JP2013168585A - Light emitting device, semiconductor laser element, vehicle headlamp and lighting device - Google Patents

Light emitting device, semiconductor laser element, vehicle headlamp and lighting device Download PDF

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    • F21S45/70—Prevention of harmful light leakage

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To switch between a light emission using laser light in visible light region and a light emission using spontaneous light.SOLUTION: A light emitting device comprises: a semiconductor laser element 2 for oscillating a laser light L0 in visible light region when an injection current of not less than a threshold of I, is supplied thereto, and for radiating spontaneous light Lwhen the injection current of less than the threshold of I, is supplied thereto; a light emission part for receiving the laser light L0 or spontaneous light Lemitted from the semiconductor laser element 2 and emitting fluorescent light L; and a control part 16 for performing control of changing the injection current or the threshold Iso that the injection current has a current value that is higher than 0 and lower than the threshold I.

Description

本発明は、励起光を出射する半導体レーザ素子および上記励起光を受けて蛍光を出射する発光部を備える発光装置、照明装置および車両用前照灯に関する。   The present invention relates to a semiconductor laser element that emits excitation light and a light-emitting device that includes a light-emitting unit that emits fluorescence in response to the excitation light, an illumination device, and a vehicle headlamp.

レーザダイオードおよび蛍光体を備えた光源装置が特許文献１に開示されている。レーザダイオードが出射するレーザ光を蛍光体に入射させることによって、蛍光体からは自然放出光が放射される。特許文献１に係る発明では、この自然放出光を光源として利用する。   Patent Document 1 discloses a light source device including a laser diode and a phosphor. By making the laser beam emitted from the laser diode enter the phosphor, spontaneous emission light is emitted from the phosphor. In the invention according to Patent Document 1, this spontaneous emission light is used as a light source.

レーザ光は、時間的および空間的に位相がそろった電磁波でありコヒーレントな光といえる。また、レーザ光の発光点は非常に小さい。特許文献２には、このようなレーザ光の目に対する安全性を向上させるための発光装置が開示されている。上記発光装置は、コヒーレントなレーザ光の外部への出射を判断する判定部を備え、判定部の出力に基づいて半導体レーザ素子の発振を停止する発光装置が開示されている。   The laser light is an electromagnetic wave having a temporally and spatially aligned phase and can be said to be coherent light. Further, the emission point of the laser beam is very small. Patent Document 2 discloses a light emitting device for improving the safety of such laser light to eyes. The light-emitting device includes a determination unit that determines whether the coherent laser beam is emitted to the outside, and discloses a light-emitting device that stops oscillation of the semiconductor laser element based on the output of the determination unit.

特開２００３−２９５３１９号公報（２００３年１０月１５日公開）JP 2003-295319 A (published on October 15, 2003) 特開２０１１−６６０６９号公報（２０１１年３月３１日公開）JP 2011-66069 A (published March 31, 2011)

しかし、レーザ光を受けて発光する発光部を備える発光装置（レーザ発光装置と称する）において、レーザ光の発振を停止させると、レーザ光が外部に漏れないという安全性は確保できるが、レーザ光を受けて発光する発光はゼロになってしまう。   However, in a light emitting device (referred to as a laser light emitting device) that includes a light emitting unit that emits light upon receiving laser light, it is possible to ensure safety that laser light does not leak to the outside when laser light oscillation is stopped. In response, the emitted light becomes zero.

そこで、本発明の発明者らは、レーザ光による発光と、自然放出光（エレクトロ・ルミネッセンス光）による発光とを切り替えるという技術的思想を想到した。このような技術的思想は、新規なものであり、それゆえ、この技術的思想に基づく発光装置および照明装置は、本発明の発明者らが知る限りにおいて、これまで知られていない。   Accordingly, the inventors of the present invention have come up with the technical idea of switching between light emission by laser light and light emission by spontaneous emission light (electroluminescence light). Such a technical idea is novel, and therefore, a light-emitting device and a lighting device based on this technical idea have not been known so far as the inventors of the present invention know.

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、その目的は、可視光領域のレーザ光を利用した発光と、自然放出光を利用した発光とを切り替えることができる発光装置、照明装置および車両用前照灯を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a light emitting device and an illumination that can switch between light emission using laser light in the visible light region and light emission using spontaneous emission light. An apparatus and a vehicle headlamp are provided.

本発明に係る発光装置は、閾値以上の注入電流が供給されたときにレーザ光を発振し、上記閾値を下回る注入電流が供給されたときに自然放出光を出射する半導体レーザ素子と、上記半導体レーザ素子から発せられたレーザ光または自然放出光を受けて蛍光を発する発光部と、上記注入電流が０より大きく、かつ上記閾値を下回る電流値を有するように、上記注入電流または上記閾値を変化させる制御を行うことが可能な制御部とを備え、上記レーザ光の発振波長は、可視光の波長領域に含まれる波長であることを特徴とする。   The light-emitting device according to the present invention includes a semiconductor laser element that oscillates laser light when an injection current greater than a threshold is supplied and emits spontaneous emission when an injection current lower than the threshold is supplied, and the semiconductor The injection current or the threshold value is changed so that the laser beam emitted from the laser element or the spontaneous emission light emits fluorescence and the injection current has a current value larger than 0 and lower than the threshold value. And a control unit capable of performing control, wherein the oscillation wavelength of the laser light is a wavelength included in a wavelength region of visible light.

上記の構成によれば、半導体レーザ素子から出射される励起光（レーザ光または自然放出光）を照射されることによって、発光部が蛍光を発する。この際、制御部は、例えば、半導体レーザ素子に供給する注入電流を制御する。制御部が、半導体レーザ素子に閾値以上の注入電流を供給したときには、半導体レーザ素子はレーザ光を出射する。制御部が、閾値を下回る注入電流を供給したときには、半導体レーザ素子はレーザ発振せずに自然放出光を出射する。このように、制御部が半導体レーザ素子に供給する注入電流を制御することによって、半導体レーザ素子からレーザ光または自然放出光を任意に選択して出射することができる。   According to the above configuration, the light emitting unit emits fluorescence when irradiated with excitation light (laser light or spontaneous emission light) emitted from the semiconductor laser element. At this time, the control unit controls, for example, an injection current supplied to the semiconductor laser element. When the controller supplies an injection current that is equal to or greater than the threshold value to the semiconductor laser element, the semiconductor laser element emits laser light. When the control unit supplies an injection current lower than the threshold value, the semiconductor laser element emits spontaneous emission light without laser oscillation. In this way, by controlling the injection current supplied to the semiconductor laser element by the control unit, it is possible to arbitrarily select and emit laser light or spontaneous emission light from the semiconductor laser element.

また、制御部は、注入電流の供給を一定にした状態で、半導体レーザ素子の上記閾値を変化させる制御を行ってもよい。注入電流の供給を一定にした状態で、閾値を上昇させることによって、注入電流の電流値を、上記閾値を下回るものとすることができ、半導体レーザ素子からレーザ光を発振させずに自然放出光を出射することができる。   The control unit may perform control to change the threshold value of the semiconductor laser element in a state where the supply of the injection current is constant. By increasing the threshold value with the supply of the injection current constant, the current value of the injection current can be made lower than the threshold value, and the spontaneous emission light can be emitted without oscillating the laser light from the semiconductor laser element. Can be emitted.

また、制御部は、注入電流の電流値の低下と上記閾値の上昇とをともに行ってもよい。   Further, the control unit may perform both the decrease in the current value of the injected current and the increase in the threshold value.

上記閾値を上昇させることにより、半導体レーザ素子が出射する自然放出光の光出力を向上させることができる。   By raising the threshold value, the light output of spontaneous emission light emitted from the semiconductor laser element can be improved.

また、レーザ光の発振波長が可視光の波長領域に含まれる波長であることによって、半導体レーザ素子が出射する自然放出光の波長の少なくとも一部も可視光領域に含まれる波長となる。このことによって、視認できる自然放出光を出射することができる。   Further, since the oscillation wavelength of the laser light is a wavelength included in the visible light wavelength region, at least a part of the wavelength of the spontaneous emission light emitted from the semiconductor laser element is also a wavelength included in the visible light region. This makes it possible to emit visible spontaneously emitted light.

なお、可視光領域とは、４００ｎｍ以上、７８０ｎｍ以下の領域である。   Note that the visible light region is a region of 400 nm or more and 780 nm or less.

本発明の一態様に係る発光装置は、上記レーザ光の光軸と上記発光部との相対位置関係の変化を検出する検出部をさらに備え、上記相対位置関係が変化したことを上記検出部が検出した場合に、上記制御部は上記制御を行うことがより好ましい。   The light emitting device according to an aspect of the present invention further includes a detection unit that detects a change in the relative positional relationship between the optical axis of the laser beam and the light emitting unit, and the detection unit detects that the relative positional relationship has changed. If detected, the control unit more preferably performs the control.

上記の構成によれば、検出部はレーザ光の光軸と発光部との相対位置関係が変化したときに、当該変化を検出することができる。レーザ光の光軸と発光部との相対位置関係の変化には、レーザ光の光軸がずれること、発光部の位置がずれること、およびその両方が起こることが含まれる。   According to said structure, a detection part can detect the said change, when the relative positional relationship of the optical axis of a laser beam and a light emission part changes. The change in the relative positional relationship between the optical axis of the laser beam and the light emitting unit includes a shift of the optical axis of the laser beam, a shift of the position of the light emitting unit, and both.

レーザ光の光軸と発光部との相対位置関係が変化すると、レーザ光の一部または全部が発光部に照射されずに、直接発光装置より外部へ出射される可能性が高まる。それゆえ、検出部は、レーザ光の一部または全部が外部へ出射される可能性の高まりを検出するといえる。   When the relative positional relationship between the optical axis of the laser beam and the light emitting unit changes, the possibility that a part or all of the laser beam is directly emitted from the light emitting device without being irradiated onto the light emitting unit increases. Therefore, it can be said that the detection unit detects an increase in the possibility that part or all of the laser light is emitted to the outside.

上記相対位置関係が変化したことを検出部が検出した場合、制御部は、例えば、半導体レーザ素子に閾値を下回る注入電流を供給し、半導体レーザ素子が自然放出光を出射するように制御する。このことによって、レーザ光が外部へ出射される可能性が高まったときに、半導体レーザ素子から出射される光を、レーザ光から自然放出光へ切り替えることができる。   When the detection unit detects that the relative positional relationship has changed, for example, the control unit controls the semiconductor laser element to emit spontaneous emission light by supplying an injection current below a threshold value to the semiconductor laser element. Thus, when the possibility that the laser light is emitted to the outside increases, the light emitted from the semiconductor laser element can be switched from the laser light to the spontaneous emission light.

本発明の一態様に係る発光装置において、上記検出部は、上記レーザ光の強度を検出するものであり、上記検出部が所定の強度以上のレーザ光を検出した場合に、上記制御部は上記制御を行うことがより好ましい。   In the light-emitting device according to one aspect of the present invention, the detection unit detects the intensity of the laser beam, and when the detection unit detects a laser beam having a predetermined intensity or more, the control unit More preferably, the control is performed.

上記の構成によれば、検出部は、レーザ光の光軸と発光部との相対位置関係の変化を、レーザ光の強度の変化として検出する。   According to said structure, a detection part detects the change of the relative positional relationship of the optical axis of a laser beam, and a light emission part as a change of the intensity | strength of a laser beam.

レーザ光の光軸と発光部との相対位置関係が正常な場合は、レーザ光の大半は発光部において蛍光に変換される。したがって、検出部が検出するレーザ光の強度は低い。   When the relative positional relationship between the optical axis of the laser light and the light emitting part is normal, most of the laser light is converted into fluorescence in the light emitting part. Therefore, the intensity of the laser beam detected by the detection unit is low.

一方、レーザ光の光軸と発光部との相対位置関係が正常な状態から変化すると、レーザ光の一部または全部が蛍光に変換されないという状況が生じる。この場合、検出部が検出するレーザ光の強度は大きくなる。   On the other hand, when the relative positional relationship between the optical axis of the laser beam and the light emitting unit changes from a normal state, a situation occurs in which part or all of the laser beam is not converted into fluorescence. In this case, the intensity of the laser beam detected by the detection unit increases.

検出部が検出したレーザ光の強度が所定の強度以上である場合、制御部は、例えば、半導体レーザ素子に閾値を下回る注入電流を供給し、半導体レーザ素子から自然放出光を出射するように制御する。   When the intensity of the laser beam detected by the detection unit is equal to or greater than a predetermined intensity, the control unit controls the semiconductor laser element to supply an injection current that is lower than a threshold value and emit spontaneous emission light from the semiconductor laser element, for example. To do.

それゆえ、発光部に照射されなかったレーザ光の強度に基づいて、半導体レーザ素子から出射される光を、レーザ光から自然放出光へ切り替えることができる。   Therefore, the light emitted from the semiconductor laser element can be switched from the laser light to the spontaneous emission light based on the intensity of the laser light that has not been applied to the light emitting unit.

本発明の一態様に係る発光装置において、上記半導体レーザ素子が複数設けられていることがより好ましい。   In the light-emitting device according to one embodiment of the present invention, it is more preferable that a plurality of the semiconductor laser elements are provided.

上記の構成によれば、半導体レーザ素子から自然放出光を出射するときに、より明るい光を出射することができる。   According to the above configuration, brighter light can be emitted when spontaneous emission light is emitted from the semiconductor laser element.

また、各半導体レーザ素子におけるレーザ光の出力を小さくすることができ、その結果、半導体レーザ素子そのものにかかる負荷を低減できる。従って、発光装置を長期間にわたって安定的に使用することができる。   Further, the output of the laser beam in each semiconductor laser element can be reduced, and as a result, the load on the semiconductor laser element itself can be reduced. Therefore, the light emitting device can be used stably over a long period of time.

本発明の一態様に係る発光装置において、上記制御部は、ユーザからの指示に従って上記制御を行ってもよい。   In the light emitting device according to one embodiment of the present invention, the control unit may perform the control according to an instruction from a user.

上記の構成によれば、ユーザが、任意に半導体レーザ素子が出射する光を、レーザ光または自然放出光に切り替えることができる。   According to said structure, the user can switch the light which a semiconductor laser element radiate | emits arbitrarily to a laser beam or a spontaneous emission light.

本発明の一態様に係る発光装置において、上記制御部は、上記半導体レーザ素子の周囲の温度を上昇させることにより上記閾値を上昇させてもよい。   In the light emitting device according to one embodiment of the present invention, the control unit may increase the threshold by increasing a temperature around the semiconductor laser element.

上記の構成によれば、制御部が半導体レーザ素子の温度を上昇させることにより、上記閾値を上昇させることができる。それゆえ、注入電流の電流値が低く設定されている場合には、上記閾値を上昇させることにより、相対的に注入電流の電流値を、上記閾値よりも小さくすることができる。   According to said structure, the said threshold value can be raised when a control part raises the temperature of a semiconductor laser element. Therefore, when the current value of the injection current is set low, the current value of the injection current can be relatively made smaller than the threshold value by increasing the threshold value.

また、上記閾値を上昇させることによって、自然放出光を放出できる注入電流の範囲を広げることができ、半導体レーザ素子が出射する自然放出光の光出力を向上させることができる。   Also, by raising the threshold value, the range of injection current that can emit spontaneously emitted light can be expanded, and the light output of spontaneously emitted light emitted from the semiconductor laser element can be improved.

本発明の一態様に係る半導体レーザ素子は、閾値以上の注入電流が供給されたときにレーザ光を発振し、上記閾値を下回る注入電流が供給されたときに自然放出光を出射する半導体レーザチップと、上記半導体レーザチップが出射した自然放出光の配光制御を行う光学部材とがパッケージされていることを特徴とする。   A semiconductor laser chip according to an aspect of the present invention oscillates laser light when an injection current exceeding a threshold is supplied, and emits spontaneous emission when an injection current lower than the threshold is supplied. And an optical member for performing light distribution control of spontaneous emission light emitted from the semiconductor laser chip.

上記の構成によれば、半導体レーザ素子が備える光学部材が、半導体レーザチップが出射した自然放出光の配光制御を行うため、より多くの自然放出光を半導体レーザ素子の外部へ出射することができる。すなわち、自然放出光の出力を向上させることができる。   According to the above configuration, since the optical member included in the semiconductor laser element performs light distribution control of the spontaneous emission light emitted from the semiconductor laser chip, more spontaneous emission light can be emitted to the outside of the semiconductor laser element. it can. That is, the output of spontaneous emission light can be improved.

本発明の一態様に係る半導体レーザ素子において、上記光学部材は、上記半導体レーザチップを覆う反射曲面を有する第１反射面と、当該第１反射面と対向する第２反射面とを有していることがより好ましい。   In the semiconductor laser device according to one aspect of the present invention, the optical member includes a first reflecting surface having a reflecting curved surface that covers the semiconductor laser chip, and a second reflecting surface facing the first reflecting surface. More preferably.

上記の構成によれば、半導体レーザチップから等方的に出射される自然放出光は、第１反射面と第２反射面とによって複数回にわたって反射されることによって、配光制御が行われる。上記配光制御を行うことによって、半導体レーザ素子が出射する自然放出光の出力を向上させることができる。   According to the above configuration, the spontaneous emission light isotropically emitted from the semiconductor laser chip is reflected a plurality of times by the first reflecting surface and the second reflecting surface, whereby light distribution control is performed. By performing the above light distribution control, the output of spontaneous emission light emitted from the semiconductor laser element can be improved.

本発明の一態様に係る半導体レーザ素子において、上記第１反射面の一部には、配光制御した自然放出光を外部へ出射する窓部が形成されていることがより好ましい。   In the semiconductor laser device according to one aspect of the present invention, it is more preferable that a part of the first reflecting surface is formed with a window for emitting the spontaneous emission light subjected to light distribution control to the outside.

上記の構成によれば、第１反射面および第２反射面によって複数回の反射を受けた自然放出光の多くは、第１反射面の一部に向かって進むように配光制御が行われている。上記第１反射面の一部に窓部が形成されていることによって、配光制御した自然放出光を効率良く半導体レーザ素子の外部へ出射することができる。すなわち、自然放出光の出力を向上させることができる。   According to the above configuration, light distribution control is performed so that most of the spontaneous emission light that has been reflected a plurality of times by the first reflecting surface and the second reflecting surface travels toward a part of the first reflecting surface. ing. Since the window portion is formed on a part of the first reflecting surface, the spontaneous emission light whose light distribution is controlled can be efficiently emitted to the outside of the semiconductor laser element. That is, the output of spontaneous emission light can be improved.

本発明の一態様に係る半導体レーザ素子において、上記光学部材は、反射鏡を含み、当該反射鏡は、上記半導体レーザチップの周囲の一部に配置され、上記半導体レーザチップから出射される自然放射光を所定の立体角内へ配光制御する反射曲面を有していることがより好ましい。   In the semiconductor laser device according to one aspect of the present invention, the optical member includes a reflecting mirror, and the reflecting mirror is disposed at a part of the periphery of the semiconductor laser chip and is emitted from the semiconductor laser chip. It is more preferable to have a reflection curved surface that controls light distribution within a predetermined solid angle.

上記の構成によれば、半導体レーザチップから等方的に出射される自然放出光を、所定の立体角内へ配光制御することができる。このことによって、半導体レーザ素子から出射する自然放出光の出力を向上させることができ、かつ、自然放出光の配光制御を行うための第１反射面が不要となる。したがって、半導体レーザ素子のパッケージをより簡便な形状にすることができる。   According to the above configuration, the spontaneous emission light isotropically emitted from the semiconductor laser chip can be distributed in a predetermined solid angle. As a result, the output of spontaneous emission light emitted from the semiconductor laser element can be improved, and the first reflecting surface for performing light distribution control of the spontaneous emission light becomes unnecessary. Therefore, the package of the semiconductor laser element can be made simpler.

本発明の一実施形態に係る車両用前照灯は、上記発光装置または上記半導体レーザ素子を含むことがより好ましい。   More preferably, the vehicle headlamp according to the embodiment of the present invention includes the light emitting device or the semiconductor laser element.

本発明の一実施形態に係る照明装置は、上記発光装置または上記半導体レーザ素子を含むことがより好ましい。   The illumination device according to an embodiment of the present invention preferably includes the light emitting device or the semiconductor laser element.

上記の構成により、レーザ光を利用した発光と、自然放出光を利用した発光とを切り替えることができる車両用前照灯および照明装置を実現することができる。   With the above configuration, it is possible to realize a vehicle headlamp and an illumination device that can switch between light emission using laser light and light emission using spontaneous emission light.

本発明に係る発光装置は、閾値以上の注入電流が供給されたときにレーザ光を発振し、上記閾値を下回る注入電流が供給されたときに自然放出光を出射する半導体レーザ素子と、上記半導体レーザ素子から発せられたレーザ光または自然放出光を受けて蛍光を発する発光部と、上記注入電流が０より大きく、かつ上記閾値を下回る電流値を有するように、上記注入電流または上記閾値を変化させる制御を行うことが可能な制御部とを備える構成である。   The light-emitting device according to the present invention includes a semiconductor laser element that oscillates laser light when an injection current greater than a threshold is supplied and emits spontaneous emission when an injection current lower than the threshold is supplied, and the semiconductor The injection current or the threshold value is changed so that the laser beam emitted from the laser element or the spontaneous emission light emits fluorescence and the injection current has a current value larger than 0 and lower than the threshold value. And a control unit capable of performing control.

それゆえ、レーザ光を利用した発光と、自然放出光を利用した発光とを切り替えることができるという効果を奏する。   Therefore, it is possible to switch between light emission using laser light and light emission using spontaneous emission light.

本発明の一実施形態に係るヘッドランプの構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the headlamp which concerns on one Embodiment of this invention. 一般的な半導体レーザ素子における、光出力の注入電流依存性を定性的に示す図である。It is a figure which shows qualitatively the injection current dependence of the optical output in a common semiconductor laser element. 本発明の一実施形態に係るヘッドランプにおける半導体レーザ素子を駆動する際の処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of a process at the time of driving the semiconductor laser element in the headlamp which concerns on one Embodiment of this invention. （ａ）は、本発明の一実施形態に係る半導体レーザチップの回路図を模式的に示したものであり、（ｂ）は、半導体レーザチップが自然放出光を出射している様子を示す模式図であり、（ｃ）は、半導体レーザチップがレーザ光を出射している様子を示す模式図である。(A) is a schematic diagram illustrating a circuit diagram of a semiconductor laser chip according to an embodiment of the present invention, and (b) is a schematic diagram illustrating a state in which the semiconductor laser chip emits spontaneous emission light. It is a figure and (c) is a schematic diagram which shows a mode that the semiconductor laser chip is emitting the laser beam. 本発明の一実施形態に係る半導体レーザ素子の構成を示す模式図である。（ａ）は、半導体レーザ素子の斜視図であり、（ｂ）はレーザ光を出射している半導体レーザチップの断面図であり、（ｃ）は自然放出光を出射している半導体レーザチップの断面図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the semiconductor laser element which concerns on one Embodiment of this invention. (A) is a perspective view of a semiconductor laser device, (b) is a cross-sectional view of a semiconductor laser chip that emits laser light, and (c) is a semiconductor laser chip that emits spontaneous emission light. It is sectional drawing. 本発明の一実施形態に係る別の半導体レーザ素子の構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of another semiconductor laser element which concerns on one Embodiment of this invention. （ａ）は、本発明の一実施形態に係る半導体レーザチップをサブマウントに固定した場合の構造を模式的に示し、（ｂ）は、半導体レーザチップをステムに固定した場合の構造を模式的に示す三面図である。(A) schematically shows a structure when a semiconductor laser chip according to an embodiment of the present invention is fixed to a submount, and (b) schematically shows a structure when the semiconductor laser chip is fixed to a stem. FIG. 本発明の一実施形態に係る別のヘッドランプの構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of another headlamp which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るさらに別のヘッドランプの構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of another headlamp which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るさらに別のヘッドランプの構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of another headlamp which concerns on one Embodiment of this invention. （ａ）は、本発明の一実施形態に係るレーザダウンライトの外観を示す斜視図であり、（ｂ）は、上記レーザダウンライトが設置された天井の断面図であり、（ｃ）は、上記レーザダウンライトの断面図である。(A) is a perspective view which shows the external appearance of the laser downlight which concerns on one Embodiment of this invention, (b) is sectional drawing of the ceiling in which the said laser downlight was installed, (c), It is sectional drawing of the said laser downlight. 従来の半導体レーザ素子の構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the conventional semiconductor laser element typically.

〔実施の形態１〕
本発明の一形態実施について図１〜図７に基づいて説明すれば以下の通りである。ここでは本発明の照明装置の一例として、自動車用のヘッドランプ（発光装置、車両用前照灯）１を例に挙げて説明する。ただし、本発明の照明装置は、自動車以外の車両・移動物体（例えば、人間・電車・船舶・航空機・潜水艇・ロケットなど）のヘッドランプとして実現されてもよいし、その他の照明装置として実現されてもよい。その他の照明装置として、例えば、サーチライト、プロジェクター、屋内照明器具、屋外照明器具、家庭用照明器具、商業用照明器具を挙げることができる。 [Embodiment 1]
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. Here, a headlamp (light emitting device, vehicle headlamp) 1 for an automobile will be described as an example of the illumination device of the present invention. However, the lighting device of the present invention may be realized as a headlamp of a vehicle other than an automobile or a moving object (for example, a human, a train, a ship, an aircraft, a submersible, a rocket) or other lighting device. May be. Examples of other lighting devices include searchlights, projectors, indoor lighting fixtures, outdoor lighting fixtures, home lighting fixtures, and commercial lighting fixtures.

自動車が備えるヘッドランプの主な役割は、夜間および視界の悪い状況において、当該自動車のドライバー（以下では、単にドライバーとする）にとって安全な視野を確保すること、および、当該自動車の周囲にいる人間に当該自動車の存在を正しく認識させること、の２点である。また、ヘッドランプ１は、走行用前照灯（ハイビーム）の配光特性基準を満たしていてもよいし、すれ違い用前照灯（ロービーム）の配光特性基準を満たしていてもよい。   The main role of headlamps in automobiles is to ensure a safe field of view for the driver of the automobile (hereinafter simply referred to as the driver) at night and in poor visibility, and for people around the automobile. To make the vehicle recognize the existence of the car correctly. Further, the headlamp 1 may satisfy the light distribution characteristic standard of the traveling headlamp (high beam), or may satisfy the light distribution characteristic standard of the passing headlamp (low beam).

＜ヘッドランプ１の概要＞
図１は、ヘッドランプ１の構成を示す模式図である。ヘッドランプ１は、半導体レーザ素子２が出射する光を励起光ＬＥＸとして発光部７に照射する。発光部７が含む蛍光体が励起光ＬＥＸを吸収することによって、上記蛍光体の基底状態にある電子が励起状態に励起される。励起状態に励起された電子は、基底状態に遷移する際に蛍光ＬＰＬを放射する。ヘッドランプ１は、上記蛍光体が放射する蛍光ＬＰＬと励起光ＬＥＸとの混色、または蛍光ＬＰＬを照明光ＬＯＵＴとして利用する照明装置である。照明光ＬＯＵＴとして、蛍光ＬＰＬと励起光ＬＥＸとの混色、または、蛍光ＬＰＬのいずれを選択するかは、ヘッドランプ１から出射したい照明光ＬＯＵＴの色度に応じて決定することができる。 <Outline of headlamp 1>
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the headlamp 1. The headlamp 1 irradiates the light emitting unit 7 with the light emitted from the semiconductor laser element 2 as excitation light LEX . When the phosphor included in the light emitting unit 7 absorbs the excitation light L EX , electrons in the ground state of the phosphor are excited to the excited state. The electrons excited to the excited state emit fluorescence LPL when transitioning to the ground state. Headlamp 1 is an illumination device utilizing mixture of the fluorescence L PL of the phosphor emits the excitation light L EX or fluorescence L PL, as illumination light L OUT. As the illumination light L OUT, color mixing of the fluorescent L PL and the excitation light L EX, or the one to select the fluorescence L PL, be determined according to the chromaticity of the illumination light L OUT to be emitted from the headlamp 1 Can do.

半導体レーザ素子２は、閾値以上の注入電流が供給されたときにレーザ光を発振し、上記閾値を下回る注入電流が供給されたときに自然放出光を出射する。半導体レーザ素子２から発振されたレーザ光は、励起光としての役割を果たし、発光部７を発光させる。上記自然放出光もレーザ光と同じ波長を含み、発光部７を発光させることができる。   The semiconductor laser element 2 oscillates laser light when an injection current greater than a threshold is supplied, and emits spontaneous emission when an injection current lower than the threshold is supplied. The laser light oscillated from the semiconductor laser element 2 serves as excitation light and causes the light emitting unit 7 to emit light. The spontaneous emission light also has the same wavelength as that of the laser light, and the light emitting unit 7 can emit light.

それゆえ、図１では、半導体レーザ素子２から発振されるレーザ光および自然放出光を励起光ＬＥＸとして示している。 Therefore, in FIG. 1, the laser light and spontaneous emission light oscillated from the semiconductor laser element 2 are shown as the excitation light LEX .

半導体レーザ素子２は通常状態において、レーザ光Ｌ０を励起光ＬＥＸとして発光部７に照射する。レーザ光Ｌ０の波長は、可視光の波長領域に含まれる波長であり、例えば４０５ｎｍ（青紫色）である。しかし、何らかの原因によってレーザ光Ｌ０が発光部７に照射されない状態に陥る可能性は否定できない。このような状態に陥る原因としては、以下のような状態が想定される。
・発光部７が所定の位置からずれる。
・発光部７に穴が開く、または、亀裂が生じる。
・レーザ光Ｌ０の光軸がずれる。
これらの状態は、レーザ光Ｌ０の光軸と発光部７との相対位置関係が、正常な状態から異常な状態へ変化した状態である。以下においては、レーザ光Ｌ０の光軸と発光部７との相対位置関係が異常な状態へ変化した状態のことを、光学系が異常な状態と呼ぶ。 The semiconductor laser element 2 in the normal state, is irradiated to the light emitting portion 7 a laser beam L0 as the excitation light L EX. The wavelength of the laser beam L0 is a wavelength included in the wavelength region of visible light, and is, for example, 405 nm (blue purple). However, it cannot be denied that there is a possibility that the laser beam L0 is not irradiated on the light emitting unit 7 for some reason. The following conditions are assumed as a cause of such a state.
-The light emission part 7 shifts | deviates from a predetermined position.
-A hole is formed in the light emitting part 7 or a crack is generated.
-The optical axis of the laser beam L0 is shifted.
These states are states in which the relative positional relationship between the optical axis of the laser beam L0 and the light emitting unit 7 has changed from a normal state to an abnormal state. Hereinafter, a state in which the relative positional relationship between the optical axis of the laser beam L0 and the light emitting unit 7 is changed to an abnormal state is referred to as an abnormal state of the optical system.

光学系が異常な状態は、発光部７の位置が異常な場合と、レーザ光Ｌ０の光軸が異常な場合と、に大別される。本実施形態におけるヘッドランプ１では、光学系が異常な状態として発光部７の位置が異常な場合を想定する。   The abnormal state of the optical system is roughly divided into a case where the position of the light emitting unit 7 is abnormal and a case where the optical axis of the laser light L0 is abnormal. In the headlamp 1 according to the present embodiment, it is assumed that the optical system is in an abnormal state and the position of the light emitting unit 7 is abnormal.

ヘッドランプ１において光学系が異常な状態になると、ヘッドランプ１が備える制御部１６が、半導体レーザ素子２への注入電流値を、閾値電流Ｉｔｈを下回る電流値に制御する（図２参照）。閾値電流Ｉｔｈを下回る電流値を有する電流が半導体レーザ素子２に供給される場合、半導体レーザ素子２が出射する光は自然放出光ＬＥＬのみとなる。 When the optical system in the headlamp 1 is in an abnormal state, the control unit 16 to the headlamp 1 is provided in the injection current value to the semiconductor laser element 2 is controlled to a current value below the threshold current I th (see Fig. 2) . When the current having a current value below the threshold current I th is supplied to the semiconductor laser element 2, the light semiconductor laser element 2 is emitted is only the spontaneous emission light L EL.

光学系が異常な状態であっても、半導体レーザ素子２が自然放出光ＬＥＬを出射することによって、ドライバーはヘッドランプ１の照明光ＬＯＵＴを完全に失うことはなく、ある程度の視野を確保することができる。 Even when the optical system is in an abnormal state, the semiconductor laser element 2 emits spontaneously emitted light L EL so that the driver does not lose the illumination light L OUT of the headlamp 1 completely, and a certain field of view is secured. can do.

自然放出光ＬＥＬは、人間の目に対する安全性が高いインコヒーレントな光である。よって、ヘッドランプ１の光学系が異常な状態となった際に、自然放出光ＬＥＬがそのまま照明光ＬＯＵＴとしてヘッドランプ１から照射されても、当該自動車の周囲にいる人間である歩行者、対向車の乗員および前走車の乗員などの目に損傷を与えない。 The spontaneous emission light L EL is incoherent light with high safety for human eyes. Therefore, when the optical system of the headlamp 1 is in an abnormal state, a pedestrian who is a person around the vehicle even if the spontaneously emitted light L EL is directly irradiated from the headlamp 1 as the illumination light L OUT. Do not damage the eyes of passengers in oncoming vehicles and passengers in the preceding vehicle.

（ヘッドランプ１の制御方法）
ヘッドランプ１における半導体レーザ素子２を駆動する際の流れを、図３のフローチャートおよび図１を参照しながら説明する。なお、ヘッドランプ１が備えるそれぞれの構成部材については後述する。 (Control method of the headlamp 1)
The flow of driving the semiconductor laser element 2 in the headlamp 1 will be described with reference to the flowchart of FIG. 3 and FIG. Each component provided in the headlamp 1 will be described later.

ヘッドランプ１を備える自動車のドライバーは、ヘッドランプ１を点灯させる必要性を感じた際に、ユーザインターフェース１８に含まれるスイッチ１８ｂをオン状態にする。なお、当該自動車は周囲の明るさを検出する光センサーを備えていてもよい。上記光センサーが検出する明るさが、当該自動車の製造時にあらかじめ決められた所定の明るさを下回った場合に、自動的に半導体レーザ素子２の駆動を開始する構成としてもよい。   When a driver of an automobile equipped with the headlamp 1 feels the necessity of lighting the headlamp 1, the driver 18 turns on the switch 18b included in the user interface 18. Note that the automobile may include an optical sensor that detects ambient brightness. A configuration may be adopted in which driving of the semiconductor laser element 2 is automatically started when the brightness detected by the optical sensor falls below a predetermined brightness determined in advance when the automobile is manufactured.

スイッチ１８ｂがオン状態であることを制御部１６の電流制御部１６ｃが検出すると、電流制御部１６ｃは電源１７に対して所定の注入電流を半導体レーザ素子２に供給するための信号を出す。電源１７は電流制御部１６ｃからの信号を受けて、所定の注入電流を半導体レーザ素子２に供給する（Ｓ１）。   When the current control unit 16c of the control unit 16 detects that the switch 18b is in the on state, the current control unit 16c outputs a signal for supplying a predetermined injection current to the semiconductor laser element 2 to the power source 17. The power supply 17 receives a signal from the current control unit 16c and supplies a predetermined injection current to the semiconductor laser element 2 (S1).

上記所定の注入電流の電流値は、半導体レーザ素子２の閾値電流Ｉｔｈ以上に設定されている（図２参照）。したがって、所定の注入電流が供給された半導体レーザ素子２は、レーザ光Ｌ０を発振する（Ｓ２）。 Current value of the predetermined injection current is set equal to or higher than the threshold current I th of the semiconductor laser element 2 (see FIG. 2). Accordingly, the semiconductor laser element 2 supplied with the predetermined injection current oscillates the laser light L0 (S2).

検出部１５は、レーザ光Ｌ０の波長およびレーザ光の波長近傍の光を検出するように構成されている。発光部７が発する蛍光ＬＰＬのうち、レーザ光Ｌ０の波長近傍の光強度は非常に弱い。そのため、検出部１５が検出する光は、レーザ光Ｌ０に起因する光であると考えて良い。検出部１５は、検出したレーザ光Ｌ０の強度を制御部１６の光強度取得部１６ａに出力する。光強度取得部１６ａは、レーザ光Ｌ０の強度を判定部１６ｂに送る。判定部１６ｂは、検出部１５が検出したレーザ光Ｌ０の強度が、所定値より小さいかどうかを判定（Ｓ３）し、小さい場合には（Ｓ３にてＹＥＳ）、その旨を示す正常情報を電流制御部１６ｃに出力する。一方、検出部１５が検出したレーザ光Ｌ０の強度が所定値以上の場合には（Ｓ３にてＮＯ）、判定部１６ｂは、その旨を示す異常情報を電流制御部１６ｃに出力する。 The detection unit 15 is configured to detect the wavelength of the laser light L0 and light in the vicinity of the wavelength of the laser light. Of the fluorescence LPL emitted from the light emitting unit 7, the light intensity in the vicinity of the wavelength of the laser light L0 is very weak. Therefore, the light detected by the detection unit 15 may be considered to be light resulting from the laser light L0. The detection unit 15 outputs the detected intensity of the laser light L0 to the light intensity acquisition unit 16a of the control unit 16. The light intensity acquisition unit 16a sends the intensity of the laser light L0 to the determination unit 16b. The determination unit 16b determines whether or not the intensity of the laser beam L0 detected by the detection unit 15 is smaller than a predetermined value (S3). If the intensity is small (YES in S3), normal information indicating that is sent to the current. It outputs to the control part 16c. On the other hand, when the intensity of laser light L0 detected by detection unit 15 is equal to or greater than a predetermined value (NO in S3), determination unit 16b outputs abnormality information indicating that to current control unit 16c.

上記判定結果がＹＥＳの場合、発光部７を透過し検出部１５によって検出されるレーザ光Ｌ０の強度が非常に小さく、ヘッドランプ１が正常に動作していることを意味する。正常情報を受信すると、電流制御部１６ｃは、電源１７が所定の注入電流を半導体レーザ素子２に供給し続けるように電源１７を制御する。すなわち、半導体レーザ素子２の発振は継続される（Ｓ４）。また、電流制御部１６ｃは、ヘッドランプ１が正常に動作していることを示す情報をユーザインターフェース１８の状態表示部１８ａに出力する（Ｓ５）。このことによって、ドライバーはヘッドランプ１が正常に動作していることを認識できる。   If the determination result is YES, it means that the intensity of the laser light L0 that is transmitted through the light emitting unit 7 and detected by the detecting unit 15 is very small, and the headlamp 1 is operating normally. When the normal information is received, the current control unit 16 c controls the power supply 17 so that the power supply 17 continues to supply a predetermined injection current to the semiconductor laser element 2. That is, the oscillation of the semiconductor laser element 2 is continued (S4). Further, the current control unit 16c outputs information indicating that the headlamp 1 is operating normally to the state display unit 18a of the user interface 18 (S5). As a result, the driver can recognize that the headlamp 1 is operating normally.

一方、上記判定結果がＮＯの場合、ヘッドランプ１の光学系が異常な状態であると考えられる。そこで、異常情報を受信すると、電流制御部１６ｃは、注入電流を０より大きくかつ閾値電流Ｉｔｈを下回る値とするように電源１７を制御する（Ｓ６）。この制御によって半導体レーザ素子２におけるレーザ発振は止まり、半導体レーザ素子２からは励起光ＬＥＸとして自然放出光ＬＥＬが出射される（Ｓ７）。また、電流制御部１６ｃは、ヘッドランプ１が異常な状態にあることを示す情報をユーザインターフェース１８の状態表示部１８ａに出力する（Ｓ８）。このことによって、ドライバーはヘッドランプ１に何らかの異常が発生していることを把握することができる。 On the other hand, when the determination result is NO, it is considered that the optical system of the headlamp 1 is in an abnormal state. Therefore, when receiving the abnormality information, the current control unit 16c, the injection current for controlling the power supply 17 to the large and a value below the threshold current I th from 0 (S6). By this control, the laser oscillation in the semiconductor laser element 2 is stopped, and the spontaneous emission light L EL is emitted as the excitation light L EX from the semiconductor laser element 2 (S7). Further, the current control unit 16c outputs information indicating that the headlamp 1 is in an abnormal state to the state display unit 18a of the user interface 18 (S8). As a result, the driver can grasp that some abnormality has occurred in the headlamp 1.

＜ヘッドランプ１の構成＞
ヘッドランプ１は図１に示すように、半導体レーザ素子２、非球面レンズ３、発光部７、反射鏡８、透明板９、検出部１５、制御部１６、電源１７、ユーザインターフェース１８および発光部保持部材１９を備えている。以下では、ヘッドランプ１が備えるそれぞれの構成部材について説明する。 <Configuration of headlamp 1>
As shown in FIG. 1, the headlamp 1 includes a semiconductor laser element 2, an aspheric lens 3, a light emitting unit 7, a reflecting mirror 8, a transparent plate 9, a detecting unit 15, a control unit 16, a power supply 17, a user interface 18, and a light emitting unit. A holding member 19 is provided. Below, each structural member with which the headlamp 1 is provided is demonstrated.

（半導体レーザ素子２の概要）
半導体レーザ素子２は、励起光ＬＥＸを出射する励起光源として機能するものであり、半導体レーザチップ２０（図５参照）を備えている。この半導体レーザチップ２０は、閾値以上の注入電流が供給されたときにレーザ光Ｌ０を発振し、上記閾値を下回る注入電流が供給されたときに自然放出光ＬＥＬを出射する。 (Outline of semiconductor laser element 2)
The semiconductor laser element 2 functions as an excitation light source that emits the excitation light L EX and includes a semiconductor laser chip 20 (see FIG. 5). The semiconductor laser chip 20 oscillates the laser beam L0 when an injection current exceeding the threshold is supplied, and emits spontaneous emission light L EL when an injection current lower than the threshold is supplied.

半導体レーザ素子２として、１つのチップに１つの発光点を有する半導体レーザチップを用いてもよいし、複数の発光点を有する半導体レーザチップを用いてもよい。また、複数の半導体レーザ素子を配列させた半導体レーザモジュールを励起光源として用いてもよい。本実施形態では、１チップに１つの発光点（１ストライプ）を有する半導体レーザチップ２０を単体で励起光源として用いている。   As the semiconductor laser element 2, a semiconductor laser chip having one light emitting point per chip may be used, or a semiconductor laser chip having a plurality of light emitting points may be used. A semiconductor laser module in which a plurality of semiconductor laser elements are arranged may be used as an excitation light source. In the present embodiment, the semiconductor laser chip 20 having one light emitting point (one stripe) per chip is used alone as an excitation light source.

半導体レーザ素子２は、例えば、波長が４０５ｎｍ（青紫色）のレーザ光を発振し、動作電圧を５Ｖ、注入電流を０．７Ａとした場合に光出力が１．０Ｗとなる。半導体レーザ素子２が発振するレーザ光Ｌ０の波長は、４０５ｎｍに限定されず、可視光の波長領域に含まれる波長であればよい。ここで、可視光の波長領域とは、４００ｎｍ以上、７８０ｎｍ以下の波長領域と定義する。レーザ光Ｌ０の波長は、４００ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の波長範囲にピーク波長を有することがより好ましい。   For example, the semiconductor laser element 2 oscillates a laser beam having a wavelength of 405 nm (blue-violet), and the optical output becomes 1.0 W when the operating voltage is 5 V and the injection current is 0.7 A. The wavelength of the laser light L0 oscillated by the semiconductor laser element 2 is not limited to 405 nm, and may be any wavelength included in the wavelength region of visible light. Here, the wavelength region of visible light is defined as a wavelength region of 400 nm or more and 780 nm or less. The wavelength of the laser beam L0 more preferably has a peak wavelength in a wavelength range of 400 nm or more and 470 nm or less.

一般的に、発光部７として好適に利用できる蛍光体は、３５０ｎｍ以上、４７０ｎｍ以下の波長領域の励起光ＬＥＸによって効率良く励起される。一方、可視光領域は、上述の通り４００ｎｍ以上、７８０ｎｍ以下である。それゆえ、レーザ光Ｌ０の波長範囲を４００ｎｍ以上、４７０ｎｍ以下とすることにより、半導体レーザ素子２が出射する自然放出光ＬＥＬも可視光領域の光（以下、可視光と称する）となる。自然放出光ＬＥＬを利用した照明光ＬＯＵＴが可視光であることによって、ドライバーは一定の視野を確保することができる。また、周囲にいる人間も照明光ＬＯＵＴを視認することができ、当該車両の存在を適切に認識することができる。 In general, a phosphor that can be suitably used as the light-emitting portion 7 is efficiently excited by excitation light L EX in a wavelength region of 350 nm or more and 470 nm or less. On the other hand, the visible light region is 400 nm or more and 780 nm or less as described above. Therefore, by setting the wavelength range of the laser light L0 to 400 nm or more and 470 nm or less, the spontaneous emission light L EL emitted from the semiconductor laser element 2 also becomes light in the visible light region (hereinafter referred to as visible light). Since the illumination light L OUT using the spontaneous emission light L EL is visible light, the driver can ensure a certain visual field. In addition, a person in the vicinity can also visually recognize the illumination light L OUT and can appropriately recognize the presence of the vehicle.

半導体レーザ素子２の光出力は、例えば、１Ｗ以上２０Ｗ以下であり、発光部７に照射されるレーザ光の光密度は、０．１Ｗ／ｍｍ２以上５０Ｗ／ｍｍ２以下であることが好ましい。この範囲の光出力であれば、車両用のヘッドランプに要求される光束および輝度を実現できるとともに、出力が高過ぎるレーザ光Ｌ０によって発光部７が極度に劣化することを防止できる。すなわち、高光束かつ高輝度でありながら、長寿命の光源を実現できる。 The light output of the semiconductor laser element 2 is, for example, 1 W or more and 20 W or less, and the light density of the laser light applied to the light emitting unit 7 is preferably 0.1 W / mm 2 or more and 50 W / mm 2 or less. If the light output is in this range, it is possible to achieve the luminous flux and brightness required for the vehicle headlamp, and it is possible to prevent the light emitting portion 7 from being extremely deteriorated by the laser light L0 whose output is too high. That is, it is possible to realize a light source having a long lifetime while having a high luminous flux and a high luminance.

なお、レーザ光を出射する励起光源として半導体レーザ以外のレーザ光源（固体レーザ）を用いてもよい。   A laser light source (solid laser) other than a semiconductor laser may be used as an excitation light source that emits laser light.

（半導体レーザチップ２０の構造）
半導体レーザチップ２０の基本構造について図４を参照しながら説明する。半導体レーザチップ２０は半導体レーザ素子２の内部に実装されている（詳しくは、半導体レーザ素子２の構造の項に記載）。 (Structure of the semiconductor laser chip 20)
The basic structure of the semiconductor laser chip 20 will be described with reference to FIG. The semiconductor laser chip 20 is mounted inside the semiconductor laser element 2 (described in detail in the section of the structure of the semiconductor laser element 2).

図４（ａ）は、半導体レーザチップ２０を駆動する際の回路図を模式的に示したものであり、図４（ｂ）は、半導体レーザチップ２０の基本構造を示す斜視図である。図４（ｂ）に示すように、半導体レーザチップ２０は、カソード電極２３、基板２２、クラッド層１１３、活性層１１１、クラッド層１１２、アノード電極２１がこの順に積層された構成である。すなわち、活性層１１１は、クラッド層１１３及びクラッド層１１２で挟まれた構造になっている。   FIG. 4A schematically shows a circuit diagram when driving the semiconductor laser chip 20, and FIG. 4B is a perspective view showing the basic structure of the semiconductor laser chip 20. As shown in FIG. 4B, the semiconductor laser chip 20 has a configuration in which a cathode electrode 23, a substrate 22, a cladding layer 113, an active layer 111, a cladding layer 112, and an anode electrode 21 are stacked in this order. That is, the active layer 111 has a structure sandwiched between the cladding layer 113 and the cladding layer 112.

基板２２は、半導体基板であり、本願のように蛍光体を励起する為の青色〜紫外の励起光を得る為にはＧａＮ、サファイア、ＳｉＣを用いることが好ましい。一般的には、半導体レーザ用の基板の他の例として、Ｓｉ、ＧｅおよびＳｉＣ等のＩＶ属半導体、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＡｌＡｓ、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＩｎＳｂ、ＧａＳｂおよびＡｌＮに代表されるＩＩＩ−Ｖ属化合物半導体、ＺｎＴｅ、ＺｅＳｅ、ＺｎＳおよびＺｎＯ等のＩＩ−ＶＩ属化合物半導体、ＺｎＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＣｒＯ２およびＣｅＯ２等の酸化物絶縁体、並びに、ＳｉＮなどの窒化物絶縁体のいずれかの材料が用いられる。 The substrate 22 is a semiconductor substrate, and it is preferable to use GaN, sapphire, or SiC in order to obtain blue to ultraviolet excitation light for exciting the phosphor as in the present application. In general, as other examples of a substrate for a semiconductor laser, a group IV semiconductor represented by a group IV semiconductor such as Si, Ge and SiC, GaAs, GaP, InP, AlAs, GaN, InN, InSb, GaSb and AlN Group V compound semiconductors, Group II-VI compound semiconductors such as ZnTe, ZeSe, ZnS and ZnO, oxide insulators such as ZnO, Al 2 O 3 , SiO 2 , TiO 2 , CrO 2 and CeO 2 , and SiN Any material of the nitride insulator is used.

アノード電極２１は、クラッド層１１２を介して活性層１１１に電流を注入するためのものである。   The anode electrode 21 is for injecting a current into the active layer 111 through the cladding layer 112.

カソード電極２３は、基板２２の下部から、クラッド層１１３を介して活性層１１１に電流を注入するためのものである。なお、電流の注入は、アノード電極２１・カソード電極２３に順方向バイアスをかけて行う。   The cathode electrode 23 is for injecting current into the active layer 111 from the lower part of the substrate 22 through the clad layer 113. The current is injected by applying a forward bias to the anode electrode 21 and the cathode electrode 23.

青色〜紫外の励起光を得る為には、活性層１１１、クラッド層１１２およびクラッド層１１３の材料としてＡｌＩｎＧａＮから成る混晶半導体が用いられる。一般に半導体レーザの活性層・クラッド層としては、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｓ、Ｐ、Ｎ、Ｓｂを主たる組成とする混晶半導体が用いられ、そのような構成としても良い。また、活性層１１１、クラッド層１１２およびクラッド層１１３は、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｓ、Ｓｅ、ＴｅおよびＺｎＯ等のＩＩ−ＶＩ属化合物半導体によって構成されていてもよい。   In order to obtain blue to ultraviolet excitation light, a mixed crystal semiconductor made of AlInGaN is used as the material of the active layer 111, the cladding layer 112, and the cladding layer 113. Generally, a mixed crystal semiconductor mainly composed of Al, Ga, In, As, P, N, and Sb is used as an active layer / cladding layer of a semiconductor laser, and such a configuration may be used. The active layer 111, the clad layer 112, and the clad layer 113 may be made of a II-VI group compound semiconductor such as Zn, Mg, S, Se, Te, and ZnO.

また、クラッド層１１３およびクラッド層１１２は、ｎ型およびｐ型それぞれのＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＡｌＡｓ、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＩｎＳｂ、ＧａＳｂ、及びＡｌＮに代表されるＩＩＩ−Ｖ属化合物半導体、並びに、ＺｎＴｅ、ＺｅＳｅ、ＺｎＳおよびＺｎＯ等のＩＩ−ＶＩ属化合物半導体のいずれの半導体によって構成されていてもよい。   The clad layer 113 and the clad layer 112 are made of n-type and p-type GaAs, GaP, InP, AlAs, GaN, InN, InSb, GaSb, and AlN group III-V compound semiconductors, and ZnTe. , ZeSe, ZnS, ZnO, and other II-VI group compound semiconductors.

活性層１１１は、注入された電流により発光が生じる領域である。活性層１１１とクラッド層１１２及びクラッド層１１３との屈折率に差があることにより、発光した光が活性層１１１内に閉じ込められる。なお、活性層１１１は、多層量子井戸構造を形成していてもよい。   The active layer 111 is a region where light emission occurs due to the injected current. Due to the difference in refractive index between the active layer 111 and the cladding layer 112 and the cladding layer 113, the emitted light is confined in the active layer 111. Note that the active layer 111 may form a multilayer quantum well structure.

クラッド層１１３・クラッド層１１２および活性層１１１などの各半導体層との膜形成については、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長）法やＭＢＥ（分子線エピタキシー）法、ＣＶＤ（化学気相成長）法、レーザアブレーション法、スパッタ法などの一般的な成膜手法を用いて構成できる。各金属層の膜形成については、真空蒸着法やメッキ法、レーザアブレーション法、スパッタ法などの一般的な成膜手法を用いて構成できる。   As for film formation with each semiconductor layer such as the clad layer 113, the clad layer 112, and the active layer 111, MOCVD (metal organic chemical vapor deposition) method, MBE (molecular beam epitaxy) method, CVD (chemical vapor deposition) method. The film can be formed using a general film forming method such as a laser ablation method or a sputtering method. The film formation of each metal layer can be configured using a general film forming method such as a vacuum deposition method, a plating method, a laser ablation method, or a sputtering method.

（自然放出光とレーザ光）
半導体レーザチップ２０に供給する注入電流と、半導体レーザチップ２０が出射する励起光ＬＥＸの発光強度との相関関係について、図２および図４を参照しながら説明する。同時に、自然放出光ＬＥＬおよびレーザ光Ｌ０が半導体レーザチップ２０から出射される様子についても説明する。 (Spontaneously emitted light and laser light)
The correlation between the injection current supplied to the semiconductor laser chip 20 and the emission intensity of the excitation light L EX emitted from the semiconductor laser chip 20 will be described with reference to FIGS. At the same time, the state where the spontaneous emission light L EL and the laser light L0 are emitted from the semiconductor laser chip 20 will also be described.

半導体レーザチップ２０のアノード電極２１およびカソード電極２３に順バイアスの電圧を印加することによって、活性層１１１に注入電流を供給する（図４（ａ）参照）。一般的な半導体レーザチップにおける光出力（Ｌ）の注入電流（Ｉ）依存性を図２に示す。一般的な半導体レーザチップにおいて図２に示すように、光出力が増加する傾き（ΔＬ／ΔＩ）が緩やかな領域（第１の領域）および急な領域（第２の領域）が存在する。第２の領域の直線を外挿することで得られるｘ切片の値が閾値Ｉｔｈである。 An injection current is supplied to the active layer 111 by applying a forward bias voltage to the anode electrode 21 and the cathode electrode 23 of the semiconductor laser chip 20 (see FIG. 4A). FIG. 2 shows the injection current (I) dependence of the light output (L) in a general semiconductor laser chip. In a general semiconductor laser chip, as shown in FIG. 2, there are a region (first region) and a steep region (second region) where the slope (ΔL / ΔI) of increasing light output is gentle. The value of the x-intercept obtained a linear second region by extrapolation is threshold I th.

注入電流が０より大きく、かつ閾値Ｉｔｈを下回る場合、半導体レーザチップ２０から出射される光は、電子とホールとの再結合によって生じる自然放出光ＬＥＬのみである。活性層１１１はクラッド層１１２および１１３に挟まれた構造であるため、自然放出光ＬＥＬは活性層１１１の面内方向に伝播する。すなわち、図４（ｂ）に示すように自然放出光ＬＥＬは半導体レーザチップ２０が備える活性層１１１の断面から等方的に出射される。なお、自然放出光ＬＥＬはインコヒーレントな光である。以下では、半導体レーザ素子２から自然放出光ＬＥＬのみが出射される状態をＥＬモードと呼ぶ。 If the injection current is greater than 0 and less than the threshold value I th, the light emitted from the semiconductor laser chip 20 is only the spontaneous emission light L EL caused by recombination of electrons and holes. Since the active layer 111 has a structure sandwiched between the cladding layers 112 and 113, the spontaneous emission light L EL propagates in the in-plane direction of the active layer 111. That is, as shown in FIG. 4B, the spontaneous emission light L EL is isotropically emitted from the cross section of the active layer 111 provided in the semiconductor laser chip 20. Note that the spontaneous emission light L EL is incoherent light. Hereinafter, a state in which only spontaneous emission light L EL is emitted from the semiconductor laser element 2 is referred to as an EL mode.

半導体レーザ素子２がＥＬモードで駆動されている場合、励起光ＬＥＸの成分は自然放出光ＬＥＬのみでありレーザ光Ｌ０は含まれない。 When the semiconductor laser element 2 is driven in the EL mode, the component of the excitation light L EX is only the spontaneous emission light L EL and does not include the laser light L0.

閾値Ｉｔｈ以上の注入電流が供給される場合、半導体レーザチップ２０からレーザ光Ｌ０が出射される。以下では、半導体レーザ素子２からレーザ光Ｌ０が出射される状態をレーザモードと呼ぶ。 When the threshold I th or more injection current is supplied, the laser beam L0 is emitted from the semiconductor laser chip 20. Hereinafter, a state in which the laser beam L0 is emitted from the semiconductor laser element 2 is referred to as a laser mode.

半導体レーザ素子２がレーザモードで駆動されている場合、半導体レーザ素子２から出射される光の大半はレーザ光Ｌ０だが、自然放出光ＬＥＬも含まれている。 When the semiconductor laser element 2 is driven in the laser mode, most of the light emitted from the semiconductor laser element 2 is the laser light L0, but spontaneous emission light L EL is also included.

活性層１１１には、誘導放出によって増幅される光を閉じ込めるために互いに対向して設けられる表側へき開面１１４および裏側へき開面１１５が形成されている。この表側へき開面１１４および裏側へき開面１１５が鏡の役割を果すことによって、半導体レーザチップ２０は共振器として機能する。   The active layer 111 is formed with a front side cleaved surface 114 and a back side cleaved surface 115 provided to face each other to confine light amplified by stimulated emission. The front-side cleavage surface 114 and the back-side cleavage surface 115 serve as a mirror, so that the semiconductor laser chip 20 functions as a resonator.

一般的な半導体レーザチップにおいて、表側へき開面および裏側へき開面の少なくとも何れか一方は、完全に光を反射する鏡とは異なり、反射率が１よりかなり低く設定されている。半導体レーザチップ２０においては、表側へき開面１１４の反射率を１よりかなり低く設定している。表側へき開面１１４と対向する裏側へき開面１１５には、それぞれのへき開面の反射率を所望の値とするための反射膜（図示せず）が形成されている。   In a general semiconductor laser chip, at least one of the front side cleaved surface and the back side cleaved surface is set to have a reflectance considerably lower than 1 unlike a mirror that completely reflects light. In the semiconductor laser chip 20, the reflectance of the front-side cleavage surface 114 is set to be considerably lower than 1. A reflective film (not shown) for setting the reflectance of each cleaved surface to a desired value is formed on the back side cleaved surface 115 facing the front side cleaved surface 114.

上記構成を備えることによって、誘導放出によって増幅される光の一部は、表側へき開面１１４の発光点１０３からレーザ光Ｌ０として出射される（図４（ｃ）参照）。半導体レーザチップ２０における発光点１０３のサイズはおよそ１μｍ×１０μｍと非常に小さい。   With the above configuration, a part of the light amplified by the stimulated emission is emitted as the laser light L0 from the light emission point 103 of the front cleavage surface 114 (see FIG. 4C). The size of the light emitting point 103 in the semiconductor laser chip 20 is as very small as about 1 μm × 10 μm.

レーザ光Ｌ０は誘導放出によって増幅される光なので、その波長および位相が揃ったコヒーレントな光である。また、表側へき開面１１４および裏側へき開面１１５の間を何度も往復したのちに出射されるため、レーザ光Ｌ０は極めて平行度の高い光として出射される。   Since the laser light L0 is light amplified by stimulated emission, it is coherent light having the same wavelength and phase. Further, since the laser beam L0 is emitted after reciprocating between the front-side cleavage surface 114 and the back-side cleavage surface 115 many times, the laser beam L0 is emitted as light with extremely high parallelism.

（自然放出光を出射することの利点）
ヘッドランプ１の光学系に異常が生じた際に、照明光ＬＯＵＴとして自然放出光ＬＥＬを出射することの利点について説明する。ここでは、車両が備える２つのヘッドランプの一方が故障した場合について説明する。ここで、故障とは、発光部に照射されるレーザ光の光軸がずれた場合など、レーザ光の発振を続けることが好ましくない状態を指す。この場合、従来では、レーザ光の発振を止め、ヘッドランプを完全に消灯していた。 (Advantages of emitting spontaneous emission light)
An advantage of emitting spontaneous emission light L EL as illumination light L OUT when an abnormality occurs in the optical system of the headlamp 1 will be described. Here, a case where one of the two headlamps provided in the vehicle fails will be described. Here, the failure refers to a state in which it is not preferable to continue the oscillation of the laser beam, such as when the optical axis of the laser beam irradiated to the light emitting unit is shifted. In this case, conventionally, the oscillation of the laser beam is stopped and the headlamp is completely turned off.

まず、車両の周囲にいる人間が、当該車両を認識する場合に生じる第１の問題を解決できる点について説明する。   First, a description will be given of a point that can solve the first problem that occurs when a person around the vehicle recognizes the vehicle.

故障した一方のヘッドランプを完全に消灯させた場合には、以下の問題が生じる。
・当該車両を認識することが遅れる。
・当該車両が４輪車または２輪車のいずれか判別することが困難になる。
・当該車両の大きさを見誤る。
・当該車両の速度を推測し間違える。 When one of the failed headlamps is completely turned off, the following problem occurs.
・ Recognition of the vehicle is delayed.
It becomes difficult to determine whether the vehicle is a four-wheeled vehicle or a two-wheeled vehicle.
・ Incorrect size of the vehicle.
・ Estimate the speed of the vehicle and make a mistake.

これに対して、ヘッドランプ１を２つ搭載した車両では、故障したヘッドランプ１が自然放出光ＬＥＬを出射することによって、２つのヘッドランプのうちの少なくとも一方を完全に消灯させるという事態が回避できる。その結果、上記問題が発生することを回避できる。 On the other hand, in a vehicle equipped with two headlamps 1, when the failed headlamp 1 emits spontaneous emission light L EL , at least one of the two headlamps is completely extinguished. Can be avoided. As a result, the above problem can be avoided.

また、ヘッドランプの一方が故障した場合に生じる第２の問題として、不十分な（片方だけの）照明光では障害物の視認性が落ちるため、車両運転時の安全を確保しづらくなるという問題が挙げられる。特に、左右のヘッドランプの照射領域がほとんど重複しない、または、全く重複しない場合には、一方が消灯した場合、そのヘッドランプが分担している照射領域には照明光が照射されないため、車両の運転が危険な状態になる可能性がある。   In addition, as a second problem that occurs when one of the headlamps breaks down, it is difficult to ensure safety when driving a vehicle because insufficient (only one) illumination light reduces the visibility of obstacles. Is mentioned. In particular, when the irradiation areas of the left and right headlamps hardly overlap or do not overlap at all, when one of the lamps is turned off, the irradiation area shared by the headlamps is not irradiated with illumination light. Driving can be dangerous.

これに対して、ヘッドランプ１を２つ搭載した車両では、ヘッドランプ１の一方が故障すると、故障したヘッドランプ１において照明光ＬＯＵＴは、レーザ光Ｌ０から自然放出光ＬＥＬに切り替えられる。ヘッドランプ１が備える半導体レーザチップ２０をＥＬモードで駆動することによって得られる光出力は、レーザモードで駆動することによって得られる定格の光出力に対して１％から1０％である（図２参照）。ＥＬモードで駆動することによって、レーザモードで駆動する場合よりも光出力は低下するものの、ある程度の光照射を行うことができる。 On the other hand, in a vehicle equipped with two headlamps 1, when one of the headlamps 1 fails, the illumination light L OUT in the failed headlamp 1 is switched from the laser light L0 to the spontaneous emission light L EL . The light output obtained by driving the semiconductor laser chip 20 included in the headlamp 1 in the EL mode is 1% to 10% with respect to the rated light output obtained by driving in the laser mode (see FIG. 2). ). By driving in the EL mode, although the light output is lower than in the case of driving in the laser mode, a certain amount of light irradiation can be performed.

そのため、左右のヘッドランプ１の照射領域が全く重複しない場合でも、故障したヘッドランプ１の照射領域が自然放出光ＬＥＬによって照らされるため、故障したヘッドランプが完全に消灯する場合と比較して、当該車両のドライバーは、より広く、より明るい視界を確保することができる。このように、ヘッドランプ１が故障しても、当該車両のドライバーは大きな危険を伴うことなく運転を続けることができる。 Therefore, even when the irradiation areas of the left and right headlamps 1 do not overlap at all, the irradiation area of the failed headlamp 1 is illuminated by the spontaneous emission light L EL , so that the defective headlamp is completely turned off. The driver of the vehicle can secure a wider and brighter field of view. Thus, even if the headlamp 1 breaks down, the driver of the vehicle can continue driving without great danger.

また、ヘッドランプ１の照明光ＬＯＵＴが白色ではなく青い、または、通常より光出力が低いことによって、当該車両の周囲にいる人間は、ヘッドランプ１が故障していることを認識することができる。 Further, when the illumination light L OUT of the headlamp 1 is not white but blue, or the light output is lower than usual, a person around the vehicle may recognize that the headlamp 1 is out of order. it can.

（ヘッドランプ１の安全性）
ヘッドランプ１の光軸に異常が生じている状態において、ヘッドランプ１が照射する照明光ＬＯＵＴの安全性について説明する。 (Safety of headlamp 1)
The safety of the illumination light L OUT irradiated by the head lamp 1 in a state where the optical axis of the head lamp 1 is abnormal will be described.

なんらかの原因によって、ヘッドランプ１の光軸が異常な状態となった場合に、ヘッドランプ１は、検出部１５および制御部１６によって光軸が異常な状態であることを検知することができる。本実施形態において光軸が異常な状態として想定するのは、次の状態である。
・発光部７は所定の位置に保持されているものの、発光部７に穴および亀裂などの欠陥が生じている状態。
・発光部７が所定の位置からずれており、レーザ光Ｌ０の一部が発光部７に照射されない状態。
・発光部７が所定の位置から完全に外れており、レーザ光Ｌ０が全く発光部７に照射されない状態。 When the optical axis of the headlamp 1 becomes abnormal due to some cause, the headlamp 1 can detect that the optical axis is abnormal by the detection unit 15 and the control unit 16. In the present embodiment, it is assumed that the optical axis is in an abnormal state in the following state.
-Although the light emission part 7 is hold | maintained in the predetermined position, the defects, such as a hole and a crack, have arisen in the light emission part 7. FIG.
A state in which the light emitting unit 7 is displaced from a predetermined position and a part of the laser light L0 is not irradiated onto the light emitting unit 7.
A state in which the light emitting unit 7 is completely out of the predetermined position and the light emitting unit 7 is not irradiated with the laser light L0 at all.

このように光学系に異常が生じている場合、レーザ光Ｌ０の一部または全てが、発光部７に照射されなくなる。すなわち、レーザ光Ｌ０の一部または全てが発光部７よって蛍光ＬＰＬに変換されずにレーザ光Ｌ０のままヘッドランプのランプハウス（ハウジング１０）の外部へ出射される。 Thus, when abnormality has arisen in the optical system, a part or all of the laser beam L0 is not irradiated to the light emitting unit 7. That is, a part or all of the laser beam L0 is not converted into the fluorescence LPL by the light emitting unit 7, but is emitted outside the lamp house (housing 10) of the headlamp as the laser beam L0.

光学系に異常が生じている場合、制御部１６は半導体レーザ素子２へ供給する注入電流を閾値Ｉｔｈを下回る電流値に制御する。このことによって、半導体レーザ素子２はＥＬモードで駆動され自然放出光ＬＥＬを出射する。自然放出光ＬＥＬは、エネルギー密度が低いことに加えてインコヒーレントな光であり、人間の目に対して損傷を与える可能性が低い安全な光である。 If an abnormality in the optical system has occurred, the control unit 16 controls the current value falls below the threshold I th the injection current supplied to the semiconductor laser element 2. As a result, the semiconductor laser element 2 is driven in the EL mode and emits spontaneous emission light L EL . The spontaneous emission light L EL is incoherent light in addition to low energy density, and is safe light with a low possibility of damaging the human eye.

ヘッドランプ１は、光学系に異常が生じている場合に、半導体レーザ素子２へ供給する注入電流を閾値Ｉｔｈを下回る電流値に制御することによって、目に対して安全な自然放出光ＬＥＬを励起光ＬＥＸとして出射する発光装置である。 The headlamp 1 controls the spontaneous emission light L EL that is safe for the eyes by controlling the injection current supplied to the semiconductor laser element 2 to a current value lower than the threshold value I th when an abnormality occurs in the optical system. Is a light emitting device that emits as excitation light LEX .

（照明光ＬＯＵＴの色）
ヘッドランプ１が正常な状態であれば、発光部７が含む蛍光体によりレーザ光Ｌ０は蛍光ＬＰＬに変換される。レーザ光Ｌ０が発光部７に照射されると、最終的に白色の照明光ＬＯＵＴが外部へ出射される。 (Color of illumination light L OUT )
If the headlamp 1 is in a normal state, the laser beam L0, a phosphor emitting portion 7 comprises is converted to the fluorescent L PL. When the light emitting unit 7 is irradiated with the laser light L0, the white illumination light L OUT is finally emitted to the outside.

一方、半導体レーザ素子２から自然放出光ＬＥＬを出射する場合、照明光ＬＯＵＴの色は発光部７の状況に依存する。そのことについて、以下に説明する。 On the other hand, when the spontaneous emission light L EL is emitted from the semiconductor laser element 2, the color of the illumination light L OUT depends on the state of the light emitting unit 7. This will be described below.

半導体レーザ素子２から出射される自然放出光ＬＥＬは、レーザ光Ｌ０より光の指向性が低い。そのため、発光部７が本来保持されるべき場所において、自然放出光ＬＥＬのスポット径は、レーザ光Ｌ０のスポット径より大きくなる。 The spontaneous emission light L EL emitted from the semiconductor laser element 2 has lower light directivity than the laser light L0. Therefore, the light emitting portion 7 is at a location to be maintained originally, the spot diameter of the spontaneous emission light L EL is larger than the spot diameter of the laser beam L0.

発光部７が所定の位置に保持されていれば、発光部７に穴および亀裂などの欠陥が生じていても、発光部７は、自然放出光ＬＥＬのスポット径の範囲内にある。したがって、自然放出光ＬＥＬの一部は発光部７によって白色に変換され照明光ＬＯＵＴの一部となる。発光部７に照射されない残りの自然放出光ＬＥＬは、そのまま照明光ＬＯＵＴの一部となる。 If the light emitting unit 7 is held at a predetermined position, the light emitting unit 7 is within the range of the spot diameter of the spontaneous emission light L EL even if the light emitting unit 7 has defects such as holes and cracks. Therefore, a part of the spontaneous emission light L EL is converted into white by the light emitting unit 7 and becomes a part of the illumination light L OUT . The remaining spontaneously emitted light L EL that is not irradiated onto the light emitting unit 7 becomes a part of the illumination light L OUT as it is.

このように、照明光ＬＯＵＴは、白色である蛍光ＬＰＬと例えば青紫色である自然放出光ＬＥＬとを足しあわせた光となる。したがって、この場合、ヘッドランプ１の照明光ＬＯＵＴの色は、ヘッドランプ１が正常である場合の白色とは異なり、例えば、青みの強い白色になる。 As described above, the illumination light L OUT is light obtained by adding the fluorescence L PL that is white and the spontaneous emission light L EL that is, for example, bluish purple. Therefore, in this case, the color of the illumination light L OUT of the headlamp 1 is different from white when the headlamp 1 is normal, for example, white with strong bluishness.

このようなヘッドランプの色の変化によって、当該車両の周囲にいる歩行者、対向車の乗員および前走車の乗員などは、当該車両が備えるヘッドランプ１が故障していることを認識することができる。   By such a change in the color of the headlamp, a pedestrian, an oncoming vehicle occupant, an oncoming vehicle occupant, and the like around the vehicle recognize that the headlamp 1 included in the vehicle is out of order. Can do.

また、照明光ＬＯＵＴに自然放出光ＬＥＬが含まれる場合、照明光ＬＯＵＴは、複数の波長成分を含むため、ドライバーは様々な色の物体を認識することができるという効果も得られる。 Also, if it contains spontaneous emission light L EL illumination light L OUT, the illumination light L OUT is to include a plurality of wavelength components, the driver there is also an effect that it is possible to recognize objects of various colors.

なお、ヘッドランプ１は自動車用のヘッドランプであるため、半導体レーザ素子２をＥＬモードにて駆動している状態で走行するために、ヘッドランプ１から出射される照明光ＬＯＵＴの色度が規則で定められている範囲内の色度となるように当該色度を設定することが好ましい。 Since the headlamp 1 is an automobile headlamp, the chromaticity of the illumination light L OUT emitted from the headlamp 1 is low in order to travel while the semiconductor laser element 2 is driven in the EL mode. It is preferable to set the chromaticity so that the chromaticity is within the range defined by the rules.

これに対して、本発明を、照明光ＬＯＵＴの色度の範囲が規則で定められていない照明装置に適用する場合は、照明光ＬＯＵＴの色度は限定されない。照明光ＬＯＵＴにおける色度の範囲が規則で定められていない照明装置の例としては、実施の形態５で述べるレーザダウンライト２００などがあげられる。 On the other hand, when the present invention is applied to an illumination device in which the chromaticity range of the illumination light L OUT is not defined by a rule, the chromaticity of the illumination light L OUT is not limited. As an example of an illumination device in which the chromaticity range in the illumination light L OUT is not defined by a rule, the laser downlight 200 described in Embodiment 5 and the like can be given.

レーザダウンライト２００においても、ヘッドランプ1の場合と同様にレーザモードにおける照明光ＬＯＵＴと、ＥＬモードにおける照明光ＬＯＵＴとの色は異なる。よって、当該照明装置の照明光ＬＯＵＴを見た人は、当該照明装置が正常な状態、または、異常な状態のいずれかの状態にあるかを判断することができる。 Also in the laser downlight 200, an illumination light L OUT in the laser mode as in the case of the headlamp 1, the color of the illumination light L OUT in EL mode is different. Therefore, a person who has seen the illumination light L OUT of the lighting device can determine whether the lighting device is in a normal state or an abnormal state.

（半導体レーザ素子２の構造）
本発明の一実施形態に係る半導体レーザ素子２の構成を、図５を参照しながら説明する。図５（ａ）は、半導体レーザ素子２の構成を模式的に示す斜視図であり、図５（ｂ）および（ｃ）は半導体レーザ素子２の構成を模式的に示す断面図である。図５（ｂ）および（ｃ）は、半導体レーザチップ２０を実装した半導体レーザ素子２を、アノード電極２１側において半導体レーザチップ２０の各層に対して垂直な方向から見た場合の断面図である。 (Structure of semiconductor laser element 2)
The configuration of the semiconductor laser device 2 according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5A is a perspective view schematically showing the configuration of the semiconductor laser element 2, and FIGS. 5B and 5C are cross-sectional views schematically showing the configuration of the semiconductor laser element 2. 5B and 5C are cross-sectional views of the semiconductor laser element 2 mounted with the semiconductor laser chip 20 when viewed from the direction perpendicular to the layers of the semiconductor laser chip 20 on the anode electrode 21 side. .

また、半導体レーザ素子２の比較例として、従来の半導体レーザ素子３００の断面図を図１２に示す。   As a comparative example of the semiconductor laser element 2, a cross-sectional view of a conventional semiconductor laser element 300 is shown in FIG.

半導体レーザ素子２は、半導体レーザチップ２０、サブマウント２４、ステム２５、配線２６、キャップガラス２７およびキャップ２８を備えている。半導体レーザチップ２０はサブマウント２４に固定されており、サブマウント２４はステム２５に固定されている。半導体レーザチップ２０のカソード電極２３はサブマウント２４と電気的に導通している。アノード電極２１およびサブマウント２４は、配線２６を介して注入電流を供給するための電極に接続されている。   The semiconductor laser element 2 includes a semiconductor laser chip 20, a submount 24, a stem 25, a wiring 26, a cap glass 27, and a cap 28. The semiconductor laser chip 20 is fixed to the submount 24, and the submount 24 is fixed to the stem 25. The cathode electrode 23 of the semiconductor laser chip 20 is electrically connected to the submount 24. The anode electrode 21 and the submount 24 are connected to an electrode for supplying an injection current via a wiring 26.

サブマウント２４は、半導体レーザチップ２０の駆動に伴い生じる熱を排熱するためのヒートシンクとして機能する。したがって、熱伝導率の高い金属であるアルミニウム、銅およびＳｉＣのいずれかからなることが望ましい。ステム２５を構成する材料としては、金めっきした鉄および金めっきした銅のいずれかを用いることができる。半導体レーザチップ２０において生じる熱を排熱する観点からは、ステム２５も熱伝導率の高い金属で構成されていることが好ましい。この場合は、注入電流を供給するための電極とステム２５との間に絶縁部材（図示せず）を配置して、アノード電極２１およびカソード電極２３が電気的に短絡しないようにする。   The submount 24 functions as a heat sink for exhausting heat generated when the semiconductor laser chip 20 is driven. Therefore, it is desirable to consist of any one of aluminum, copper, and SiC, which are metals having high thermal conductivity. As a material constituting the stem 25, either gold-plated iron or gold-plated copper can be used. From the viewpoint of exhausting heat generated in the semiconductor laser chip 20, the stem 25 is also preferably made of a metal having high thermal conductivity. In this case, an insulating member (not shown) is disposed between the electrode for supplying the injection current and the stem 25 so that the anode electrode 21 and the cathode electrode 23 are not electrically short-circuited.

半導体レーザ素子２と半導体レーザ素子３００とは、それぞれのキャップ２８および２２８の構成が大きく異なる。   The semiconductor laser element 2 and the semiconductor laser element 300 are greatly different in the configuration of the caps 28 and 228.

半導体レーザ素子３００の場合、半導体レーザチップ２２２から出射される光として想定しているのはレーザ光Ｌ０のみである。レーザ光Ｌ０は指向性および平行度が著しく高いため、半導体レーザチップ２２２から出射されたレーザ光Ｌ０の大半は、キャップガラス２２７を透過する。そのため、キャップ２２８の内側形状に特別な配慮は必要なく、図１２に示すように単純な筒状の形状になっている。   In the case of the semiconductor laser element 300, only the laser light L0 is assumed as light emitted from the semiconductor laser chip 222. Since the laser beam L0 has extremely high directivity and parallelism, most of the laser beam L0 emitted from the semiconductor laser chip 222 passes through the cap glass 227. Therefore, no special consideration is required for the inner shape of the cap 228, and the cap 228 has a simple cylindrical shape as shown in FIG.

半導体レーザ素子２の場合、半導体レーザチップ２０から出射される光として、レーザ光Ｌ０に加えて自然放出光ＬＥＬを想定している。自然放出光ＬＥＬは、半導体レーザチップから等方的に出射される。そのため、半導体レーザ素子３００を用いると、半導体レーザチップ２２２が出射する自然放出光ＬＥＬのうち、ごくわずかな自然放出光ＬＥＬのみがキャップガラス２２７を透過する（図１２参照）。したがって、半導体レーザ素子３００が出射する自然放出光ＬＥＬの光出力は低下する。 In the case of the semiconductor laser element 2, spontaneous emission light L EL is assumed as light emitted from the semiconductor laser chip 20 in addition to the laser light L 0. The spontaneous emission light L EL is isotropically emitted from the semiconductor laser chip. Therefore, when the semiconductor laser device 300 is used, only a very small amount of spontaneous emission light L EL is transmitted through the cap glass 227 among the spontaneous emission light L EL emitted from the semiconductor laser chip 222 (see FIG. 12). Therefore, the light output of the spontaneous emission light L EL emitted from the semiconductor laser element 300 decreases.

半導体レーザチップが自然放出光ＬＥＬを出射する場合、半導体レーザチップから等方的に出射される自然放出光ＬＥＬの配光を制御し、半導体レーザ素子の光出力を向上させるパッケージを設けることが好ましい。 When the semiconductor laser chip emits spontaneous emission light L EL , a package for controlling the light distribution of the spontaneous emission light L EL isotropically emitted from the semiconductor laser chip and improving the light output of the semiconductor laser element is provided. Is preferred.

半導体レーザ素子２は、半導体レーザチップ２０が出射する自然放出光ＬＥＬの配光制御を行い、光出力を向上させることを目的に、半導体レーザチップ２０が出射した自然放出光の配光制御を行う光学部材（例えば、反射鏡）が半導体レーザチップ２０とともにパッケージされている。 The semiconductor laser element 2 performs light distribution control of spontaneous emission light L EL emitted from the semiconductor laser chip 20 and performs light distribution control of spontaneous emission light emitted from the semiconductor laser chip 20 for the purpose of improving light output. An optical member to be performed (for example, a reflecting mirror) is packaged together with the semiconductor laser chip 20.

具体的には、半導体レーザ素子２は、図５（ｂ）および（ｃ）に示すように、上記反射鏡として、半導体レーザチップ２０を覆う反射曲面を有する反射鏡２８ａ（第１反射面）と、当該反射鏡２８ａと対向する反射膜２９（第２反射面）とを有している。反射鏡２８ａは、キャップ２８の内側（半導体レーザチップ２０が配置されている側）に形成されている。   Specifically, as shown in FIGS. 5B and 5C, the semiconductor laser element 2 includes a reflecting mirror 28a (first reflecting surface) having a reflecting curved surface that covers the semiconductor laser chip 20 as the reflecting mirror. And a reflecting film 29 (second reflecting surface) facing the reflecting mirror 28a. The reflecting mirror 28a is formed inside the cap 28 (on the side where the semiconductor laser chip 20 is disposed).

キャップ２８において、半導体レーザチップ２０の表側へき開面に対向する領域には、レーザ光Ｌ０または自然放出光ＬＥＬを透過するキャップガラス２７（窓部）が配置されている。特に、キャップガラス２７は、反射鏡２８ａおよび反射膜２９によって配光制御された自然放出光を外部へ出射する窓部として機能する。 In the cap 28, a cap glass 27 (window) that transmits the laser light L 0 or the spontaneous emission light L EL is disposed in a region facing the front-side cleavage surface of the semiconductor laser chip 20. In particular, the cap glass 27 functions as a window that emits spontaneously emitted light whose light distribution is controlled by the reflecting mirror 28a and the reflecting film 29 to the outside.

反射鏡２８ａの形状は、例えば回転放物面とすることができる。放物線の対称軸を円柱であるキャップ２８の中心線と一致させ回転軸とする。上記放物線を、上記回転軸を中心として回転することにより上記回転放物面を得ることができる。反射鏡２８ａおよび反射膜２９は、ステム２５とキャップ２８とによって形成される閉じた空間の内側領域に設けられている。   The shape of the reflecting mirror 28a can be a paraboloid of revolution, for example. The axis of symmetry of the parabola coincides with the center line of the cap 28, which is a cylinder, and serves as a rotation axis. The rotating paraboloid can be obtained by rotating the parabola around the rotation axis. The reflecting mirror 28 a and the reflecting film 29 are provided in an inner region of a closed space formed by the stem 25 and the cap 28.

半導体レーザ素子２が、キャップ２８および反射膜２９を備えることによって、半導体レーザチップ２０から出射される自然放出光ＬＥＬのうち、直接キャップガラス２７を透過しない自然放出光ＬＥＬの配光制御が行われる。具体的には、自然放出光ＬＥＬの多くが、反射鏡２８ａおよび反射膜２９において複数回にわたって反射される。その結果、直接キャップガラス２７を透過しない自然放出光ＬＥＬもキャップガラス２７を透過することが可能となり、半導体レーザ素子２から出射される自然放出光ＬＥＬの光出力が向上する（図５（ｃ）参照）。 By providing the semiconductor laser element 2 with the cap 28 and the reflective film 29, light distribution control of the spontaneous emission light L EL that does not directly pass through the cap glass 27 among the spontaneous emission light L EL emitted from the semiconductor laser chip 20 can be performed. Done. Specifically, most of the spontaneous emission light L EL is reflected a plurality of times by the reflecting mirror 28 a and the reflecting film 29. As a result, the spontaneous emission light L EL that does not directly pass through the cap glass 27 can also pass through the cap glass 27, and the light output of the spontaneous emission light L EL emitted from the semiconductor laser element 2 is improved (FIG. 5 ( c)).

半導体レーザ素子２が上記パッケージを備えることにより、ＥＬモードにおける照明光ＬＯＵＴの光出力を向上させる。その結果、ヘッドランプ１に異常が生じている状態においても、ドライバーにより明るい視野を提供することができる。 When the semiconductor laser element 2 includes the package, the light output of the illumination light L OUT in the EL mode is improved. As a result, a bright field of view can be provided to the driver even in a state where the headlamp 1 is abnormal.

反射鏡２８ａの表面は、半導体レーザ素子２の発振波長（例えば、４０５ｎｍ）近傍の波長領域において反射率の高い材料が被服されていることが好ましい。同様に、反射膜２９も半導体レーザ素子２の発振波長の近傍の波長領域において反射率の高い材料からなることが好ましい。上記の構成を備えることによって、半導体レーザ素子２は自然放出光ＬＥＬの反射に伴う光強度の減衰を抑制することができる。 The surface of the reflecting mirror 28a is preferably coated with a material having a high reflectance in a wavelength region near the oscillation wavelength (for example, 405 nm) of the semiconductor laser element 2. Similarly, the reflective film 29 is also preferably made of a material having a high reflectance in a wavelength region near the oscillation wavelength of the semiconductor laser element 2. By providing the above configuration, the semiconductor laser element 2 can suppress attenuation of light intensity due to reflection of the spontaneous emission light L EL .

上記の４０５ｎｍ近傍の波長領域において反射率の高い材料としては、例えば銀、アルミニウムおよびロジウムのいずれかを用いることができる。これらの材料からなる被服を形成するためには、スパッタリングなどの一般的な成膜方法を用いることができる。なお、材料として銀やアルミニウムを用いるときは、表面の酸化を防止するための何らかの表面処理をさらに施すことが好ましい。   As a material having high reflectance in the wavelength region near 405 nm, for example, any of silver, aluminum, and rhodium can be used. In order to form a garment made of these materials, a general film forming method such as sputtering can be used. In addition, when using silver and aluminum as a material, it is preferable to perform some surface treatment for preventing the oxidation of the surface.

なお、反射鏡２８ａの形状は回転放物面に限定されない。たとえば反射鏡２８ａの形状は、回転楕円面の部分曲面や半球面でもよい。すなわち、反射鏡２８ａは、キャップ２８の中心線を回転軸として放物線、楕円および円を回転させることによって形成される曲面の少なくともその一部をその反射面に含んでいるものであればよい。   The shape of the reflecting mirror 28a is not limited to the paraboloid of revolution. For example, the shape of the reflecting mirror 28a may be a partial curved surface of a spheroid or a hemispherical surface. In other words, the reflecting mirror 28a only needs to include at least a part of a curved surface formed by rotating a parabola, an ellipse, and a circle about the center line of the cap 28 as a rotation axis.

また、反射鏡２８ａの形状は、複数の多角形の平面で形成されたドーム形状であってもよい。   The shape of the reflecting mirror 28a may be a dome shape formed by a plurality of polygonal planes.

（非球面レンズ３）
非球面レンズ３は、半導体レーザ素子２から出射された励起光ＬＥＸの指向性を制御した状態で発光部７に照射するためのレンズである（図１参照）。半導体レーザ素子２からは、励起光ＬＥＸとしてレーザ光Ｌ０または自然放出光ＬＥＬが出射される。 (Aspherical lens 3)
The aspherical lens 3 is a lens for irradiating the light emitting section 7 with the directivity of the excitation light L EX emitted from the semiconductor laser element 2 controlled (see FIG. 1). From the semiconductor laser element 2, laser light L0 or spontaneous emission light L EL is emitted as excitation light L EX .

通常は、半導体レーザ素子２はレーザ光Ｌ０を出射する。レーザ光Ｌ０は半導体レーザ素子２から出射された時点で、高い指向性を有している。そのため、発光部７の大きさによっては、非球面レンズ３を用いなくともレーザ光Ｌ０を発光部７のみに照射することはができる。しかし、非球面レンズ３を用いてレーザ光Ｌ０の指向性を制御することによって、発光部７に照射する際のスポット径を制御することができる。   Normally, the semiconductor laser element 2 emits laser light L0. When the laser beam L0 is emitted from the semiconductor laser element 2, it has high directivity. Therefore, depending on the size of the light emitting unit 7, it is possible to irradiate only the light emitting unit 7 with the laser light L 0 without using the aspherical lens 3. However, by controlling the directivity of the laser light L0 using the aspheric lens 3, the spot diameter when irradiating the light emitting unit 7 can be controlled.

レーザ光Ｌ０が蛍光ＬＰＬに変換される効率を高めることを考慮すると、レーザ光Ｌ０を発光部７に照射する際のスポットは、発光部７の光照射面と同じか、より小さいことが望ましい。 When the laser beam L0 to consider increasing the efficiency to be converted into fluorescent L PL, spots when irradiated with a laser beam L0 to the light emitting portion 7, the same as the light irradiation surface of the light emitting portion 7 is desirably smaller .

一方、上記スポットのサイズを小さくしすぎると、当該スポットにおけるレーザ光Ｌ０のエネルギー密度が増大する。この場合、半導体レーザ素子２から出射される多くのレーザ光Ｌ０が、発光部７の非常に小さな領域において吸収されるため、当該吸収に伴う発熱が局所的に発生する。その結果、発光部７の劣化を早め、寿命が短くなる虞がある。   On the other hand, if the spot size is too small, the energy density of the laser light L0 at the spot increases. In this case, since a lot of laser light L0 emitted from the semiconductor laser element 2 is absorbed in a very small region of the light emitting unit 7, heat generated by the absorption is locally generated. As a result, there is a possibility that the deterioration of the light emitting unit 7 is accelerated and the life is shortened.

したがって、発光部７に照射するレーザ光Ｌ０のスポット径は、発光部７の光照射面のサイズを超えない範囲でなるべく大きいことが好ましい。   Therefore, it is preferable that the spot diameter of the laser light L0 applied to the light emitting unit 7 is as large as possible within a range not exceeding the size of the light irradiation surface of the light emitting unit 7.

一方、制御部１６が備える判定部１６ｂによって、ヘッドランプ１の光軸に異常があると判定された場合は、半導体レーザ素子２は自然放出光ＬＥＬを出射する。 On the other hand, the determination section 16b of the control unit 16 is provided, when it is determined that there is an abnormality in the optical axis of the headlamp 1, the semiconductor laser element 2 emits spontaneous emission light L EL.

自然放出光ＬＥＬは、反射鏡２８ａの形状、キャップガラス２７の直径および半導体レーザチップ２０の実装位置に依存して決定される所定の立体角内を進む光として出射される。したがって、自然放出光ＬＥＬは指向性を有した光であるが、その指向性はレーザ光Ｌ０と比較して低いといえる。非球面レンズ３を用いることで、自然放出光ＬＥＬの指向性を制御し、発光部７の設置位置におけるスポット径を制御することが可能となる。 The spontaneous emission light L EL is emitted as light traveling in a predetermined solid angle determined depending on the shape of the reflecting mirror 28a, the diameter of the cap glass 27, and the mounting position of the semiconductor laser chip 20. Therefore, the spontaneous emission light L EL is light having directivity, but it can be said that the directivity is lower than that of the laser light L0. By using the aspheric lens 3, the directivity of the spontaneous emission light L EL can be controlled, and the spot diameter at the installation position of the light emitting unit 7 can be controlled.

非球面レンズ３として、例えばアルプス電気製のＦＬＫＮ１ ４０５を用いることができる。上述の機能を有するレンズであれば、非球面レンズ３の形状および材質は特に限定されないが、励起光の波長である４０５ｎｍ近傍の透過率が高く、かつ耐熱性のよい材料であることが好ましい。   As the aspherical lens 3, for example, FLKN1 405 manufactured by Alps Electric can be used. The shape and material of the aspherical lens 3 are not particularly limited as long as the lens has the above-described function, but it is preferable that the aspherical lens 3 is a material having high transmittance near 405 nm that is the wavelength of excitation light and good heat resistance.

なお、発光部７の大きさがレーザ光Ｌ０のスポット径と比較して大きい場合には、ヘッドランプ１において、非球面レンズ３を設けない構成としてもよい。   In the case where the size of the light emitting unit 7 is larger than the spot diameter of the laser light L0, the aspheric lens 3 may not be provided in the headlamp 1.

本実施形態では、励起光ＬＥＸを発光部７に照射するための手段として非球面レンズ３を用いているが、その手段は非球面レンズ３のみを用いる方法に限定されない。例えば、非球面レンズ３と発光部７との間に導光部を設置してもよい。上記導光部は、円錐台状の導光部材であり、石英ガラス、アクリル樹脂その他の透明素材で構成する。別の構成例としては、非球面レンズ３と発光部７との間に、導光部材として光ファイバーを設置しても良い。 In the present embodiment, the aspheric lens 3 is used as a means for irradiating the light emitting unit 7 with the excitation light L EX , but the means is not limited to a method using only the aspheric lens 3. For example, a light guide unit may be installed between the aspheric lens 3 and the light emitting unit 7. The light guide is a truncated cone-shaped light guide member, and is made of quartz glass, acrylic resin, or other transparent material. As another configuration example, an optical fiber may be installed as a light guide member between the aspherical lens 3 and the light emitting unit 7.

（非球面レンズ３の変形例）
レーザモードおよびＥＬモードの各モードにおけるスポット径を制御するための手段として、ヘッドランプ１は、非球面レンズ３の可動機構（図１には図示せず）を備えていても良い。上記可動機構を備えることによって、レーザモードおよびＥＬモードのそれぞれの場合に最適なスポット径を実現することができる。 (Modification of Aspherical Lens 3)
As a means for controlling the spot diameter in each mode of the laser mode and the EL mode, the headlamp 1 may include a movable mechanism (not shown in FIG. 1) of the aspheric lens 3. By providing the movable mechanism, an optimum spot diameter can be realized in each of the laser mode and the EL mode.

非球面レンズ３は、通常、レーザ光Ｌ０のスポット径が最適になる位置に配置されている。ＥＬモードで半導体レーザ素子２を駆動する場合、電流制御部１６ｃは、半導体レーザ素子２がＥＬモードで駆動するよう制御するとともに、上記可動機構に対して非球面レンズ３を移動するための信号を出力する。当該信号を受けて、上記可動機構は、自然放出光ＬＥＬのスポット径が最適になる位置に非球面レンズ３を移動する。 The aspherical lens 3 is usually disposed at a position where the spot diameter of the laser beam L0 is optimal. When the semiconductor laser element 2 is driven in the EL mode, the current control unit 16c controls the semiconductor laser element 2 to be driven in the EL mode and outputs a signal for moving the aspheric lens 3 with respect to the movable mechanism. Output. In response to this signal, the moving mechanism moves the aspherical lens 3 to a position where the spot diameter of the spontaneous emission light L EL is optimal.

また、ヘッドランプ１は固定式の非球面レンズ３と、可動機構によって移動する第２のレンズを備えていてもよい。この構成では、レーザモードで半導体レーザ素子２を駆動する際は、非球面レンズ３のみを用い、第２のレンズはレーザ光Ｌ０の光軸上から外れた位置に収納されている。非球面レンズ３は、レーザ光Ｌ０のスポット径が最適になる位置に固定されている。ＥＬモードで半導体レーザ素子２を駆動する際は、電流制御部１６ｃが、第２のレンズの可動機構に対して、第２のレンズを移動するための信号を出力する。第２のレンズの可動機構は、当該信号を受け、第２のレンズを収納位置から自然放出光ＬＥＬの光軸上に移動させ、自然放出光ＬＥＬのスポット径が最適になる位置に配置する。 The headlamp 1 may include a fixed aspherical lens 3 and a second lens that is moved by a movable mechanism. In this configuration, when the semiconductor laser element 2 is driven in the laser mode, only the aspheric lens 3 is used, and the second lens is housed at a position off the optical axis of the laser light L0. The aspherical lens 3 is fixed at a position where the spot diameter of the laser beam L0 is optimal. When driving the semiconductor laser element 2 in the EL mode, the current control unit 16c outputs a signal for moving the second lens to the movable mechanism of the second lens. Movable mechanism of the second lens receives the signal to move on the optical axis of the spontaneous emission light L EL the second lens from the storage position, located optimally in a position that the spot diameter of the spontaneous emission light L EL To do.

（発光部７）
発光部７は、励起光ＬＥＸを受けて発光するものであり、励起光ＬＥＸを受けて蛍光ＬＰＬを発する蛍光体が封止材としてのガラス材（例えば、無機ガラス）の中に分散されたものである。発光部７に含まれる蛍光体の組成については後述する。なお、励起光ＬＥＸとして、レーザ光Ｌ０および自然放出光ＬＥＬが想定される。 (Light Emitting Unit 7)
Emitting section 7, which emits light receiving excitation light L EX, dispersed in the glass material of the phosphor emitting a fluorescent L PL by receiving excitation light L EX is as a sealing material (e.g., inorganic glass) It has been done. The composition of the phosphor included in the light emitting unit 7 will be described later. As the excitation light L EX , laser light L0 and spontaneous emission light L EL are assumed.

この発光部７は、反射鏡８の焦点位置またはその近傍に発光部保持部材１９によって固定されている。発光部７の位置の固定方法は、この方法に限定されない。たとえば、透明板９に接着することによって発光部７を固定してもよい。   The light emitting unit 7 is fixed by a light emitting unit holding member 19 at or near the focal position of the reflecting mirror 8. The method for fixing the position of the light emitting unit 7 is not limited to this method. For example, the light emitting unit 7 may be fixed by bonding to the transparent plate 9.

発光部７の形状は、特に限定されず、直方体であっても、円筒状であってもよい。本実施形態では、発光部７は、例えば、直径２ｍｍ、厚さ１ｍｍの円柱状である。   The shape of the light emitting unit 7 is not particularly limited, and may be a rectangular parallelepiped or a cylindrical shape. In the present embodiment, the light emitting unit 7 has a cylindrical shape with a diameter of 2 mm and a thickness of 1 mm, for example.

発光部７の厚みは１ｍｍでなくともよい。上記厚みは、レーザ光Ｌ０が発光部７において全て蛍光ＬＰＬに変換されるか、または励起光ＬＥＸが発光部７において十分に散乱される厚みであればよい。つまり、蛍光体によりレーザ光Ｌ０が蛍光ＬＰＬに変換される、すなわちコヒーレント光がインコヒーレント光に変換される、もしくはコヒーレント光が発光部７を透過する過程で人体に無害な光出力レベルのコヒーレント光に散乱されるだけの厚みを発光部７が有していればよい。 The thickness of the light emitting unit 7 may not be 1 mm. The thickness may be a thickness or a laser beam L0 is converted to all fluorescent L PL in the light emitting unit 7, or the excitation light L EX is sufficiently scattered in the light emitting portion 7. That is, the laser beam L0 is converted to the fluorescent L PL by the phosphor, i.e. the coherent light is converted into incoherent light or coherent light coherent harmless light output level to the human body in the process of transmitting the light emitting portion 7 The light emission part 7 should just have thickness which is scattered by light.

このような発光部７の好ましい厚みを決定する要因のひとつとして、発光部７を構成する蛍光体と封止材との割合が挙げられる。発光部７における蛍光体の含有量が多くなれば、レーザ光Ｌ０を蛍光ＬＰＬに変換する効率が高まるため、発光部７の厚みを薄くできる。 One of the factors that determine the preferable thickness of the light emitting unit 7 is the ratio of the phosphor and the sealing material constituting the light emitting unit 7. The more the content of the phosphor in the light emitting portion 7, for increasing the efficiency of converting the laser beam L0 to the fluorescent L PL can be the thickness of the light emitting portion 7.

また、発光部７の拡散機能をさらに高めるため、または発光部７を小型化するために、発光部７に拡散粒子を含ませても良い。拡散粒子を構成する物質として酸化ジルコニウム、酸化アルミニウムおよびダイヤモンドなどを用いることができる。これら以外の物質からなる粒子を用いてもよいが、発光部７の励起光ＬＥＸ吸収に伴う発熱に耐えられる物質であることが好ましい。 Further, in order to further enhance the diffusion function of the light emitting unit 7 or to reduce the size of the light emitting unit 7, diffusion particles may be included in the light emitting unit 7. Zirconium oxide, aluminum oxide, diamond, or the like can be used as a substance constituting the diffusing particles. Although particles made of a substance other than these may be used, it is preferable that the substance can withstand the heat generated by the excitation light L EX absorption of the light emitting unit 7.

発光部７が拡散機能を有しているので、半導体レーザ素子２から出射されるコヒーレント性が高く発光点サイズの極めて小さなレーザ光Ｌ０を、人体への影響が少ない発光点サイズの大きな光に変換し、照明光ＬＯＵＴとして出射できる。すなわち、レーザ光Ｌ０の空間的なコヒーレンシーを低下させることができる。 Since the light emitting unit 7 has a diffusing function, the laser light L0 having a high coherency emitted from the semiconductor laser element 2 and a very small light emitting point size is converted into a light having a large light emitting point size that has little influence on the human body. Then, it can be emitted as illumination light L OUT . That is, the spatial coherency of the laser beam L0 can be reduced.

（蛍光体）
発光部７に含まれる蛍光体は、例えば、酸窒化物蛍光体、または窒化物蛍光体、またはＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体のナノメータサイズの粒子を用いた半導体ナノ粒子蛍光体である。例えば、発光部７に４０５ｎｍ（青紫色）の励起光が照射されたときに、白色の照明光が生成されるように、青色、緑色および赤色の蛍光を発する蛍光体を低融点ガラスに分散することによって、発光部７を構成してもよい。この場合、発光部７は、青紫色の励起光ＬＥＸを白色の蛍光ＬＰＬに変換する波長変換部材であるといえる。 (Phosphor)
The phosphor included in the light emitting unit 7 is, for example, an oxynitride phosphor, a nitride phosphor, or a semiconductor nanoparticle phosphor using nanometer-sized particles of a III-V group compound semiconductor. For example, phosphors that emit blue, green, and red fluorescence are dispersed in low-melting glass so that white illumination light is generated when the light emitting unit 7 is irradiated with 405 nm (blue-violet) excitation light. Thus, the light emitting unit 7 may be configured. In this case, the light emitting unit 7, it can be said that the excitation light L EX violet which is a wavelength converting member for converting the white fluorescent L PL.

なお、半導体レーザ素子２は、４５０ｎｍ（青色）のレーザ光（または、４４０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の波長範囲にピーク波長を有する、いわゆる「青色」近傍のレーザ光）を発振するものでもよく、この場合には、上記蛍光体は、黄色の蛍光体、または緑色の蛍光体と赤色の蛍光体との混合物である。黄色の蛍光体とは、５６０ｎｍ以上５９０ｎｍ以下の波長範囲にピーク波長を有する光を発する蛍光体である。緑色の蛍光体とは、５１０ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の波長範囲にピーク波長を有する光を発する蛍光体である。赤色の蛍光体とは、６００ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の波長範囲にピーク波長を有する光を発する蛍光体である。   The semiconductor laser element 2 may oscillate 450 nm (blue) laser light (or so-called “blue” laser light having a peak wavelength in the wavelength range of 440 nm to 490 nm). The phosphor is a yellow phosphor or a mixture of a green phosphor and a red phosphor. A yellow phosphor is a phosphor that emits light having a peak wavelength in a wavelength range of 560 nm to 590 nm. The green phosphor is a phosphor that emits light having a peak wavelength in a wavelength range of 510 nm or more and 560 nm or less. The red phosphor is a phosphor that emits light having a peak wavelength in a wavelength range of 600 nm to 680 nm.

酸窒化物蛍光体の一例として、サイアロン（ＳｉＡｌＯＮ）蛍光体と通称されるものを用いることができる。サイアロン蛍光体とは、窒化ケイ素のシリコン原子の一部がアルミニウム原子に、窒素原子の一部が酸素原子に置換された物質である。窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）にアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、シリカ（ＳｉＯ２）および希土類元素などを固溶させて作ることができる。 As an example of the oxynitride phosphor, a so-called sialon (SiAlON) phosphor can be used. A sialon phosphor is a substance in which part of silicon atoms in silicon nitride is replaced with aluminum atoms and part of nitrogen atoms is replaced with oxygen atoms. It can be made by dissolving alumina (Al 2 O 3 ), silica (SiO 2 ), rare earth elements and the like in silicon nitride (Si 3 N 4 ).

窒化物蛍光体の例としては、ＣＡＳＮ（ＣａＡｌＳｉＮ３）蛍光体およびＳＣＡＳＮ（（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３）蛍光体を挙げることができる。 Examples of the nitride phosphor include CASN (CaAlSiN 3 ) phosphor and SCASN ((Sr, Ca) AlSiN 3 ) phosphor.

酸窒化物蛍光体および窒化物蛍光体は、その他の蛍光体に比べて熱に対する安定性が高い。そのため、発光部７を作製する時にガラス粉末と蛍光体とを混合して熱処理を行っても、組成が変化することなくガラス中に安定に存在する。結果として発光効率の高い発光部７を得ることができる。   Oxynitride phosphors and nitride phosphors have higher heat stability than other phosphors. Therefore, even if the glass powder and the phosphor are mixed and heat-treated when the light-emitting portion 7 is manufactured, the composition remains stable in the glass without changing the composition. As a result, it is possible to obtain the light emitting part 7 having high luminous efficiency.

蛍光体の別の好適な例としては、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体のナノメータサイズの粒子を用いた半導体ナノ粒子蛍光体を例示することができる。   As another suitable example of the phosphor, a semiconductor nanoparticle phosphor using nanometer-sized particles of a III-V compound semiconductor can be exemplified.

半導体ナノ粒子蛍光体の特徴の一つは、同一の化合物半導体（例えば、ＧａＮ）を用いても、その粒子径をナノメータのオーダーで変更することにより、量子サイズ効果によって発光色を変化させることができる点である。   One of the features of semiconductor nanoparticle phosphors is that even if the same compound semiconductor (eg, GaN) is used, the emission color can be changed by the quantum size effect by changing the particle diameter in the order of nanometers. This is a possible point.

また、この半導体ナノ粒子蛍光体は、半導体ベースであるので蛍光寿命が短く、励起光のパワーを素早く蛍光として放射できるのでハイパワーの励起光に対して耐性が強いという特徴もある。これは、この半導体ナノ粒子蛍光体の発光寿命が１０ナノ秒程度と、希土類を発光中心とする通常の蛍光体材料に比べて５桁も小さいためである。   In addition, since this semiconductor nanoparticle phosphor is semiconductor-based, it has a short fluorescence lifetime and can emit the excitation light power as fluorescence quickly, so that it is highly resistant to high-power excitation light. This is because the emission lifetime of the semiconductor nanoparticle phosphor is about 10 nanoseconds, which is five orders of magnitude smaller than that of a normal phosphor material having a rare earth as the emission center.

さらに、上述したように、発光寿命が短いため、レーザ光の吸収と蛍光体の発光を素早く繰り返すことができる。その結果、強いレーザ光に対して高効率を保つことができ、蛍光体からの発熱を低減させることができる。   Furthermore, as described above, since the emission lifetime is short, the absorption of the laser beam and the emission of the phosphor can be quickly repeated. As a result, high efficiency can be maintained with respect to strong laser light, and heat generation from the phosphor can be reduced.

よって、発光部７が熱により劣化（変色や変形）するのをより抑制することができる。これにより、光の出力が高い発光素子を光源として用いる場合に、発光装置の寿命が短くなるのをより抑制することができる。   Therefore, it is possible to further suppress the deterioration (discoloration or deformation) of the light emitting unit 7 due to heat. Thereby, when using the light emitting element with a high light output as a light source, it can suppress more that the lifetime of a light-emitting device becomes short.

（照明光ＬＯＵＴ）
ヘッドランプ１では、以下の光のいずれか１つ、またはそれらの組み合わせを照明光ＬＯＵＴとして想定している。
・発光部７から放出される蛍光ＬＰＬ
・半導体レーザ素子２から出射される自然放出光ＬＥＬ
・発光部７によってインコヒーレント化または発光点が拡大されたレーザ光Ｌ１
より具体的には、発光部７に照射されたレーザ光Ｌ０が、発光部７に分散している蛍光体によって蛍光ＬＰＬに変換される場合、発光部７から放出される蛍光ＬＰＬそのものを照明光ＬＯＵＴと呼ぶ。 (Illumination light L OUT )
In the headlamp 1, any one of the following lights or a combination thereof is assumed as the illumination light LOUT .
-Fluorescence L PL emitted from the light emitting unit 7
Spontaneously emitted light L EL emitted from the semiconductor laser element 2
A laser beam L1 that is made incoherent or whose emission point is enlarged by the light emitting unit 7
More specifically, when the laser light L0 irradiated to the light emitting unit 7 is converted into the fluorescence LPL by the phosphor dispersed in the light emitting unit 7, the fluorescence LPL itself emitted from the light emitting unit 7 is changed. This is called illumination light L OUT .

ヘッドランプ１の光学系が異常な状態になり、半導体レーザ素子２から自然放出光ＬＥＬのみが出射された場合において、自然放出光ＬＥＬの一部が発光部７に照射されたときには、自然放出光ＬＥＬが変換された蛍光ＬＰＬと自然放出光ＬＥＬそのものとが照明光ＬＯＵＴとなる。 When the optical system of the headlamp 1 is in an abnormal state and only the spontaneous emission light L EL is emitted from the semiconductor laser element 2, when the spontaneous emission light L EL is partially irradiated to the light emitting unit 7, emitted light L EL is converted with the fluorescent L PL and spontaneous emission light L EL itself becomes the illumination light L OUT.

発光部７に照射されたレーザ光の一部が、発光部７によって散乱または拡散されたものの、蛍光体によって蛍光ＬＰＬに変換されずに発光部７から放出される光を、インコヒーレント化されたレーザ光Ｌ１とする。この場合、インコヒーレント化されたレーザ光Ｌ１の波長はレーザ光Ｌ０と同じである。 Although a part of the laser light irradiated to the light emitting unit 7 is scattered or diffused by the light emitting unit 7, the light emitted from the light emitting unit 7 without being converted into the fluorescence LPL by the phosphor is made incoherent. It is assumed that the laser beam L1. In this case, the wavelength of the incoherent laser beam L1 is the same as that of the laser beam L0.

インコヒーレント化されたレーザ光Ｌ１が存在する場合、蛍光ＬＰＬとインコヒーレント化されたレーザ光Ｌ１とが混合された光が照明光ＬＯＵＴである。 When the incoherent laser beam L1 exists, the light in which the fluorescence LPL and the incoherent laser beam L1 are mixed is the illumination light LOUT .

（検出部１５）
図１に示すように、検出部１５は、レーザ光Ｌ０の光軸上かつ発光部７が励起光ＬＥＸを照射される面と対向する面側に配置されている。検出部１５は、発光部７の背後におけるレーザ光Ｌ０の光強度を検出することを目的としており、光学フィルター１３および光検出器１４からなる。検出部１５はレーザ光の波長領域の光強度を検出し、その光強度を示す信号を光強度取得部１６ａに出力する。検出部１５は、発光部７と同様に保持部材を用いて保持されればよい。 (Detector 15)
As shown in FIG. 1, the detection unit 15 is disposed on the optical axis of the laser light L0 and on the surface facing the surface on which the light emitting unit 7 is irradiated with the excitation light LEX . The detection unit 15 is intended to detect the light intensity of the laser light L0 behind the light emitting unit 7, and includes an optical filter 13 and a photodetector 14. The detection unit 15 detects the light intensity in the wavelength region of the laser light, and outputs a signal indicating the light intensity to the light intensity acquisition unit 16a. The detection part 15 should just be hold | maintained using a holding member similarly to the light emission part 7. FIG.

検出部１５は、レーザ光Ｌ０の波長近傍の波長領域の光を検出することが好ましい。そのためには、当該波長近傍の光を透過するバンドパスフィルターを光学フィルター１３として用いればよい。   It is preferable that the detection unit 15 detects light in a wavelength region near the wavelength of the laser light L0. For this purpose, a band pass filter that transmits light in the vicinity of the wavelength may be used as the optical filter 13.

発光部７が発する様々な波長の蛍光ＬＰＬは光学フィルター１３によって遮断される。そのため、レーザ光Ｌ０の波長近傍の波長領域を含む広い波長領域において検出感度を有する光検出器を光検出器１４として用いても、レーザ光Ｌ０の波長近傍の光を選択的に検出することができる。光検出器１４としては、例えばＳｉフォトダイオードを用いることができる。 Fluorescent L PL of different wavelengths the light emitting portion 7 emits is blocked by the optical filter 13. Therefore, even when a photodetector having detection sensitivity in a wide wavelength region including the wavelength region near the wavelength of the laser beam L0 is used as the photodetector 14, light near the wavelength of the laser beam L0 can be selectively detected. it can. As the photodetector 14, for example, a Si photodiode can be used.

光検出器１４が、発光部７が放射する蛍光ＬＰＬを遮る位置に配置されている場合には、光検出器１４が有する受光面のサイズは、できるだけ小さいことが好ましい。 When the photodetector 14 is disposed at a position that blocks the fluorescence LPL emitted from the light emitting unit 7, the size of the light receiving surface of the photodetector 14 is preferably as small as possible.

また、検出部１５と発光部７との間の距離は、レーザ光の検出効率等を考慮して適宜設定されればよい。検出部１５を発光部７に近づければ、レーザ光の検出効率は高めるが、発光部７が放射する蛍光ＬＰＬを検出部１５が遮る領域が大きくなる。 Moreover, the distance between the detection part 15 and the light emission part 7 should just be set suitably in consideration of the detection efficiency of a laser beam, etc. If the detection unit 15 is brought closer to the light emitting unit 7, the detection efficiency of the laser light is increased, but the region where the detection unit 15 blocks the fluorescence LPL emitted by the light emitting unit 7 becomes larger.

ヘッドランプ１において不測の事態が発生し、発光部７が所定の位置からずれた場合、光検出器１４にはレーザ光Ｌ０が直接入射することが考えられる。したがって、光検出器１４は、高強度の光が入射した場合でも破損することなく、光強度に応じた信号（電圧または電流）を出力することが可能な光検出器であることが好ましい。すなわち、光検出器１４は広いダイナミックレンジを有していることが好ましい。   When an unexpected situation occurs in the headlamp 1 and the light emitting unit 7 is displaced from a predetermined position, it is conceivable that the laser beam L0 is directly incident on the photodetector 14. Therefore, the photodetector 14 is preferably a photodetector capable of outputting a signal (voltage or current) corresponding to the light intensity without being damaged even when high-intensity light is incident. That is, the photodetector 14 preferably has a wide dynamic range.

光学フィルター１３は上述のバンドパスフィルターに限定されず、たとえばローパスフィルターを使うこともできる。ローパスフィルターとは、所定の波長より短い波長を透過するフィルターの総称である。励起光ＬＥＸの波長が４０５ｎｍである場合、例えばカットオフ波長が４１０ｎｍのローパスフィルターを光学フィルター１３として用いることができる。 The optical filter 13 is not limited to the bandpass filter described above, and for example, a lowpass filter can be used. The low-pass filter is a general term for filters that transmit wavelengths shorter than a predetermined wavelength. When the wavelength of the excitation light L EX is 405 nm, for example, a low-pass filter having a cutoff wavelength of 410 nm can be used as the optical filter 13.

光検出器１４から出力される信号は微弱であるため、ヘッドランプ１は当該信号を増幅するためのアンプを備えていてもよい（図１には図示せず）。上記アンプは、光検出器１４の一部として光検出器１４に組み込まれていてもよいし、反射鏡８の外側直近に設けてもよい。また、光強度取得部１６ａがアンプを含む構成としてもよい。   Since the signal output from the photodetector 14 is weak, the headlamp 1 may include an amplifier for amplifying the signal (not shown in FIG. 1). The amplifier may be incorporated in the photodetector 14 as part of the photodetector 14 or may be provided in the immediate vicinity of the reflecting mirror 8. The light intensity acquisition unit 16a may include an amplifier.

（制御系）
制御部１６は、光強度取得部１６ａ、判定部１６ｂおよび電流制御部１６ｃを備えている。 (Control system)
The control unit 16 includes a light intensity acquisition unit 16a, a determination unit 16b, and a current control unit 16c.

光強度取得部１６ａは、検出部１５が検出したレーザ光Ｌ０の強度を示す情報（レーザ光強度情報）を検出部１５から取得し、当該レーザ光強度情報を判定部１６ｂへ出力する。   The light intensity acquisition unit 16a acquires information (laser light intensity information) indicating the intensity of the laser light L0 detected by the detection unit 15 from the detection unit 15, and outputs the laser light intensity information to the determination unit 16b.

判定部１６ｂは、レーザ光強度情報が示すレーザ光Ｌ０の強度が、所定値より小さいかどうかを判定する。そして、判定部１６ｂは、上記強度が所定値より小さい場合には、その旨を示す正常情報を電流制御部１６ｃに出力し、上記強度が所定値以上の場合には、その旨を示す異常情報を電流制御部１６ｃに出力する。   The determination unit 16b determines whether the intensity of the laser beam L0 indicated by the laser beam intensity information is smaller than a predetermined value. When the strength is smaller than the predetermined value, the determination unit 16b outputs normal information indicating that fact to the current control unit 16c, and when the strength is equal to or higher than the predetermined value, the abnormality information indicating that fact. Is output to the current controller 16c.

電流制御部１６ｃは、電源１７を制御することにより、半導体レーザ素子２の駆動モード（レーザモードまたはＥＬモード）を切り替える。具体的には、電流制御部１６ｃは、半導体レーザ素子２をレーザモードで駆動する場合には、電源１７を制御することにより所定の電流値の注入電流を半導体レーザ素子２に供給する。一方、半導体レーザ素子２をＥＬモードで駆動する場合には、電流制御部１６ｃは、電源１７を制御することにより、注入電流が０より大きく、かつ閾値電流Ｉｔｈを下回る電流値を有するように、注入電流を変化させる。 The current control unit 16 c switches the drive mode (laser mode or EL mode) of the semiconductor laser element 2 by controlling the power supply 17. Specifically, when the semiconductor laser element 2 is driven in the laser mode, the current control unit 16 c supplies an injection current having a predetermined current value to the semiconductor laser element 2 by controlling the power supply 17. On the other hand, when driving the semiconductor laser element 2 in EL mode, the current control unit 16c, by controlling the power source 17, the injection current is greater than 0, and to have a current value below the threshold current I th , Change the injection current.

本実施形態において、電流制御部１６ｃが電源１７を制御する構成としているが、電源１７と半導体レーザ素子２との間に、半導体レーザ素子２に供給される電流値を制御する電流制御部を設けてもよい。この電流制御部は、出力電流値を制御することができる定電圧源としての機能を備えていればよく、半導体レーザ素子２に供給する電圧を一定（例えば５Ｖ）とし、電流を可変制御する。   In the present embodiment, the current control unit 16 c is configured to control the power source 17. However, a current control unit that controls the current value supplied to the semiconductor laser element 2 is provided between the power source 17 and the semiconductor laser element 2. May be. The current control unit only needs to have a function as a constant voltage source capable of controlling the output current value, and the voltage supplied to the semiconductor laser element 2 is constant (for example, 5 V), and the current is variably controlled.

ユーザインターフェース１８は、状態表示部１８ａおよびスイッチ１８ｂを備えている。スイッチ１８ｂは、ドライバーがヘッドランプ１の点灯（オン状態）および消灯（オフ状態）を切り替えるためのスイッチに加えて、半導体レーザ素子２の駆動モードを任意に切り替えるためのモード切替スイッチを備えていてもよい。   The user interface 18 includes a status display unit 18a and a switch 18b. The switch 18b includes a mode changeover switch for arbitrarily switching the drive mode of the semiconductor laser element 2 in addition to a switch for the driver to turn on (turn on) and turn off (off) the headlamp 1. Also good.

上記モード切替スイッチを備えることによって、例えば私道や私有地内のような、すなわち公道以外の場所であればドライバーが任意にレーザモードとＥＬモードとを切り替えることができる。すなわち、ヘッドランプ１は、ユーザからの指示に従ってレーザモードとＥＬモードとを切り替えることができる。ユーザインターフェース１８が上記モード切替スイッチを備えることによって、キャンプを行っている際にヘッドランプを夜間のライトとして使用することができる。   By providing the mode changeover switch, the driver can arbitrarily switch between the laser mode and the EL mode in a place such as a private road or private land, that is, a place other than a public road. That is, the headlamp 1 can switch between the laser mode and the EL mode in accordance with an instruction from the user. When the user interface 18 includes the mode switch, the headlamp can be used as a night light when camping.

なお、判定部１６ｂは、上記正常情報および異常情報を状態表示部１８ａへ出力してもよい。当該正常情報を受け取ると、状態表示部１８ａは、ヘッドランプ１が正常な状態で点灯されていることをユーザに通知する。   The determination unit 16b may output the normal information and the abnormality information to the state display unit 18a. When receiving the normal information, the state display unit 18a notifies the user that the headlamp 1 is lit in a normal state.

一方、上記異常情報を受け取ると、状態表示部１８ａは、ヘッドランプ１が異常な状態にあることをユーザに通知する。   On the other hand, when the abnormality information is received, the state display unit 18a notifies the user that the headlamp 1 is in an abnormal state.

また、ヘッドランプ１は正常な状態であるが、上記モード切替スイッチによってＥＬモードで駆動されている場合は、状態表示部１８ａは、ヘッドランプ１は正常であり、かつ、ＥＬモードで駆動されていることをユーザに通知する。   When the headlamp 1 is in a normal state but is driven in the EL mode by the mode switch, the state display unit 18a displays that the headlamp 1 is normal and is driven in the EL mode. To the user.

このような判定部１６ｂ（すなわち、ヘッドランプ１に異常があることを通知する異常通知手段）が状態表示部１８ａに組み込まれていてもよい。   Such a determination unit 16b (that is, an abnormality notification unit that notifies that there is an abnormality in the headlamp 1) may be incorporated in the state display unit 18a.

（反射鏡８）
反射鏡８は、発光部７が発する蛍光ＬＰＬを反射することにより、所定の立体角内を進む光線束を形成するものである。すなわち、反射鏡８は、発光部７からの光を反射することにより、ヘッドランプ１の前方へ進む光線束を形成する。この反射鏡８は、例えば、金属薄膜がその表面に形成された曲面形状（カップ形状）の部材であり、反射した光の進行方向に開口している。 (Reflector 8)
The reflecting mirror 8 reflects the fluorescence LPL emitted from the light emitting unit 7 to form a light bundle that travels within a predetermined solid angle. That is, the reflecting mirror 8 reflects the light from the light emitting unit 7 to form a light beam that travels forward of the headlamp 1. The reflecting mirror 8 is, for example, a curved (cup-shaped) member having a metal thin film formed on the surface thereof, and opens in the traveling direction of the reflected light.

反射鏡８の形状は、例えば回転放物面とすることができる。放物線の対称軸を回転軸として、当該回転軸を中心として当該放物線回転することにより回転放物面を得ることができる。なお、反射鏡８の形状は上記の回転放物面に限定されない。たとえば反射鏡８の形状は、回転楕円面の部分曲面や半球面でもよい。すなわち、反射鏡８は、放物線、楕円および円の対称軸を回転軸として回転させることによって形成される曲面の少なくともその一部をその反射面に含んでいるものであればよい。さらに、反射鏡８の形状は、複数の多角形の平面で形成されたドーム形状であってもよい。   The shape of the reflecting mirror 8 can be a paraboloid of revolution, for example. A rotating paraboloid can be obtained by rotating the parabola around the axis of rotation with the axis of symmetry of the parabola as the axis of rotation. In addition, the shape of the reflecting mirror 8 is not limited to the above paraboloid of revolution. For example, the shape of the reflecting mirror 8 may be a spheroidal partial curved surface or a hemispherical surface. In other words, the reflecting mirror 8 only needs to include at least a part of a curved surface formed by rotating about the axis of symmetry of a parabola, an ellipse, and a circle on the reflecting surface. Furthermore, the shape of the reflecting mirror 8 may be a dome shape formed by a plurality of polygonal planes.

（透明板９）
透明板９は、反射鏡８の開口部を覆う透明な樹脂板である。照明光ＬＯＵＴの大半を透過する材質で、透明板９を形成することが好ましい。なお、透明板９として、樹脂板以外に無機ガラス板なども使用できる。 (Transparent plate 9)
The transparent plate 9 is a transparent resin plate that covers the opening of the reflecting mirror 8. The transparent plate 9 is preferably formed of a material that transmits most of the illumination light L OUT . In addition to the resin plate, an inorganic glass plate or the like can be used as the transparent plate 9.

また、透明板９の形状は平板に限られない。反射鏡８によって形成された照明光ＬＯＵＴの光線束をさらに配光制御するために、透明板９はレンズ形状であってもよい。 Further, the shape of the transparent plate 9 is not limited to a flat plate. In order to further control the light distribution of the light beam of the illumination light L OUT formed by the reflecting mirror 8, the transparent plate 9 may have a lens shape.

（半導体レーザ素子の変形例）
本発明の一実施形態に係る半導体レーザ素子の変形例である半導体レーザ素子２ａについて、図６および図７を参照しながら説明する。なお、半導体レーザ素子２と同様の部材に関しては、同じ符号を付し、その説明を省略する。 (Modification of semiconductor laser device)
A semiconductor laser device 2a, which is a modification of the semiconductor laser device according to one embodiment of the present invention, will be described with reference to FIGS. Note that members similar to those of the semiconductor laser element 2 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

図６は、半導体レーザ素子２ａの構成を模式的に示す断面図である。同図は、半導体レーザチップ２０を実装した半導体レーザ素子２ａを、アノード電極２１側において半導体レーザチップ２０の各層に対して垂直な方向から見た場合の断面図である。   FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the semiconductor laser element 2a. This figure is a cross-sectional view of the semiconductor laser element 2a on which the semiconductor laser chip 20 is mounted as viewed from the direction perpendicular to the layers of the semiconductor laser chip 20 on the anode electrode 21 side.

半導体レーザ素子２ａが半導体レーザ素子２と異なる点は、半導体レーザチップ２０を実装するサブマウント２４ａが反射鏡としての機能するカップ形状の構造を備えていることである。半導体レーザ素子２が、反射鏡２８ａを備えたキャップ２８によって自然放射光ＬＥＬの配光制御を行うのに対して、半導体レーザ素子２ａではサブマウント２４ａが自然放射光ＬＥＬの配光制御を行う。したがって、キャップ２８ａの形状は従来のレーザ半導体素子３００のキャップ２２８と同様である。 The semiconductor laser element 2a differs from the semiconductor laser element 2 in that the submount 24a on which the semiconductor laser chip 20 is mounted has a cup-shaped structure that functions as a reflecting mirror. The semiconductor laser element 2 controls the light distribution of the naturally emitted light L EL by the cap 28 provided with the reflecting mirror 28a, whereas the submount 24a controls the light distribution of the naturally emitted light L EL in the semiconductor laser element 2a. Do. Therefore, the shape of the cap 28 a is the same as that of the cap 228 of the conventional laser semiconductor element 300.

（サブマウント２４ａ）
図７（ａ）は、半導体レーザチップ２０をサブマウント２４ａに実装した状態を模式的に示す三面図である。図７（ａ）において、半導体レーザチップ２０をアノード電極２１側において半導体レーザチップ２０の各層に対して垂直な方向から見た図を平面図とする。また、平面図に示す直線１Ａ−１Ａにおける断面を示す図を正面図（平面図の下側に示す図）とし、レーザ光Ｌ０の出射方向から見た図を側面図（平面図の右側に示す図）とする。 (Submount 24a)
FIG. 7A is a three-side view schematically showing a state in which the semiconductor laser chip 20 is mounted on the submount 24a. In FIG. 7A, a plan view of the semiconductor laser chip 20 viewed from a direction perpendicular to each layer of the semiconductor laser chip 20 on the anode electrode 21 side is a plan view. Further, a diagram showing a cross section along the straight line 1A-1A shown in the plan view is a front view (a diagram shown on the lower side of the plan view), and a diagram viewed from the emission direction of the laser light L0 is shown on the right side of the plan view. Figure).

サブマウント２４ａには、放物線形状の曲面を有する掘りこみ部分が形成されている。この掘りこみ部分は、半導体レーザチップ２０の厚みより深く形成されている。この掘りこみ部分の表面に反射膜を形成することにより反射鏡２４ｂが形成されている。   The submount 24a is formed with a digging portion having a parabolic curved surface. This dug portion is formed deeper than the thickness of the semiconductor laser chip 20. A reflecting mirror 24b is formed by forming a reflecting film on the surface of the dug portion.

反射鏡２４ｂは、半導体レーザチップ２０の周囲の一部に配置され、半導体レーザチップ２０から出射される自然放射光ＬＥＬを所定の立体角内へ配光する反射曲面を有している。この反射曲面は、半導体レーザチップ２０が配置されているサブマウント２４ａの面に対して略垂直に起立しており、半導体レーザチップ２０の側面（活性層１１１が露出している面）と対向している。それゆえ、反射鏡２４ｂは、活性層１１１から等方的に出射される自然放射光ＬＥＬを受けることができる。 The reflecting mirror 24b is disposed at a part of the periphery of the semiconductor laser chip 20, and has a reflective curved surface that distributes the naturally radiated light L EL emitted from the semiconductor laser chip 20 into a predetermined solid angle. The reflection curved surface stands substantially perpendicular to the surface of the submount 24a on which the semiconductor laser chip 20 is disposed, and faces the side surface of the semiconductor laser chip 20 (the surface on which the active layer 111 is exposed). ing. Therefore, the reflecting mirror 24b can receive the naturally emitted light L EL isotropically emitted from the active layer 111.

この反射鏡２４ｂは、図７（ａ）の平面図に示すように、半導体レーザチップ２０の各層に対して垂直な方向から見た場合に、放物線形状を有している。それゆえ、反射鏡２４ｂに照射された自然放射光ＬＥＬは、反射鏡２４ｂによって反射され、レンズキャップ２７の方向へ配光制御される。 As shown in the plan view of FIG. 7A, the reflecting mirror 24b has a parabolic shape when viewed from a direction perpendicular to each layer of the semiconductor laser chip 20. Therefore, the naturally radiated light L EL applied to the reflecting mirror 24 b is reflected by the reflecting mirror 24 b and the light distribution is controlled in the direction of the lens cap 27.

この構成により、自然放射光ＬＥＬを効率良く半導体レーザ素子２ａの外部へ出射することができる。それゆえ、ＥＬモードにおける光出力を高めることができる。 With this configuration, the naturally radiated light L EL can be efficiently emitted to the outside of the semiconductor laser element 2a. Therefore, the light output in the EL mode can be increased.

反射鏡２４ｂは、半導体レーザ素子２の発振波長近傍の波長領域において反射率の高い材料を含むことが好ましい。   The reflecting mirror 24 b preferably includes a material having a high reflectance in a wavelength region near the oscillation wavelength of the semiconductor laser element 2.

なお、サブマウント２４ａは、半導体レーザチップ２０のヒートシンクとしての機能も有しているため、熱伝導率の高い熱伝導率の高いＡｌ等の金属や、ＡｌＮ、ＳｉＣなどのセラミックスで構成されていることが好ましい。   Since the submount 24a also has a function as a heat sink of the semiconductor laser chip 20, the submount 24a is made of a metal having a high thermal conductivity such as Al or a ceramic such as AlN or SiC. It is preferable.

（ステム２５ａ）
図７（ｂ）に示すステム２５ａは、半導体レーザ素子２ａの別形態である。図７（ｂ）は半導体レーザチップ２０をステム２５ａに実装した状態を模式的に示す三面図である。半導体レーザチップ２０をアノード電極２１側において半導体レーザチップ２０の各層に対して垂直な方向から見た図を平面図とし、平面図に示す直線２Ａ−２Ａにおける断面を示す図を正面図とし、レーザ光Ｌ０の出射方向から見た図を側面図とする。 (Stem 25a)
A stem 25a shown in FIG. 7B is another form of the semiconductor laser element 2a. FIG. 7B is a three-side view schematically showing a state in which the semiconductor laser chip 20 is mounted on the stem 25a. A plan view of the semiconductor laser chip 20 viewed from the direction perpendicular to each layer of the semiconductor laser chip 20 on the anode electrode 21 side is a plan view, and a diagram showing a cross section taken along a straight line 2A-2A shown in the plan view is a front view. The figure seen from the emission direction of the light L0 is a side view.

半導体レーザチップ２０がステム２５ａに直接実装されている点において、図７（ｂ）の構成は図７（ａ）の構成と異なる。ステム２５ａには、放物線形状の掘りこみ部分が形成されている。この掘りこみ部分は、半導体レーザチップ２０の厚みより深く形成されている。この掘りこみ部分の表面に反射膜を形成することにより反射鏡２５ｂが形成されている。反射鏡２５ｂの形状および配置は、反射鏡２４ｂのそれと基本的に同じである。   The configuration of FIG. 7B is different from the configuration of FIG. 7A in that the semiconductor laser chip 20 is directly mounted on the stem 25a. The stem 25a is formed with a parabolic dig portion. This dug portion is formed deeper than the thickness of the semiconductor laser chip 20. A reflecting mirror 25b is formed by forming a reflecting film on the surface of the dug portion. The shape and arrangement of the reflecting mirror 25b are basically the same as those of the reflecting mirror 24b.

反射鏡２５ｂは、半導体レーザ素子２の発振波長近傍の波長領域において反射率の高い材料を含むことが好ましい。   The reflecting mirror 25b preferably includes a material having a high reflectance in a wavelength region near the oscillation wavelength of the semiconductor laser element 2.

反射鏡２５ｂが自然放射光ＬＥＬの配光制御を行うことによって、自然放射光ＬＥＬを効率良く半導体レーザ素子２ａの外部へ出射でき、ＥＬモードにおける光出力を高めることができる。 By reflecting mirror 25b performs light distribution control of spontaneous emission L EL, the spontaneous emission L EL can be efficiently emitted to the outside of the semiconductor laser element 2a, it is possible to increase the light output in the EL mode.

ステム２５ａは、半導体レーザチップ２０のヒートシンクとしての機能も有しているため、熱伝導率の高いＡｌなどの金属で構成されていることが好ましい。さらに、コストが見合うのであれば、ステム２５ａは、高熱伝導率のセラミックスを射出成型することで形成されてもよい。   Since the stem 25a also has a function as a heat sink of the semiconductor laser chip 20, it is preferably made of a metal such as Al having high thermal conductivity. Furthermore, if the cost is commensurate, the stem 25a may be formed by injection-molding ceramic with high thermal conductivity.

（閾値Ｉｔｈの制御）
上述の説明では、半導体レーザ素子２に閾値ｔｈを下回る注入電流を供給することによって自然放出光を出射させていたが、注入電流を一定にした状態で半導体レーザ素子の閾値Ｉｔｈを上昇させることで半導体レーザ素子２に自然放出光を出射させることも可能である。ただし、この場合には、所定の注入電流の電流値を、閾値Ｉｔｈを変化させることができる範囲内に設定する必要がある。 (Control of threshold I th )
In the above description, had to emit spontaneous emission light by supplying an injection current below a threshold th in the semiconductor laser element 2, causing the injection current to increase the threshold I th of the semiconductor laser device while a constant Thus, it is possible to cause the semiconductor laser element 2 to emit spontaneous emission light. However, in this case, the current value of a predetermined injection current, it is necessary to set within a range capable of changing the threshold value I th.

ヘッドランプ１は半導体レーザ素子２を加熱するために、ヒーターおよび温度センサー（いずれも図１には図示せず）を備えていてもよい。半導体レーザ素子２を加熱し、その温度を高温にすることによって、半導体レーザ素子２の閾値Ｉｔｈを上昇させることができる。 The headlamp 1 may include a heater and a temperature sensor (both not shown in FIG. 1) in order to heat the semiconductor laser element 2. Heating the semiconductor laser element 2, by the temperature to a high temperature, it is possible to raise the threshold I th of the semiconductor laser element 2.

また、閾値Ｉｔｈを上昇させることは、図２における第１の領域をより高い注入電流側に拡大できることを意味する。加熱をしない場合と比較して、より高い注入電流値でも半導体レーザ素子２はＥＬモードとして駆動するため、光出力の高い自然放出光ＬＥＬを得ることができる。 Also, raising the threshold I th is means that it is possible to enlarge the first region in FIG. 2 to a higher injection current side. Since the semiconductor laser device 2 is driven in the EL mode even at a higher injection current value than in the case where heating is not performed, spontaneous emission light L EL with high light output can be obtained.

なお、次のように、注入電流の低下と閾値Ｉｔｈの上昇とをともに行ってもよい。この場合には、図３のフローチャートに示すＳ３において判定結果がＮＯの場合、電流制御部１６ｃは半導体レーザ素子２に閾値Ｉｔｈを下回る注入電流を供給する（Ｓ６）。 Incidentally, as in the following, a reduction in the injection current and the increase in the threshold I th may be performed together. In this case, if the determination result is NO in S3 shown in the flowchart of FIG. 3, the current control unit 16c supplies an injection current below a threshold I th in the semiconductor laser element 2 (S6).

その一方で、電流制御部１６ｃは、上記ヒーターにも電流を供給し、半導体レーザ素子２を加熱する。また、電流制御部１６ｃは上記温度センサーをモニターし、半導体レーザ素子２が所定の温度で安定するように上記ヒーターへの供給電流を制御する。   On the other hand, the current controller 16 c supplies current to the heater to heat the semiconductor laser element 2. The current controller 16c monitors the temperature sensor and controls the supply current to the heater so that the semiconductor laser element 2 is stabilized at a predetermined temperature.

電流制御部１６ｃは、半導体レーザ素子２が所定の温度で安定したことを確認した後に、上昇した閾値Ｉｔｈを超えない範囲で、半導体レーザ素子２に供給する注入電流を上昇させる。 The current control unit 16c, after the semiconductor laser element 2, it was confirmed that stable at a given temperature, not exceeding the increased threshold I th, increases the injection current supplied to the semiconductor laser element 2.

ヘッドランプ１に異常が生じている場合だけでなく、ユーザが任意にＥＬモードを選択する場合でも、電流制御部１６ｃは上記と同様の制御を行い、半導体レーザ素子２を加熱することができる。   The current control unit 16c can perform the same control as described above to heat the semiconductor laser element 2 not only when the abnormality occurs in the headlamp 1 but also when the user arbitrarily selects the EL mode.

このような制御を行うことによって、ＥＬモードで半導体レーザ素子２を駆動する場合に、ヘッドランプ１は、自然放出光ＬＥＬによる照明光ＬＯＵＴの光出力を高めることができる。 By performing such control, the headlamp 1 can increase the light output of the illumination light L OUT by the spontaneous emission light L EL when the semiconductor laser element 2 is driven in the EL mode.

＜ヘッドランプ１の効果＞
ヘッドランプ１が備える制御部１６が、半導体レーザ素子２に供給する注入電流値を、閾値Ｉｔｈを下回るように制御することによって、半導体レーザ素子２は自然放出光ＬＥＬを出射することができる。上記の制御は、ヘッドランプ１に異常が生じていることを検出部１５が検出した場合に実行されるだけでなく、ドライバーの意志によって任意に実行することができる。 <Effect of headlamp 1>
Control unit 16 for the headlamp 1 is provided in the injection current supplied to the semiconductor laser element 2, by controlling so as to fall below the threshold value I th, the semiconductor laser element 2 can emit spontaneous emission light L EL . The above control is not only executed when the detection unit 15 detects that an abnormality has occurred in the headlamp 1, but can be arbitrarily executed according to the driver's will.

ヘッドランプ１は、レーザ光が外部に漏れる危険性をリアルタイムで検出することができ、当該危険性を検出した場合、半導体レーザ素子２が出射する励起光ＬＥＸをレーザ光Ｌ０から自然放射光ＬＥＬに瞬時に切り替えることができる。自然放射光ＬＥＬはインコヒーレントな光であり、かつ発光点のサイズが大きいため、人間の目に入射しても損傷を与える可能性の低い安全な光である。 The headlamp 1 can detect the risk of the laser light leaking to the outside in real time. When the headlamp 1 detects the risk, the pumping light L EX emitted from the semiconductor laser element 2 is emitted from the laser light L0 to the naturally emitted light L. Switch to EL instantly. Naturally radiated light L EL is incoherent light and has a large emission point size, and is therefore safe light with a low possibility of being damaged even if it enters the human eye.

この制御によって、レーザ光Ｌ０を利用した照明光ＬＯＵＴを出射できない場合でも、代替手段として自然放射光ＬＥＬを利用した照明光ＬＯＵＴを出射することができ、ある程度の光出力を維持することができる。 This control, even if you can not emit the illumination light L OUT using a laser beam L0, able to emit the illumination light L OUT utilizing spontaneous emission L EL as an alternative, to maintain a certain degree of light output Can do.

それゆえ、ヘッドランプ１が搭載された車両のドライバーは、ある程度の視界を確保できるため、ヘッドランプの異常という事態に対して落ち着いて対処することができる。また、自然放射光ＬＥＬが点灯していることによって、当該車両は自らの存在を周囲に知らしめることができる。同時に当該車両の周囲にいる人間は、当該車両の存在を認識し、その大きさおよび移動速度などを把握することができる。 Therefore, the driver of the vehicle on which the headlamp 1 is mounted can secure a certain degree of field of view, and can calmly cope with the situation of the headlamp abnormality. Moreover, the natural radiation light L EL is lit, so that the vehicle can inform its surroundings to the surroundings. At the same time, a person around the vehicle can recognize the presence of the vehicle and can grasp its size and moving speed.

〔実施の形態２〕
本発明の一実施形態について、図８に基づいて説明すれば以下の通りである。本実施形態に係るヘッドランプ５０は、ヘッドランプ１における光学系の構成を変形したものである。ヘッドランプ１と同様の部材に関しては、同じ符号を付し、その説明を省略する。 [Embodiment 2]
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. The headlamp 50 according to the present embodiment is a modification of the configuration of the optical system in the headlamp 1. The same members as those of the headlamp 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

（反射鏡５８および反射板５１）
反射鏡５８は、発光部７が発する蛍光ＬＰＬを反射することにより、所定の立体角内を進む光線束（照明光ＬＯＵＴ）を形成するものである。 (Reflector 58 and reflector 51)
The reflecting mirror 58 forms a light bundle (illumination light L OUT ) that travels within a predetermined solid angle by reflecting the fluorescence L PL emitted from the light emitting unit 7.

反射鏡５８は、回転放物面である反射鏡８をその回転軸を含む平面によって切断した形状を有している。新たな開口部となる上記回転軸を含む平面には、反射板５１が設けられている。反射鏡５８および反射板５１の表面には、蛍光ＬＰＬを反射するために、例えば金属薄膜が形成されている。 The reflecting mirror 58 has a shape obtained by cutting the reflecting mirror 8, which is a paraboloid of revolution, by a plane including its rotation axis. A reflecting plate 51 is provided on a plane including the rotation axis as a new opening. For example, a metal thin film is formed on the surfaces of the reflecting mirror 58 and the reflecting plate 51 in order to reflect the fluorescence LPL .

なお、切断前の反射鏡５８の形状は上記の回転放物面に限定されない。たとえば反射鏡５８の形状は、回転楕円面の一部部分曲面や半球面でもよい。すなわち、切断前の反射鏡５８は、放物線、楕円および円の対称軸を回転軸として回転させることによって形成される曲面の少なくともその一部をその反射面に含んでいるものであればよい。
（光学系の構成）
半導体レーザ素子２および非球面レンズ３は、反射鏡５８の外部に配置されており、反射鏡５８には、励起光ＬＥＸを透過または通過させる窓部５２が形成されている。この窓部５２は、開口部であってもよいし、励起光ＬＥＸの波長およびその近傍の波長を透過可能な透明部材を含むものであってもよい。例えば、励起光ＬＥＸを透過し、白色光（発光部７の蛍光ＬＰＬ）を反射するフィルターを設けた透明板を窓部５２として設けてもよい。この構成では、発光部７の蛍光が窓部５２から漏れることを防止できる。 In addition, the shape of the reflecting mirror 58 before cutting is not limited to the above-described rotary paraboloid. For example, the shape of the reflecting mirror 58 may be a partial curved surface or a hemispherical surface of a spheroid. That is, the reflecting mirror 58 before cutting may be any one that includes at least a part of a curved surface formed by rotating the parabolic, elliptical, and circular symmetry axes as a rotation axis.
(Configuration of optical system)
The semiconductor laser element 2 and the aspherical lens 3 are arranged outside the reflecting mirror 58, and the reflecting mirror 58 is formed with a window portion 52 that transmits or passes the excitation light LEX . The window 52 may be an opening, or may include a transparent member that can transmit the wavelength of the excitation light L EX and the wavelength in the vicinity thereof. For example, a transparent plate provided with a filter that transmits the excitation light L EX and reflects white light (fluorescence L PL of the light emitting portion 7) may be provided as the window portion 52. In this configuration, the fluorescence of the light emitting unit 7 can be prevented from leaking from the window unit 52.

以上の構成によれば、反射鏡５８の外部から、窓部５２を通して発光部７に励起光ＬＥＸを照射できる。それゆえ、半導体レーザ素子２の配置の自由度を高めることができ、例えば、発光部７の光照射面に対する励起光ＬＥＸの照射角度を好ましい角度に設定することが容易になる。 According to the above configuration, the excitation light L EX can be irradiated from the outside of the reflecting mirror 58 to the light emitting unit 7 through the window 52. Therefore, the degree of freedom of arrangement of the semiconductor laser element 2 can be increased, and for example, the irradiation angle of the excitation light L EX with respect to the light irradiation surface of the light emitting unit 7 can be easily set to a preferable angle.

発光部７は、反射板５１の表面上であって、反射鏡５８の焦点またはその近傍の位置に配置されている。この発光部７に対して、半導体レーザ素子２は、レーザ光Ｌ０を照射する。   The light emitting unit 7 is disposed on the surface of the reflecting plate 51 and at the focal point of the reflecting mirror 58 or a position in the vicinity thereof. The semiconductor laser element 2 irradiates the light emitting unit 7 with the laser light L0.

検出部１５は、反射鏡５８に形成された開口部に配設されており、発光部７によって変換されずに反射板５１において反射したレーザ光を検出する。この検出部１５は、レーザ光Ｌ０の光軸が正常な状態において、当該レーザ光Ｌ０が、発光部７に照射されずに直接反射板５１において反射したときに、その反射光を検出できる位置に配設される。   The detection unit 15 is disposed in an opening formed in the reflection mirror 58 and detects the laser beam reflected on the reflection plate 51 without being converted by the light emitting unit 7. When the optical axis of the laser beam L0 is normal, the detection unit 15 is in a position where the reflected light can be detected when the laser beam L0 is reflected directly on the reflection plate 51 without being irradiated on the light emitting unit 7. Arranged.

この構成によれば、発光部７が反射板５１の所定の位置からずれた場合に、検出部１５に入射するレーザ光Ｌ０が増加する。   According to this configuration, when the light emitting unit 7 is displaced from a predetermined position of the reflecting plate 51, the laser light L0 incident on the detection unit 15 increases.

検出部１５が検出したレーザ光Ｌ０の強度が所定値以上であると判定部１６ｂが判定した場合には、電流制御部１６ｃは、注入電流を０より大きくかつ閾値電流Ｉｔｈを下回るものとするように電源１７を制御する。この制御によって半導体レーザ素子２におけるレーザ発振は止まり、半導体レーザ素子２からは自然放出光ＬＥＬが出射される（ＥＬモードへ切り替え）。 When the intensity of the laser light L0 detecting section 15 has detected is determined that the determination unit 16b is equal to or greater than the predetermined value, the current control unit 16c, the injection current is assumed below the large and the threshold current I th from 0 Thus, the power supply 17 is controlled. By this control, laser oscillation in the semiconductor laser element 2 is stopped, and spontaneous emission light L EL is emitted from the semiconductor laser element 2 (switching to the EL mode).

（変更例１）
また、ヘッドランプ５０において、レーザ光Ｌ０の光軸および発光部７の位置が正常な場合に、発光部７によって散乱されたレーザ光Ｌ０の波長成分を検出部１５によって検出する構成にしてもよい。 (Modification 1)
In the headlamp 50, when the optical axis of the laser light L0 and the position of the light emitting unit 7 are normal, the detection unit 15 may detect the wavelength component of the laser light L0 scattered by the light emitting unit 7. .

この構成では、レーザ光Ｌ０の一部は、発光部７によって蛍光に変換されずに、発光部７によって散乱されるように発光部７が設計されている。それゆえ、レーザ光Ｌ０の光軸および発光部７の位置が正常な場合でも、検出部１５はレーザ光Ｌ０の波長成分をわずかに検出する。   In this configuration, the light emitting unit 7 is designed such that a part of the laser light L0 is not converted into fluorescence by the light emitting unit 7 but is scattered by the light emitting unit 7. Therefore, even when the optical axis of the laser beam L0 and the position of the light emitting unit 7 are normal, the detection unit 15 slightly detects the wavelength component of the laser beam L0.

当該構成において、レーザ光Ｌ０の光軸がずれた場合、検出部１５に入射するレーザ光Ｌ０の波長成分の量が低下する。検出部１５が検出したレーザ光Ｌ０の波長成分の強度が所定値（第1の所定値）より小さいと判定部１６ｂが判定した場合には、半導体レーザ素子２の駆動モードがＥＬモードへ切り替えられる。   In this configuration, when the optical axis of the laser beam L0 is shifted, the amount of the wavelength component of the laser beam L0 incident on the detection unit 15 is reduced. When the determination unit 16b determines that the intensity of the wavelength component of the laser light L0 detected by the detection unit 15 is smaller than a predetermined value (first predetermined value), the drive mode of the semiconductor laser element 2 is switched to the EL mode. .

上記第1の所定値は、レーザ光Ｌ０の光軸および発光部７の位置が正常な場合に、検出部１５が検出するレーザ光Ｌ０の波長成分の量に基づいて設定される。   The first predetermined value is set based on the amount of the wavelength component of the laser beam L0 detected by the detection unit 15 when the optical axis of the laser beam L0 and the position of the light emitting unit 7 are normal.

（変更例２）
また、上記第1の所定値に加え、当該第1の所定値よりも大きい第２の所定値を設け、検出部１５が検出したレーザ光Ｌ０の強度が第２の所定値以上である場合にも、半導体レーザ素子２の駆動モードをＥＬモードへ切り替える構成にしてもよい。 (Modification 2)
In addition to the first predetermined value, a second predetermined value larger than the first predetermined value is provided, and the intensity of the laser light L0 detected by the detection unit 15 is equal to or higher than the second predetermined value. Alternatively, the driving mode of the semiconductor laser element 2 may be switched to the EL mode.

上記第２の所定値は、発光部７が正常な位置からずれた場合に、反射板５１によって反射され、直接検出部１５に入射するレーザ光Ｌ０の強度に基づいて設定される。   The second predetermined value is set based on the intensity of the laser light L0 reflected by the reflecting plate 51 and directly incident on the detection unit 15 when the light emitting unit 7 is deviated from the normal position.

この構成では、レーザ光Ｌ０の光軸および発光部７の位置のいずれに異常がある場合においても、半導体レーザ素子２の駆動モードをＥＬモードへ切り替えることができ、レーザ光Ｌ０が外部に出射されることを防止することができる。   In this configuration, even when there is an abnormality in either the optical axis of the laser beam L0 or the position of the light emitting unit 7, the drive mode of the semiconductor laser element 2 can be switched to the EL mode, and the laser beam L0 is emitted to the outside. Can be prevented.

上記第１および２の所定値は、制御部１６が利用可能な記憶部に予め格納されている。   The first and second predetermined values are stored in advance in a storage unit that can be used by the control unit 16.

〔実施の形態３〕
本発明の一実施形態について、図９に基づいて説明すれば以下の通りである。本実施形態に係るヘッドランプ６０において、上述の実施形態と同様の部材に関しては、同じ符号を付し、その説明を省略する。 [Embodiment 3]
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the headlamp 60 according to the present embodiment, the same members as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

ヘッドランプ６０は、半導体レーザアレイ４および光ファイバー５を用いて励起光ＬＥＸを発光部７に照射する点がヘッドランプ１と異なる。また、ヘッドランプ６０は、ハウジング１０、エクステンション１１およびレンズ１２を備えている。 The headlamp 60 is different from the headlamp 1 in that the semiconductor laser array 4 and the optical fiber 5 are used to irradiate the light emitting unit 7 with the excitation light L EX . The headlamp 60 includes a housing 10, an extension 11, and a lens 12.

（半導体レーザアレイ４）
半導体レーザアレイ４は、複数個の半導体レーザ素子２ａおよび非球面レンズ３ａを配列したものである。図９に示す例では、半導体レーザアレイ４は、３個の半導体レーザ素子２ａおよび非球面レンズ３ａから構成されている。 (Semiconductor laser array 4)
The semiconductor laser array 4 has a plurality of semiconductor laser elements 2a and an aspheric lens 3a arranged. In the example shown in FIG. 9, the semiconductor laser array 4 is composed of three semiconductor laser elements 2a and an aspheric lens 3a.

１個の半導体レーザ素子２を用いた場合と比較して、半導体レーザアレイ４を用いることによって、以下のメリットが得られる。
・ＥＬモード時に出射する自然放出光ＬＥＬの光出力を向上できる。
・半導体レーザ素子の寿命を延ばすことができる。 Compared to the case where one semiconductor laser element 2 is used, the following merit can be obtained by using the semiconductor laser array 4.
-The light output of spontaneous emission light L EL emitted in the EL mode can be improved.
-The lifetime of the semiconductor laser element can be extended.

ＥＬモードにおいて得られる自然放出光ＬＥＬの最大光出力は、レーザ光Ｌ０の定格における光出力と比較して低く、１個の半導体レーザ素子では、ヘッドランプとして十分な光出力を得ることは困難である。 The maximum light output of the spontaneous emission light L EL obtained in the EL mode is lower than the light output at the rating of the laser light L0, and it is difficult to obtain a sufficient light output as a headlamp with one semiconductor laser element. It is.

３個の半導体レーザ素子２ａを配列した半導体レーザアレイ４を用いることによって、ＥＬモードにおける自然放出光ＬＥＬの光出力は３倍になり、自然放出光ＬＥＬを利用した照明光ＬＯＵＴにおける光出力を高めることができる。 By using the semiconductor laser array 4 in which the three semiconductor laser elements 2a are arranged, the light output of the spontaneous emission light L EL in the EL mode is tripled, and the light in the illumination light L OUT using the spontaneous emission light L EL is obtained. The output can be increased.

なお、複数の半導体レーザ素子２ａを配列した半導体レーザアレイ４を用いた場合でも、発光点におけるエネルギー密度が低いことに変わりはなく、照明光ＬＯＵＴが目に対して安全な光であることには変わりがない。 Even when the semiconductor laser array 4 in which a plurality of semiconductor laser elements 2a are arranged is used, the energy density at the light emitting point is still low, and the illumination light L OUT is safe for the eyes. Is unchanged.

さらに、半導体レーザアレイ４が３個の半導体レーザ素子２ａを備えていることによって、通常のレーザモード時における半導体レーザ素子２ａの負担を軽減することができる。半導体レーザ素子２ａが３個の場合、半導体レーザ素子２が１つの場合と同程度のレーザ光Ｌ０の光出力を得るために、個々の半導体レーザ素子２ａが求められるレーザ光Ｌ０の光出力は１／３でよいからである。   Further, since the semiconductor laser array 4 includes the three semiconductor laser elements 2a, the burden on the semiconductor laser element 2a in the normal laser mode can be reduced. When there are three semiconductor laser elements 2a, in order to obtain an optical output of the laser beam L0 of the same level as when there is one semiconductor laser element 2, the optical output of the laser beam L0 required for each semiconductor laser element 2a is 1 This is because / 3 is sufficient.

それゆえ、半導体レーザ素子の寿命を延ばすことができ、より長期間にわたって光出力の安定したレーザ光Ｌ０を出射することができる。   Therefore, the lifetime of the semiconductor laser element can be extended, and the laser beam L0 having a stable optical output can be emitted for a longer period.

なお、半導体レーザアレイ４が備える半導体レーザ素子２ａおよび非球面レンズ３ａの数は３対に限定されない。ＥＬモード時に必要と考えられる自然放出光ＬＥＬの光出力、使用する半導体レーザ素子２ａの性能、半導体レーザアレイ４のサイズおよびコストなどの諸条件を考慮して最適な半導体レーザ素子２ａの個数を決めればよい。 The number of semiconductor laser elements 2a and aspherical lenses 3a provided in the semiconductor laser array 4 is not limited to three pairs. The optimum number of semiconductor laser elements 2a is determined in consideration of various conditions such as the light output of spontaneous emission light L EL considered necessary in the EL mode, the performance of the semiconductor laser elements 2a used, the size and cost of the semiconductor laser array 4. Just decide.

（光ファイバー５）
光ファイバー５は、半導体レーザアレイ４が出射した励起光ＬＥＸを発光部７へと導く導光部材であり、複数の光ファイバーの束である。光ファイバー５を用いて励起光ＬＥＸを発光部７へ導光することによって、半導体レーザアレイ４を設置場所の自由度が高まる。 (Optical fiber 5)
The optical fiber 5 is a light guide member that guides the excitation light L EX emitted from the semiconductor laser array 4 to the light emitting unit 7 and is a bundle of a plurality of optical fibers. By guiding the excitation light L EX to the light emitting unit 7 using the optical fiber 5, the degree of freedom in installing the semiconductor laser array 4 is increased.

この光ファイバー５は、上記励起光ＬＥＸが入射する複数の入射端部５ｂと、入射端部５ｂから入射した励起光ＬＥＸを出射する出射端部５ａとを有している。 The optical fiber 5 has a plurality of incident end portion 5b which enters the excitation light L EX, an exit end portion 5a for emitting excitation light L EX incident from the incident end portion 5b.

なお、導光部材として光ファイバー以外の部材、または光ファイバーと他の部材とを組み合わせたものを用いてもよい。   In addition, you may use what combined members other than an optical fiber, or an optical fiber and another member as a light guide member.

（フェルール６）
フェルール６は、光ファイバー５の出射端部５ａを発光部７の励起光照射面に対して所定の位置関係で保持する。 (Ferrule 6)
The ferrule 6 holds the emission end portion 5 a of the optical fiber 5 in a predetermined positional relationship with the excitation light irradiation surface of the light emitting unit 7.

このフェルール６は、反射鏡８から延出する棒状または筒状の部材などによって反射鏡８に対して固定されていればよい。フェルール６の材質は、特に限定されず、例えばステンレススチールである。   The ferrule 6 may be fixed to the reflecting mirror 8 by a rod-like or cylindrical member extending from the reflecting mirror 8. The material of the ferrule 6 is not specifically limited, For example, it is stainless steel.

（光学系の構成）
発光部７は発光部保持部材１９によって反射鏡８の焦点、またはその近傍の位置に配置されている。 (Configuration of optical system)
The light emitting unit 7 is arranged at the focal point of the reflecting mirror 8 or at a position near it by the light emitting unit holding member 19.

検出部１５は、反射鏡８の開口部を覆う透明板９とレンズ１２との間の空間に配置され、かつ、光ファイバー５の出射端部５ａと対向する向きに配置されている。言い換えると、出射端部５ａから出射されたレーザ光Ｌ０の光軸を直線で延長した先に検出部１５が配置されている。   The detection unit 15 is disposed in a space between the transparent plate 9 that covers the opening of the reflecting mirror 8 and the lens 12, and is disposed in a direction facing the emission end 5 a of the optical fiber 5. In other words, the detection unit 15 is disposed at a point where the optical axis of the laser beam L0 emitted from the emission end 5a is extended linearly.

また、検出部１５は、レンズ１２の方向からヘッドランプ６０を見た場合に、反射鏡８の開口領域と重ならない位置に設置されていることが好ましい。この配置によって、照明光ＬＯＵＴを検出部１５が遮ることがなくなり、ヘッドランプ６０の配光パターンに照度ムラが生じることを防止することができる。 In addition, the detection unit 15 is preferably installed at a position that does not overlap the opening area of the reflecting mirror 8 when the headlamp 60 is viewed from the direction of the lens 12. With this arrangement, the detection unit 15 does not block the illumination light L OUT, and it is possible to prevent uneven illumination from occurring in the light distribution pattern of the headlamp 60.

（ハウジング１０）
ハウジング１０は、ヘッドランプ６０の本体を形成しており、反射鏡８等を収納している。光ファイバー５は、このハウジング１０を貫いており、半導体レーザアレイ４は、ハウジング１０の外部に設置されてもよい。半導体レーザアレイ４は、レーザ光の発振時に発熱するが、ハウジング１０の外部に設置することにより半導体レーザアレイ４を効率良く冷却することが可能となる。 (Housing 10)
The housing 10 forms the main body of the headlamp 60 and houses the reflecting mirror 8 and the like. The optical fiber 5 passes through the housing 10, and the semiconductor laser array 4 may be installed outside the housing 10. The semiconductor laser array 4 generates heat when the laser light is oscillated, but the semiconductor laser array 4 can be efficiently cooled by being installed outside the housing 10.

（エクステンション１１）
エクステンション１１は、反射鏡８の前方の側部に設けられており、ヘッドランプ６０の内部構造を隠して見栄えを良くするとともに、反射鏡８と車体との一体感を高めている。このエクステンション１１も反射鏡８と同様に金属薄膜がその表面に形成された部材である。 (Extension 11)
The extension 11 is provided on the front side of the reflecting mirror 8 to improve the appearance by concealing the internal structure of the headlamp 60 and enhance the sense of unity between the reflecting mirror 8 and the vehicle body. The extension 11 is also a member having a metal thin film formed on the surface thereof, like the reflecting mirror 8.

（レンズ１２）
レンズ１２は、ハウジング１０の開口部に設けられており、ヘッドランプ６０を密封している。発光部７が発生し、反射鏡８によって配光制御された照明光ＬＯＵＴは、レンズ１２を通ってヘッドランプ６０の前方へ出射される。 (Lens 12)
The lens 12 is provided in the opening of the housing 10 and seals the headlamp 60. Illumination light L OUT generated by the light emitting unit 7 and subjected to light distribution control by the reflecting mirror 8 is emitted to the front of the headlamp 60 through the lens 12.

〔実施の形態４〕
本発明の一実施形態について、図１０に基づいて説明すれば以下の通りである。本実施形態に係るヘッドランプ７０において、上述の実施形態と同様の部材に関しては、同じ符号を付し、その説明を省略する。 [Embodiment 4]
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the headlamp 70 according to the present embodiment, the same members as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

上述の実施の形態では、検出部１５は、レーザ光Ｌ０の波長およびその近傍の光を検出するものであったが、ヘッドランプ７０では、検出部７５が、発光部７が発する蛍光ＬＰＬの光強度を検出する点において、上述の実施の形態と異なる。それゆえ、ヘッドランプ７０では、発光部７が所定の位置からずれることによって蛍光ＬＰＬの生成量が低下した場合とともに、レーザ光Ｌ０の光軸がずれることによって蛍光ＬＰＬの生成量が低下した場合に、その異常を検出できる。 In the above-described embodiment, the detection unit 15 detects the wavelength of the laser beam L0 and light in the vicinity thereof, but in the headlamp 70, the detection unit 75 detects the fluorescence LPL emitted by the light emitting unit 7. It differs from the above-described embodiment in that the light intensity is detected. Therefore, in the head lamp 70, together with the case where the light emitting unit 7 is generated in the fluorescence L PL by deviating from the predetermined position is lowered, the amount of fluorescence L PL is decreased by the optical axis of the laser beam L0 is deviated In that case, the abnormality can be detected.

なお、ヘッドランプ７０において、発光部７は透明板９に接着することによって保持されている。   In the headlamp 70, the light emitting unit 7 is held by being bonded to the transparent plate 9.

（検出部７５）
検出部７５は、反射鏡８の一部に形成された開口部に設けられており、光学フィルター７３および光検出器７４を備えている。検出部７５の受光面は、発光部７から出射される蛍光ＬＰＬを受光できるように、発光部７の方向に向けられている。 (Detector 75)
The detection unit 75 is provided in an opening formed in a part of the reflecting mirror 8 and includes an optical filter 73 and a photodetector 74. Receiving surface of the detector 75, to allow receiving fluorescence L PL emitted from the light emitting portion 7 is directed in the direction of the light emitting portion 7.

検出部７５が、レーザ光Ｌ０を検出せずに、蛍光ＬＰＬを検出するように、検出部７５は、例えばカットオフ波長が４２０ｎｍのハイパスフィルターを光学フィルター７３として備えている。 For example, the detection unit 75 includes a high-pass filter having a cutoff wavelength of 420 nm as the optical filter 73 so that the detection unit 75 detects the fluorescence LPL without detecting the laser light L0.

検出部７５が備える光検出器７４は、光検出器１４と同様にＳｉフォトダイオードを用いればよい。なお、光検出器１４は、Ｓｉフォトダイオードに限られず、可視光領域において検出感度を有する光検出器であればよい。   The photodetector 74 provided in the detection unit 75 may use a Si photodiode similarly to the photodetector 14. The photodetector 14 is not limited to a Si photodiode, and may be any photodetector that has detection sensitivity in the visible light region.

（ヘッドランプ７０の制御方法）
レーザ光Ｌ０の光軸と発光部７との相対位置関係が正常な場合、レーザ光Ｌ０は発光部７に照射され、発光部７は蛍光ＬＰＬを発する。検出部７５は、蛍光ＬＰＬの光強度を検出し、光強度取得部１６ａへ出力する。光強度取得部１６ａは、蛍光ＬＰＬの強度を判定部１６ｂに送る。判定部１６ｂは、蛍光ＬＰＬの強度が、所定値より大きいかどうかを比較し、その判定結果を電流制御部１６ｃに出力する。 (Control method of headlamp 70)
When the relative positional relationship is normal to the optical axis of the laser beam L0 and the light emitting portion 7, the laser beam L0 is irradiated to the light emitting portion 7, the light emitting portion 7 emits fluorescence L PL. Detector 75 detects the light intensity of the fluorescence L PL, to output to the optical intensity acquisition unit 16a. The light intensity acquisition unit 16a sends the intensity of the fluorescence LPL to the determination unit 16b. Judging unit 16b, the intensity of the fluorescence L PL is, compares whether greater than a predetermined value, and outputs the determination result to the current controller 16c.

蛍光ＬＰＬの強度が、所定値以上の場合、電流制御部１６ｃは、電源１７が所定の注入電流を半導体レーザアレイ４に供給するように電源１７を制御する。これによって、半導体レーザアレイ４の発振は継続される。 The intensity of the fluorescence L PL is equal to or larger than the predetermined value, the current control unit 16c controls the power supply 17 so that power supply 17 supplies a predetermined injection current to the semiconductor laser array 4. Thereby, the oscillation of the semiconductor laser array 4 is continued.

一方、蛍光ＬＰＬの強度が、所定値よりも小さい場合、レーザ光Ｌ０の光軸と発光部７との相対位置関係になんらかの変化、すなわち異常があると考えられる。この場合、電流制御部１６ｃは注入電流を０より大きく、かつ閾値電流Ｉｔｈを下回る電流値とするように電源１７を制御する。半導体レーザアレイ４への注入電流が閾値電流Ｉｔｈを下回る電流値となることにより、半導体レーザアレイ４からは自然放出光ＬＥＬが出射される。 On the other hand, when the intensity of the fluorescence LPL is smaller than a predetermined value, it is considered that there is some change, that is, an abnormality in the relative positional relationship between the optical axis of the laser light L0 and the light emitting unit 7. In this case, the current control unit 16c of the injection current larger than 0, and controls the power supply 17 so that the current value falls below the threshold current I th. By injecting current into the semiconductor laser array 4 becomes the current value lower than the threshold current I th, the spontaneous emission light L EL is emitted from a semiconductor laser array 4.

検出部７５が蛍光ＬＰＬの光強度を検出することによって、発光部７における異常（亀裂などの欠陥が生じる、または発光部保持部材１９から剥離するなど）だけでなく、レーザ光Ｌ０の光軸が所定の状態から変化した場合も、レーザ光Ｌ０の光軸と発光部７との相対位置関係の変化として検知することができる。 By detecting unit 75 detects the light intensity of the fluorescence L PL, abnormality in the light emitting portion 7 (defects such as cracks, or the like is peeled off from the light-emitting portion holding member 19) as well, the optical axis of the laser beam L0 Can also be detected as a change in the relative positional relationship between the optical axis of the laser beam L0 and the light emitting unit 7.

例えば、フェルール６の保持部材が外れるなどの原因によりレーザ光Ｌ０の光軸がずれ、レーザ光Ｌ０が発光部７に照射されずにヘッドランプ７０の外部へ直接照射される状態になったとする。この場合、発光部７にはレーザ光Ｌ０が照射されないため、蛍光ＬＰＬは発生しない。検出部７５が蛍光ＬＰＬの光強度を検出していることによって、当該異常を瞬時に検知し、半導体レーザアレイ４の駆動モードをレーザモードからＥＬモードに切り替えることができる。 For example, it is assumed that the optical axis of the laser beam L0 is shifted due to the removal of the holding member of the ferrule 6 and the laser beam L0 is directly irradiated to the outside of the headlamp 70 without being irradiated to the light emitting unit 7. In this case, since the light emitting unit 7 is not irradiated with the laser light L0, the fluorescence LPL is not generated. Since the detection unit 75 detects the light intensity of the fluorescence LPL , the abnormality can be detected instantaneously, and the drive mode of the semiconductor laser array 4 can be switched from the laser mode to the EL mode.

また、本実施形態の付加的な効果として、半導体レーザアレイ４の経時劣化を検出し、必要な蛍光体強度が得られるように半導体レーザアレイ４へ供給する電流を制御できることが挙げられる。半導体レーザアレイ４は長期間使用することによって劣化し、出射するレーザ光Ｌ０の出力が低下する。レーザ光Ｌ０の光出力が低下することは、発光部７の発する蛍光ＬＰＬの光強度が低下することを意味する。 Further, as an additional effect of this embodiment, it is possible to detect deterioration with time of the semiconductor laser array 4 and control the current supplied to the semiconductor laser array 4 so as to obtain a necessary phosphor intensity. The semiconductor laser array 4 is deteriorated by long-term use, and the output of the emitted laser light L0 is lowered. A decrease in the light output of the laser light L0 means that the light intensity of the fluorescence LPL emitted from the light emitting unit 7 decreases.

検出部７５が蛍光ＬＰＬの光強度を検出しているので、制御部１６は蛍光ＬＰＬの光強度が低下していることを検知することができる。したがって、電流制御部１６ｃは、所定の蛍光ＬＰＬの光強度が得られるように、半導体レーザアレイ４へ供給する注入電流を増大すればよい。注入電流を増大させても検出部７５で検出される蛍光ＬＰＬの光強度が増加しない場合は、半導体レーザアレイ４の劣化・故障、または発光部７等がすれたと判断し、半導体レーザアレイ４の駆動モードをＥＬモードに切り替えればよい。 Since the detection unit 75 detects the light intensity of the fluorescence LPL , the control unit 16 can detect that the light intensity of the fluorescence LPL is reduced. Therefore, the current control unit 16c, so that the light intensity of the predetermined fluorescence L PL is obtained, may be increasing the injection current supplied to the semiconductor laser array 4. If the light intensity of the fluorescent light LPL detected by the detection unit 75 does not increase even when the injection current is increased, it is determined that the semiconductor laser array 4 has deteriorated or failed, or the light emitting unit 7 has passed, and the semiconductor laser array 4 The drive mode may be switched to the EL mode.

蛍光ＬＰＬの光強度が所定の強度を下回った場合、電流制御部１６ｃは状態表示部１８ａにヘッドランプ７０の点検が必要であることを通知してもよい。 When the light intensity of the fluorescence LPL falls below a predetermined intensity, the current control unit 16c may notify the state display unit 18a that the headlamp 70 needs to be inspected.

〔実施の形態５〕
本発明の一実施形態について、図１１に基づいて説明すれば以下の通りである。本実施形態に係るレーザダウンライト２００において、上述の実施形態と同様の部材に関しては、同じ符号を付し、その説明を省略する。 [Embodiment 5]
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. In the laser downlight 200 according to the present embodiment, the same members as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

（レーザダウンライト２００の概要）
レーザダウンライト２００は、家屋、乗物などの構造物の天井に設置される照明装置であり、半導体レーザ素子２から出射したレーザ光Ｌ０を発光部７に照射することによって発生する蛍光ＬＰＬを照明光ＬＯＵＴとして用いるものである。なお、レーザダウンライト２００と同様の構成を有する照明装置を、構造物の側壁または床に設置してもよく、上記照明装置の設置場所は特に限定されない。 (Outline of laser downlight 200)
Laser downlight 200, houses a lighting apparatus installed on the ceiling of a structure, such as a vehicle, lighting the fluorescent L PL generated by irradiating a laser beam L0 emitted from the semiconductor laser element 2 to the light-emitting section 7 It is used as light L OUT . Note that an illuminating device having the same configuration as that of the laser downlight 200 may be installed on the side wall or floor of the structure, and the installation location of the illuminating device is not particularly limited.

＜レーザダウンライト２００の概要＞
図１１（ａ）は、発光ユニット２１０の外観を示す斜視図である。図１１（ｂ）は、レーザダウンライト２００が設置された天井の断面図である。図１１（ｃ）は、レーザダウンライト２００の断面図である。図１１（ｂ）および図１１（ｃ）に示すように、レーザダウンライト２００は、天板４００に埋設されている。レーザダウンライト２００は、照明光ＬＯＵＴを出射する発光ユニット２１０と、光ファイバー５を介して発光ユニット２１０へ励起光ＬＥＸを供給する励起光源ユニット２２０とを含んでいる。励起光源ユニット２２０は、天井には設置されておらず、ユーザが容易に触れることができる位置（例えば、家屋の側壁）に設置されている。このように励起光源ユニット２２０の位置を自由に決定できるのは、ＬＤ光源ユニット２２０と発光ユニット２１０とが光ファイバー５によって接続されているからである。この光ファイバー５は、天板４００と断熱材４０１との間の隙間に配置されている。 <Overview of laser downlight 200>
FIG. 11A is a perspective view showing the appearance of the light emitting unit 210. FIG. 11B is a cross-sectional view of the ceiling where the laser downlight 200 is installed. FIG. 11C is a cross-sectional view of the laser downlight 200. As shown in FIGS. 11B and 11C, the laser downlight 200 is embedded in the top plate 400. The laser downlight 200 includes a light emitting unit 210 that emits illumination light L OUT and an excitation light source unit 220 that supplies excitation light L EX to the light emitting unit 210 via the optical fiber 5. The excitation light source unit 220 is not installed on the ceiling, but is installed at a position where the user can easily touch it (for example, a side wall of a house). The position of the excitation light source unit 220 can be freely determined in this way because the LD light source unit 220 and the light emitting unit 210 are connected by the optical fiber 5. The optical fiber 5 is disposed in a gap between the top plate 400 and the heat insulating material 401.

レーザダウンライト２００は、レーザ光Ｌ０の光軸と発光部７との相対位置関係が変化した場合、閾値Ｉｔｈを下回る注入電流を半導体レーザ素子２に供給する。したがって、不測の理由によって発光部７が所定の位置からずれた場合に、レーザ光Ｌ０が外部に出射されることを防止できる。 Laser downlight 200, when the relative positional relationship between the optical axis of the laser beam L0 and the light emitting portion 7 is changed, to supply the injection current below a threshold I th in the semiconductor laser element 2. Therefore, it is possible to prevent the laser light L0 from being emitted to the outside when the light emitting unit 7 is displaced from a predetermined position due to unforeseen reasons.

さらに、レーザ光Ｌ０の光軸と発光部７との相対位置関係が変化していない正常な状態であっても、ユーザの意思により励起光ＬＥＸを任意にレーザ光Ｌ０または自然放出光ＬＥＬに切り替えて使用することができる。 Furthermore, even in a normal state in which the relative positional relationship between the optical axis of the laser light L0 and the light emitting unit 7 is not changed, the excitation light L EX is arbitrarily changed to the laser light L0 or the spontaneous emission light L EL according to the user's intention. It can be used by switching to

（レーザダウンライト２００の構成）
レーザダウンライト２００は、図１１（ｃ）に示すように、発光ユニット２１０、制御部２１６、電源２１７、ユーザインターフェース２１８および励起光源ユニット２２０を備えている。 (Configuration of laser downlight 200)
As shown in FIG. 11C, the laser downlight 200 includes a light emitting unit 210, a control unit 216, a power source 217, a user interface 218, and an excitation light source unit 220.

レーザダウンライト２００は家庭用の交流電源を電源２１７として用いる。したがって、制御部２１６が備える電流制御部は、電源２１７から入力された交流１００Ｖを、直流５Ｖに変換した後に、半導体レーザ素子２に注入電流として供給する。   The laser downlight 200 uses a household AC power source as the power source 217. Therefore, the current control unit included in the control unit 216 converts the alternating current 100 V input from the power source 217 into the direct current 5 V, and then supplies the semiconductor laser element 2 as an injection current.

ユーザインターフェース２１８は、単にレーザダウンライト２００の点灯および消灯を切り替えるスイッチだけでなく、その明るさを制御するスイッチを備えていることが好ましい。具体的には、半導体レーザ素子２の駆動モードをレーザモードまたはＥＬモードに任意に切り替えることが可能なモード切替スイッチを備えていることが好ましい。ユーザインターフェース２１８が上記モード切替スイッチを備えていることによって、必要に応じてレーザダウンライト２００から発生する光束、つまり明るさを変化させることができる。   The user interface 218 preferably includes not only a switch for switching on / off the laser downlight 200 but also a switch for controlling the brightness thereof. Specifically, it is preferable to include a mode switch that can arbitrarily switch the drive mode of the semiconductor laser element 2 to the laser mode or the EL mode. Since the user interface 218 includes the mode switch, the light flux generated from the laser downlight 200, that is, the brightness can be changed as necessary.

例えば、レーザダウンライト２００が店舗のエントランスに設置されている場合、営業時間中は光出力の高いレーザモードにて使用し、営業時間外の夜間は光出力の低いＥＬモードにて使用することができる。上記の構成を備えることによって、レーザダウンライト２００の使用用途が広がる。   For example, when the laser downlight 200 is installed at the entrance of a store, it can be used in the laser mode with high light output during business hours, and in the EL mode with low light output during night hours outside business hours. it can. By providing the above configuration, the usage of the laser downlight 200 is expanded.

また、レーザダウンライト２００は人検知装置（図示せず）を備えていてもよい。上記人検知装置は、レーザダウンライト２００が照明光ＬＯＵＴを照射する領域に人がいるかどうかを検出し、その検出結果を制御部２１６が備える電流制御部に出力する。当該電流制御部は、上記人検知装置が人を検出した場合に、半導体レーザ素子２に閾値Ｉｔｈを上回る注入電流を供給し、上記人検知装置が人を検出しない場合には半導体レーザ素子２に閾値Ｉｔｈを下回る注入電流を供給する。 The laser downlight 200 may include a human detection device (not shown). The human detection device detects whether or not there is a person in the region where the laser downlight 200 irradiates the illumination light L OUT and outputs the detection result to the current control unit provided in the control unit 216. The current control unit, when the person detecting device detects a human, the semiconductor laser element 2 to supply the injection current exceeds the threshold value I th, the above person detecting device semiconductor laser element 2 in the case of not detecting a human Is supplied with an injection current lower than the threshold value Ith.

上記の構成を備えることによって、レーザダウンライト２００の周辺に人がいない場合は、レーザダウンライト２００の照明光ＬＯＵＴの明るさを下げることができる。すなわち、無用な電力消費を抑制し、かつ、半導体レーザ素子２の寿命を延ばすことができる。 By providing the above configuration, the brightness of the illumination light L OUT of the laser downlight 200 can be reduced when there is no person around the laser downlight 200. That is, unnecessary power consumption can be suppressed and the life of the semiconductor laser element 2 can be extended.

（発光ユニット２１０の構成）
発光ユニット２１０は、筐体２１１、光ファイバー５、発光部７、検出部１５および透明板９を備えている。 (Configuration of light emitting unit 210)
The light emitting unit 210 includes a housing 211, an optical fiber 5, a light emitting unit 7, a detecting unit 15, and a transparent plate 9.

筐体２１１には、凹部２１２が形成されており、この凹部２１２の底面に発光部７が配置されている。凹部２１２の表面には、金属薄膜が形成されており、凹部２１２は発光部７が発する蛍光ＥＰＬの配光を制御する反射鏡として機能する。 A recess 212 is formed in the housing 211, and the light emitting unit 7 is disposed on the bottom surface of the recess 212. A metal thin film is formed on the surface of the recess 212, and the recess 212 functions as a reflecting mirror that controls the light distribution of the fluorescence EPL emitted from the light emitting unit 7.

また、筐体２１１には、光ファイバー５および検出部１５の出力線を通すための通路が形成されている。   In addition, a passage for passing the optical fiber 5 and the output lines of the detection unit 15 is formed in the housing 211.

検出部１５は、レーザ光Ｌ０の光路の延長線上に位置し、その光検出面が光ファイバー５の出射端部に対向するように配置されている。なお、レーザ光Ｌ０の波長領域の光を検出する検出部１５の代わりに、蛍光ＥＰＬの波長領域の光を検出する検出部７５を用いてもよい。検出部７５を用いる場合は、レーザ光Ｌ０の光路の延長線上を避け、その光検出面が発光部７に対向するように配置することが好ましい。 The detection unit 15 is positioned on the extension line of the optical path of the laser beam L0, and is arranged so that the light detection surface faces the emission end of the optical fiber 5. Instead of the detection unit 15 that detects light in the wavelength region of the laser light L0, a detection unit 75 that detects light in the wavelength region of the fluorescence EPL may be used. In the case of using the detection unit 75, it is preferable that the detection unit 75 is disposed so as to avoid the extension of the optical path of the laser light L0 and the light detection surface thereof faces the light emitting unit 7.

図１１（ａ）では、発光ユニット２１０は、円形の外縁を有しているが、発光ユニット２１０の形状（より厳密には、筐体２１１の形状）は特に限定されない。   In FIG. 11A, the light emitting unit 210 has a circular outer edge, but the shape of the light emitting unit 210 (more strictly, the shape of the housing 211) is not particularly limited.

なお、ダウンライトでは、ヘッドランプの場合とは異なり、理想的な点光源は要求されず、発光点が１つというレベルで十分である。それゆえ、発光部２の形状、大きさおよび配置に関する制約は、ヘッドランプの場合よりも少ない。   In the downlight, unlike a headlamp, an ideal point light source is not required, and a level of one light emitting point is sufficient. Therefore, there are fewer restrictions on the shape, size, and arrangement of the light emitting unit 2 than in the case of a headlamp.

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.

本発明は、半導体レーザ素子を励起光源として用い、蛍光体が発する蛍光を用いる発光装置として幅広く利用することが出来る。また、車両用前照灯および照明装置としても利用することが出来る。   The present invention can be widely used as a light-emitting device using a semiconductor laser element as an excitation light source and using fluorescence emitted from a phosphor. Moreover, it can utilize also as a vehicle headlamp and an illuminating device.

１ ヘッドランプ（車両用前照灯）
２ 半導体レーザ素子
４ 半導体レーザアレイ
７ 発光部
８ 反射鏡（第１反射鏡）
１５ 検出部
１６ 制御部
２０ 半導体レーザチップ
２４ｂ 反射鏡
２５ｂ 反射鏡
２８ａ 反射鏡（第１反射面）
２９ 反射膜（第２反射面）
５０ ヘッドランプ（車両用前照灯）
５８ 反射鏡
６０ ヘッドランプ（車両用前照灯）
７０ ヘッドランプ（車両用前照灯）
２００ レーザダウンライト（照明装置） 1 Headlamp (vehicle headlamp)
2 Semiconductor laser element 4 Semiconductor laser array 7 Light emitting part 8 Reflective mirror (first reflective mirror)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 Detection part 16 Control part 20 Semiconductor laser chip 24b Reflective mirror 25b Reflective mirror 28a Reflective mirror (1st reflective surface)
29 Reflective film (second reflective surface)
50 Headlamp (vehicle headlamp)
58 Reflector 60 Headlamp (vehicle headlamp)
70 Headlamp (vehicle headlamp)
200 Laser downlight (lighting device)

Claims (12)

閾値以上の注入電流が供給されたときにレーザ光を発振し、上記閾値を下回る注入電流が供給されたときに自然放出光を出射する半導体レーザ素子と、
上記半導体レーザ素子から発せられたレーザ光または自然放出光を受けて蛍光を発する発光部と、
上記注入電流が０より大きく、かつ上記閾値を下回る電流値を有するように、上記注入電流または上記閾値を変化させる制御を行うことが可能な制御部とを備え、
上記レーザ光の発振波長は、可視光の波長領域に含まれる波長であることを特徴とする発光装置。 A semiconductor laser element that oscillates laser light when an injection current greater than a threshold is supplied and emits spontaneous emission when an injection current lower than the threshold is supplied;
A light emitting unit that emits fluorescence in response to laser light or spontaneous emission emitted from the semiconductor laser element;
A control unit capable of controlling the injection current or the threshold value so that the injection current has a current value larger than 0 and lower than the threshold value,
The light emitting device according to claim 1, wherein an oscillation wavelength of the laser light is a wavelength included in a wavelength region of visible light. 上記レーザ光の光軸と上記発光部との相対位置関係の変化を検出する検出部をさらに備え、
上記相対位置関係が変化したことを上記検出部が検出した場合に、上記制御部は上記制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。 A detection unit that detects a change in the relative positional relationship between the optical axis of the laser beam and the light emitting unit;
The light-emitting device according to claim 1, wherein the control unit performs the control when the detection unit detects that the relative positional relationship has changed. 上記検出部は、上記レーザ光の強度を検出するものであり、
上記検出部が所定の強度以上のレーザ光を検出した場合に、上記制御部は上記制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の発光装置。 The detection unit detects the intensity of the laser beam,
The light emitting device according to claim 2, wherein the control unit performs the control when the detection unit detects a laser beam having a predetermined intensity or more. 上記半導体レーザ素子が複数設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光装置。   The light emitting device according to claim 1, wherein a plurality of the semiconductor laser elements are provided. 上記制御部は、ユーザからの指示に従って上記制御を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光装置。   The light-emitting device according to claim 1, wherein the control unit performs the control in accordance with an instruction from a user. 上記制御部は、上記半導体レーザ素子の温度を上昇させることにより上記閾値を上昇させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の発光装置。   The light emitting device according to claim 1, wherein the control unit increases the threshold value by increasing a temperature of the semiconductor laser element. 閾値以上の注入電流が供給されたときにレーザ光を発振し、上記閾値を下回る注入電流が供給されたときに自然放出光を出射する半導体レーザチップと、
上記半導体レーザチップが出射した自然放出光の配光制御を行う光学部材とがパッケージされていることを特徴とする半導体レーザ素子。 A semiconductor laser chip that oscillates laser light when an injection current equal to or higher than a threshold is supplied, and emits spontaneous emission when an injection current lower than the threshold is supplied;
A semiconductor laser element, wherein an optical member that controls light distribution of spontaneous emission light emitted from the semiconductor laser chip is packaged. 上記光学部材は、上記半導体レーザチップを覆う反射曲面を有する第１反射面と、当該第１反射面と対向する第２反射面とを有していることを特徴とする請求項７に記載の半導体レーザ素子。   The said optical member has a 1st reflective surface which has a reflective curved surface which covers the said semiconductor laser chip, and a 2nd reflective surface facing the said 1st reflective surface, The said reflective member of Claim 7 characterized by the above-mentioned. Semiconductor laser element. 上記第１反射面の一部には、配光制御した自然放出光を外部へ出射する窓部が形成されていることを特徴とする請求項８に記載の半導体レーザ素子。   9. The semiconductor laser device according to claim 8, wherein a part of the first reflecting surface is formed with a window for emitting spontaneous emission light subjected to light distribution control to the outside. 上記光学部材は、反射鏡を含み、当該反射鏡は、上記半導体レーザチップの周囲の一部に配置され、上記半導体レーザチップから出射される自然放射光を所定の立体角内へ配光制御する反射曲面を有していることを特徴とする請求項７に記載の半導体レーザ素子。   The optical member includes a reflecting mirror, and the reflecting mirror is disposed at a part of the periphery of the semiconductor laser chip, and controls light distribution of natural radiation emitted from the semiconductor laser chip within a predetermined solid angle. 8. The semiconductor laser device according to claim 7, wherein the semiconductor laser device has a reflective curved surface. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の発光装置または請求項７〜１０のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子を含むことを特徴とする車両用前照灯。   A vehicle headlamp comprising the light emitting device according to any one of claims 1 to 6 or the semiconductor laser element according to any one of claims 7 to 10. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の発光装置または請求項７〜１０のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子を含むことを特徴とする照明装置。   An illuminating device comprising the light emitting device according to any one of claims 1 to 6 or the semiconductor laser element according to any one of claims 7 to 10.
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