JP6515525B2 - 灯具 - Google Patents

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Description

本発明は、灯具に係り、特に、レーザー光を受けて当該レーザー光の少なくとも一部を異なる波長の光に変換する波長変換部材からの光を制御するレンズ体を備えた灯具に関する。
従来、レーザー光を受けて当該レーザー光の少なくとも一部を異なる波長の光に変換する波長変換部材が欠損などした場合、レーザー光が外部に出射するのを防止するため、レーザー光の強度を検知する光検出器を設け、この光検出器の検出出力と基準値とを比較し、その比較結果に基づき、レーザー光が外部に出射するのを抑制するように構成された安全装置を備えた車両用前照灯が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１１−６６０６９号公報
しかしながら、上記従来技術における安全装置は放物面鏡を用いたリフレクタ型の車両用前照灯に適用されるものであるため、これを、レーザー光を受けて当該レーザー光の少なくとも一部を異なる波長の光に変換する波長変換部材からの光を制御するレンズ体を備えた灯具に適用し、波長変換部材が欠損などした場合、レーザー光が出射面からレンズ体外部に出射するのを抑制することができないという問題がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、レーザー光を受けて当該レーザー光の少なくとも一部を異なる波長の光に変換する波長変換部材からの光を制御するレンズ体を備えた灯具において、波長変換部材が脱落した場合、レーザー光が出射面からレンズ体外部に出射するのを抑制することを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、レーザー光源と、前記レーザー光源からのレーザー光を受けて、前記レーザー光の少なくとも一部を異なる波長の光に変換する波長変換部材と、前記波長変換部材からの光又は前記レーザー光が入射する入射面、前記入射面からの光を全反射する第１反射面及び前記第１反射面で全反射された反射光が出射する出射面を含むレンズ体と、を備え、前記第１反射面は、前記レンズ体内部に入射した前記レーザー光の全反射を阻止する全反射阻止構造を含む灯具であることを特徴とする。
請求項１に記載の発明によれば、レーザー光を受けて当該レーザー光の少なくとも一部を異なる波長の光に変換する波長変換部材からの光を制御するレンズ体を備えた灯具において、波長変換部材が何らかの理由で定位置から脱落した場合、レーザー光が出射面からレンズ体外部に出射するのを抑制することができる。
これは、波長変換部材が何らかの理由で定位置から脱落した場合、全反射阻止構造の作用により、レーザー光が第１反射面で全反射されるのが阻止されることによるものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記レンズ体は、前記入射面と、前記第１反射面と、第２反射面と、凸レンズ面である前記出射面と、を含み、前記第２反射面は、前記出射面の後側焦点近傍から後方に向かって延びた反射面として構成されており、前記入射面、前記第１反射面、前記第２反射面及び前記出射面は、前記入射面から前記レンズ体内部に入射して前記第１反射面で全反射された前記波長変換部材からの光のうち前記第２反射面によって一部遮光された光及び前記第２反射面で全反射された光が、前記出射面から出射して前方に照射されることにより、上端縁に前記第２反射面の前端縁によって規定されるカットオフラインを含むロービーム用配光パターンを形成する光学系を構成していることを特徴とする。
請求項２に記載の発明によれば、レーザー光を受けて当該レーザー光の少なくとも一部を異なる波長の光に変換する波長変換部材からの光を制御してロービーム用配光パターンを形成するように構成されたレンズ体を備えた灯具において、波長変換部材が何らかの理由で定位置から脱落した場合、レーザー光が出射面からレンズ体外部に出射するのを抑制することができる。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記レンズ体は、前記入射面と、前記第１反射面と、凸レンズ面である前記出射面と、を含み、前記入射面、前記第１反射面及び前記出射面は、前記入射面から前記レンズ体内部に入射して前記第１反射面で全反射された前記波長変換部材からの光が、前記出射面から出射して前方に照射されることにより、ハイビーム用配光パターンを形成する光学系を構成していることを特徴とする。
請求項３に記載の発明によれば、レーザー光を受けて当該レーザー光の少なくとも一部を異なる波長の光に変換する波長変換部材からの光を制御してハイビーム用配光パターンを形成するように構成されたレンズ体を備えた灯具において、波長変換部材が何らかの理由で定位置から脱落した場合、レーザー光が出射面からレンズ体外部に出射するのを抑制することができる。
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の発明において、前記全反射阻止構造は、前記レンズ体内部に入射した前記レーザー光が前記レンズ体外部に出射するプリズム出射面を含むプリズムであることを特徴とする。
請求項４に記載の発明によれば、レーザー光を受けて当該レーザー光の少なくとも一部を異なる波長の光に変換する波長変換部材からの光を制御するレンズ体を備えた灯具において、波長変換部材が何らかの理由で定位置から脱落した場合、レーザー光が出射面からレンズ体外部に出射するのを抑制することができる。
これは、波長変換部材が何らかの理由で定位置から脱落した場合、レーザー光がプリズム出射面からレンズ体外部に出射するため、レーザー光が第１反射面で全反射されるのが阻止されることによるものである。
請求項５に記載の発明は、前記レーザー光源は、レーザーダイオードと、前記レーザーダイオードから出射したレーザー光を前記波長変換部材へ導く光ファイバーによって構成されることを特徴とする。
請求項５に記載の発明によれば、レーザー光を受けて当該レーザー光の少なくとも一部を異なる波長の光に変換する波長変換部材からの光を制御するレンズ体を備えた灯具において、波長変換部材が脱落した場合、レーザー光が出射面からレンズ体外部に出射するのを抑制することができる。
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記全反射阻止構造から前記レンズ体外部に出射した前記レーザー光源からのレーザー光及び前記波長変換部材で波長変換された光のうち少なくとも一方の強度を検出する光検出手段と、前記光検出手段の検出結果と予め定められたしきい値とを比較し、その比較結果に基づき、前記レーザー光を放出しないように前記レーザー光源を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
請求項６に記載の発明によれば、レーザー光を受けて当該レーザー光の少なくとも一部を異なる波長の光に変換する波長変換部材からの光を制御するレンズ体を備えた灯具において、波長変換部材が脱落した場合、レーザー光が出射面からレンズ体外部に出射するのをさらに抑制することができる。
これは、制御手段が、光検出手段の検出結果と予め定められたしきい値とを比較し、その比較結果に基づき、レーザー光を放出しないようにレーザー光源を制御することによるものである。
請求項７に記載の発明は、請求項５又は６に記載の発明において、前記全反射阻止構造は、前記レーザー光源のファーフィールドパターンの長手方向に沿って配置されていることを特徴とする。
請求項７に記載の発明によれば、波長変換部材が何らかの理由で定位置から脱落した場合、発光装置から直接放出されるレーザー光源からのレーザー光が出射面からレンズ体外部に出射するのを抑制できる。これとともに、全反射阻止構造に起因して配光パターンの形成に用いられる光束の利用率が減少するのを抑制できる。
本発明によれば、レーザー光を受けて当該レーザー光の少なくとも一部を異なる波長の光に変換する波長変換部材からの光を制御するレンズ体を備えた灯具において、波長変換部材が脱落した場合、レーザー光が出射面からレンズ体外部に出射するのを抑制することができる。
（ａ）本発明の一実施形態である車両用灯具１０の側面図、（ｂ）部分拡大図である。 車両用灯具１０（レンズ体４０）により、車両前面に正対した仮想鉛直スクリーン（車両前面から約２５ｍ前方に配置されている）上に形成されるロービーム用配光パターンＰの例である。 （ａ）半導体レーザー素子２２の正面図（概略図）、（ｂ）半導体レーザー素子２２の斜視図（概略図）である。 半導体レーザー素子２２の発光サイズ及びビーム拡散角の例である。 集光レンズ２４で集光された半導体レーザー素子２２からのレーザー光が、波長変換部材２６（楕円で囲まれた領域）を照射している様子を表す図である。 （ａ）レンズ体４０の上面図、（ｂ）正面図、（ｃ）斜視図、（ｄ）側面図である。 発光装置２０（波長変換部材２６）からの光がレンズ体４０内部を進行する様子を描いた断面図（全反射阻止構造５６省略）である。 （ａ）波長変換部材２６が定位置（図１（ａ）及び図１（ｂ）参照）から脱落した発光装置２０からの光（半導体レーザー素子２２からのレーザー光）がレンズ体４０内部を進行する様子を描いた断面図（全反射阻止構造５６「無し」の場合）、（ｂ）波長変換部材２６が定位置（図１（ａ）及び図１（ｂ）参照）から脱落した発光装置２０からの光（半導体レーザー素子２２からのレーザー光）がレンズ体４０内部を進行する様子を描いた断面図（全反射阻止構造５６「有り」の場合）である。 レンズ体４０の上面図である。 レンズ体４０の上面図である。 （ａ）〜（ｃ）比較例１、実施例１、実施例２のシミュレーション結果である。 （ａ）〜（ｄ）プリズム５６の変形例である。 変形例である車両用灯具１０Ａ（レンズ体４０Ａ）の側面図である。
以下、本発明の一実施形態である車両用灯具について、図面を参照しながら説明する。
図１（ａ）は本発明の一実施形態である車両用灯具１０の側面図（全反射阻止構造５６省略）、図１（ｂ）は部分拡大図である。図２は、車両用灯具１０（レンズ体４０）により、車両前面に正対した仮想鉛直スクリーン（車両前面から約２５ｍ前方に配置されている）上に形成されるロービーム用配光パターンＰの例である。
本実施形態の車両用灯具１０は、上端縁にカットオフラインＣＬ１〜ＣＬ３を含むロービーム用配光パターンＰ（図２参照）を形成する灯具ユニットで、図１（ａ）に示すように、発光装置２０、レンズ体４０等を備えている。
発光装置２０は、図１（ｂ）に示すように、半導体レーザー素子２２、集光レンズ２４、波長変換部材２６等を備えている。半導体レーザー素子２２、集光レンズ２４、波長変換部材２６は、基準軸ＡＸ20（以下、発光装置２０の光軸ＡＸ20とも称する）に沿ってこの順に配置されている。
半導体レーザー素子２２は、青色域（例えば、発光波長が４５０ｎｍ）のレーザー光を放出するレーザーダイオード等の半導体レーザー光源で、例えば、CANタイプのパッケージに実装、封止されている。
図３（ａ）は半導体レーザー素子２２の正面図（概略図）で、同図中の楕円はＮＦＰ（ニアフィールドパターン）を表している。図３（ｂ）は半導体レーザー素子２２の斜視図（概略図）で、同図中の楕円はＦＦＰ（ファーフィールドパターン）を表している。ＦＦＰはＮＦＰと異なり、回折の影響で、接合面Ａ（活性領域）の発光部分に対して略直角の方向に延びた楕円形状となる。
半導体レーザー素子２２は、ＦＦＰの長手方向が左右方向（車幅方向。図１（ａ）、図１（ｂ）中、紙面に直交する方向）に一致する姿勢で、ホルダ等の保持部材２８に保持されている。本実施形態では、図４に示すとおり、半導体レーザー素子２２の活性領域Ａの発光部分の大きさが幅１５μｍ、高さ２μｍであるものを用いた。なお、レーザー光の広がりは、活性領域Ａに対して平行な方向において発光強度がピークに対して１／ｅ＾２（約１３．５％）となる角度が１４°、活性領域Ａに対して垂直な方向において発光強度がピークに対して１／ｅ＾２（約１３．５％）となる角度が４４°のものを用いた。なお、ＦＦＰの長手方向が上下方向（車幅とは直角の方向。図１（ａ）、図１（ｂ）中、上下方向）としても良い。
集光レンズ２４は、半導体レーザー素子２２からのレーザー光を集光させるためのレンズで、半導体レーザー素子２２と波長変換部材２６との間に配置された状態で、ホルダ等の保持部材２８に保持されている。
波長変換部材２６は、集光レンズ２４によって集光された半導体レーザー素子２２からのレーザー光を受けて当該レーザー光の少なくとも一部を異なる波長の光に変換する波長変換部材（例えば、発光サイズが0.4×0.8mmの矩形板状の蛍光体）である。
図５は、集光レンズ２４で集光された半導体レーザー素子２２からのレーザー光が、波長変換部材２６を照射している様子を表している。図中、楕円で囲まれた部分は、半導体レーザー素子２２からのレーザー光のスポットパターンである。なお、図５中の各数値の単位はｍｍである。
波長変換部材２６は、半導体レーザー素子２２から離間した位置（光源点Ｆ40近傍の位置。例えば、半導体レーザー素子２２から５〜１０ｍｍ離間した位置。以下、定位置と称する）に、その長手方向がＦＦＰの短手方向に一致する（図５参照）姿勢で、ホルダ等の保持部材２８に保持されている。
集光レンズ２４で集光された半導体レーザー素子２２からのレーザー光を受けた波長変換部材２６は、これを透過する青色域のレーザー光と青色域のレーザー光による発光（黄色光）との混色による白色光（疑似白色光）を放出する。
発光装置２０（波長変換部材２６）は、図１（ａ）に示すように、レンズ体４０の入射面４２から離間した位置（例えば、レンズ体４０の入射面４２から０．１ｍｍ離間した位置）に、その光軸ＡＸ20が鉛直線Ｖに対して角度θ傾斜した姿勢で、ヒートシンク等の保持部材３０に保持されている。角度θは、レンズ体４０内部に入射する発光装置２０（波長変換部材２６）からの光がより多くなり、かつ、レンズ体４０の第１反射面４４で全反射される光がより多くなる角度（例えば、θ＝34deg）とされている。
図６（ａ）はレンズ体４０の上面図、図６（ｂ）は正面図、図６（ｃ）は斜視図、図６（ｄ）は側面図である。図７は、発光装置２０（波長変換部材２６）からの光がレンズ体４０内部を進行する様子を描いた断面図（全反射阻止構造５６省略）である。
レンズ体４０は、発光装置２０（波長変換部材２６）の前方に配置されるレンズ体であって、図６及び図７に示すように、後端部４０ＡＡ及び前端部４０ＢＢを含み、後端部４０ＡＡ（入射面４２）からレンズ体４０内部に入射した発光装置２０（波長変換部材２６）からの光Ｒａｙ26が前端部４０ＢＢ（出射面４８）から出射して前方に照射されることにより、上端縁にカットオフラインＣＬ１〜ＣＬ３を含むロービーム用配光パターンＰ（図２参照）を形成する中実のレンズ体として構成されている。レンズ体４０の材料は、ガラスであってもよいし、それ以外のアクリル、ポリカーボネイト等の透明樹脂であってもよい。
レンズ体４０の後端部４０ＡＡは、入射面４２及び第１反射面４４を含んでいる。レンズ体４０の前端部４０ＢＢは、凸レンズ面である出射面４８を含んでいる。レンズ体４０の後端部４０ＡＡと前端部４０ＢＢとの間には、第２反射面４６が配置されている。
入射面４２は、発光装置２０（波長変換部材２６）からの光Ｒａｙ26（波長変換部材２６が定位置に配置されている場合。図７参照）又は発光装置２０から直接放出される半導体レーザー素子２２からのレーザー光Ｒａｙ22（波長変換部材２６が定位置から脱落した場合。図８（ｂ）参照）が透過してレンズ体４０内部に入射する面で、レンズ体４０内部に入射した発光装置２０（波長変換部材２６）からの光Ｒａｙ26の指向性が狭くなるように、その面形状が構成されている。なお、本実施形態中、脱落とは、波長変換部材２６の定位置からの脱落及び一部欠損を含む意味で用いる。入射面４２は、レンズ体４０内部に入射した発光装置２０（波長変換部材２６）からの光Ｒａｙ26の指向性が狭くなるように、平面形状の面として構成されていてもよいし、発光装置２０（波長変換部材２６）に向かって凸又は凹の曲面形状の面として構成されていてもよい。
第１反射面４４は、レンズ体４０内部に入射した発光装置２０（波長変換部材２６）からの光Ｒａｙ26を全反射する面である。第１反射面４４は、第１焦点Ｆ１44が光源点Ｆ40近傍に設定され、かつ、第２焦点Ｆ２44が出射面４８の焦点Ｆ48近傍に設定された楕円形状（又はこれに類する自由曲面等）の反射面として構成されている。
第２反射面４６は、第１反射面４４で全反射された発光装置２０（波長変換部材２６）からの光Ｒａｙ26の少なくとも一部を全反射する反射面である。第２反射面４６は、出射面４８の焦点Ｆ48近傍から後方に向かって略水平方向に延びた平面形状の反射面として構成されている。もちろん、これに限らず、第２反射面４６は、水平に対して傾斜した平面形状の反射面として構成されていてもよい。
第２反射面４６の前端縁４６ａは、ロービーム用配光パターンＰ中のカットオフラインＣＬ１〜ＣＬ３を明瞭なものとする観点から、直線ではなく、前方に向かって凹の円弧形状とされている（図示せず）。すなわち、第２反射面４６の前端縁４６ａは、上面視で、基準軸ＡＸ40上（レンズ体４０の中央付近）が出射面４８の焦点Ｆ48近傍を通り、かつ、基準軸ＡＸ40から左右に離れるに従って、車両前方に向かって延びる円弧形状とされている。一方、第２反射面４６の前端縁４６ａは、正面視で、基準軸ＡＸ40上（レンズ体４０の中央付近）において出射面４８の焦点Ｆ48近傍を通る略水平線となる形状とされている。
第２反射面４６の前端縁４６ａは、左水平カットオフラインＣＬ１に対応する辺、右水平カットオフラインＣＬ２に対応する辺、及び、左水平カットオフラインＣＬ１と右水平カットオフラインＣＬ２とを接続する斜めカットオフラインＣＬ３に対応する辺を含んでいる（いずれも図示せず）。左水平カットオフラインＣＬ１に対応する辺は、鉛直方向に関し、右水平カットオフラインＣＬ２に対応する辺より低い位置に配置されている（左側通行の場合）。もちろん、これに限らず、左水平カットオフラインＣＬ１に対応する辺は、鉛直方向に関し、右水平カットオフラインＣＬ２に対応する辺より高い位置に配置されていてもよい（右側通行の場合）。
図７に示すように、入射面４２からレンズ体４０内部に入射して第１反射面４４で全反射された発光装置２０（波長変換部材２６）からの光Ｒａｙ26のうち、第２反射面４６によって一部遮光された光は出射面４８（主に基準軸ＡＸ40より下の面）から出射する。一方、第２反射面４６で全反射された光は、出射面４８（主に基準軸ＡＸ40より上の面）から出射して路面方向に向かう。すなわち、第２反射面４６で全反射された光は、第２反射面４６の前端縁４６ａを境に折り返されてカットオフラインＣＬ１〜ＣＬ３以下に重畳される形となる。
以上のように出射面４８の上下面から出射する光により、上端縁に第２反射面４６の前端縁４６ａによって規定されるカットオフラインＣＬ１〜ＣＬ３を含むロービーム用配光パターンＰが形成される。
出射面４８は、第２反射面４６の前端縁４６ａ近傍（例えば、前端縁４６ａの左右方向の中心近傍）に焦点Ｆ48が設定された、前方に向かって凸のレンズ面として構成されている。出射面４８は、第１反射面４４で全反射された発光装置２０（波長変換部材２６）からの光Ｒａｙ26により、出射面４８の焦点Ｆ48近傍に形成される光度分布（光源像）を前方に反転投影して、上端縁にカットオフラインＣＬ１〜ＣＬ３を含むロービーム用配光パターンＰを形成する。
以上のように、入射面４２、第１反射面４４、第２反射面４６及び出射面４８は、入射面４２からレンズ体４０内部に入射して第１反射面４４で全反射された発光装置２０（波長変換部材２６）からの光Ｒａｙ26のうち第２反射面４６によって一部遮光された光及び第２反射面４６で全反射された光が、出射面４８から出射して前方に照射されることにより、上端縁に第２反射面４６の前端縁４６ａによって規定されるカットオフラインＣＬ１〜ＣＬ３を含むロービーム用配光パターンＰを形成する光学系を構成している。
レンズ体４０は、図６に示すように、全反射阻止構造５６を含んでいる。
波長変換部材２６が何らかの理由で定位置から脱落した場合、発光装置２０から半導体レーザー素子２２からのレーザー光Ｒａｙ22が直接放出されてレンズ体４０内部に入射する（図８（ｂ）参照）。
全反射阻止構造５６は、このレンズ体４０内部に入射した半導体レーザー素子２２からのレーザー光Ｒａｙ22の全反射を阻止する構造で、例えば、図６に示すプリズム５６である。
プリズム５６は、図８（ｂ）に示すように、レンズ体４０内部に入射した半導体レーザー素子２２からのレーザー光Ｒａｙ22がレンズ体４０外部に出射するプリズム出射面５６ａを含んでいる。
プリズム５６は、第１反射面４４のうち、レンズ体４０内部に入射した半導体レーザー素子２２からのレーザー光Ｒａｙ22が到達する範囲（発光装置２０の光軸ＡＸ20近傍の範囲）、例えば、図９中の範囲Ａ１をカバーするように、半導体レーザー素子２２のＦＦＰの長手方向に沿って配置されている。図９中の範囲Ａ１は、ＦＦＰの長手方向が左右方向（車幅方向。図９中左右方向）に一致する姿勢で半導体レーザー素子２２が配置されている場合に、レンズ体４０内部に入射した半導体レーザー素子２２からのレーザー光Ｒａｙ22が到達する範囲を表している。もちろん、これに限らず、プリズム５６は、第１反射面４４のうち、図１０中の範囲Ａ２をカバーするように、半導体レーザー素子２２のＦＦＰの長手方向に沿って配置されていてもよい。図１０中の範囲Ａ２は、ＦＦＰの長手方向が前後方向（車両前後方向。図１０中上下方向）に一致する姿勢で半導体レーザー素子２２が配置されている場合に、レンズ体４０内部に入射した半導体レーザー素子２２からのレーザー光Ｒａｙ22が到達する範囲を表している。
上記構成のプリズム５６によれば、波長変換部材２６が何らかの理由で定位置から脱落した場合、レンズ体４０内部に入射した半導体レーザー素子２２からのレーザー光Ｒａｙ22が出射面４８からレンズ体４０外部に出射するのを抑制することができる。
これは、波長変換部材２６が何らかの理由で定位置から脱落した場合、図８（ｂ）に示すように、レンズ体４０内部に入射した半導体レーザー素子２２からのレーザー光Ｒａｙ22がプリズム出射面５６ａからレンズ体４０外部に出射するため、レンズ体４０内部に入射した半導体レーザー素子２２からのレーザー光Ｒａｙ22が第１反射面４４で全反射されるのが阻止されることによるものである。
次に、比較例１、実施例１、２として、上記効果を確認するため、本発明者が所定のソフトウエアプログラムを用いて行ったシミュレーション結果について説明する。
＜比較例１＞
半導体レーザー素子２２（出力３Ｗ）、レンズ体４０（プリズム５６無し）及び発光装置２０（波長変換部材２６無し）の条件で、出射面４８から出射する光（半導体レーザー素子２２からのレーザー光Ｒａｙ22）の出力及び配光パターンを確認した。
その結果、出射面４８から出射する光（半導体レーザー素子２２からのレーザー光Ｒａｙ22）の出力が２．７５Ｗとなること及び仮想鉛直スクリーン上に図１１（ａ）に示す配光パターンが形成されることを確認した。
＜実施例１＞
半導体レーザー素子２２（出力３Ｗ）、レンズ体４０（図１０に示す範囲Ａ２に配置されたプリズム５６有り）及び発光装置２０（波長変換部材２６無し）の条件で、出射面４８から出射する光（半導体レーザー素子２２からのレーザー光Ｒａｙ22）の出力及び配光パターンを確認した。
その結果、出射面４８から出射する光（半導体レーザー素子２２からのレーザー光Ｒａｙ22）の出力が０．１１Ｗとなること及び仮想鉛直スクリーン上に図１１（ｂ）に示す配光パターンが形成されることを確認した。
＜実施例２＞
半導体レーザー素子２２（出力３Ｗ）、レンズ体４０（図９に示す範囲Ａ１に配置されたプリズム５６有り）及び発光装置２０（波長変換部材２６無し）の条件で、出射面４８から出射する光（半導体レーザー素子２２からのレーザー光Ｒａｙ22）の出力及び配光パターンを確認した。
その結果、出射面４８から出射する光（半導体レーザー素子２２からのレーザー光Ｒａｙ22）の出力が０．０２Ｗとなること及び仮想鉛直スクリーン上に図１１（ｃ）に示す配光パターンが形成されることを確認した。
上記比較例１、実施例１、２から、プリズム５６を半導体レーザー素子２２からのレーザー光Ｒａｙ22が到達する範囲（例えば、範囲Ａ１、Ａ２）に配置することで、波長変換部材２６が何らかの理由で定位置から脱落した場合、半導体レーザー素子２２からのレーザー光Ｒａｙ22が出射面４８からレンズ体４０外部に出射するのを抑制できることが分かる（波長変換部材２６脱落時の青色域のレーザー光の放出量：1/100以下）。
次に、比較例２、実施例３として、プリズム５６がロービーム用配光パターンＰに与える影響を確認するため、本発明者が所定のソフトウエアプログラムを用いて行ったシミュレーション結果について説明する。
＜比較例２＞
半導体レーザー素子２２（出力３Ｗ）、レンズ体４０（プリズム５６無し）及び発光装置２０（波長変換部材２６有り）の条件で、出射面４８から出射する光（波長変換部材２６からの光Ｒａｙ26）の光束、ロービーム用配光パターン中の最大光度を確認した。
その結果、出射面４８から出射する光（波長変換部材２６からの光Ｒａｙ26）の光束は267.5lmとなること及び仮想鉛直スクリーン上に形成されるロービーム用配光パターン中の最大光度が14465cdとなることを確認した。また、光束利用率が61.8%であることを確認した（アウターレンズ（図示せず）を含む）。
＜実施例３＞
半導体レーザー素子２２（出力３Ｗ）、レンズ体４０（図９に示す範囲Ａ１に配置されたプリズム５６有り）及び発光装置２０（波長変換部材２６有り）の条件で、出射面４８から出射する光（波長変換部材２６からの光Ｒａｙ26）の光束、ロービーム用配光パターン中の最大光度を確認した。
その結果、出射面４８から出射する光（波長変換部材２６からの光Ｒａｙ26）の光束は254.8lmとなること及び仮想鉛直スクリーン上に形成されるロービーム用配光パターン中の最大光度が13150cdとなることを確認した。また、光束利用率が58.8%であることを確認した（アウターレンズ（図示せず）を含む）。
上記比較例２、実施例３から、プリズム５６を半導体レーザー素子２２のＦＦＰの長手方向に沿って配置することで、プリズム５６に起因してロービーム用配光パターンの形成に用いられる光束の利用率が減少するのを抑制できることが分かる（光束利用率減少：3.0%）。
プリズム出射面５６ａの面形状は、当該プリズム出射面５６ａから出射する光が拡散光となるように外側に向かって凹の曲面形状（図８（ｂ）参照）であってもよいし、当該プリズム出射面５６ａから出射する光が略平行光となるように外側に向かって凸の曲面形状（図１２（ａ）参照）であってもよいし、当該プリズム出射面５６ａから出射する光がある点に集光するように外側に向かって凸の曲面形状（より曲率半径が大きい曲面形状。図示せず）であってもよいし、その他の形状であってもよい。プリズム出射面５６ａの面形状は、例えば、後述の光検出手段５８の特性に鑑みて選択することができる。
プリズム５６自体の形状は、図６、図８（ｂ）及び図１２（ａ）に示す凸形状の単一プリズムに限らず、図１２（ｂ）に示すように凹凸を組み合わせた形状であってもよいし、図１２（ｃ）に示すように凹形状であってもよいし、図１２（ｄ）に示すように２つの凸形状を組み合わせた形状であってもよいし、その他の形状であってもよい。
次に、半導体レーザー素子２２を制御するシステム及び当該システムの動作例について説明する。
半導体レーザー素子２２を制御するシステムは、図８（ｂ）に示すように、光検出手段５８、制御手段６０、光学フィルタ６２等を備えている。
光検出手段５８は、プリズム出射面５６ａからレンズ体４０外部に出射した半導体レーザー素子２２からのレーザー光（青色域のレーザー光）及び波長変換部材２６で波長変換された光（黄色域の光）のうち少なくとも一方の強度を検出する手段で、例えば、フォトダイオードである。光検出手段５８は、プリズム出射面５６ａからレンズ体４０外部に出射した半導体レーザー素子２２からのレーザー光（青色域のレーザー光）及び波長変換部材２６で波長変換された光（黄色域の光）のうち少なくとも一方が入射するように、プリズム出射面５６ａ近傍に配置されている。
制御手段６０は、例えば、ＣＰＵで、所定プログラムを実行することで、光検出手段５８の検出結果と予め定められたしきい値とを比較し、その比較結果に基づき、レーザー光を放出しないように半導体レーザー素子２２を制御する手段として機能する。
光学フィルタ６２は、黄色光を選択透過させるフィルタ又は青色光を選択透過させるフィルタで、プリズム５６（プリズム出射面５６ａ）と光検出手段５８との間に配置されている。なお、光学フィルタ６２は省略してもよい。
次に、上記システムの動作例について説明する。
以下の処理は、主に、制御手段６０がプログラム格納部（図示せず）からＲＡＭ等に読み込まれた所定プログラムを実行することにより実現される。
＜動作例１＞
動作例１は、光学フィルタ６２として黄色光を選択透過させるフィルタを用いた場合の動作例である。
波長変換部材２６が定位置に配置されている場合、光検出手段５８は黄色光を受光し、受光量に応じた検出信号を制御手段６０へ発する。一方、波長変換部材２６が何らかの理由で定位置から脱落した場合、光検出手段５８は黄色光を受光せず、検出信号を発しない（または、検出できなかった、との信号を発する）。ここで、予め定められたしきい値として、波長変換部材２６が定位置に配置されている場合の光検出手段５８の検出信号の値より小さく、波長変換部材２６が脱落した場合の光検出手段５８の検出信号の値よりは大きい値を設定しておき、制御手段６０に格納しておく。
したがって、制御手段６０は、光検出手段５８が検出した検出結果と予め定められたしきい値とを比較し、その比較結果に基づき、波長変換部材２６が定位置から脱落したか否かを判定することができる。そして、制御手段６０は、光検出手段５８が発した検出信号より予め定められたしきい値のほうが大きいとの比較結果を得て、波長変換部材２６が定位置から脱落したと判定した場合、レーザー光を放出しないように半導体レーザー素子２２への電流供給を停止するなどの制御を行う。
これにより、波長変換部材２６が何らかの理由で定位置から脱落した場合、レンズ体４０内部に入射した半導体レーザー素子２２からのレーザー光Ｒａｙ22が出射面４８からレンズ体４０外部に出射するのをさらに抑制することができる。
＜動作例２＞
動作例２は、光学フィルタ６２として青色光を選択透過させるフィルタを用いた場合の動作例である。
波長変換部材２６が定位置に配置されている場合、光検出手段５８は青色光を受光し、受光量に応じた検出信号を制御手段６０へ発する。一方、波長変換部材２６が何らかの理由で定位置から脱落した場合、光検出手段５８はより強い青色光を受光し、受光量に応じた検出信号を発する。ここで、予め定められたしきい値として、波長変換部材２６が定位置に配置されている場合の光検出手段５８の検出信号の値より大きく、波長変換部材２６が脱落した場合の光検出手段５８の検出信号の値よりは小さい値を設定しておき、制御手段６０に格納しておく。
したがって、制御手段６０は、光検出手段５８が検出した検出結果と予め定められたしきい値とを比較し、その比較結果に基づき、波長変換部材２６が定位置から脱落したか否かを判定することができる。そして、制御手段６０は、予め定められたしきい値より光検出手段５８が発した検出信号のほうが大きいとの比較結果を得て、波長変換部材２６が定位置から脱落したと判定した場合、レーザー光を放出しないように半導体レーザー素子２２への電流供給を停止するなどの制御を行う。
これにより、波長変換部材２６が何らかの理由で定位置から脱落した場合、レンズ体４０内部に入射した半導体レーザー素子２２からのレーザー光Ｒａｙ22が出射面４８からレンズ体４０外部に出射するのをさらに抑制することができる。
＜動作例３＞
動作例３は、光学フィルタ６２を省略した場合の動作例である。
波長変換部材２６が定位置に配置されている場合、光検出手段５８は青色光と黄色光を含む可視光領域の光を受光し、受光量に応じた検出信号を制御手段６０へ発する。一方、波長変換部材２６が何らかの理由で定位置から脱落した場合、光検出手段５８はより強い青色光を受光し、かつ黄色光を含む他の可視光領域の光を受光せず、全体の受光量に応じた検出信号を発する。ここで、予め定められたしきい値として、波長変換部材２６が定位置に配置されている場合の光検出手段５８の検出信号の値より大きい値および小さい値の２つの値を設定しておき、制御手段６０に格納しておく。どの程度大きい値または小さい値とするかは、光検出手段５８の各波長に対する検出感度などにより適宜設定すれば良い。
したがって、制御手段６０は、光検出手段５８が検出した検出結果と予め定められたしきい値とを比較し、その比較結果に基づき、波長変換部材２６が定位置から脱落したか否かを判定することができる。そして、制御手段６０は、予め定められた大きい値のしきい値と小さい値のしきい値の範囲から光検出手段５８が発した検出信号が外れてしまったという比較結果を得て、波長変換部材２６が定位置から脱落したと判定した場合、レーザー光を放出しないように半導体レーザー素子２２への電流供給を停止するなどの制御を行う。
これにより、波長変換部材２６が何らかの理由で定位置から脱落した場合、レンズ体４０内部に入射した半導体レーザー素子２２からのレーザー光Ｒａｙ22が出射面４８からレンズ体４０外部に出射するのをさらに抑制することができる。
本実施形態によれば、レーザー光を受けて当該レーザー光の少なくとも一部を異なる波長の光に変換する波長変換部材２６からの光を制御してロービーム用配光パターンＰを形成するように構成されたレンズ体４０及びこれを備えた車両用灯具１０において、波長変換部材２６が何らかの理由で定位置から脱落した場合、レンズ体４０内部に入射した半導体レーザー素子２２からのレーザー光Ｒａｙ22が出射面４８からレンズ体４０外部に出射するのを抑制することができる。
これは、波長変換部材２６が何らかの理由で定位置から脱落した場合、レンズ体４０内部に入射した半導体レーザー素子２２からのレーザー光Ｒａｙ22がプリズム出射面５６ａからレンズ体４０外部に出射する（図８（ｂ）参照）ため、レンズ体４０内部に入射した半導体レーザー素子２２からのレーザー光Ｒａｙ22が第１反射面４４で全反射されるのが阻止されることによるものである。
次に、変形例について説明する。
上記実施形態では、全反射防止構造５６がプリズム出射面５６ａを含むプリズム５６である例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、全反射防止構造５６は、第１反射面４４のうち、レンズ体４０内部に入射した半導体レーザー素子２２からのレーザー光Ｒａｙ22が到達する範囲（例えば、図９中の範囲Ａ１又は図１０中の範囲Ａ２）に密着した状態で配置された、レンズ体４０より屈折率が高い物質（例えば、レンズ体４０がガラス製の場合、当該レンズ体４０より屈折率が高いガラス）であってもよいし、微少凹凸（例えば、シボ加工又は複数の微少レンズカット）であってもよい。
また、上記実施形態では、本発明を、上端縁にカットオフラインＣＬ１〜ＣＬ３を含むロービーム用配光パターンＰ（図２参照）を形成するように構成された車両用灯具１０（レンズ体４０）に適用した例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図１３に示すように、本発明を、ハイビーム用配光パターンを形成するように構成された車両用灯具１０Ａ（例えば、レンズ体４０から第２反射面４６を省略したレンズ体４０Ａ）やそれ以外のレンズ体に適用することもできる。
図１３中、入射面４２Ａ、第１反射面４４Ａ及び出射面４８Ａは、入射面４２Ａからレンズ体４０Ａ内部に入射して第１反射面４４Ａで全反射された発光装置２０（波長変換部材２６）からの光Ｒａｙ26が、出射面４８Ａから出射して前方に照射されることにより、ハイビーム用配光パターン（図示せず）を形成する光学系を構成している。
本変形例によれば、上記実施形態と同様、レーザー光を受けて当該レーザー光の少なくとも一部を異なる波長の光に変換する波長変換部材２６からの光を制御してハイビーム用配光パターンを形成するように構成されたレンズ体４０Ａ及びこれを備えた車両用灯具１０Ａにおいて、波長変換部材２６が何らかの理由で定位置から脱落した場合、レンズ体４０Ａ内部に入射した半導体レーザー素子２２からのレーザー光Ｒａｙ22が出射面４８Ａからレンズ体４０Ａ外部に出射するのを抑制することができる。
なお、光源として、半導体レーザー素子からの光を集光レンズを介して波長変換部材に照射する例を挙げて説明したが、例えば半導体レーザー素子からの光を、光ファイバーを介して波長変換部材へ導く構造としても良い。光ファイバーを介する構造とする場合、半導体レーザー素子からの光のＦＦＰ形状が光ファイバー中を伝達される間に回転対称形となってしまう場合があるため、全反射阻止構造をこの形状に合わせて変更すれば良い。
上記実施形態及び各変形例で示した各数値は全て例示であり、これと異なる適宜の数値を用いることができる。
上記実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎない。これらの記載によって本発明は限定的に解釈されるものではない。本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することなく他の様々な形で実施することができる。
１０、１０Ａ…車両用灯具、２０…発光装置、２２…半導体レーザー素子、２４…集光レンズ、２６…波長変換部材、２８…保持部材、３０…保持部材、４０、４０Ａ…レンズ体、４０ＡＡ…後端部、４０ＢＢ…前端部、４２、４２Ａ…入射面、４４、４４Ａ…第１反射面、４６…第２反射面、４６ａ…前端縁、４８、４８Ａ…出射面、５６…全反射阻止構造（プリズム）、５８…光検出手段、６０…制御手段

Claims (8)

  1. レーザー光源と、
    前記レーザー光源からのレーザー光を受けて、前記レーザー光の少なくとも一部を異なる波長の光に変換する波長変換部材と、
    前記波長変換部材からの光又は前記レーザー光が入射する入射面、前記入射面からの光を全反射する第１反射面及び前記第１反射面で全反射された反射光が出射する出射面を含むレンズ体と、を備え、
    前記第１反射面は、前記レーザー光源の光軸近傍の範囲に前記レンズ体内部に入射した前記レーザー光の全反射を阻止する全反射阻止構造を含む灯具。
  2. 前記レンズ体は、前記入射面と、前記第１反射面と、第２反射面と、凸レンズ面である前記出射面と、を含み、
    前記第２反射面は、前記出射面の焦点近傍から後方に向かって延びた反射面として構成されており、
    前記入射面、前記第１反射面、前記第２反射面及び前記出射面は、前記入射面から前記レンズ体内部に入射して前記第１反射面で全反射された前記波長変換部材からの光のうち前記第２反射面によって一部遮光された光及び前記第２反射面で全反射された光が、前記出射面から出射して前方に照射されることにより、上端縁に前記第２反射面の前端縁によって規定されるカットオフラインを含むロービーム用配光パターンを形成する光学系を構成している請求項１に記載の灯具。
  3. 前記レンズ体は、前記入射面と、前記第１反射面と、凸レンズ面である前記出射面と、を含み、
    前記入射面、前記第１反射面及び前記出射面は、前記入射面から前記レンズ体内部に入射して前記第１反射面で全反射された前記波長変換部材からの光が、前記出射面から出射して前方に照射されることにより、ハイビーム用配光パターンを形成する光学系を構成している請求項１に記載の灯具。
  4. 前記全反射阻止構造は、前記レンズ体内部に入射した前記レーザー光が前記レンズ体外部に出射するプリズム出射面を含むプリズムである請求項１から３のいずれか１項に記載の灯具。
  5. 前記レーザー光源は、レーザーダイオードと、前記レーザーダイオードから出射したレーザー光を前記波長変換部材へ導く光ファイバーによって構成される請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の灯具。
  6. 前記全反射阻止構造から前記レンズ体外部に出射した前記レーザー光源からのレーザー光及び前記波長変換部材で波長変換された光のうち少なくとも一方の強度を検出する光検出手段と、
    前記光検出手段の検出結果と予め定められたしきい値とを比較し、その比較結果に基づき、前記レーザー光を放出しないように前記レーザー光源を制御する制御手段と、を備えた請求項５に記載の灯具。
  7. 前記レーザー光源は、その光軸に直交する方向に長手方向を有するファーフィールドパターンを有し、
    前記全反射阻止構造は、前記第１反射面内方向に長手方向を有する構造であり、前記第１反射面に照射された前記レーザー光源のファーフィールドパターンの長手方向に沿って前記全反射阻止構造の長手方向が配置されている請求項５又は６に記載の灯具。
  8. 前記波長変換部材は、前記レンズ体の前記入射面とは離間して配置されている請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の灯具。
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