JP6854190B2 - 車両用前照灯 - Google Patents

Description

本発明は、複数の面発光レーザが配列されたモノリシックアレイ光源を用いる車両用前照灯に関する。

複数の面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ : Vertical Cavity Surface Emitting Laser）が配列されたモノリシックアレイ光源を用いる車両用前照灯が知られている（例：特許文献１）。

特許文献１の車両用灯具によれば、マスクがモノリシックアレイ光源に重ねられるとともに、該マスクは、モノリシックアレイ光源の各面発光レーザの位置に、蛍光体入りの開口部を備えている。モノリシックアレイ光源の各面発光レーザのレーザ光は、マスクの開口部に入射し、一部の光が開口部内の蛍光体により波長を変換されてから、開口部より出射する。

さらに、該開口部は、径が出射側に向かって増大している。これにより、面発光レーザのレーザ光は、径方向に広がって、開口部から出射するので、モノリシックアレイ光源の面発光レーザ間の離隔部に起因する暗部が解消される。

特許文献２は、バルブ型光源（ランプ）を用いる車両用前照灯の配光制御装置を開示する。該配光制御装置は、カメラの撮像画像から対向車や先行車の存在及び位置を検知し、車両用前照灯をハイビームに維持しつつ、対向車等の前方車両を照射しないように、アクチュエータによりバルブ型光源の向きを車幅方向に変更する。

特開２００８−１０２２８号公報 特開平７−１０８８７３号公報

レーザ光の性質に、光が発散しないことがある。車両用前照灯の配光パターンを制御する場合、面発光レーザのレーザ光のこの性質は高い利用価値がある。一方、蛍光体は、光を発散する性質がある。

特許文献１の車両用前照灯では、面発光レーザから出射した直後の光が蛍光体により波長変換されてから、出射する。すなわち、出射光が発散するため、照射部分と非照射部分との境がぼやけ、明確な配光パターンを生成することが難しくなる。また、特許文献１の車両用前照灯では、マスクの開口部は、出射側に向かって径を増大させているが、開口部の周壁に当たって反射した光は、開口部の中心を進む光の進行方向とは全く異なる方向に出射することになる。このことは、開口部からの出射光の発散性が増大することを意味し、明確な配光パターンを生成することを一層阻害する。

特許文献２は、車両用前照灯の配光制御装置については開示するものの、モノリシックアレイ光源の出射光の発散抑制とは無関係である。

本発明の目的は、明確な配光パターンを生成することができる車両用前照灯を提供することである。

本発明の車両用前照灯は、
複数の面発光レーザが配列されたモノリシックアレイ光源と、
照度分布としての配光パターンの像が出射側に生成されるように、前記モノリシックアレイ光源の各面発光レーザからの入射光を、通過後の向きを調整して出射する複数のコリメータレンズが配列されたレンズアレイと、
前記レンズアレイの各コリメータレンズからの入射光により配光パターンの像が形成される像形成面を有し、前記レンズアレイの各コリメータレンズからの入射光を、前記像形成面を経て出射する配光パターン形成部と、
前記配光パターン形成部からの入射光を車両の前方の照射領域に出射する投影部とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、モノリシックアレイ光源の面発光レーザのレーザ光を、レンズアレイのコリメータレンズに通してから配光パターン形成部の像形成面に当てる。この結果、像形成面には明確な配光パターンが形成され、車両用前照灯の配光パターンを明確にすることができる。

本発明の車両用前照灯において、前記レンズアレイは、前記モノリシックアレイ光源の複数の面発光レーザからの入射光が前記配光パターン形成部の前記像形成面で重ならないように入射光の向きを変更して出射する第１群のコリメータレンズと、前記モノリシックアレイ光源の複数の面発光レーザからの入射光が前記配光パターン形成部の前記像形成面において重なるように入射光の向きを変更して出射する第２群のコリメータレンズとを備えることが好ましい。

この構成によれば、モノリシックアレイ光源の複数の面発光レーザのレーザ光を配光パターン形成部の像形成面で重ならせないか、重ならせるかにより、高照度と低照度との領域を含む配光パターンを円滑に形成することができる。

本発明の別の車両用前照灯は、
複数の面発光レーザが配列されたモノリシックアレイ光源と、
前記モノリシックアレイ光源の各面発光レーザからの入射光を、それらの出射方向を平行に揃えて出射する複数のコリメータレンズが配列されたレンズアレイと、
照度分布としての配光パターンの像が出射側に生成されるように、前記レンズアレイの各コリメータレンズからの入射光を、通過後の向きを調整して出射するプリズム部材と、
前記プリズム部材からの入射光により配光パターンの像が形成される像形成面を有し、前記プリズム部材からの入射光を、前記像形成面を経て出射する配光パターン形成部と、
前記配光パターン形成部からの入射光を車両の前方の照射領域に出射する投影部とを備えることを特徴とする。

本発明の別の車両用前照灯によれば、モノリシックアレイ光源の面発光レーザのレーザ光を、レンズアレイのコリメータレンズに通してからプリズム部材に向かわせ、プリズム部材により光の向きを調整して、配光パターン形成部の像形成面に配光パターンを形成する。この結果、像形成面には明確な配光パターンが形成され、車両用前照灯の配光パターンを明確にすることができる。

本発明の別の車両用前照灯において、前記プリズム部材は、前記レンズアレイの複数のコリメータレンズからの入射光が前記配光パターン形成部の前記像形成面で重ならないように入射光の向きを変更して出射する第１群のプリズムと、前記レンズアレイの複数のコリメータレンズからの入射光が前記配光パターン形成部の前記像形成面において重なるように入射光の向きを変更して出射する第２群のプリズムとを備えることが好ましい。

この構成によれば、モノリシックアレイ光源の複数の面発光レーザからの入射光を配光パターン形成部の像形成面で重ならせないか、重ならせるかにより、高照度と低照度との領域を含む配光パターンを円滑に形成することができる。

本発明の車両用前照灯は、前記モノリシックアレイ光源の複数の面発光レーザの点灯及び消灯を個々に、対ごとに、又は組ごとに切り替えるスイッチ装置と、前記車両用前照灯の照射領域に車両の存在を検出したときは、該車両に向かう出射光を生成する面発光レーザが消灯するように、前記スイッチ装置を制御する配光パターン制御装置とを備えることが好ましい。

この構成によれば、モノリシックアレイ光源の複数の面発光レーザの点灯及び消灯を個々に、対ごとに、又は組ごとに切り替えて、前方車両の位置に応じた所望の配光パターンを生成することができる。

車両用前照灯の照明ユニット内の模式図。 図１の照明ユニット内に配設される各素子の構成に関し、図２Ａはモノリシックアレイ光源の正面図、図２Ｂはレンズアレイの正面図。 図１の蛍光体プレートの構成の１例に関し、図３Ａは蛍光体プレートの背面図、図３Ｂは蛍光体プレートを縦方向に沿って切ったときの断面図、図３Ｃは蛍光体プレートの正面図。 レンズアレイが蛍光体プレートの入射面に配光パターンの像を形成する説明図。 車両用前照灯の別の照明ユニット内の模式図。 図５のレンズアレイの正面図。 図５のプリズム部材の正面図。 図５のプリズム部材の第１例を縦方向に沿って切ったときの断面図。 図５のプリズム部材の第２例を縦方向に沿って切ったときの断面図。 ＡＤＢ装置のブロック図。 ＡＤＢの使用例の説明図。 図９の状況下で蛍光体プレートの入射面に生成される照度分布に関し、図１０Ａ及び図１０Ｂはそれぞれ異なる時刻における照度分布を示す図。

（第１実施形態）
図１は車両用前照灯１の照明ユニット２の模式図である。照明ユニット２は、ハウジング９内においてモノリシックアレイ光源５、レンズアレイ６、蛍光体プレート７及びプロジェクトレンズ８を光の進行方向に順番に備える。車両（例：図９の自車６７）は、車両用前照灯１を車体の前部の左右に１つずつ装備している。

なお、図１において矢印で示している各光（各光束）の進行方向は、照明ユニット２内の構成と同様に、模式的に示したものである。正確な進行方向については、後述の図４で説明する。

照明ユニット２は車体(図示せず)の前部の左右の各側に取り付けられる。プロジェクトレンズ８は、車体の前部に露出するように、ハウジング９の前端に装着される。車両用前照灯１の照射光は、プロジェクトレンズ８から車両の前方の照射領域に向かって出射する。蛍光体プレート７は、本発明の配光パターン形成部に相当し、プロジェクトレンズ８は本発明の投影部に相当する。

図２はハウジング９の各素子の構成に関する。図２Ａはモノリシックアレイ光源５の正面図である。なお、説明の便宜上、ハウジング９内に光路上に配置された各素子について、光の出射側の面を正面と呼び、入射側の面を背面と呼ぶことにする。モノリシックアレイ光源５は、共通のサファイア基板１３上に複数の面発光レーザ１４（ＶＣＳＥＬ）が二次元配列で形成されたものとなっている。複数の面発光レーザ１４を有するモノリシックアレイ光源５は、複数の半導体レーザが共通の絶縁基板上に組み付けられたハイブリッドのアレイ光源や、端面発光型レーザ（非ＶＣＳＥＬ）が二次元配列で形成されたモノリシックアレイ光源とは区別される。

寸法及び形状等の一例を述べると、面発光レーザ１４は縦横７０μｍの正方形であり、縦又は横に隣り合う面発光レーザ１４の間には、３０μｍの離隔部が形成されている。面発光レーザ１４は、サファイア基板１３上に縦横の合計５０×２００個が縦横に等間隔に形成されている。

図２Ｂは、レンズアレイ６の正面図である。レンズアレイ６は、第１群１９ａのコリメータレンズ１８ａと、第２群１９ｂのコリメータレンズ１８ｂとを共通の透明な平面基板１７上に備える。図２Ｂにおいて、レンズアレイ６の縦横は、車両用前照灯１が搭載されている車両の上下方向及び車幅方向に対応する。レンズアレイ６は、縦方向に３つの区分に分割され、上と下の区分には、第１群１９ａのコリメータレンズ１８ａが形成され、中の区分には第２群１９ｂのコリメータレンズ１８ｂが形成される。

コリメータレンズ１８ａ，１８ｂの作用の詳細については、図４で後述するので、図２Ｂでは、コリメータレンズ１８ａ，１８ｂを概略的に説明する。コリメータレンズ１８ａ，１８ｂは、等しい直径の円形に形成され、縦横に隣り合うもの同士が共通の接線上で接している。

レンズアレイ６におけるコリメータレンズ１８ａ，１８ｂの配置パターンは、モノリシックアレイ光源５における面発光レーザ１４の配置パターンに一致させる。モノリシックアレイ光源５の出射面とレンズアレイ６の入射面とは、面を平行に揃えて対峙している。コリメータレンズ１８ａ，１８ｂは、モノリシックアレイ光源５の各面発光レーザ１４から入射する僅かに広がったレーザ光をコリメート光として出射する。

図３は、蛍光体プレート７の構成の一例であり、図３Ａは蛍光体プレート７の背面図、図３Ｂは蛍光体プレート７を縦方向に沿って切ったときの断面図、図３Ｃは蛍光体プレート７の正面図である。蛍光体プレート７は、矩形板状の容器体２１と、容器体２１内に所定の厚みで矩形板状に広がる収容空間に装填された蛍光粒２２とを備える。

蛍光体プレート７は、両面をそれぞれレンズアレイ６及びプロジェクトレンズ８に向けて配設されている。収容空間内における蛍光粒２２の矩形板状の集合体において、レンズアレイ６及びプロジェクトレンズ８側の矩形面は、それぞれ入射面２５及び出射面２７を形成する。入射面２５は、本発明の配光パターン形成部の像形成面に相当する。

レンズアレイ６の出射光は、入射面２５に入射し、蛍光粒２２を通過し、出射面２７からプロジェクトレンズ８に向かって出射する。モノリシックアレイ光源５の面発光レーザ１４の発光色は、青色であり、面発光レーザ１４の出射光は、青色を保持したまま、蛍光体プレート７の入射面２５に到達する。光は、その後、容器体２１内の蛍光粒２２の収容空間を通過し、その際、一部の光は蛍光粒２２により波長の長い黄色の光に波長変換される。こうして、出射面２７からの出射光は、青色の光と黄色の光とが混合して、車両用前照灯１の照明光色として要求されている白色となって、プロジェクトレンズ８に向かう。

レンズアレイ６からの出射光は、蛍光体プレート７の入射面２５において所望の照度分布としての配光パターンの像を形成する。照明ユニット２では、入射面２５に形成される照度分布は、縦方向に上区分２６ａ、中区分２６ｂ及び下区分２６ｃに３つに区分される。３つの区分のうち上区分２６ａと下区分２６ｃとは低照度部分Ｍａとなり、中区分２６ｂは高照度部分Ｍｂとなる。低照度部分Ｍａ及び高照度部分Ｍｂが生成される理由については、図４で詳説する。

低照度部分Ｍａは、第１群１９ａのコリメータレンズ１８ａからの入射光により生成され、高照度部分Ｍｂは、第２群１９ｂのコリメータレンズ１８ｂからの入射光により生成される。高照度部分Ｍｂは、車両用前照灯１の照射領域において運転者が車両運転時に最も注視しなければならない領域に対応する。

図４は、レンズアレイ６が蛍光体プレート７の入射面２５に配光パターンの像を形成する説明図である。説明の便宜上、「行」及び「列」を定義する。モノリシックアレイ光源５における面発光レーザ１４と、レンズアレイ６におけるコリメータレンズ１８ａ，１８ｂ、及びレンズアレイ４６（図５）におけるコリメータレンズ１８ｃとについて、縦方向の並びを「行」と呼び、横方向の並びを「列」と呼ぶことにする。

図４並びに後述の図７Ｂ及び図７Ｃは、本発明の実施形態における配光パターンの像の形成を説明することを主眼としている。このため、図４、図７Ｂ及び図７Ｃに図示している面発光レーザ１４、コリメータレンズ１８ａ，１８ｂ，１８ｃ又はプリズム５０ａ〜５０ｄの並びの行数は、図示の簡略化のために、実際の製品の行数に対して大幅に減らしている。

レンズアレイ６，４６における行数及び列数は、モノリシックアレイ光源５における行数及び列数と等しく、例えばそれぞれ５０及び２００である。また、レンズアレイ６，４６における行間隔及び列間隔の長さは、モノリシックアレイ光源５における行間隔及び列間隔の長さと等しい。以下、モノリシックアレイ光源５、レンズアレイ６，４６及びプリズム部材４８ａ，４８ｂにおける行間隔をピッチという。

実施形態では、図１に示されるように、モノリシックアレイ光源５、レンズアレイ６、蛍光体プレート７及びプロジェクトレンズ８は、中心軸を揃えてハウジング９内に配設されている。図４、図７Ｂ及び図７Ｃにおいて、モノリシックアレイ光源５及びレンズアレイ６，４６のピッチの長さは、Ｄａに設定され、この結果、モノリシックアレイ光源５及びレンズアレイ６，４６では、出射光ピッチ＝Ｄａとなる。

図４及び図７ＢにおけるＤｂ、並びに図７ＣにおけるＤｃは、蛍光体プレート７の入射面２５における入射点の縦方向間隔としてのピッチの長さを示している。後述するように、Ｄｂ同士又はＤｃ同士は、それらの縦方向位置に関係なく、等しく設定されている。また、Ｄｂ，Ｄｃ＜Ｄａの関係となる。

第２群１９ｂにおいて縦方向に隣り関係の２つのコリメータレンズ１８ｂ（以下、「縦方向に対のコリメータレンズ１８ｂ」という。）は、モノリシックアレイ光源５の対応の２つの面発光レーザ１４から径方向に僅かに広がりつつ中心軸に対して平行に入射する入射光を、出射後に相互に接近するように、通過後の向きを調整して、中心軸に対して所定の傾斜角度の出射光Ｌｂとして出射する。この結果、第２群１９ｂにおける縦方向に対のコリメータレンズ１８ｂの出射光Ｌｂは、蛍光体プレート７の入射面２５の中区分２６ｂにおいて縦方向に重なって、縦方向の同一位置に入射する。

これに対し、第１群１９ａの各コリメータレンズ１８ａの出射光Ｌａは、光軸に対して傾斜した向きに変更されるが、縦方向の順番を維持しつつ、蛍光体プレート７の入射面２５の上区分２６ａ又は下区分２６ｃにおいて縦方向に重なることなく、縦方向の別々の位置に入射する。

入射面２５における出射光Ｌａ及びＬｂの縦方向入射位置のピッチは、上区分２６ａ、中区分２６ｂ及び下区分２６ｃの区分に関係なく、Ｄｂと等しくなる。すなわち、Ｄｂと等しくなるように、レンズアレイ６において、第１群１９ａのコリメータレンズ１８ａ及び第２群１９ｂのコリメータレンズ１８ｂの各コリメータレンズの形状や向きが設定されている。

中区分２６ｂの各入射位置の入射光は、対のコリメータレンズ１８ｂを経由した２つの面発光レーザ１４からの２つの出射光Ｌｂが重なったものである。これに対し、上区分２６ａ及び下区分２６ｃの各入射位置の入射光は、１つのコリメータレンズ１８ａのみを経由した１つの面発光レーザ１４からの１つの出射光Ｌａが入射したものである。そして、入射面２５における入射点のピッチは、縦方向位置に関係なく、Ｄｂに等しくされる。したがって、中区分２６ｂには高照度部分Ｍｂが生成され、上区分２６ａ及び下区分２６ｃには低照度部分Ｍａが生成される。高照度部分Ｍｂの照度は、低照度部分Ｍａの照度の２倍になる。

（第２実施形態）
図５は照明ユニット４２の模式図である。照明ユニット４２において図１の照明ユニット２と同一の構造部分は、同符号で指示して、説明を省略し、照明ユニット２との相違点について説明する。

図５において矢印で示している各光（各光束）の進行方向は、図１のときと同様に、模式的に示したものである。正確な進行方向については、後述の図７Ｂ及び図７Ｃで説明する。

モノリシックアレイ光源５、レンズアレイ４６、プリズム部材４８、蛍光体プレート７及びプロジェクトレンズ８は、照明ユニット４２のハウジング９内に中心軸を揃えて配設されている。すなわち、照明ユニット２のレンズアレイ６が、照明ユニット４２ではレンズアレイ４６及びプリズム部材４８に置き換えられている。

図６は図５のレンズアレイ４６の正面図である。レンズアレイ４６は、コリメータレンズ１８ｃを備える。コリメータレンズ１８ｃは、図２Ｂにおけるレンズアレイ６のコリメータレンズ１８ａ，１８ｂと同一位置に配置されているものの、出射光の向きの調整がコリメータレンズ１８ａ，１８ｂによる出射光の向きの調整と異なっている。すなわち、コリメータレンズ１８ｃは、モノリシックアレイ光源５の各面発光レーザ１４から中心軸に平行に僅かに広がりながら入射してくる入射光を、向きの変更は行わず、直進のままコリメート光として出射させるものとなっている。したがって、コリメータレンズ１８ｃからの光の出射方向は、レンズアレイ４６の中心軸に対して平行に揃う。

図７は図５のプリズム部材４８の構成に関し、図７Ａはプリズム部材４８の正面図、図７Ｂはプリズム部材４８の第１例としてのプリズム部材４８ａを縦方向に沿って切ったときの断面図、図７Ｃはプリズム部材４８の第２例としてのプリズム部材４８ｂを縦方向に沿って切ったときの断面図である。プリズム部材４８ａ，４８ｂを区別しないときは、「プリズム部材４８」と総称する。

プリズム部材４８は、縦方向に上から順番に上区分４９ａ、中区分４９ｂ及び下区分４９ｃの３つの区分に区分けされている。プリズム部材４８の正面側としての出射面は、凹凸を有しているのに対し、背面側としての入射面５１（図７Ｂ及び図７Ｃ）は、１つの平面で（面一に）形成されている。

各プリズム５０ａは、プリズム部材４８ａの出射面側に、入射面５１に対して直角以外の角度で傾斜している傾斜面と、入射面５１に対して直角に蛍光体プレート７の方に張出している張出し面とを有している。各プリズム５０ａにおいて、出射光Ｌａは傾斜面のみから出射する。上区分４９ａのプリズム５０ａの傾斜面と、下区分４９ｃのプリズム５０ａの傾斜面とは、入射面５１に対して縦方向の傾斜の向きが相互に逆になっている。各プリズム５０ａの傾斜面は、プリズム部材４８ａにおいて縦方向の端側に配置されているものほど、入射面５１に対して大きく（直角に近い角度で）傾斜している。

各プリズム５０ｂは、プリズム部材４８ａの出射面側に、入射面５１に対して直角以外の角度で傾斜している２つの傾斜面（以下、この「２つの傾斜面」を適宜「対の傾斜面」という。）を有している。各プリズム５０ｂにおいて、出射光Ｌｂは各傾斜面から出射する。プリズム５０ｂの傾斜面は、プリズム部材４８ａの縦方向の中心を境に、上区分４９ａ側に位置する傾斜面と、下区分４９ｂ側に位置するプリズム５０ｂの傾斜面とで、入射面５１に対して縦方向の傾斜の向きが相互に逆になっている。

各対の傾斜面に対し、プリズム部材４８ａの縦方向の端側の傾斜面（以下、「端側傾斜面」という。）は、中心側の傾斜面（以下、「中心側傾斜面」という。）より入射面５１に対して大きく傾斜している。端側傾斜面同士及び中心側傾斜面同士では、縦方向の端側に配置されているものほど、入射面５１に対して大きく傾斜している。

プリズム５０ａの行間隔は、レンズアレイ４６のコリメータレンズ１８ｃの行間隔と等しく、Ｄａとなっている。各プリズム５０ｂにおいて対の傾斜面の各傾斜面の縦方向寸法は、Ｄａに等しく設定されており、各プリズム５０ｂの縦方向寸法は２・Ｄａとなる。

縦方向に、１つのプリズム５０ａについては、１つの番号を付与し、プリズム５０ｂについては、各傾斜面ごとに１つの番号を付与する。したがって、プリズム５０ｂに対しては番号が２つ付与される。番号は、縦方向に上から順番に１番、２番、・・・（前述の面発光レーザ１４が５０行存在する実施形態では、番号の最大値は５０番となる。）と決める。

各プリズム５０ａは、同一の行番号の全部のコリメータレンズ１８ｃから中心軸に平行に入射して来るコリメート光を、傾斜面から入射面２５の上区分２６ａ又は下区分２６ｃに向けて出射光Ｌａとして出射する。出射光Ｌａは、入射面２５に到達した時に、入射面２５において、縦方向に重ならず、縦方向に入射光ピッチＤｂで並ぶ。

各プリズム５０ｂには、その２つの傾斜面の各行番号と同一の行番号の全部のコリメータレンズ１８ｃから中心軸に平行に入射して来るコリメート光が入射する。そして、対応する行番号の傾斜面から入射面２５の中区分２６ｂに向けて出射光Ｌｂとして出射する。同一のプリズム５０ｂから出射する２つの出射光Ｌｂは、入射面２５に到達した時に、入射面２５において、縦方向に重なり、中区分２６ｂに、入射光ピッチＤｂで並ぶ。

蛍光体プレート７の入射面２５における入射光ピッチＤｂは、プリズム部材４８ａからの出射光Ｌａ，Ｌｂが蛍光体プレート７の入射面２５に入射することにより入射面２５において生成される入射点の縦方向の並び間隔である。プリズム部材４８ａは、入射面２５における入射光ピッチＤｂが入射面２５における縦方向位置に関係なく、等しくなるように、入射面５１に対して、各プリズム５０ａ５０ｂの傾斜面の傾斜角度、及び各プリズム５０ｂの各傾斜面の傾斜角度が設定されている。

この結果、中区分２６ｂには高照度部分Ｍｂが生成され、上区分２６ａ及び下区分２６ｃには低照度部分Ｍａが生成される。高照度部分Ｍｂの照度は、低照度部分Ｍａの照度の２倍になる。

図７Ｃのプリズム部材４８ｂについて説明する。プリズム部材４８ｂは、上区分４９ａ及び下区分４９ｃに形成されているプリズム５０ｃと、中区分４９ｂに形成されているプリズム５０ｄとを有している。プリズム５０ｃは、蛍光体プレート７の入射面２５に低照度部分Ｍａを生成する。プリズム５０ｄは、蛍光体プレート７の入射面２５に高照度部分Ｍｂを生成する。

各プリズム５０ｃは、プリズム部材４８ｂの出射面側に、入射面５１に対して直角以外の角度で傾斜している傾斜面と、入射面５１に対して直角に蛍光体プレート７の方に張出している張出し面とを有している。各プリズム５０ｃにおいて、出射光Ｌａは傾斜面のみから出射する。上区分４９ａのプリズム５０ｃの傾斜面と、下区分４９ｃのプリズム５０ｃの傾斜面とは、入射面５１に対して縦方向の傾斜の向きが相互に逆になっている。各プリズム５０ｃの傾斜面は、プリズム部材４８ｂにおいて縦方向の端側に配置されているものほど、入射面５１に対して大きく傾斜している。

各プリズム５０ｄは、プリズム部材４８ｂの出射面側に、入射面５１に対して直角以外の角度で傾斜している３つの傾斜面（以下、この「３つの傾斜面」を適宜「組の傾斜面」という。）を有している。各プリズム５０ｄにおいて、出射光Ｌｂは各傾斜面から出射する。プリズム５０ｄの傾斜面は、プリズム部材４８ｂの縦方向の中心を境に、上区分４９ａ側に位置する傾斜面と、下区分４９ｂ側に位置するプリズム５０ｄの傾斜面とで、入射面５１に対して縦方向の傾斜の向きが相互に逆になっている。ここで、説明の便宜上、各組の３つの傾斜面に対し、プリズム部材４８ｂの縦方向の端側から中心側に順番に、「端側傾斜面」、「中傾斜面」及び「中心側傾斜面」ということにする。各組において、入射面２５に対する傾斜角は、大きい方から「端側傾斜面」、「中傾斜面」及び「中心側傾斜面」の順番になっている。また、端側傾斜面同士、中傾斜面同士及び中心側傾斜面同士では、縦方向の端側に配置されているものほど、入射面５１に対して大きく傾斜している。

プリズム５０ｃの行間隔は、レンズアレイ４６のコリメータレンズ１８ｃの行間隔と等しく、Ｄａとなっている。各プリズム５０ｄにおいて組の傾斜面の各縦方向寸法は、Ｄａに等しく設定されており、各プリズム５０ｄの縦方向寸法は３・Ｄａとなる。

プリズム５０ｃについては、１つの番号を付与し、プリズム５０ｄについては、１組の各傾斜面ごとに１つの番号を付与する。したがって、プリズム５０ｄに対しては番号が３つ付与される。番号は、縦方向に上から順番に１番、２番、・・・（前述の面発光レーザ１４が５０行存在する実施形態では、番号の最大値は５０番となる。）と決める。

各プリズム５０ｃは、同一の行番号の全部のコリメータレンズ１８ｃから中心軸に平行に入射して来るコリメート光を、各傾斜面から入射面２５の上区分２６ａ又は下区分２６ｃに向けて出射光Ｌａとして出射する。出射光Ｌａは、入射面２５に到達した時に、縦方向に重ならず、縦方向に入射光ピッチＤｃで並ぶ。

各プリズム５０ｄには、その各傾斜面の行番号と同一の行番号の全部のコリメータレンズ１８ｃから中心軸に平行に入射して来るコリメート光が入射する。そして、１組の傾斜面のうち対応する行番号の傾斜面から入射面２５の中区分２６ｂに向けて出射光Ｌｂとして出射する。同一のプリズム５０ｄから出射する縦方向に３つの出射光Ｌｂは、入射面２５に到達した時に、縦方向に重なり、中区分２６ｂに、入射光ピッチＤｃで並ぶ。

蛍光体プレート７の入射面２５における入射光ピッチＤｃは、プリズム部材４８ｂからの出射光Ｌａ，Ｌｂが蛍光体プレート７の入射面２５に入射することにより入射面２５において生成される入射点の縦方向の並び間隔である。プリズム部材４８ｂは、入射面２５における入射光ピッチＤｃが入射面２５における縦方向位置に関係なく、等しくなるように、入射面５１に対して、各プリズム５０ａ５０ｂの傾斜面の傾斜角度、及び各プリズム５０ｂの各傾斜面の傾斜角度が設定されている。

この結果、中区分２６ｂには高照度部分Ｍｂが生成され、上区分２６ａ及び下区分２６ｃには低照度部分Ｍａが生成される。高照度部分Ｍｂの照度は、低照度部分Ｍａの照度の３倍になる。

照明ユニット４２では、光軸に対して平行に光を出射する普通のコリメータレンズ１８ｃのみから成る通常のレンズアレイ４６を用いることができるので、照明ユニット２に比してコストを下げることができる。これに対し、図１の照明ユニット２は、プリズム部材４８を省略できる分、光軸方向の寸法を短くして、小型化することができる。

（ＡＤＢ（Adaptive Driving Beam））
図８〜図１０を参照して、ＡＤＢが適用される車両用前照灯１をＡＤＢ装置５４として説明する。なお、ＡＤＢは、照明ユニット２，４２のいずれを装備した車両用前照灯１にも適用される。

図８はＡＤＢ装置５４のブロック図である。ＡＤＢ装置５４は、前方監視カメラ５５、配光パターン制御装置５６及びスイッチ装置５７を備える。前方監視カメラ５５は、車両用前照灯１が専用に備えてもよい。また、車両用前照灯１が装備されている車両（例：図９の自車６７）に周辺監視装置や衝突防止装置（図示せず）がすでに実装されているときには、その前方監視カメラ５５を共用してもよい。図示の実施例は、前方監視カメラ５５を共用したときを示している。

前方監視カメラ５５は、自車６７の前方の撮像画像を生成する。配光パターン制御装置５６は、前方監視カメラ５５からの撮像画像に基づいて自車６７の前方に対向車６８や先行車等の前方車両が存在するか否かを検出する。そして、前方車両が存在するときには、該前方車両について撮像画像上の位置及び寸法（例：図１０Ａ及び図１０Ｂの対向車６８の位置及び寸法に対応する。）を検出する。

スイッチ装置５７は、モノリシックアレイ光源５の面発光レーザ１４ごとに備えるスイッチのオン、オフを切り替えることにより、面発光レーザ１４の点灯及び消灯を個々に、対ごとに、又は組ごとに切り替えることができるようになっている。コリメータレンズ１８ａ及びプリズム５０ａ．５０ｃを通過する光を出射する面発光レーザ１４は、個々に点灯及び消灯を切り替えられる。コリメータレンズ１８ｂ及び図７Ｂのプリズム５０ｂを通過する光を出射する面発光レーザ１４は、縦方向に隣り同士の関係にある対ごとに点灯及び消灯を切り替えられる。図７Ｃのプリズム５０ｄを通過する光を出射する面発光レーザ１４は、縦方向に連続する３つを１組とする組ごとに点灯及び消灯を切り替えられる。

配光パターン制御装置５６は、車両用前照灯１の面発光レーザ１４を、ハイビーム（全部の面発光レーザ１４の点灯）を基本にしつつ、前方車両の運転手が車両用前照灯１からの照射光により目が眩まないように、前方車両に対応する面発光レーザ１４を消灯させ、その他の面発光レーザ１４を点灯させる。なお、前方車両には、自車６７（図９）に対して少なくとも対向車６８（図９）が含まれ、適宜、先行車も含める。先行車の運転手が、ルームミラーやサイドミラーに映る自車６７の車両用前照灯１の光に眩むことがあるからである。配光パターン制御装置５６による面発光レーザ１４の点灯及び消灯の制御は、スイッチ装置５７の各スイッチのオン、オフを介して行われる。

図９は、ＡＤＢの使用例の説明図である。自車６７は、ＡＤＢ機能を有する車両用前照灯１を装備し、センターライン６４によって左右に分離される道路６３の左レーンを走行している。一方、対向車６８は、自車６７とは、反対のレーンを自車６７に向かって走行している。位置Ｐ（ｔ１），Ｐ（ｔ２）は時刻ｔ１，ｔ２における自車６７の位置をそれぞれ示している。位置Ｑ（ｔ１），Ｑ（ｔ２）は時刻ｔ１，ｔ２における対向車６８の位置を示している。なお、時刻ｔ２は時刻ｔ１より後の時刻である。

図１０は、図９の状況下で蛍光体プレート７の入射面２５に生成される照度分布に関し、図１０Ａ及び図１０Ｂは、それぞれ車両用前照灯１が時刻ｔ１，ｔ２において蛍光体プレート７の入射面２５に生成される照度分布を示している。該照度分布は、自車６７が車両用前照灯１により生成する照射領域の配光パターンに一致する。

図１０Ａ及び図１０Ｂにおいて、照射停止領域Ｃと共に照射停止領域Ｃ内に対向車６８の撮像画像を図示している。これは、時刻ｔ１，ｔ２における入射面２５上の対向車６８の撮像画像の対応位置及び対応サイズと照射停止領域Ｃの位置及びサイズとの関係を分かり易くするために、便宜上、示したものであり、実際には対向車６８の撮像画像が入射面２５に現れることはない。

以下、図１０Ａ及び図１０Ｂで図示している対向車６８の撮像画像を対向車６８の「仮想画像」と呼ぶ。照射停止領域Ｃは、仮想画像に外接する矩形となるように、配光パターン制御装置５６が生成する。

道路６３上の自車６７と対向車６８との相対距離は、時刻ｔ１から時刻ｔ２に時間が進むに連れて減少する。したがって、入射面２５上の対向車６８の寸法は、時刻ｔ１より時刻ｔ２の方が大きくなるとともに、位置は、時刻ｔ１より時刻ｔ２の方が右寄りになる。

レンズアレイ６のコリメータレンズ１８ｂ又はプリズム部材４８ａ，４８ｂのプリズム５０ｂ，５０ｄにより、蛍光体プレート７の入射面２５の縦方向の中区分２６ｂでは複数のレーザ光が重なるようになっている。したがって、蛍光体プレート７の入射面２５において、上区分２６ａ及び下区分２６ｃは低照度部分Ｍａとなり、中区分２６ｂは高照度部分Ｍｂとなる。

そして、ＡＤＢ機能により、照射停止領域Ｃが、入射面２５において対向車６８の対応部分を内側に含む外接矩形として生成される。照射停止領域Ｃに出射光が向かう面発光レーザ１４は、配光パターン制御装置５６により通電停止されて、消灯する。この結果、照射停止領域Ｃは照度＝０となり、車両用前照灯１による対向車６８への照射が中止される。入射面２５における照射停止領域Ｃの位置、サイズ及び個数は、前方車両の位置、サイズ及び個数に応じて動的に変化する。

（変形例）
本実施形態のモノリシックアレイ光源５では、面発光レーザ１４が等径及び等形に形成されているが、本発明のモノリシックアレイの面発光レーザは、必ずしも等径及び等形でなくてもよい。

本実施形態において、配光パターン形成部としての蛍光体プレート７は平板状であるが、本発明の配光パターン形成部はブロック状であってもよい。

本実施形態では、蛍光体プレート７の高照度部分Ｍｂは、入射面２５において縦方向幅が左右方向の位置に関係なく等しくなっている。本発明では、この縦方向幅を左右方向の位置又は範囲に応じて異ならせてもよい。

本実施形態では、蛍光体プレート７の入射面２５において縦方向に上から低照度部分Ｍａ、高照度部分Ｍｂ及び低照度部分Ｍａの３つの照度部分を生成するために、モノリシックアレイ光源５の面発光レーザ１４の行数について、縦方向に上から順番に１０，３０，１０を割り当てている。この場合、入射面２５において、３つの照度部分の縦方向寸法比は、縦方向に１対の出射光Ｌｂを重ねる場合（図４及び図７Ｂ）には、２：３：２（＝１０：１５：１０）となり、縦方向に３つを１組とした出射光Ｌｂを重ねる場合（図７Ｃ）には、１：１：１（＝１０：１０：１０）となる。

しかしながら、本発明では、配光パターン形成部の像形成面において生成する各照度部分の縦方向寸法比を、各照度部分に対して割り当てるモノリシックアレイ光源の面発光レーザの個数を調整することにより、種々に設定することができる。

本実施形態では、ＡＤＢの作動中は、各面発光レーザ１４が連続点灯か、連続消灯になっている。本発明では、各面発光レーザ１４の通電期間と非通電期間とのデューティ比を制御して、照射領域（照射停止領域Ｃも該照明領域の１つに含める。）に中間の照度の領域部分を適宜生成することも可能である。

本実施形態では、図４及び図７ＢにおけるＤｂと、並びに図７ＣにおけるＤｃとについて、単にＤｂ，Ｄｃ＜Ｄａである旨、説明した。ＤｂとＤｃとの関係について補足すると、Ｄｂ＜Ｄｃに限定されることなく、Ｄｂ≧Ｄｃに設定することもできる。

１・・・車両用前照灯、５・・・モノリシックアレイ光源、６，４６・・・"レンズアレイ、７・・・蛍光体プレート（配光パターン形成部）、８・・・プロジェクトレンズ（投影部）、１８ａ，１８ｂ，１８ｃ・・・コリメータレンズ、１９ａ・・・第１群、１９ｂ・・・第２群、２５・・・入射面（像形成面）、４８・・・プリズム部材、５６・・・配光パターン制御装置、５７・・・スイッチ装置、６８・・・対向車（車両）。

Claims (5)

1. 複数の面発光レーザが配列されたモノリシックアレイ光源と、
   照度分布としての配光パターンの像が出射側に生成されるように、前記モノリシックアレイ光源の各面発光レーザからの入射光を、通過後の向きを調整して出射する複数のコリメータレンズが配列されたレンズアレイと、
   前記レンズアレイの各コリメータレンズからの入射光により配光パターンの像が形成される像形成面を有し、前記レンズアレイの各コリメータレンズからの入射光を、前記像形成面を経て出射する配光パターン形成部と、
   前記配光パターン形成部からの入射光を車両の前方の照射領域に出射する投影部とを備えることを特徴とする車両用前照灯。
2. 請求項１記載の車両用前照灯において、
   前記レンズアレイは、前記モノリシックアレイ光源の複数の面発光レーザからの入射光が前記配光パターン形成部の前記像形成面で重ならないように入射光の向きを変更して出射する第１群のコリメータレンズと、前記モノリシックアレイ光源の複数の面発光レーザからの入射光が前記配光パターン形成部の前記像形成面において重なるように入射光の向きを変更して出射する第２群のコリメータレンズとを備えることを特徴とする車両用前照灯。
3. 複数の面発光レーザが配列されたモノリシックアレイ光源と、
   前記モノリシックアレイ光源の各面発光レーザからの入射光を、それらの出射方向を平行に揃えて出射する複数のコリメータレンズが配列されたレンズアレイと、
   照度分布としての配光パターンの像が出射側に生成されるように、前記レンズアレイの各コリメータレンズからの入射光を、通過後の向きを調整して出射するプリズム部材と、
   前記プリズム部材からの入射光により配光パターンの像が形成される像形成面を有し、前記プリズム部材からの入射光を、前記像形成面を経て出射する配光パターン形成部と、
   前記配光パターン形成部からの入射光を車両の前方の照射領域に出射する投影部とを備えることを特徴とする車両用前照灯。
4. 請求項３記載の車両用前照灯において、
   前記プリズム部材は、前記レンズアレイの複数のコリメータレンズからの入射光が前記配光パターン形成部の前記像形成面で重ならないように入射光の向きを変更して出射する第１群のプリズムと、前記レンズアレイの複数のコリメータレンズからの入射光が前記配光パターン形成部の前記像形成面において重なるように入射光の向きを変更して出射する第２群のプリズムとを備えることを特徴とする車両用前照灯。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両用前照灯において、
   前記モノリシックアレイ光源の複数の面発光レーザの点灯及び消灯を個々に、対ごとに、又は組ごとに切り替えるスイッチ装置と、
   前記車両用前照灯の照射領域に車両の存在を検出したときは、該車両に向かう出射光を生成する面発光レーザが消灯するように、前記スイッチ装置を制御する配光パターン制御装置とを備えることを特徴とする車両用前照灯。

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