JP2019096381A - 車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザー光源ユニットを備えた車両用灯具において、そのレーザー光源ユニットからの出射光として配光制御に適した色ムラの少ない白色光を得ることができるようにする。【解決手段】レーザー光源ユニット２０として、４つの短波長レーザー光源２４から出射されたレーザー光を集光させる第１集光レンズ２８と、これら４つの第１集光レンズ２８と波長変換素子２６との間に配置された第２集光レンズ３０と、この第２集光レンズ３０と４つの第１集光レンズ２８との間に配置された２枚のマイクロレンズアレイ３２Ａ、３２Ｂとを備えた構成とする。これにより、波長変換素子２６に入射するレーザー光の強度分布を、そのビーム径全域にわたってフラットな分布に近い分布とし、波長変換素子２６の発光効率を高める。そしてこれにより、車両用灯具として色ムラの少ない略均一な配光パターンを形成可能とする。【選択図】図２

Description

本願発明は、レーザー光源ユニットを備えた車両用灯具に関するものである。

従来より、レーザー光源ユニットからの出射光を制御して所要の配光パターンを形成するように構成された車両用灯具が知られている。

「特許文献１」には、このような車両用灯具のレーザー光源ユニットとして、短波長レーザー光源から出射されたレーザー光を波長変換素子に入射させることにより白色光を生成して出射するように構成されたものが記載されている。

この「特許文献１」に記載されたレーザー光源ユニットにおいては、短波長レーザー光源から出射されたレーザー光を集光レンズによって波長変換素子へ向けて集光させるように構成されている。

特開２０１６−１９７５２３号公報

上記従来のレーザー光源ユニットにおいては、波長変換素子に入射するレーザー光の強度分布がガウス分布に近い分布となるので、その中心部分の光強度はかなり高くなる一方その周辺部分の光強度はかなり低くなってしまい、このため波長変換素子の発光効率を十分に高めることが困難である。

したがって、上記従来のレーザー光源ユニットでは、その出射光として配光制御に適した色ムラの少ない白色光を得ることが困難である。

本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、レーザー光源ユニットを備えた車両用灯具において、そのレーザー光源ユニットからの出射光として配光制御に適した色ムラの少ない白色光を得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ものである。

本願発明は、レーザー光源ユニットの構成に工夫を施すことにより、上記目的達成を図るようにしたものである。

すなわち、本願発明に係る車両用灯具は、
短波長レーザー光源から出射されたレーザー光を波長変換素子に入射させることにより白色光を生成して出射するように構成されたレーザー光源ユニットと、このレーザー光源ユニットからの出射光を制御して所要の配光パターンを形成するように構成された配光制御部材と、を備えた車両用灯具において、
上記レーザー光源ユニットは、上記短波長レーザー光源から出射されたレーザー光を集光させる第１集光レンズと、この第１集光レンズと上記波長変換素子との間に配置された第２集光レンズと、この第２集光レンズと上記第１集光レンズとの間に配置されたマイクロレンズアレイとを備えている、ことを特徴とするものである。

上記「短波長レーザー光源」は、短波長のレーザー光を出射するように構成されたレーザー光源を意味するものであって、この短波長のレーザー光が波長変換素子に入射することによって白色光を生成し得るものであれば、その具体的な発光波長帯は特に限定されるものではなく、例えば青色の発光波長帯や近紫外線領域の発光波長帯等が採用可能である。

上記「波長変換素子」は、短波長レーザー光源からのレーザー光入射により白色光を生成して出射し得るものであれば、その具体的な構成は特に限定されるものではなく、例えば透明な封止部材に蛍光体を分散させたもの等が採用可能であり、その際、白色光を透過光として出射させるように構成されていてもよいし、白色光を反射光として出射させるように構成されていてもよい。

上記「配光制御部材」は、レーザー光源ユニットからの出射光を制御することにより所要の配光パターンを形成するように構成されたものであれば、その具体的な構成は特に限定されるものではなく、例えば投影レンズやリフレクタあるいはこれらの組合せからなる構成等が採用可能である。

上記「所要の配光パターン」の種類は特に限定されるものではなく、例えばハイビーム用配光パターン、ロービーム用配光パターン、フォグランプ用配光パターン、またはその一部等が採用可能である。

上記各「マイクロレンズアレイ」は、透明板の表面に複数のマイクロレンズが並んで形成されたものであれば、各マイクロレンズの具体的な形状やその具体的な配列等は特に限定されるものではない。

本願発明に係る車両用灯具は、短波長レーザー光源から出射されたレーザー光を波長変換素子に入射させることにより白色光を生成して出射するように構成されたレーザー光源ユニットを備えているが、このレーザー光源ユニットは、短波長レーザー光源から出射されたレーザー光を集光させる第１集光レンズと、この第１集光レンズと波長変換素子との間に配置された第２集光レンズと、この第２集光レンズと第１集光レンズとの間に配置されたマイクロレンズアレイとを備えているので、次のような作用効果を得ることができる。

すなわち、短波長レーザー光源から出射して第１集光レンズによって集光したレーザー光を、マイクロレンズアレイおよび第２集光レンズを介して波長変換素子に入射させることにより、波長変換素子に入射するレーザー光の強度分布を、そのビーム径全域にわたってフラットな分布（いわゆるトップハット型の分布）に近い分布とすることができる。

そしてこれにより、波長変換素子に入射するレーザー光の強度分布が従来のようにガウス分布に近い分布となっている場合に比して、ビーム径全域にわたって光強度の均一化を図ることができ、これにより波長変換素子の発光効率を高めることができる。

したがって、レーザー光源ユニットからの出射光を色ムラの少ない白色光とすることができ、この出射光を配光制御部材で制御することにより所要の配光パターンを色ムラの少ない略均一な配光パターンとして形成することができる。

このように本願発明によれば、レーザー光源ユニットを備えた車両用灯具において、そのレーザー光源ユニットからの出射光として配光制御に適した色ムラの少ない白色光を得ることができる。

また本願発明においては、万一、波長変換素子が脱落してしまい、短波長レーザー光源から波長変換素子に入射すべきレーザー光がそのままレーザー光源ユニットから出射されてしまったような場合であっても、その光強度は一定値以下に抑えられているので、車両用灯具としても強烈なビームが不用意に照射されてしまうような事態が発生するのを未然に防止することができる。

上記構成において、マイクロレンズアレイが直列の位置関係（すなわち光路上において重なる位置関係）で２枚配置された構成とすれば、２枚のマイクロレンズアレイと第２集光レンズとでインテグレータ光学系を構成することができる。そしてこれにより、波長変換素子に入射するレーザー光の強度分布を、そのビーム径全域にわたってよりフラットに近い分布とすることができる。また、短波長レーザー光源から出射されたレーザー光の強度分布が不規則になっている場合（例えばレーザー光がマルチモードのビーム形状になっているような場合）であっても、レーザー光の強度をビーム径全域にわたって均一化した状態で波長変換素子に入射させることができる。

その際、２枚のマイクロレンズアレイが一体的に形成された構成とすれば、両者の位置関係精度を高めることができ、かつ、レーザー光源ユニットの部品点数を削減することができる。

上記構成において、レーザー光源ユニットとして複数組の短波長レーザー光源および第１集光レンズを備えた構成とすれば、車両用灯具の光源としての明るさを増大させることができる。

このような構成を、仮に従来のレーザー光源ユニットに適用した場合には、複数の短波長レーザー光源からのレーザー光が波長変換素子に入射する際に合成されることによって、そのビーム径の中心部分の光強度が極端に高いものとなってしまい、場合によっては波長変換素子が破壊されてしまうおそれがある。

これに対し、本願発明のレーザー光源ユニットにおいては、各短波長レーザー光源からのレーザー光が波長変換素子に入射する際に合成されても、その強度分布はフラットに近い分布のまま維持されるので、色ムラの少ない明るい白色光を得ることができ、かつ、波長変換素子が破壊されてしまうおそれをなくすことができる。

その際、複数の短波長レーザー光源の具体的な配置は特に限定されるものではないが、波長変換素子で反射した各短波長レーザー光源からのレーザー光が他の短波長レーザー光源に入射しない位置関係で配置された構成とすれば、いわゆる戻り光によって各短波長レーザー光源での発振作用が不安定になって出力変動が生じてしまうのを未然に防止することができる。

また、レーザー光源ユニットとして、複数の短波長レーザー光源のうち一部の短波長レーザー光源から出射したレーザー光をミラーで反射させてからマイクロレンズアレイに入射させるように構成すれば、複数の短波長レーザー光源をスペース効率良く配置することが容易に可能となる。

本願発明の一実施形態に係る車両用灯具を示す平断面図 上記車両用灯具のレーザー光源ユニットを単品で示す平断面図 上記レーザー光源ユニットにおいて波長変換素子に入射するレーザー光の強度分布を従来例と比較して示す図 上記車両用灯具からの照射光により形成される配光パターンを示す図 上記実施形態の第１変形例を示す、図２と同様の図 上記実施形態の第２変形例を示す、図２と同様の図 上記実施形態の第３変形例を示す、図２と同様の図 上記実施形態の第４変形例を示す、図２と同様の図

以下、図面を用いて、本願発明の実施の形態について説明する。

図１は、本願発明の一実施形態に係る車両用灯具１０を示す平断面図である。

図１において、Ｘで示す方向が灯具としての「前方」（車両としても「前方」）であり、Ｙで示す方向が「右方向」である。これ以外の図においても同様である。

図１に示すように、本実施形態に係る車両用灯具１０は、車両前後方向に延びる光軸Ａｘ０を有する投影レンズ１２と、この投影レンズ１２の後方に配置されたレーザー光源ユニット２０とを備えたプロジェクタ型の灯具ユニットであって、レーザー光源ユニット２０からの出射光を投影レンズ１２を介して前方へ向けて照射することにより、所要の配光パターンを形成するようになっている。

投影レンズ１２は、前面が凸面で後面が平面の平凸非球面レンズであって、その後側焦点Ｆを含む焦点面である後側焦点面上に形成される光源像を、反転像として灯具前方の仮想鉛直スクリーン上に投影するようになっている。この投影レンズ１２は、その外周フランジ部においてレンズホルダ１４に支持されており、このレンズホルダ１４はベース部材１６に支持されている。

レーザー光源ユニット２０は、投影レンズ１２の後側焦点Ｆよりも後方側に配置された状態でベース部材１６に支持されている。

このレーザー光源ユニット２０は、筐体２２の内部に４つの短波長レーザー光源２４と波長変換素子２６とが配置された構成となっており、各短波長レーザー光源２４から出射されたレーザー光を波長変換素子２６に入射させることにより白色光を生成し、この白色光を波長変換素子２６から前方へ向けて拡散光として出射するように構成されている。

このレーザー光源ユニット２０は、前後方向に延びる照射基準軸Ａｘを有しており、この照射基準軸Ａｘを投影レンズ１２の光軸Ａｘ０と一致させた状態で、その波長変換素子２６を投影レンズ１２の後側焦点Ｆの後方近傍に位置させるようにして配置されている。

図２は、レーザー光源ユニット２０を単品で示す平断面図である。

レーザー光源ユニット２０は、４つの短波長レーザー光源２４および波長変換素子２６の他に、各短波長レーザー光源２４から出射されたレーザー光を集光させる第１集光レンズ２８と、これら４つの第１集光レンズ２８と波長変換素子２６との間に配置された第２集光レンズ３０と、この第２集光レンズ３０と４つの第１集光レンズ２８との間に配置された２枚のマイクロレンズアレイ３２Ａ、３２Ｂとを備えた構成となっている。

２枚のマイクロレンズアレイ３２Ａ、３２Ｂは、照射基準軸Ａｘ上において直列の位置関係で一定の間隔をおいて配置されている。その際、前方側に位置するマイクロレンズアレイ３２Ａは、透明板の前面に複数のマイクロレンズ３２Ａｓが格子状に並んで形成された構成となっており、後方側に位置するマイクロレンズアレイ３２Ｂは、透明板の後面に複数のマイクロレンズ３２Ｂｓが格子状に並んで形成された構成となっている。各マイクロレンズ３２Ａｓ、３２Ｂｓは、横長矩形状の外形形状を有する魚眼状のレンズ素子として形成されている。

４組の短波長レーザー光源２４および第１集光レンズ２８は、いずれも同様の構成を有している。

各短波長レーザー光源２４は、青色の発光波長帯（具体的には４５０ｎｍ程度の発光波長）を有するレーザーダイオードで構成されている。また、各第１集光レンズ２８は、各短波長レーザー光源２４の光出射位置近傍に配置されており、該短波長レーザー光源２４からの出射光を略平行光（すなわち平行光またはこれに近い光）にするようになっている。その際、各組の短波長レーザー光源２４および第１集光レンズ２８は、上記位置関係を維持した状態で鏡筒３４に支持されており、これによりそれぞれ光源モジュール４０Ａ、４０Ｂとして一体的に構成されている。

４つの光源モジュール４０Ａ、４０Ｂは、照射基準軸Ａｘに関して左右対称の位置関係で配置されている。その際、左右１対の光源モジュール４０Ａは前方へ向けて配置されているが、残りの左右１対の光源モジュール４０Ｂは照射基準軸Ａｘへ向けて配置されている。各光源モジュール４０Ｂと照射基準軸Ａｘとの間には、該光源モジュール４０Ｂからの出射光（すなわち短波長レーザー光源２４から出射して第１集光レンズ２８により略平行光になったレーザー光）を前方へ向けて正反射させるミラー３６が配置されている。

これにより、各光源モジュール４０Ａからの出射光は、そのままマイクロレンズアレイ３２Ｂに到達する一方、各光源モジュール４０Ｂからの出射光は、ミラー３６で反射してからマイクロレンズアレイ３２Ｂに到達するようになっている。

なお、図２において、各光源モジュール４０Ａは、その短波長レーザー光源２４からの出射光が水平横モードで拡がるように配置された状態で示されており、各光源モジュール４０Ｂは、その短波長レーザー光源２４からの出射光が垂直横モードで拡がるように配置された状態で示されている。

第２集光レンズ３０は、前面が平面で後面が凸面の平凸非球面レンズであって、照射基準軸Ａｘ上に配置されている。この第２集光レンズ３０は、各光源モジュール４０Ａから出射して２枚のマイクロレンズアレイ３２Ａ、３２Ｂを透過したレーザー光を、照射基準軸Ａｘ上において波長変換素子２６の位置に集光させるようになっている。

波長変換素子２６は、透明な板状の封止部材に蛍光体を分散させることにより構成されており、その後面から入射した各短波長レーザー光源２４からのレーザー光を白色光としてその前面から前方へ向けて拡散出射させるようになっている。この波長変換素子２６は、横長矩形状の外形形状を有しており、照射基準軸Ａｘ上に配置された状態で筐体２２の前端壁に装着されている。

本実施形態のレーザー光源ユニット２０においては、各短波長レーザー光源２４と前方側に位置するマイクロレンズアレイ３２Ａとが共役の位置関係で配置されており、後方側に位置するマイクロレンズアレイ３２Ｂと波長変換素子２６とが共役の位置関係で配置されている。

図３は、レーザー光源ユニット２０において波長変換素子２６に入射するレーザー光の強度分布を従来例と比較して示す図である。

図中、実線で示す強度分布Ａが本実施形態におけるレーザー光の強度分布であり、２点鎖線で示す強度分布Ｂが従来例におけるレーザー光の強度分布である。

その際、従来例の強度分布Ｂは、４つの光源モジュール４０Ａ、４０Ｂから略平行光として出射したレーザー光が２枚のマイクロレンズアレイ３２Ａ、３２Ｂを透過することなく第２集光レンズ３０に入射して波長変換素子２６に集光した場合（すなわち一般的な空間多重方式とした場合）の強度分布を示している。

この強度分布Ｂはガウス分布となるが、これは各光源モジュール４０Ａ、４０Ｂからの出射光がそのまま第２集光レンズ３０を介して波長変換素子２６に入射することによるものである。また、この強度分布Ｂはビーム径の中心部分の光強度が極端に高いものとなるが、これは４つの短波長レーザー光源２４からのレーザー光が波長変換素子２６に入射する際に合成されることによるものである。

一方、本実施形態の強度分布Ａは、波長変換素子２６に入射するレーザー光のビーム径全域にわたってフラットに近いトップハット型の分布となっている。これは、２枚のマイクロレンズアレイ３２Ａ、３２Ｂと第２集光レンズ３０とでインテグレータ光学系が構成されており、これにより各短波長レーザー光源２４からのレーザー光が波長変換素子２６に入射する際には略均一な強度分布を有するビームとなることによるものである。したがって、４つの短波長レーザー光源２４からのレーザー光が波長変換素子２６に入射する際に合成されても、その強度分布はフラットに近い分布のまま維持される。

そして、このように波長変換素子２６に入射するレーザー光の強度分布がフラットに近い分布となることにより、波長変換素子２６の発光効率が最大限に高められるので、この波長変換素子２６から前方へ向けて出射される白色光は色ムラの少ない略均一な拡散光となる。

図４は、本実施形態に係る車両用灯具１０から前方へ向けて照射される光により、車両前方２５ｍの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンＰＨ１を透視的に示す図である。

この配光パターンＰＨ１は、灯具正面方向の消点であるＨ−Ｖを中心とするやや横長のスポット状の配光パターンとして形成されている。この配光パターンＰＨ１は、図示しない他の灯具ユニットからの照射光によって形成される配光パターンＰＨ０と合成されることによりハイビーム用配光パターンＰＨを形成するようになっている。

このハイビーム用配光パターンＰＨにおいて、配光パターンＰＨ０は、Ｈ−Ｖを鉛直方向に通るＶ−Ｖ線を中心にして左右両側に大きく拡がる拡散配光パターンとして形成されているのに対し、配光パターンＰＨ１は、Ｈ−Ｖ近傍においてハイビーム用配光パターンＰＨの高光度領域を形成する明るい配光パターンとして形成されている。

その際、レーザー光源ユニット２０からは色ムラの少ない略均一な拡散光が出射されるので、配光パターンＰＨ１も色ムラの少ない略均一な配光パターンとして形成される。なお、配光パターンＰＨ１の大きさについては、レーザー光源ユニット２０を前後方向に変位させて、その波長変換素子２６の後側焦点Ｆからの後方変位量を変化させることにより、適宜調整することが可能である。

次に本実施形態の作用効果について説明する。

本実施形態に係る車両用灯具１０は、４つの短波長レーザー光源２４から出射されたレーザー光を波長変換素子２６に入射させることにより白色光を生成して出射するように構成されたレーザー光源ユニット２０を備えているが、このレーザー光源ユニット２０は、各短波長レーザー光源２４から出射されたレーザー光を集光させる第１集光レンズ２８と、これら４つの第１集光レンズ２８と波長変換素子２６との間に配置された第２集光レンズ３０と、この第２集光レンズ３０と４つの第１集光レンズ２８との間に配置された２枚のマイクロレンズアレイ３２Ａ、３２Ｂとを備えているので、次のような作用効果を得ることができる。

すなわち、各短波長レーザー光源２４から出射して各第１集光レンズ２８によって集光したレーザー光を、２枚のマイクロレンズアレイ３２Ａ、３２Ｂおよび第２集光レンズ３０を介して波長変換素子２６に入射させることにより、波長変換素子２６に入射するレーザー光の強度分布を、そのビーム径全域にわたってフラットな分布に近い分布とすることができる。

そしてこれにより、波長変換素子２６に入射するレーザー光の強度分布が従来のようにガウス分布に近い分布となっている場合に比して、ビーム径全域にわたって光強度の均一化を図ることができ、これにより波長変換素子２６の発光効率を高めることができる。

したがって、レーザー光源ユニット２０からの出射光を色ムラの少ない白色光とすることができ、この出射光を投影レンズ１２（配光制御部材）で制御することにより、ハイビーム用配光パターンＰＨの高光度領域を構成する配光パターンＰＨ１（所要の配光パターン）を色ムラの少ない略均一な配光パターンとして形成することができる。

このように本実施形態によれば、レーザー光源ユニット２０を備えた車両用灯具１０において、そのレーザー光源ユニット２０からの出射光として配光制御に適した色ムラの少ない白色光を得ることができる。

その際、本実施形態においては、直列の位置関係で配置された２枚のマイクロレンズアレイ３２Ａ、３２Ｂと第２集光レンズ３０とでインテグレータ光学系が構成されているので、波長変換素子２６に入射するレーザー光の強度分布を、そのビーム径全域にわたってよりフラットに近い分布とすることが容易に可能となる。また、各短波長レーザー光源２４から出射されたレーザー光の強度分布が不規則になっている場合（例えばレーザー光がマルチモードのビーム形状になっているような場合）であっても、レーザー光の強度をビーム径全域にわたって均一化した状態で波長変換素子に入射させることができる。

しかも本実施形態においては、レーザー光源ユニット２０が４組の短波長レーザー光源２４および第１集光レンズ２８を備えているので、車両用灯具１０の光源としての明るさを増大させることができる。

このような構成を、仮に従来のレーザー光源ユニットに適用した場合には、４組の短波長レーザー光源２４からのレーザー光が波長変換素子２６に入射する際に合成されることによって、そのビーム径の中心部分の光強度が極端に高いものとなってしまい、場合によっては波長変換素子２６が破壊されてしまうおそれがある。

これに対し、本実施形態のレーザー光源ユニット２０においては、各短波長レーザー光源２４からのレーザー光が波長変換素子２６に入射する際に合成されても、その強度分布はフラットに近い分布のまま維持されるので、色ムラの少ない明るい白色光を得ることができ、かつ、波長変換素子２６が破壊されてしまうおそれをなくすことができる。

また本実施形態においては、万一、波長変換素子２６が筐体２２から脱落してしまい、各短波長レーザー光源２４から波長変換素子２６に入射すべきレーザー光がそのままレーザー光源ユニット２０から出射されてしまったような場合であっても、その光強度は一定値以下に抑えられているので、車両用灯具１０としても強烈なビームが不用意に照射されてしまうような事態が発生するのを未然に防止することができる。

さらに本実施形態においては、４つの短波長レーザー光源２４のうち２つの短波長レーザー光源２４から出射したレーザー光をミラー３６で反射させてからマイクロレンズアレイ３２Ｂに入射させる構成となっているので、４つの短波長レーザー光源２４を筐体２２内においてスペース効率良く配置することができる。

上記実施形態においては、マイクロレンズアレイ３２Ａ、３２Ｂの各マイクロレンズ３２Ａｓ、３２Ｂｓが横長矩形状の外形形状を有しているものとして説明したが、それ以外の外形形状（例えば正方形や菱形等の外形形状）を有する構成とすることも可能である。

上記実施形態においては、マイクロレンズアレイ３２Ａの前面にマイクロレンズ３２Ａｓが形成されるとともにマイクロレンズアレイ３２Ｂの後面にマイクロレンズ３２Ｂｓが形成されているものとして説明したが、マイクロレンズアレイ３２Ａの後面にマイクロレンズ３２Ａｓが形成された構成とすることも可能であり、また、マイクロレンズアレイ３２Ｂの前面にマイクロレンズ３２Ｂｓが形成された構成とすることも可能である。

上記実施形態においては、レーザー光源ユニット２０が４つの短波長レーザー光源２４を備えているものとして説明したが、３つ以下または５つ以上の短波長レーザー光源２４を備えた構成とすることも可能である。

次に、上記実施形態の変形例について説明する。

まず、上記実施形態の第１変形例について説明する。

図５は、本変形例のレーザー光源ユニット１２０を示す、図２と同様の図である。

図５に示すように、本変形例の基本的な構成は上記実施形態の場合と同様であるが、４つの光源モジュール４０Ａ、４０Ｂおよび２つのミラー３６の配置が上記実施形態の場合と一部異なっている。

すなわち本変形例においては、照射基準軸Ａｘの右側に位置する光源モジュール４０Ａおよびミラー３６に関しては上記実施形態の場合と同様の配置となっているが、照射基準軸Ａｘの左側に位置する光源モジュール４０Ａおよびミラー３６は上記実施形態の場合よりも照射基準軸Ａｘ寄りに平行移動した状態で配置されている。

これにより本変形例においては、照射基準軸Ａｘの右側に位置する光源モジュール４０Ａから出射してそのままマイクロレンズアレイ３２Ｂに向かう光および照射基準軸Ａｘの右側に位置する光源モジュール４０Ｂから出射してミラー３６で反射してからマイクロレンズアレイ３２Ｂに向かう光の光路と、照射基準軸Ａｘの左側に位置する光源モジュール４０Ａから出射してそのままマイクロレンズアレイ３２Ｂに向かう光および照射基準軸Ａｘの左側に位置する光源モジュール４０Ｂから出射してミラー３６で反射してからマイクロレンズアレイ３２Ｂに向かう光の光路とが、照射基準軸Ａｘに関して左右非対称になっている。

このように本変形例のレーザー光源ユニット１２０は、４つの光源モジュール４０Ａ、４０Ｂおよび２つのミラー３６が照射基準軸Ａｘに関して左右非対称の位置関係で配置された構成となっているが、上記実施形態の場合と同様、波長変換素子２６に入射するレーザー光の強度分布を、そのビーム径全域にわたってフラットな分布に近い分布とすることができる。

その上で、本変形例の構成を採用することにより、４つの光源モジュール４０Ａ、４０Ｂを、波長変換素子２６で反射した各光源モジュール４０Ａ、４０Ｂからのレーザー光が他の光源モジュール４０Ａ、４０Ｂに入射しない位置関係で配置することができる。そしてこれにより、いわゆる戻り光によって各光源モジュール４０Ａ、４０Ｂの短波長レーザー光源２４での発振作用が不安定になって出力変動が生じてしまうのを未然に防止することができる。

次に、上記実施形態の第２変形例について説明する。

図６は、本変形例のレーザー光源ユニット２２０を示す、図２と同様の図である。

図６に示すように、本変形例の基本的な構成は上記実施形態の場合と同様であるが、上記実施形態の２枚のマイクロレンズアレイ３２Ａ、３２Ｂの代わりに、これらが一体的に形成されたブロック状のマイクロレンズアレイ２３２が配置された構成となっている。

このマイクロレンズアレイ２３２は、厚板の透明板の前面に複数のマイクロレンズ２３２ｓ１が格子状に並んで形成されるとともに、その後面に複数のマイクロレンズ２３２ｓ２が格子状に並んで形成された構成となっている。その際、このマイクロレンズアレイ２３２の板厚は、直列の位置関係で配置された上記実施形態の２枚のマイクロレンズアレイ３２Ａ、３２Ｂ全体の前後幅よりも小さい値に設定されている。そしてこれにより、このマイクロレンズアレイ２３２は上記実施形態の２枚のマイクロレンズアレイ３２Ａ、３２Ｂと同様の光学的機能を果たすようになっている。

すなわち、本変形例のレーザー光源ユニット２２０においては、各短波長レーザー光源２４とマイクロレンズアレイ２３２のマイクロレンズ２３２ｓ１とが共役の位置関係で配置されており、マイクロレンズアレイ２３２のマイクロレンズ２３２ｓ２と波長変換素子２６とが共役の位置関係で配置されている。

本変形例の構成を採用した場合においても、上記実施形態の場合と同様の作用効果を得ることができる。

しかも本変形例のように、マイクロレンズアレイ２３２として、２枚のマイクロレンズアレイ３２Ａ、３２Ｂがブロック状に一体的に形成された構成とすることにより、両者の位置関係精度を高めることができ、かつ、レーザー光源ユニット２２０の部品点数を削減することができる。

次に、上記実施形態の第３変形例について説明する。

図７は、本変形例のレーザー光源ユニット３２０を示す、図２と同様の図である。

図７に示すように、本変形例の基本的な構成は上記実施形態の場合と同様であるが、上記実施形態の２枚のマイクロレンズアレイ３２Ａ、３２Ｂの代わりに１枚のマイクロレンズアレイ３３２が配置された構成となっている。

このマイクロレンズアレイ３３２は、上記実施形態のマイクロレンズアレイ３２Ａと略同様の構成を有している。すなわち、このマイクロレンズアレイ３３２は、透明板の前面に複数のマイクロレンズ３３２ｓが格子状に並んで形成された構成となっている。

本変形例のレーザー光源ユニット３２０においては、マイクロレンズアレイ３３２と波長変換素子２６とが共役の位置関係で配置されており、第２集光レンズ３３０からの出射光が略平行光として波長変換素子２６に入射するようになっている。

これを実現するため、このマイクロレンズアレイ３３２においては、各マイクロレンズ３３２ｓの焦点距離が上記実施形態の各マイクロレンズ３２ｓの焦点距離よりも短い値に設定されている。そして、このマイクロレンズアレイ３３２は、上記実施形態のマイクロレンズアレイ３２Ｂが配置されていた位置と略同じ位置に配置されている。また本変形例においては、第２集光レンズ３３０として、上記実施形態の第２集光レンズ３０よりも焦点距離が短い集光レンズが用いられている。

本変形例の構成を採用した場合においても、上記実施形態の場合と略同様の作用効果を得ることができる。

また、本変形例の構成を採用することにより、レーザー光源ユニット３２０の部品点数を削減することができる。

次に、上記実施形態の第４変形例について説明する。

図８は、本変形例のレーザー光源ユニット４２０を示す、図２と同様の図である。

図８に示すように、本変形例の基本的な構成は上記実施形態の場合と同様であるが、本変形例においても上記第３変形例と同様、上記実施形態の２枚のマイクロレンズアレイ３２Ａ、３２Ｂの代わりに１枚のマイクロレンズアレイ４３２が配置された構成となっている。

このマイクロレンズアレイ４３２は、上記実施形態のマイクロレンズアレイ３２Ａと略同様の構成を有している。すなわち、このマイクロレンズアレイ４３２は、透明板の前面に複数のマイクロレンズ４３２ｓが格子状に並んで形成された構成となっている。そして、このマイクロレンズアレイ４３２は、上記実施形態において２枚のマイクロレンズアレイ３２Ａ、３２Ｂが配置されていた位置の略中央に位置するようにして配置されている。

本変形例のレーザー光源ユニット４２０においては、各短波長レーザー光源２４とマイクロレンズアレイ４３２とが共役の位置関係で配置されており、各第１集光レンズ４２８と波長変換素子２６とが共役の位置関係で配置されている。

これを実現するため、各光源モジュール４４０Ａ、４４０Ｂの第１集光レンズ４２８は、短波長レーザー光源２４からの出射光を平行光よりもやや収束する光とし、これをマイクロレンズアレイ４３２の位置において集光させるようになっている。その際、各光源モジュール４４０Ａからマイクロレンズアレイ４３２までの光路長と、各光源モジュール４４０Ｂからマイクロレンズアレイ４３２までの光路長とを一致させるため、各光源モジュール４４０Ｂおよびミラー３６は上記実施形態の場合よりも前方側に変位しており、かつ各光源モジュール４４０Ｂは照射基準軸Ａｘ側にも変位している。

本変形例の構成を採用した場合においても、上記実施形態の場合と略同様の作用効果を得ることができる。

また、本変形例の構成を採用することにより、レーザー光源ユニット４２０の部品点数を削減することができる。

さらに、本変形例の構成を採用することにより、マイクロレンズアレイ４３２および第２集光レンズ４３０として、上記実施形態のマイクロレンズアレイ３２Ａおよび第２集光レンズ３０と略同様のものを用いることができる。

上記第３および第４変形例においては、マイクロレンズアレイ３３２、４３２の前面にマイクロレンズ３３２ｓ、４３２ｓが形成されているものとして説明したが、マイクロレンズアレイ３３２、４３２の後面にマイクロレンズ３３２ｓ、４３２ｓが形成された構成とすることも可能である。

なお、上記実施形態およびその変形例において諸元として示した数値は一例にすぎず、これらを適宜異なる値に設定してもよいことはもちろんである。

また、本願発明は、上記実施形態およびその変形例に記載された構成に限定されるものではなく、これ以外の種々の変更を加えた構成が採用可能である。

１０ 車両用灯具
１２ 投影レンズ（配光制御部材）
１４ レンズホルダ
１６ ベース部材
２０、１２０、２２０、３２０、４２０ レーザー光源ユニット
２２ 筐体
２４ 短波長レーザー光源
２６ 波長変換素子
２８、４２８ 第１集光レンズ
３０、３３０、４３０ 第２集光レンズ
３２Ａ、３２Ｂ、２３２、３３２、４３２ マイクロレンズアレイ
３２Ａｓ、３２Ｂｓ、２３２ｓ１、２３２ｓ２、３３２ｓ、４３２ｓ マイクロレンズ
３４ 鏡筒
３６ ミラー
４０Ａ、４０Ｂ、４４０Ａ、４４０Ｂ 光源モジュール
Ａ、Ｂ レーザー光の強度分布
Ａｘ 照射基準軸
Ａｘ０ 光軸
Ｆ 後側焦点
ＰＨ ハイビーム用配光パターン
ＰＨ０ 配光パターン
ＰＨ１ 配光パターン（所要の配光パターン）

Claims (6)

1. 短波長レーザー光源から出射されたレーザー光を波長変換素子に入射させることにより白色光を生成して出射するように構成されたレーザー光源ユニットと、このレーザー光源ユニットからの出射光を制御して所要の配光パターンを形成するように構成された配光制御部材と、を備えた車両用灯具において、
   上記レーザー光源ユニットは、上記短波長レーザー光源から出射されたレーザー光を集光させる第１集光レンズと、この第１集光レンズと上記波長変換素子との間に配置された第２集光レンズと、この第２集光レンズと上記第１集光レンズとの間に配置されたマイクロレンズアレイとを備えている、ことを特徴とする車両用灯具。
2. 上記マイクロレンズアレイが直列の位置関係で２枚配置されている、ことを特徴とする請求項１記載の車両用灯具。
3. 上記２枚のマイクロレンズアレイが一体的に形成されている、ことを特徴とする請求項２記載の車両用灯具。
4. 上記レーザー光源ユニットは、複数組の上記短波長レーザー光源および上記第１集光レンズを備えている、ことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の車両用灯具。
5. 上記複数の短波長レーザー光源は、上記波長変換素子で反射した各短波長レーザー光源からのレーザー光が他の短波長レーザー光源に入射しない位置関係で配置されている、ことを特徴とする請求項４記載の車両用灯具。
6. 上記レーザー光源ユニットは、上記複数の短波長レーザー光源のうち一部の短波長レーザー光源から出射したレーザー光をミラーで反射させてから上記マイクロレンズアレイに入射させるように構成されている、ことを特徴とする請求項４または５記載の車両用灯具。

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