車両用灯具
【課題】半導体レーザー光源を用いたときに、当該半導体レーザー光源の実用性を確保しつつ、配光パターンの色ムラを抑制する。
【解決手段】車両用灯具１は、ＬＤ１１と、ＬＤ１１から出射された青色光ＬBを受けて白色光ＬWを出射させる蛍光体１４と、蛍光体１４からの光を上下方向よりも左右方向へ広く拡散させつつ前方へ反射させる反射面１５１とを備える。ＬＤ１１から出射された青色光ＬBのうち、蛍光体１４の表面で正反射された青色光ＬBRが、反射面１５１に左右方向に沿って長尺に照射される。
【解決手段】車両用灯具１は、ＬＤ１１と、ＬＤ１１から出射された青色光ＬBを受けて白色光ＬWを出射させる蛍光体１４と、蛍光体１４からの光を上下方向よりも左右方向へ広く拡散させつつ前方へ反射させる反射面１５１とを備える。ＬＤ１１から出射された青色光ＬBのうち、蛍光体１４の表面で正反射された青色光ＬBRが、反射面１５１に左右方向に沿って長尺に照射される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用灯具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車用ヘッドライトなどの車両用灯具として、光源に半導体発光素子と蛍光体を用いたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この種の車両用灯具では、半導体発光素子から蛍光体へ励起光（例えば青色光）を照射することによって、蛍光体が励起されて発する光（例えば黄色光）と励起光とを混色させて可視光（例えば白色光）を出射させ、この可視光をリフレクタ等の光学系によって車両前方へ照射している。
【０００３】
また、このような車両用灯具においては、より照度の高い照射光を得るために、半導体発光素子として、より輝度の高いレーザー光を出射可能な半導体レーザー光源を用いることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４１２４４４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の車両用灯具において、蛍光体の光取り出し方向から当該蛍光体に励起光を入射させる場合、一部の励起光が蛍光体の表面で正反射されて、所定の色に混色されることなくそのまま灯具外へ出射されてしまうため、投影像である配光パターンに部分的な色ムラが生じてしまう。
【０００６】
また、半導体発光素子として半導体レーザー光源を用いた場合、出射されたレーザー光（励起光）のうちの殆どは蛍光体で散乱されてコヒーレント性を消失するものの、上述のように蛍光体の表面で正反射された一部のレーザー光はコヒーレント性を保持したまま灯具外へ出射されてしまうため、そのパワー密度が最大許容露光量（ＭＰＥ）よりも大きいなどすると、当該半導体レーザー光源の光源としての実用性が損なわれてしまう。
【０００７】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、半導体レーザー光源を用いたときに、当該半導体レーザー光源の実用性を確保しつつ、配光パターンの色ムラを抑制することができる車両用灯具の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
半導体レーザー光源と、
前記半導体レーザー光源から出射された励起光を受けて可視光を出射させる蛍光体と、
前記蛍光体からの光を上下方向よりも左右方向へ広く拡散させつつ前方へ反射させる反射面と、
を備える車両用灯具において、
前記半導体レーザー光源から出射された励起光のうち、前記蛍光体の表面で正反射されたものが、前記反射面に左右方向に沿って長尺に照射されることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車両用灯具において、
前記半導体レーザー光源から出射された励起光を前記蛍光体へ反射させるミラーを備え、
前記反射面は、前記蛍光体の上方を覆うように配設され、
前記ミラーは、前記反射面の前方に配置され、
前記半導体レーザー光源は、
前記ミラーの下方に配置されて上方へ励起光を出射させ、
当該励起光を出射させる発光部が、長尺な形状に形成されるとともに、長手方向よりも短手方向へ大きく広がるように当該励起光を出射させ、
当該発光部の長手方向が前後方向に沿うように配置されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の車両用灯具において、
前記反射面は、前記蛍光体の上方を覆うように配設され、
前記半導体レーザー光源は、
前記蛍光体の後方に配置されて前方へ励起光を出射させ、
当該励起光を出射させる発光部が、長尺な形状に形成されるとともに、長手方向よりも短手方向へ大きく広がるように当該励起光を出射させ、
当該発光部の長手方向が上下方向に沿うように配置されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の車両用灯具において、
前記半導体レーザー光源は、励起光を出射させる発光部が長尺な形状に形成され、
前記半導体レーザー光源から出射される励起光は、前記発光部の長手方向に沿った直線偏光成分を有するとともに、ブリュースター角で前記蛍光体に入射することを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の車両用灯具において、
前記半導体レーザー光源から出射された励起光を前記蛍光体の表面に集光させる集光レンズを備え、
前記集光レンズが球面凸レンズ又は非球面凸レンズであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、半導体レーザー光源から出射された励起光のうち、蛍光体の表面で正反射されたものが、左右方向に沿って長尺に反射面に照射されるので、この正反射された励起光は、反射面によって左右方向へ広く拡散される。したがって、励起光のコヒーレント性を低減させるとともに励起光の色（例えば青色）を薄めつつ、当該励起光を灯具外へ出射させることができるため、半導体レーザー光源の実用性を確保するとともに、配光パターンの色ムラを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第一の実施形態における車両用前照灯の正面図である。
【図２】第一の実施形態における車両用灯具の側断面図である。
【図３】第一の実施形態におけるＬＤの要部の斜視図である。
【図４】第一の実施形態におけるＬＤの要部の斜視図である。
【図５】第一の実施形態における車両用灯具での光路を説明するための図である。
【図６】第一の実施形態における車両用灯具によって形成される配光パターンを示す図である。
【図７】第一の実施形態における蛍光体の表面で反射された青色光が照射された反射面の正面図である。
【図８】第二の実施形態における車両用灯具の側断面図である。
【図９】第二の実施形態におけるＬＤの要部の斜視図である。
【図１０】第二の実施形態における車両用灯具での光路を説明するための図である。
【図１１】第三の実施形態における車両用灯具の側断面図である。
【図１２】第三の実施形態における蛍光体の平面図である。
【図１３】第三の実施形態における車両用灯具での光路を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
なお、以下の説明では、特に断らない限り、「前」「後」「左」「右」「上」「下」との記載を、各実施形態における車両用灯具から見た方向を指すもの、ひいては当該車両用灯具が搭載された車両から見た方向を指すものとして、図面の記載と対応させて用いることとする。
【００１６】
［１ 第一の実施形態］
図１は、本発明の第一の実施形態における車両用灯具１を備える車両用前照灯１００の正面図であり、図２は、車両用灯具１の側断面図である。
図１に示すように、車両用前照灯１００は、透光カバー１０１で前方を覆われた灯室内に複数の車両用灯具１，…を備えており、これら複数の車両用灯具１，…から照射される光によって車両前方に所定の配光パターン（すれ違いビーム）を形成する。
【００１７】
図２に示すように、車両用灯具１は、いわゆるプロジェクタ型の灯具であり、レーザーダイオード（以下、ＬＤという）１１と、集光レンズ１２と、ミラー１３と、蛍光体１４と、リフレクタ１５と、シェード１６と、投影レンズ１７とを備えている。
【００１８】
このうち、ＬＤ１１は、本発明に係る半導体レーザー光源であり、蛍光体１４の励起光としての波長４５０ｎｍの青色レーザー光を上方へ向けて出射する。このＬＤ１１は、図３及び図４に示すように、青色レーザー光を出射させる発光部１１１が上面に露出しているとともに当該発光部１１１が長尺な形状に形成されており、この発光部１１１の長手方向が前後方向に沿うように配置されている。より詳しくは、ＬＤ１１は、ＧａＮ基板等を積層した積層構造となっており、その積層方向が左右方向に沿うように配置されている。このようなＬＤ１１から出射される青色レーザー光は、発光部１１１の長手方向（図３の前後方向）よりも短手方向（図３の左右方向）へ大きく広がるように出射され、本実施形態では、発光部１１１の長手方向に沿った指向角が１０度、短手方向に沿った指向角が３０度となっている。また、このＬＤ１１から出射される青色レーザー光は、発光部１１１の長手方向に沿った直線偏光成分を主に有するものとなっている。
【００１９】
集光レンズ１２は、図２に示すように、ＬＤ１１の直上に配置され、当該ＬＤ１１から上方へ出射された青色光（青色レーザー光）を、更に上方に配置されたミラー１３を介して、ＬＤ１１の発光部１１１と略同形状の集光スポットで蛍光体１４の表面（上面）に等方的に集光させる。より詳しくは、集光レンズ１２は、ＬＤ１１からの青色光を、蛍光体１４の表面を通じてその厚さ方向の略中心に集光させる。この集光レンズ１２は、球面凸レンズ又は非球面凸レンズである。
【００２０】
ミラー１３は、集光レンズ１２の上方に配置されるとともに、下面に形成された平面状の反射面１３１を有している。反射面１３１は、集光レンズ１２を介してＬＤ１１から上方へ出射された青色光を３０度の伏角（指向軸の角度）で後方斜め下方へ反射させるように、後方向きに傾斜している。
【００２１】
蛍光体１４は、ミラー１３の後方斜め下方（伏角３０度の方向）に位置するように、集光レンズ１２の後方斜め上方に配置された金属平板１８の上面に凹設されている。この蛍光体１４は、ＹＡＧ（Ｙ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ３＋）からなる蛍光体セラミックスであり、ＬＤ１１から出射された青色光を受けることで励起されて黄色光を発する。そのため、蛍光体１４が青色光を受けると、当該蛍光体１４で散乱した青色光が黄色光と混色される結果、当該蛍光体１４から白色光が出射される。
【００２２】
また、蛍光体１４は、表面（上面）が鏡面状に形成されている。この蛍光体１４の表面の面積は、集光レンズ１２によって集光される青色光の集光スポットの面積，つまりはＬＤ１１の発光部１１１の面積と略同一となっている。これにより、蛍光体１４は、ＬＤ１１の発光部１１１と略同サイズの点光源のごとく白色光を出射させる。
【００２３】
また、蛍光体１４は、ＬＤ１１から出射されてミラー１３で反射された青色光が６０度の入射角で表面（上面）に入射するように配置されている。この入射角は、入射面（左右方向に直交する面）に平行なＰ波成分の反射率が０となるブリュースター角である。
【００２４】
蛍光体１４を支持する金属平板１８の上面は、蛍光体１４が配設された凹部の内面を含めて、アルミ蒸着が施された鏡面状に形成されており、蛍光体１４から下方へ出射された白色光を上方へ反射させるように構成されている。また、金属平板１８の下面には冷却フィン１８１，…が設けられており、この冷却フィン１８１，…により蛍光体１４の温度上昇が抑制される結果、蛍光体１４の温度消光に伴う蛍光強度の低下が抑制される。蛍光体１４と金属平板１８とは、無機接着剤からなる接合材によって接合されている。但し、この接合材は、熱伝導性や、光透過特性又は光反射特性に優れるものであればよく、低融点ガラスを用いてもよいし、金属ろうを用いて（ろう付で接合して）もよい。
【００２５】
リフレクタ１５は、下方斜め前方に開口する湾曲板状に形成されて、ミラー１３の後方で蛍光体１４の上方を覆うように配設されている。このリフレクタ１５の下面は、蛍光体１４からの光を上下方向よりも左右方向へ広く拡散させつつ前方へ反射させる反射面１５１となっている。
反射面１５１は、蛍光体１４の位置を第１焦点とする回転楕円面が基調とされた自由曲面であり、離心率が鉛直断面から水平断面に向かって徐々に大きくなるように形成されている。この反射面１５１は、蛍光体１４から出射された白色光を、鉛直断面ではシェード１６の前端近傍に集光させ、水平断面に向かうにつれて徐々に前方に集光させるように反射させる。
【００２６】
シェード１６は、金属平板１８の前端に一体的に形成された遮光部材である。このシェード１６は、リフレクタ１５の反射面１５１で反射された白色光の一部を遮光して、すれ違いビームＰのカットオフラインＣＬを形成する（図６参照）。また、シェード１６の上面は、金属平板１８の上面と略一致する高さとされるとともに、金属平板１８の上面と同様にアルミ蒸着が施された面となっており、反射面１５１で反射されて当該上面に入射した白色光を前方の投影レンズ１７に向けて反射させる。
【００２７】
投影レンズ１７は、前後方向に沿った光軸Ａｘを有するとともに前面が凸面とされた非球面平凸レンズであり、シェード１６及び金属平板１８の各上面と蛍光体１４とが光軸Ａｘ上に位置するように、リフレクタ１５及びシェード１６の前方に配置されている。この投影レンズ１７は、シェード１６の前端近傍に位置する物側焦点を有しており、リフレクタ１５の反射面１５１で反射されて当該投影レンズ１７に入射した白色光を車両前方へ反転投影する。
【００２８】
続いて、配光パターン（すれ違いビーム）を形成する際の車両用灯具１の動作について説明する。
図５（ａ），（ｂ）は、車両用灯具１での光路を説明するための図であり、図６は、車両用灯具１によって車両前方の仮想スクリーン上に形成される配光パターンを示す図であり、図７は、蛍光体１４の表面で反射された青色光が照射された反射面１５１の正面図である。
【００２９】
車両用灯具１では、ＬＤ１１が発光状態とされると、図５（ａ）に示すように、ＬＤ１１から出射された青色光（青色レーザー光）ＬBが、集光レンズ１２で集光されつつミラー１３の反射面１３１で反射されて、蛍光体１４の表面に前方斜め上方から入射する。すると、蛍光体１４に入射した青色光ＬBは、その殆どが白色光ＬWとされて上方へ放射状に出射される一方、一部の青色光ＬBRが白色光ＬWとされないまま蛍光体１４の表面（上面）で正反射される。
【００３０】
このうち、蛍光体１４から上方へ出射された白色光ＬWは、図５（ｂ）に示すように、リフレクタ１５の反射面１５１で前方へ反射されて投影レンズ１７から車両前方へ照射される。このとき、投影レンズ１７の下部へ入射する白色光ＬWの一部がシェード１６によって遮光されることにより、図６に示すように、カットオフラインＣＬより上方への照射光が遮られたすれ違いビームＰが形成される。
【００３１】
一方、白色光ＬWとされないまま蛍光体１４の表面で正反射された一部の青色光ＬBRは、図５（ａ）に示すように、反射面１５１に入射する。このとき、青色光ＬBは、前後方向よりも左右方向へ大きく広がるようにＬＤ１１の発光部１１１から出射され、当該発光部１１１と略同形状の集光スポットとなるように蛍光体１４の表面に集光されているため、蛍光体１４の表面で正反射された青色光ＬBRも、前後方向よりも左右方向へ大きく広がりつつ反射面１５１に入射する。その結果、当該青色光ＬBRは、図７に示すように、左右方向に沿って長尺に反射面１５１に照射される。そして、当該青色光ＬBRは、反射面１５１により上下方向よりも左右方向へ広く拡散されつつ反射されるため、図６に示すように、すれ違いビームＰのうち青色光ＬBRが照射される照射部分ＰBRは、左右方向へ広く拡散された領域となる。
【００３２】
またこのとき、青色光ＬBは、前後方向に沿った直線偏光成分を有するものであって、ブリュースター角で蛍光体１４の表面に入射するため、蛍光体１４の表面での当該直線偏光成分の反射率が低減される結果、当該蛍光体１４の表面で正反射される青色光ＬBRの光量が抑制される。
【００３３】
以上のように、車両用灯具１によれば、ＬＤ１１から出射された青色光ＬBのうち、蛍光体１４の表面で正反射された青色光ＬBRが、左右方向に沿って長尺に反射面１５１に照射されるので、当該青色光ＬBRは反射面１５１によって左右方向へ広く拡散される。これにより、すれ違いビームＰのうち青色光ＬBRが照射される照射部分ＰBRは、左右方向へ広く拡散された領域となる。したがって、青色光ＬBRのコヒーレント性を低減させるとともに青色光ＬBRの色を薄めつつ、当該青色光ＬBRを灯具外へ出射させることができるため、ＬＤ１１の実用性を確保するとともに、配光パターン（すれ違いビームＰ）の色ムラを抑制することができる。
【００３４】
また、ＬＤ１１から出射される青色光ＬBが、前後方向に沿った直線偏光成分を有するとともに、ブリュースター角で蛍光体１４の表面に入射するので、蛍光体１４の表面での当該直線偏光成分の反射率が低減される結果、蛍光体１４の表面で正反射される青色光ＬBRの光量が抑制される。したがって、ＬＤ１１の実用性をより確実に確保するとともに、配光パターンの色ムラを更に抑制することができる。
【００３５】
また、ＬＤ１１から出射された非等方的に分布する青色光ＬBを等方形状の集光スポットにしつつ蛍光体１４の表面に集光させようとすると、集光レンズ１２に代えて複数の光学レンズが必要になるところ、ＬＤ１１の発光部１１１の形状に対応した長尺な集光スポットで足りるので、一般的な球面凸レンズ又は非球面凸レンズである集光レンズ１２のみによって青色光ＬBを集光させることができ、コストを低減させることができる。
【００３６】
［２ 第二の実施形態］
続いて、本発明の第二の実施形態について説明する。
【００３７】
図８は、本発明の第二の実施形態における車両用灯具２の側断面図である。
この図に示すように、車両用灯具２は、いわゆるプロジェクタ型の灯具であり、ＬＤ２１と、集光レンズ２２と、蛍光体２４と、リフレクタ２５と、シェード２６と、投影レンズ２７とを備えている。
【００３８】
このうち、ＬＤ２１は、本発明に係る半導体レーザー光源であり、蛍光体２４の励起光としての青色レーザー光を、後述する投影レンズ２７の光軸Ａｘに沿って前方へ向けて出射する。このＬＤ２１は、発光部２１１が上記第一の実施形態における発光部１１１と同様に長尺な形状に形成されているものの、図９に示すように、当該発光部２１１の長手方向が上下方向に沿うように配置されている。そのため、ＬＤ２１から出射される青色レーザー光は、上下方向よりも左右方向へ大きく広がるように出射される。また、これらの点以外のＬＤ２１の構成は、上記第一の実施形態におけるＬＤ１１の構成と同様である。
【００３９】
集光レンズ２２は、図８に示すように、ＬＤ２１の直前に配置され、当該ＬＤ２１から前方へ出射された青色光（青色レーザー光）を、更に前方に配置された蛍光体２４の表面（上面）にＬＤ２１の発光部２１１と略同形状の集光スポットで等方的に集光させる。より詳しくは、集光レンズ２２は、ＬＤ２１からの青色光を、蛍光体２４の表面を通じてその厚さ方向の略中心に集光させる。この集光レンズ２２は、球面凸レンズ又は非球面凸レンズである。
【００４０】
蛍光体２４は、上記第一の実施形態における蛍光体１４と同様の蛍光体セラミックスであり、集光レンズ２２の前方に配置されている。この蛍光体２４は、表面（上面）が後方向きに傾斜している。また、蛍光体２４は、当該蛍光体２４と同様に傾斜した金属平板２８の上面に支持されている。この金属平板２８は、上記第一の実施形態における金属平板１８と同様に、上面がアルミ蒸着を施された鏡面状に形成されるとともに、下面に冷却フィン１８１，…が設けられている。また、これらの点以外の蛍光体２４の構成は、上記第一の実施形態における蛍光体１４の構成と同様である。
【００４１】
リフレクタ２５は、上記第一の実施形態におけるリフレクタ１５と同様に構成されており、その下面が、蛍光体２４からの光を上下方向よりも左右方向へ広く拡散させつつ前方へ反射させる反射面２５１となっている。反射面２５１は、蛍光体２４の位置を第１焦点とする回転楕円面が基調とされた自由曲面であり、蛍光体２４から出射された白色光を、鉛直断面ではシェード２６の前端近傍に集光させ、水平断面に向かうにつれて徐々に前方に集光させるように反射させる。
【００４２】
シェード２６は、蛍光体２４の前方に配置された遮光部材である。このシェード２６は、リフレクタ２５の反射面２５１で反射された白色光の一部を遮光して、すれ違いビームＰのカットオフラインＣＬを形成する（図６参照）。また、シェード２６の上面は、金属平板２８の上面と同様にアルミ蒸着が施された面となっており、反射面２５１で反射されて当該上面に入射した白色光を前方の投影レンズ２７に向けて反射させる。
【００４３】
投影レンズ２７は、前後方向に沿った光軸Ａｘを有するとともに前面が凸面とされた非球面平凸レンズであり、シェード２６の上面と蛍光体２４とが光軸Ａｘ上に位置するように、リフレクタ２５及びシェード２６の前方に配置されている。この投影レンズ２７は、シェード２６の前端近傍に位置する物側焦点を有しており、リフレクタ２５の反射面２５１で反射されて当該投影レンズ２７に入射した白色光を車両前方へ反転投影する。
【００４４】
続いて、配光パターン（すれ違いビーム）を形成する際の車両用灯具２の動作について説明する。
図１０（ａ），（ｂ）は、車両用灯具１での光路を説明するための図である。
【００４５】
車両用灯具２では、ＬＤ２１が発光状態とされると、図１０（ａ）に示すように、ＬＤ２１から出射された青色光（青色レーザー光）ＬBが、集光レンズ２２で集光されて蛍光体２４の表面に後方から入射する。すると、蛍光体２４に入射した青色光ＬBは、その殆どが白色光ＬWとされて上方へ放射状に出射される一方、一部の青色光ＬBRが白色光ＬWとされないまま蛍光体２４の表面（上面）で正反射される。
【００４６】
このうち、蛍光体２４から上方へ出射された白色光ＬWは、図１０（ｂ）に示すように、リフレクタ２５の反射面２５１で前方へ反射されて投影レンズ２７から車両前方へ照射される。このとき、投影レンズ２７の下部へ入射する白色光ＬWの一部がシェード２６によって遮光されることにより、図６に示すように、カットオフラインＣＬより上方への照射光が遮られたすれ違いビームＰが形成される。
【００４７】
一方、白色光ＬWとされないまま蛍光体２４の表面で正反射された一部の青色光ＬBRは、図１０（ａ）に示すように、反射面２５１に入射する。このとき、青色光ＬBは、上下方向よりも左右方向へ大きく広がるようにＬＤ２１の発光部２１１から出射され、当該発光部２１１と略同形状の集光スポットとなるように蛍光体２４の表面に集光されているため、傾斜した蛍光体２４の表面で正反射された青色光ＬBRも、上下方向（前後方向）よりも左右方向へ大きく広がりつつ反射面２５１に入射する。その結果、当該青色光ＬBRは、左右方向に沿って長尺に反射面２５１に照射される。そして、当該青色光ＬBRは、反射面２５１により上下方向（前後方向）よりも左右方向へ広く拡散されつつ反射されるため、図６に示すように、すれ違いビームＰのうち青色光ＬBRが照射される照射部分ＰBRは、左右方向へ広く拡散された領域となる。
【００４８】
またこのとき、青色光ＬBは、発光部２１１の長手方向が上下方向に沿っていることにより上下方向に沿った直線偏光成分を有するとともに、ブリュースター角で蛍光体２４の表面に入射するため、蛍光体２４の表面での当該直線偏光成分の反射率が低減される。その結果、当該蛍光体２４の表面で正反射される青色光ＬBRの光量が抑制される。
【００４９】
以上の車両用灯具２によっても、上記第一の実施形態における車両用灯具１と同様の効果を奏することができる。
【００５０】
［３ 第三の実施形態］
続いて、本発明の第三の実施形態について説明する。なお、上記第二の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００５１】
図１１は、本発明の第三の実施形態における車両用灯具３の側断面図であり、図１２は、車両用灯具３が備える蛍光体３４の平面図である。
図１１に示すように、車両用灯具３は、上記第二の実施形態と同様に構成されたＬＤ２１と、リフレクタ２５と、シェード２６と、投影レンズ２７とを備える他、集光レンズ３２と、２個の発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）３３，３３と、蛍光体３４とを備えている。
【００５２】
集光レンズ３２は、ＬＤ２１の前方に配置され、当該ＬＤ２１から前方へ出射された青色光（青色レーザー光）を、更に前方に配置された蛍光体３４の表面（上面）に等方的に集光させる。より詳しくは、集光レンズ３２は、ＬＤ２１からの青色光を集光させて、蛍光体３４の表面のうち略中央部のレーザー照射部分Ｓに照射させる（図１２参照）。集光レンズ３２は、その焦点を蛍光体３４の表面から前後方向にややずらしており、レーザー照射部分Ｓが左右方向に長尺な領域となるように青色光を集光させる。このレーザー照射部分Ｓは、後述するように、蛍光体３４の表面のうち、配光パターン（すれ違いビームＰ）内の高照度領域に白色光を出射させる部分となっている。また、集光レンズ３２は、球面凸レンズ又は非球面凸レンズである。
【００５３】
２個のＬＥＤ３３，３３は、何れも蛍光体３４の励起光としての青色光を出射させる１ｍｍ角のＬＥＤチップであり、左右方向に０．１ｍｍの間隔を空けて並設されている（図１２参照）。このＬＥＤ３３，３３は、上面の発光面を後方向きに傾斜させた状態で、集光レンズ３２の前方に位置するように金属平板２８の上面に配置されている。
【００５４】
蛍光体３４は、図１２に示すように、並設された２個のＬＥＤ３３，３３の発光面全体と略同一の大きさ（正面視形状及びその面積）に形成された表面（上面）及び裏面（下面）を有する平板状に形成され、光軸Ａｘ上に位置しつつＬＥＤ３３，３３の発光面全体を覆うように当該発光面上に配置されている。そのため、蛍光体３４の表面は、ＬＥＤ３３，３３の発光面に倣って後方向きに傾斜している。この蛍光体３４は、ＬＤ２１及びＬＥＤ３３，３３から出射された青色光を受けることで励起されて黄色光を発する蛍光体セラミックスである。また、これらの点以外の蛍光体３４の構成は、上記第一の実施形態における蛍光体１４の構成と同様である。
【００５５】
続いて、配光パターン（すれ違いビーム）を形成する際の車両用灯具３の動作について説明する。
図１３（ａ），（ｂ）は、車両用灯具３での光路を説明するための図である。
【００５６】
車両用灯具３では、ＬＤ２１及びＬＥＤ３３，３３が発光状態とされると、図１３（ａ）に示すように、ＬＤ２１から出射された青色光（青色レーザー光）ＬBが集光レンズ３２で集光されて蛍光体３４の表面のレーザー照射部分Ｓに後方から照射されるとともに、ＬＥＤ３３，３３の発光面から出射された青色光が蛍光体３４の裏面に入射する。
【００５７】
これらの光のうち、ＬＥＤ３３，３３からの青色光は、蛍光体３４を通過する過程で白色光とされて、蛍光体３４の表面全体から上方へ出射される。
また、ＬＤ２１からの青色光ＬBは、殆どが蛍光体３４で白色光とされて表面のレーザー照射部分Ｓから上方へ出射される一方、一部の青色光ＬBRが白色光とされないまま蛍光体３４の表面（上面）で正反射される。
【００５８】
このうち、蛍光体３４から上方へ出射された全ての白色光は、図１３（ｂ）に示すように、リフレクタ２５の反射面２５１で前方へ反射されて投影レンズ２７から車両前方へ照射される。このとき、投影レンズ２７の下部へ入射する白色光の一部がシェード２６によって遮光されることにより、図６に示すように、カットオフラインＣＬより上方への照射光が遮られたすれ違いビームＰが形成される。またこのときには、レーザー光である青色光ＬBで高輝度化されたレーザー照射部分Ｓからの白色光が、すれ違いビームＰ内のカットオフラインＣＬ近傍に照射され、当該カットオフラインＣＬ近傍に図示しない高照度領域が形成される。
【００５９】
一方、白色光とされないまま蛍光体３４の表面で正反射された一部の青色光ＬBRは、図１３（ａ）に示すように、反射面２５１に入射する。このとき、青色光ＬBは、上下方向よりも左右方向へ大きく広がるようにＬＤ２１の発光部２１１から出射され、集光レンズ３２で蛍光体３４の表面に等方的に集光されているため、傾斜した蛍光体３４の表面で正反射された青色光ＬBRも、上下方向よりも左右方向へ大きく広がりつつ反射面２５１に入射する。その結果、当該青色光ＬBRは、左右方向に沿って長尺に反射面２５１に照射される。そして、当該青色光ＬBRは、反射面２５１により上下方向（前後方向）よりも左右方向へ広く拡散されつつ反射されるため、図６に示すように、すれ違いビームＰのうち青色光ＬBRが照射される照射部分ＰBRは、左右方向へ広く拡散された領域となる。
【００６０】
またこのとき、青色光ＬBは、上記第二の実施形態と同様に、上下方向に沿った直線偏光成分を有するとともに、ブリュースター角で蛍光体３４の表面に入射するため、蛍光体３４の表面での当該直線偏光成分の反射率が低減される。その結果、当該蛍光体３４の表面で正反射される青色光ＬBRの光量が抑制される。
【００６１】
以上のように、車両用灯具３によれば、上記第一の実施形態における車両用灯具１と同様の効果を奏するのは勿論のこと、ＬＥＤ３３，３３からの青色光による白色光をすれ違いビームＰの主配光としつつ、ＬＤ２１からの青色光ＬBを受けて高輝度化されたレーザー照射部分Ｓからの白色光によってすれ違いビームＰ内の高照度領域を形成することができる。したがって、遠方を照らす高照度領域の照度を高め、遠方視認性を向上させることができる。
【００６２】
また、集光レンズ３２は、その焦点を蛍光体３４の表面からややずらすことにより、レーザー照射部分Ｓが左右方向に長尺な領域となるように青色光ＬBを集光させるので、左右方向に長尺な高照度領域を容易に形成することができる。
【００６３】
なお、本発明は上記第一〜第三の実施形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。
【００６４】
例えば、上記第一〜第三の実施形態では、車両用灯具１〜３が何れもすれ違いビームＰを形成することとしたが、本発明は、走行ビームを形成する車両用灯具においても適用可能である。
【００６５】
また、ＬＤ１１，２１及びＬＥＤ３３が青色光を出射し、蛍光体１４〜３４が当該青色光により黄色光を発することとしたが、これに限定されず、白色光が得られる他の構成（励起光と蛍光体との組合せ）であってもよい。更に、蛍光体１４〜３４から出射される光は白色光に限定されず、他の色の可視光であってもよい。
【００６６】
また、青色光ＬBは、ブリュースター角である６０度の入射角で蛍光体１４〜３４に入射することとしたが、この入射角は、ブリュースター角に限定されず、直線偏光成分の反射率が±３％の範囲内となる４０〜７０度の範囲内であればよい。この範囲内の入射角であれば、配光パターンの色ムラを抑制する点で十分な効果を得ることができる。
【００６７】
また、青色光ＬBは、発光部１１１，２１１の長手方向に沿った直線偏光成分を「主に」有するものとしたが、具体的には、発光部１１１，２１１の短手方向に沿った偏光成分（入射面に垂直なＳ波成分）に対する当該直線偏光成分（入射面に平行なＰ波成分）の比率が１００以上であることが好ましい。
【００６８】
また、蛍光体１４〜３４の表面（上面）には、青色光ＬBの波長や入射角に応じた反射防止膜を形成してもよい。これにより、蛍光体１４〜３４の表面での青色光ＬBの反射率を更に低減させ、配光パターンの色ムラを更に抑制することができる。
更に、蛍光体１４〜３４の表面は、鏡面状でなく、当該表面での反射光が指向特性を維持しつつ部分的に散乱されるような凹凸面状であってもよい。このようにすれば、蛍光体１４〜３４の表面で正反射される青色光ＬBRが指向特性を維持しつつ部分的に拡散されるため、配光パターンの色ムラを更に抑制することができる。
【００６９】
また、上記第一及び第二の実施形態では、集光レンズ１２，２２が、ＬＤ１１，２１の発光部１１１，２１１と略同形状の集光スポットとなるように青色光ＬBを蛍光体１４，２４の表面に集光させることとしたが、当該集光レンズ１２，２２は、その焦点を蛍光体１４，２４の表面からややずらすことにより、左右方向に長尺な集光スポットとなるように青色光ＬBを集光させてもよい。このように構成した場合には、左右方向に長尺な配光パターンを容易に形成することができる。
【００７０】
また、上記第三の実施形態では、蛍光体３４が平板状に形成されることとしたが、当該蛍光体３４は、照射される青色光の強度分布によっては色ムラのある白色光を出射させてしまうため、当該青色光の強度分布に応じた厚さ分布を有することが好ましい。この場合、蛍光体３４は、裏面から表面までの厚さが、当該蛍光体３４に照射される青色光の強度が高い部分ほど厚くなるように形成される。したがって、レーザー照射部分Ｓでの蛍光体３４の厚さは、他の表面部分での蛍光体３４の厚さよりも厚いことが好ましい。
【符号の説明】
【００７１】
１，２，３ 車両用灯具
１１，２１ ＬＤ（半導体レーザー光源）
１１１，２１１ 発光部
１２，２２，３２ 集光レンズ
１３ ミラー
１４，２４，３４ 蛍光体
Ｓ レーザー照射部分
１５，２５ リフレクタ
１５１，２５１ 反射面
１６，２６ シェード
１７，２７ 投影レンズ
Ａｘ 光軸
１８，２８ 金属平板
１８１ 冷却フィン
３３ ＬＥＤ
Ｐ すれ違いビーム（配光パターン）
ＣＬ カットオフライン
ＰBR 照射部分
ＬB 青色光（半導体レーザー光源から出射された励起光）
ＬBR 青色光（蛍光体の表面で正反射された励起光）
ＬW 白色光（可視光）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用灯具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車用ヘッドライトなどの車両用灯具として、光源に半導体発光素子と蛍光体を用いたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この種の車両用灯具では、半導体発光素子から蛍光体へ励起光（例えば青色光）を照射することによって、蛍光体が励起されて発する光（例えば黄色光）と励起光とを混色させて可視光（例えば白色光）を出射させ、この可視光をリフレクタ等の光学系によって車両前方へ照射している。
【０００３】
また、このような車両用灯具においては、より照度の高い照射光を得るために、半導体発光素子として、より輝度の高いレーザー光を出射可能な半導体レーザー光源を用いることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４１２４４４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の車両用灯具において、蛍光体の光取り出し方向から当該蛍光体に励起光を入射させる場合、一部の励起光が蛍光体の表面で正反射されて、所定の色に混色されることなくそのまま灯具外へ出射されてしまうため、投影像である配光パターンに部分的な色ムラが生じてしまう。
【０００６】
また、半導体発光素子として半導体レーザー光源を用いた場合、出射されたレーザー光（励起光）のうちの殆どは蛍光体で散乱されてコヒーレント性を消失するものの、上述のように蛍光体の表面で正反射された一部のレーザー光はコヒーレント性を保持したまま灯具外へ出射されてしまうため、そのパワー密度が最大許容露光量（ＭＰＥ）よりも大きいなどすると、当該半導体レーザー光源の光源としての実用性が損なわれてしまう。
【０００７】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、半導体レーザー光源を用いたときに、当該半導体レーザー光源の実用性を確保しつつ、配光パターンの色ムラを抑制することができる車両用灯具の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
半導体レーザー光源と、
前記半導体レーザー光源から出射された励起光を受けて可視光を出射させる蛍光体と、
前記蛍光体からの光を上下方向よりも左右方向へ広く拡散させつつ前方へ反射させる反射面と、
を備える車両用灯具において、
前記半導体レーザー光源から出射された励起光のうち、前記蛍光体の表面で正反射されたものが、前記反射面に左右方向に沿って長尺に照射されることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車両用灯具において、
前記半導体レーザー光源から出射された励起光を前記蛍光体へ反射させるミラーを備え、
前記反射面は、前記蛍光体の上方を覆うように配設され、
前記ミラーは、前記反射面の前方に配置され、
前記半導体レーザー光源は、
前記ミラーの下方に配置されて上方へ励起光を出射させ、
当該励起光を出射させる発光部が、長尺な形状に形成されるとともに、長手方向よりも短手方向へ大きく広がるように当該励起光を出射させ、
当該発光部の長手方向が前後方向に沿うように配置されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の車両用灯具において、
前記反射面は、前記蛍光体の上方を覆うように配設され、
前記半導体レーザー光源は、
前記蛍光体の後方に配置されて前方へ励起光を出射させ、
当該励起光を出射させる発光部が、長尺な形状に形成されるとともに、長手方向よりも短手方向へ大きく広がるように当該励起光を出射させ、
当該発光部の長手方向が上下方向に沿うように配置されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の車両用灯具において、
前記半導体レーザー光源は、励起光を出射させる発光部が長尺な形状に形成され、
前記半導体レーザー光源から出射される励起光は、前記発光部の長手方向に沿った直線偏光成分を有するとともに、ブリュースター角で前記蛍光体に入射することを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の車両用灯具において、
前記半導体レーザー光源から出射された励起光を前記蛍光体の表面に集光させる集光レンズを備え、
前記集光レンズが球面凸レンズ又は非球面凸レンズであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、半導体レーザー光源から出射された励起光のうち、蛍光体の表面で正反射されたものが、左右方向に沿って長尺に反射面に照射されるので、この正反射された励起光は、反射面によって左右方向へ広く拡散される。したがって、励起光のコヒーレント性を低減させるとともに励起光の色（例えば青色）を薄めつつ、当該励起光を灯具外へ出射させることができるため、半導体レーザー光源の実用性を確保するとともに、配光パターンの色ムラを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第一の実施形態における車両用前照灯の正面図である。
【図２】第一の実施形態における車両用灯具の側断面図である。
【図３】第一の実施形態におけるＬＤの要部の斜視図である。
【図４】第一の実施形態におけるＬＤの要部の斜視図である。
【図５】第一の実施形態における車両用灯具での光路を説明するための図である。
【図６】第一の実施形態における車両用灯具によって形成される配光パターンを示す図である。
【図７】第一の実施形態における蛍光体の表面で反射された青色光が照射された反射面の正面図である。
【図８】第二の実施形態における車両用灯具の側断面図である。
【図９】第二の実施形態におけるＬＤの要部の斜視図である。
【図１０】第二の実施形態における車両用灯具での光路を説明するための図である。
【図１１】第三の実施形態における車両用灯具の側断面図である。
【図１２】第三の実施形態における蛍光体の平面図である。
【図１３】第三の実施形態における車両用灯具での光路を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
なお、以下の説明では、特に断らない限り、「前」「後」「左」「右」「上」「下」との記載を、各実施形態における車両用灯具から見た方向を指すもの、ひいては当該車両用灯具が搭載された車両から見た方向を指すものとして、図面の記載と対応させて用いることとする。
【００１６】
［１ 第一の実施形態］
図１は、本発明の第一の実施形態における車両用灯具１を備える車両用前照灯１００の正面図であり、図２は、車両用灯具１の側断面図である。
図１に示すように、車両用前照灯１００は、透光カバー１０１で前方を覆われた灯室内に複数の車両用灯具１，…を備えており、これら複数の車両用灯具１，…から照射される光によって車両前方に所定の配光パターン（すれ違いビーム）を形成する。
【００１７】
図２に示すように、車両用灯具１は、いわゆるプロジェクタ型の灯具であり、レーザーダイオード（以下、ＬＤという）１１と、集光レンズ１２と、ミラー１３と、蛍光体１４と、リフレクタ１５と、シェード１６と、投影レンズ１７とを備えている。
【００１８】
このうち、ＬＤ１１は、本発明に係る半導体レーザー光源であり、蛍光体１４の励起光としての波長４５０ｎｍの青色レーザー光を上方へ向けて出射する。このＬＤ１１は、図３及び図４に示すように、青色レーザー光を出射させる発光部１１１が上面に露出しているとともに当該発光部１１１が長尺な形状に形成されており、この発光部１１１の長手方向が前後方向に沿うように配置されている。より詳しくは、ＬＤ１１は、ＧａＮ基板等を積層した積層構造となっており、その積層方向が左右方向に沿うように配置されている。このようなＬＤ１１から出射される青色レーザー光は、発光部１１１の長手方向（図３の前後方向）よりも短手方向（図３の左右方向）へ大きく広がるように出射され、本実施形態では、発光部１１１の長手方向に沿った指向角が１０度、短手方向に沿った指向角が３０度となっている。また、このＬＤ１１から出射される青色レーザー光は、発光部１１１の長手方向に沿った直線偏光成分を主に有するものとなっている。
【００１９】
集光レンズ１２は、図２に示すように、ＬＤ１１の直上に配置され、当該ＬＤ１１から上方へ出射された青色光（青色レーザー光）を、更に上方に配置されたミラー１３を介して、ＬＤ１１の発光部１１１と略同形状の集光スポットで蛍光体１４の表面（上面）に等方的に集光させる。より詳しくは、集光レンズ１２は、ＬＤ１１からの青色光を、蛍光体１４の表面を通じてその厚さ方向の略中心に集光させる。この集光レンズ１２は、球面凸レンズ又は非球面凸レンズである。
【００２０】
ミラー１３は、集光レンズ１２の上方に配置されるとともに、下面に形成された平面状の反射面１３１を有している。反射面１３１は、集光レンズ１２を介してＬＤ１１から上方へ出射された青色光を３０度の伏角（指向軸の角度）で後方斜め下方へ反射させるように、後方向きに傾斜している。
【００２１】
蛍光体１４は、ミラー１３の後方斜め下方（伏角３０度の方向）に位置するように、集光レンズ１２の後方斜め上方に配置された金属平板１８の上面に凹設されている。この蛍光体１４は、ＹＡＧ（Ｙ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ３＋）からなる蛍光体セラミックスであり、ＬＤ１１から出射された青色光を受けることで励起されて黄色光を発する。そのため、蛍光体１４が青色光を受けると、当該蛍光体１４で散乱した青色光が黄色光と混色される結果、当該蛍光体１４から白色光が出射される。
【００２２】
また、蛍光体１４は、表面（上面）が鏡面状に形成されている。この蛍光体１４の表面の面積は、集光レンズ１２によって集光される青色光の集光スポットの面積，つまりはＬＤ１１の発光部１１１の面積と略同一となっている。これにより、蛍光体１４は、ＬＤ１１の発光部１１１と略同サイズの点光源のごとく白色光を出射させる。
【００２３】
また、蛍光体１４は、ＬＤ１１から出射されてミラー１３で反射された青色光が６０度の入射角で表面（上面）に入射するように配置されている。この入射角は、入射面（左右方向に直交する面）に平行なＰ波成分の反射率が０となるブリュースター角である。
【００２４】
蛍光体１４を支持する金属平板１８の上面は、蛍光体１４が配設された凹部の内面を含めて、アルミ蒸着が施された鏡面状に形成されており、蛍光体１４から下方へ出射された白色光を上方へ反射させるように構成されている。また、金属平板１８の下面には冷却フィン１８１，…が設けられており、この冷却フィン１８１，…により蛍光体１４の温度上昇が抑制される結果、蛍光体１４の温度消光に伴う蛍光強度の低下が抑制される。蛍光体１４と金属平板１８とは、無機接着剤からなる接合材によって接合されている。但し、この接合材は、熱伝導性や、光透過特性又は光反射特性に優れるものであればよく、低融点ガラスを用いてもよいし、金属ろうを用いて（ろう付で接合して）もよい。
【００２５】
リフレクタ１５は、下方斜め前方に開口する湾曲板状に形成されて、ミラー１３の後方で蛍光体１４の上方を覆うように配設されている。このリフレクタ１５の下面は、蛍光体１４からの光を上下方向よりも左右方向へ広く拡散させつつ前方へ反射させる反射面１５１となっている。
反射面１５１は、蛍光体１４の位置を第１焦点とする回転楕円面が基調とされた自由曲面であり、離心率が鉛直断面から水平断面に向かって徐々に大きくなるように形成されている。この反射面１５１は、蛍光体１４から出射された白色光を、鉛直断面ではシェード１６の前端近傍に集光させ、水平断面に向かうにつれて徐々に前方に集光させるように反射させる。
【００２６】
シェード１６は、金属平板１８の前端に一体的に形成された遮光部材である。このシェード１６は、リフレクタ１５の反射面１５１で反射された白色光の一部を遮光して、すれ違いビームＰのカットオフラインＣＬを形成する（図６参照）。また、シェード１６の上面は、金属平板１８の上面と略一致する高さとされるとともに、金属平板１８の上面と同様にアルミ蒸着が施された面となっており、反射面１５１で反射されて当該上面に入射した白色光を前方の投影レンズ１７に向けて反射させる。
【００２７】
投影レンズ１７は、前後方向に沿った光軸Ａｘを有するとともに前面が凸面とされた非球面平凸レンズであり、シェード１６及び金属平板１８の各上面と蛍光体１４とが光軸Ａｘ上に位置するように、リフレクタ１５及びシェード１６の前方に配置されている。この投影レンズ１７は、シェード１６の前端近傍に位置する物側焦点を有しており、リフレクタ１５の反射面１５１で反射されて当該投影レンズ１７に入射した白色光を車両前方へ反転投影する。
【００２８】
続いて、配光パターン（すれ違いビーム）を形成する際の車両用灯具１の動作について説明する。
図５（ａ），（ｂ）は、車両用灯具１での光路を説明するための図であり、図６は、車両用灯具１によって車両前方の仮想スクリーン上に形成される配光パターンを示す図であり、図７は、蛍光体１４の表面で反射された青色光が照射された反射面１５１の正面図である。
【００２９】
車両用灯具１では、ＬＤ１１が発光状態とされると、図５（ａ）に示すように、ＬＤ１１から出射された青色光（青色レーザー光）ＬBが、集光レンズ１２で集光されつつミラー１３の反射面１３１で反射されて、蛍光体１４の表面に前方斜め上方から入射する。すると、蛍光体１４に入射した青色光ＬBは、その殆どが白色光ＬWとされて上方へ放射状に出射される一方、一部の青色光ＬBRが白色光ＬWとされないまま蛍光体１４の表面（上面）で正反射される。
【００３０】
このうち、蛍光体１４から上方へ出射された白色光ＬWは、図５（ｂ）に示すように、リフレクタ１５の反射面１５１で前方へ反射されて投影レンズ１７から車両前方へ照射される。このとき、投影レンズ１７の下部へ入射する白色光ＬWの一部がシェード１６によって遮光されることにより、図６に示すように、カットオフラインＣＬより上方への照射光が遮られたすれ違いビームＰが形成される。
【００３１】
一方、白色光ＬWとされないまま蛍光体１４の表面で正反射された一部の青色光ＬBRは、図５（ａ）に示すように、反射面１５１に入射する。このとき、青色光ＬBは、前後方向よりも左右方向へ大きく広がるようにＬＤ１１の発光部１１１から出射され、当該発光部１１１と略同形状の集光スポットとなるように蛍光体１４の表面に集光されているため、蛍光体１４の表面で正反射された青色光ＬBRも、前後方向よりも左右方向へ大きく広がりつつ反射面１５１に入射する。その結果、当該青色光ＬBRは、図７に示すように、左右方向に沿って長尺に反射面１５１に照射される。そして、当該青色光ＬBRは、反射面１５１により上下方向よりも左右方向へ広く拡散されつつ反射されるため、図６に示すように、すれ違いビームＰのうち青色光ＬBRが照射される照射部分ＰBRは、左右方向へ広く拡散された領域となる。
【００３２】
またこのとき、青色光ＬBは、前後方向に沿った直線偏光成分を有するものであって、ブリュースター角で蛍光体１４の表面に入射するため、蛍光体１４の表面での当該直線偏光成分の反射率が低減される結果、当該蛍光体１４の表面で正反射される青色光ＬBRの光量が抑制される。
【００３３】
以上のように、車両用灯具１によれば、ＬＤ１１から出射された青色光ＬBのうち、蛍光体１４の表面で正反射された青色光ＬBRが、左右方向に沿って長尺に反射面１５１に照射されるので、当該青色光ＬBRは反射面１５１によって左右方向へ広く拡散される。これにより、すれ違いビームＰのうち青色光ＬBRが照射される照射部分ＰBRは、左右方向へ広く拡散された領域となる。したがって、青色光ＬBRのコヒーレント性を低減させるとともに青色光ＬBRの色を薄めつつ、当該青色光ＬBRを灯具外へ出射させることができるため、ＬＤ１１の実用性を確保するとともに、配光パターン（すれ違いビームＰ）の色ムラを抑制することができる。
【００３４】
また、ＬＤ１１から出射される青色光ＬBが、前後方向に沿った直線偏光成分を有するとともに、ブリュースター角で蛍光体１４の表面に入射するので、蛍光体１４の表面での当該直線偏光成分の反射率が低減される結果、蛍光体１４の表面で正反射される青色光ＬBRの光量が抑制される。したがって、ＬＤ１１の実用性をより確実に確保するとともに、配光パターンの色ムラを更に抑制することができる。
【００３５】
また、ＬＤ１１から出射された非等方的に分布する青色光ＬBを等方形状の集光スポットにしつつ蛍光体１４の表面に集光させようとすると、集光レンズ１２に代えて複数の光学レンズが必要になるところ、ＬＤ１１の発光部１１１の形状に対応した長尺な集光スポットで足りるので、一般的な球面凸レンズ又は非球面凸レンズである集光レンズ１２のみによって青色光ＬBを集光させることができ、コストを低減させることができる。
【００３６】
［２ 第二の実施形態］
続いて、本発明の第二の実施形態について説明する。
【００３７】
図８は、本発明の第二の実施形態における車両用灯具２の側断面図である。
この図に示すように、車両用灯具２は、いわゆるプロジェクタ型の灯具であり、ＬＤ２１と、集光レンズ２２と、蛍光体２４と、リフレクタ２５と、シェード２６と、投影レンズ２７とを備えている。
【００３８】
このうち、ＬＤ２１は、本発明に係る半導体レーザー光源であり、蛍光体２４の励起光としての青色レーザー光を、後述する投影レンズ２７の光軸Ａｘに沿って前方へ向けて出射する。このＬＤ２１は、発光部２１１が上記第一の実施形態における発光部１１１と同様に長尺な形状に形成されているものの、図９に示すように、当該発光部２１１の長手方向が上下方向に沿うように配置されている。そのため、ＬＤ２１から出射される青色レーザー光は、上下方向よりも左右方向へ大きく広がるように出射される。また、これらの点以外のＬＤ２１の構成は、上記第一の実施形態におけるＬＤ１１の構成と同様である。
【００３９】
集光レンズ２２は、図８に示すように、ＬＤ２１の直前に配置され、当該ＬＤ２１から前方へ出射された青色光（青色レーザー光）を、更に前方に配置された蛍光体２４の表面（上面）にＬＤ２１の発光部２１１と略同形状の集光スポットで等方的に集光させる。より詳しくは、集光レンズ２２は、ＬＤ２１からの青色光を、蛍光体２４の表面を通じてその厚さ方向の略中心に集光させる。この集光レンズ２２は、球面凸レンズ又は非球面凸レンズである。
【００４０】
蛍光体２４は、上記第一の実施形態における蛍光体１４と同様の蛍光体セラミックスであり、集光レンズ２２の前方に配置されている。この蛍光体２４は、表面（上面）が後方向きに傾斜している。また、蛍光体２４は、当該蛍光体２４と同様に傾斜した金属平板２８の上面に支持されている。この金属平板２８は、上記第一の実施形態における金属平板１８と同様に、上面がアルミ蒸着を施された鏡面状に形成されるとともに、下面に冷却フィン１８１，…が設けられている。また、これらの点以外の蛍光体２４の構成は、上記第一の実施形態における蛍光体１４の構成と同様である。
【００４１】
リフレクタ２５は、上記第一の実施形態におけるリフレクタ１５と同様に構成されており、その下面が、蛍光体２４からの光を上下方向よりも左右方向へ広く拡散させつつ前方へ反射させる反射面２５１となっている。反射面２５１は、蛍光体２４の位置を第１焦点とする回転楕円面が基調とされた自由曲面であり、蛍光体２４から出射された白色光を、鉛直断面ではシェード２６の前端近傍に集光させ、水平断面に向かうにつれて徐々に前方に集光させるように反射させる。
【００４２】
シェード２６は、蛍光体２４の前方に配置された遮光部材である。このシェード２６は、リフレクタ２５の反射面２５１で反射された白色光の一部を遮光して、すれ違いビームＰのカットオフラインＣＬを形成する（図６参照）。また、シェード２６の上面は、金属平板２８の上面と同様にアルミ蒸着が施された面となっており、反射面２５１で反射されて当該上面に入射した白色光を前方の投影レンズ２７に向けて反射させる。
【００４３】
投影レンズ２７は、前後方向に沿った光軸Ａｘを有するとともに前面が凸面とされた非球面平凸レンズであり、シェード２６の上面と蛍光体２４とが光軸Ａｘ上に位置するように、リフレクタ２５及びシェード２６の前方に配置されている。この投影レンズ２７は、シェード２６の前端近傍に位置する物側焦点を有しており、リフレクタ２５の反射面２５１で反射されて当該投影レンズ２７に入射した白色光を車両前方へ反転投影する。
【００４４】
続いて、配光パターン（すれ違いビーム）を形成する際の車両用灯具２の動作について説明する。
図１０（ａ），（ｂ）は、車両用灯具１での光路を説明するための図である。
【００４５】
車両用灯具２では、ＬＤ２１が発光状態とされると、図１０（ａ）に示すように、ＬＤ２１から出射された青色光（青色レーザー光）ＬBが、集光レンズ２２で集光されて蛍光体２４の表面に後方から入射する。すると、蛍光体２４に入射した青色光ＬBは、その殆どが白色光ＬWとされて上方へ放射状に出射される一方、一部の青色光ＬBRが白色光ＬWとされないまま蛍光体２４の表面（上面）で正反射される。
【００４６】
このうち、蛍光体２４から上方へ出射された白色光ＬWは、図１０（ｂ）に示すように、リフレクタ２５の反射面２５１で前方へ反射されて投影レンズ２７から車両前方へ照射される。このとき、投影レンズ２７の下部へ入射する白色光ＬWの一部がシェード２６によって遮光されることにより、図６に示すように、カットオフラインＣＬより上方への照射光が遮られたすれ違いビームＰが形成される。
【００４７】
一方、白色光ＬWとされないまま蛍光体２４の表面で正反射された一部の青色光ＬBRは、図１０（ａ）に示すように、反射面２５１に入射する。このとき、青色光ＬBは、上下方向よりも左右方向へ大きく広がるようにＬＤ２１の発光部２１１から出射され、当該発光部２１１と略同形状の集光スポットとなるように蛍光体２４の表面に集光されているため、傾斜した蛍光体２４の表面で正反射された青色光ＬBRも、上下方向（前後方向）よりも左右方向へ大きく広がりつつ反射面２５１に入射する。その結果、当該青色光ＬBRは、左右方向に沿って長尺に反射面２５１に照射される。そして、当該青色光ＬBRは、反射面２５１により上下方向（前後方向）よりも左右方向へ広く拡散されつつ反射されるため、図６に示すように、すれ違いビームＰのうち青色光ＬBRが照射される照射部分ＰBRは、左右方向へ広く拡散された領域となる。
【００４８】
またこのとき、青色光ＬBは、発光部２１１の長手方向が上下方向に沿っていることにより上下方向に沿った直線偏光成分を有するとともに、ブリュースター角で蛍光体２４の表面に入射するため、蛍光体２４の表面での当該直線偏光成分の反射率が低減される。その結果、当該蛍光体２４の表面で正反射される青色光ＬBRの光量が抑制される。
【００４９】
以上の車両用灯具２によっても、上記第一の実施形態における車両用灯具１と同様の効果を奏することができる。
【００５０】
［３ 第三の実施形態］
続いて、本発明の第三の実施形態について説明する。なお、上記第二の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００５１】
図１１は、本発明の第三の実施形態における車両用灯具３の側断面図であり、図１２は、車両用灯具３が備える蛍光体３４の平面図である。
図１１に示すように、車両用灯具３は、上記第二の実施形態と同様に構成されたＬＤ２１と、リフレクタ２５と、シェード２６と、投影レンズ２７とを備える他、集光レンズ３２と、２個の発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）３３，３３と、蛍光体３４とを備えている。
【００５２】
集光レンズ３２は、ＬＤ２１の前方に配置され、当該ＬＤ２１から前方へ出射された青色光（青色レーザー光）を、更に前方に配置された蛍光体３４の表面（上面）に等方的に集光させる。より詳しくは、集光レンズ３２は、ＬＤ２１からの青色光を集光させて、蛍光体３４の表面のうち略中央部のレーザー照射部分Ｓに照射させる（図１２参照）。集光レンズ３２は、その焦点を蛍光体３４の表面から前後方向にややずらしており、レーザー照射部分Ｓが左右方向に長尺な領域となるように青色光を集光させる。このレーザー照射部分Ｓは、後述するように、蛍光体３４の表面のうち、配光パターン（すれ違いビームＰ）内の高照度領域に白色光を出射させる部分となっている。また、集光レンズ３２は、球面凸レンズ又は非球面凸レンズである。
【００５３】
２個のＬＥＤ３３，３３は、何れも蛍光体３４の励起光としての青色光を出射させる１ｍｍ角のＬＥＤチップであり、左右方向に０．１ｍｍの間隔を空けて並設されている（図１２参照）。このＬＥＤ３３，３３は、上面の発光面を後方向きに傾斜させた状態で、集光レンズ３２の前方に位置するように金属平板２８の上面に配置されている。
【００５４】
蛍光体３４は、図１２に示すように、並設された２個のＬＥＤ３３，３３の発光面全体と略同一の大きさ（正面視形状及びその面積）に形成された表面（上面）及び裏面（下面）を有する平板状に形成され、光軸Ａｘ上に位置しつつＬＥＤ３３，３３の発光面全体を覆うように当該発光面上に配置されている。そのため、蛍光体３４の表面は、ＬＥＤ３３，３３の発光面に倣って後方向きに傾斜している。この蛍光体３４は、ＬＤ２１及びＬＥＤ３３，３３から出射された青色光を受けることで励起されて黄色光を発する蛍光体セラミックスである。また、これらの点以外の蛍光体３４の構成は、上記第一の実施形態における蛍光体１４の構成と同様である。
【００５５】
続いて、配光パターン（すれ違いビーム）を形成する際の車両用灯具３の動作について説明する。
図１３（ａ），（ｂ）は、車両用灯具３での光路を説明するための図である。
【００５６】
車両用灯具３では、ＬＤ２１及びＬＥＤ３３，３３が発光状態とされると、図１３（ａ）に示すように、ＬＤ２１から出射された青色光（青色レーザー光）ＬBが集光レンズ３２で集光されて蛍光体３４の表面のレーザー照射部分Ｓに後方から照射されるとともに、ＬＥＤ３３，３３の発光面から出射された青色光が蛍光体３４の裏面に入射する。
【００５７】
これらの光のうち、ＬＥＤ３３，３３からの青色光は、蛍光体３４を通過する過程で白色光とされて、蛍光体３４の表面全体から上方へ出射される。
また、ＬＤ２１からの青色光ＬBは、殆どが蛍光体３４で白色光とされて表面のレーザー照射部分Ｓから上方へ出射される一方、一部の青色光ＬBRが白色光とされないまま蛍光体３４の表面（上面）で正反射される。
【００５８】
このうち、蛍光体３４から上方へ出射された全ての白色光は、図１３（ｂ）に示すように、リフレクタ２５の反射面２５１で前方へ反射されて投影レンズ２７から車両前方へ照射される。このとき、投影レンズ２７の下部へ入射する白色光の一部がシェード２６によって遮光されることにより、図６に示すように、カットオフラインＣＬより上方への照射光が遮られたすれ違いビームＰが形成される。またこのときには、レーザー光である青色光ＬBで高輝度化されたレーザー照射部分Ｓからの白色光が、すれ違いビームＰ内のカットオフラインＣＬ近傍に照射され、当該カットオフラインＣＬ近傍に図示しない高照度領域が形成される。
【００５９】
一方、白色光とされないまま蛍光体３４の表面で正反射された一部の青色光ＬBRは、図１３（ａ）に示すように、反射面２５１に入射する。このとき、青色光ＬBは、上下方向よりも左右方向へ大きく広がるようにＬＤ２１の発光部２１１から出射され、集光レンズ３２で蛍光体３４の表面に等方的に集光されているため、傾斜した蛍光体３４の表面で正反射された青色光ＬBRも、上下方向よりも左右方向へ大きく広がりつつ反射面２５１に入射する。その結果、当該青色光ＬBRは、左右方向に沿って長尺に反射面２５１に照射される。そして、当該青色光ＬBRは、反射面２５１により上下方向（前後方向）よりも左右方向へ広く拡散されつつ反射されるため、図６に示すように、すれ違いビームＰのうち青色光ＬBRが照射される照射部分ＰBRは、左右方向へ広く拡散された領域となる。
【００６０】
またこのとき、青色光ＬBは、上記第二の実施形態と同様に、上下方向に沿った直線偏光成分を有するとともに、ブリュースター角で蛍光体３４の表面に入射するため、蛍光体３４の表面での当該直線偏光成分の反射率が低減される。その結果、当該蛍光体３４の表面で正反射される青色光ＬBRの光量が抑制される。
【００６１】
以上のように、車両用灯具３によれば、上記第一の実施形態における車両用灯具１と同様の効果を奏するのは勿論のこと、ＬＥＤ３３，３３からの青色光による白色光をすれ違いビームＰの主配光としつつ、ＬＤ２１からの青色光ＬBを受けて高輝度化されたレーザー照射部分Ｓからの白色光によってすれ違いビームＰ内の高照度領域を形成することができる。したがって、遠方を照らす高照度領域の照度を高め、遠方視認性を向上させることができる。
【００６２】
また、集光レンズ３２は、その焦点を蛍光体３４の表面からややずらすことにより、レーザー照射部分Ｓが左右方向に長尺な領域となるように青色光ＬBを集光させるので、左右方向に長尺な高照度領域を容易に形成することができる。
【００６３】
なお、本発明は上記第一〜第三の実施形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。
【００６４】
例えば、上記第一〜第三の実施形態では、車両用灯具１〜３が何れもすれ違いビームＰを形成することとしたが、本発明は、走行ビームを形成する車両用灯具においても適用可能である。
【００６５】
また、ＬＤ１１，２１及びＬＥＤ３３が青色光を出射し、蛍光体１４〜３４が当該青色光により黄色光を発することとしたが、これに限定されず、白色光が得られる他の構成（励起光と蛍光体との組合せ）であってもよい。更に、蛍光体１４〜３４から出射される光は白色光に限定されず、他の色の可視光であってもよい。
【００６６】
また、青色光ＬBは、ブリュースター角である６０度の入射角で蛍光体１４〜３４に入射することとしたが、この入射角は、ブリュースター角に限定されず、直線偏光成分の反射率が±３％の範囲内となる４０〜７０度の範囲内であればよい。この範囲内の入射角であれば、配光パターンの色ムラを抑制する点で十分な効果を得ることができる。
【００６７】
また、青色光ＬBは、発光部１１１，２１１の長手方向に沿った直線偏光成分を「主に」有するものとしたが、具体的には、発光部１１１，２１１の短手方向に沿った偏光成分（入射面に垂直なＳ波成分）に対する当該直線偏光成分（入射面に平行なＰ波成分）の比率が１００以上であることが好ましい。
【００６８】
また、蛍光体１４〜３４の表面（上面）には、青色光ＬBの波長や入射角に応じた反射防止膜を形成してもよい。これにより、蛍光体１４〜３４の表面での青色光ＬBの反射率を更に低減させ、配光パターンの色ムラを更に抑制することができる。
更に、蛍光体１４〜３４の表面は、鏡面状でなく、当該表面での反射光が指向特性を維持しつつ部分的に散乱されるような凹凸面状であってもよい。このようにすれば、蛍光体１４〜３４の表面で正反射される青色光ＬBRが指向特性を維持しつつ部分的に拡散されるため、配光パターンの色ムラを更に抑制することができる。
【００６９】
また、上記第一及び第二の実施形態では、集光レンズ１２，２２が、ＬＤ１１，２１の発光部１１１，２１１と略同形状の集光スポットとなるように青色光ＬBを蛍光体１４，２４の表面に集光させることとしたが、当該集光レンズ１２，２２は、その焦点を蛍光体１４，２４の表面からややずらすことにより、左右方向に長尺な集光スポットとなるように青色光ＬBを集光させてもよい。このように構成した場合には、左右方向に長尺な配光パターンを容易に形成することができる。
【００７０】
また、上記第三の実施形態では、蛍光体３４が平板状に形成されることとしたが、当該蛍光体３４は、照射される青色光の強度分布によっては色ムラのある白色光を出射させてしまうため、当該青色光の強度分布に応じた厚さ分布を有することが好ましい。この場合、蛍光体３４は、裏面から表面までの厚さが、当該蛍光体３４に照射される青色光の強度が高い部分ほど厚くなるように形成される。したがって、レーザー照射部分Ｓでの蛍光体３４の厚さは、他の表面部分での蛍光体３４の厚さよりも厚いことが好ましい。
【符号の説明】
【００７１】
１，２，３ 車両用灯具
１１，２１ ＬＤ（半導体レーザー光源）
１１１，２１１ 発光部
１２，２２，３２ 集光レンズ
１３ ミラー
１４，２４，３４ 蛍光体
Ｓ レーザー照射部分
１５，２５ リフレクタ
１５１，２５１ 反射面
１６，２６ シェード
１７，２７ 投影レンズ
Ａｘ 光軸
１８，２８ 金属平板
１８１ 冷却フィン
３３ ＬＥＤ
Ｐ すれ違いビーム（配光パターン）
ＣＬ カットオフライン
ＰBR 照射部分
ＬB 青色光（半導体レーザー光源から出射された励起光）
ＬBR 青色光（蛍光体の表面で正反射された励起光）
ＬW 白色光（可視光）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザー光源と、
前記半導体レーザー光源から出射された励起光を受けて可視光を出射させる蛍光体と、
前記蛍光体からの光を上下方向よりも左右方向へ広く拡散させつつ前方へ反射させる反射面と、
を備える車両用灯具において、
前記半導体レーザー光源から出射された励起光のうち、前記蛍光体の表面で正反射されたものが、前記反射面に左右方向に沿って長尺に照射されることを特徴とする車両用灯具。
【請求項２】
前記半導体レーザー光源から出射された励起光を前記蛍光体へ反射させるミラーを備え、
前記反射面は、前記蛍光体の上方を覆うように配設され、
前記ミラーは、前記反射面の前方に配置され、
前記半導体レーザー光源は、
前記ミラーの下方に配置されて上方へ励起光を出射させ、
当該励起光を出射させる発光部が、長尺な形状に形成されるとともに、長手方向よりも短手方向へ大きく広がるように当該励起光を出射させ、
当該発光部の長手方向が前後方向に沿うように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
【請求項３】
前記反射面は、前記蛍光体の上方を覆うように配設され、
前記半導体レーザー光源は、
前記蛍光体の後方に配置されて前方へ励起光を出射させ、
当該励起光を出射させる発光部が、長尺な形状に形成されるとともに、長手方向よりも短手方向へ大きく広がるように当該励起光を出射させ、
当該発光部の長手方向が上下方向に沿うように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
【請求項４】
前記半導体レーザー光源は、励起光を出射させる発光部が長尺な形状に形成され、
前記半導体レーザー光源から出射される励起光は、前記発光部の長手方向に沿った直線偏光成分を有するとともに、ブリュースター角で前記蛍光体に入射することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の車両用灯具。
【請求項５】
前記半導体レーザー光源から出射された励起光を前記蛍光体の表面に集光させる集光レンズを備え、
前記集光レンズが球面凸レンズ又は非球面凸レンズであることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の車両用灯具。
【請求項１】
半導体レーザー光源と、
前記半導体レーザー光源から出射された励起光を受けて可視光を出射させる蛍光体と、
前記蛍光体からの光を上下方向よりも左右方向へ広く拡散させつつ前方へ反射させる反射面と、
を備える車両用灯具において、
前記半導体レーザー光源から出射された励起光のうち、前記蛍光体の表面で正反射されたものが、前記反射面に左右方向に沿って長尺に照射されることを特徴とする車両用灯具。
【請求項２】
前記半導体レーザー光源から出射された励起光を前記蛍光体へ反射させるミラーを備え、
前記反射面は、前記蛍光体の上方を覆うように配設され、
前記ミラーは、前記反射面の前方に配置され、
前記半導体レーザー光源は、
前記ミラーの下方に配置されて上方へ励起光を出射させ、
当該励起光を出射させる発光部が、長尺な形状に形成されるとともに、長手方向よりも短手方向へ大きく広がるように当該励起光を出射させ、
当該発光部の長手方向が前後方向に沿うように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
【請求項３】
前記反射面は、前記蛍光体の上方を覆うように配設され、
前記半導体レーザー光源は、
前記蛍光体の後方に配置されて前方へ励起光を出射させ、
当該励起光を出射させる発光部が、長尺な形状に形成されるとともに、長手方向よりも短手方向へ大きく広がるように当該励起光を出射させ、
当該発光部の長手方向が上下方向に沿うように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
【請求項４】
前記半導体レーザー光源は、励起光を出射させる発光部が長尺な形状に形成され、
前記半導体レーザー光源から出射される励起光は、前記発光部の長手方向に沿った直線偏光成分を有するとともに、ブリュースター角で前記蛍光体に入射することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の車両用灯具。
【請求項５】
前記半導体レーザー光源から出射された励起光を前記蛍光体の表面に集光させる集光レンズを備え、
前記集光レンズが球面凸レンズ又は非球面凸レンズであることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の車両用灯具。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−２４３５３８（Ｐ２０１２−２４３５３８Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１１９５８（Ｐ２０１１−１１１９５８）
【出願日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
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