JP2019149297A - Light source device and light projection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光を発する光源装置およびそれを用いた投光装置に関する。 The present invention relates to a light source device that emits light and a light projecting device using the light source device.
従来、レーザ光源から出射された光を波長変換部材に照射することにより所定波長の光を生成する光源装置が知られている。この光源装置では、たとえば、波長変換部材により波長変換されて拡散された光と、波長変換部材により波長変換されずに拡散された光とが合成されて、白色光等、所定の色の光が生成される。このような光源装置が、たとえば、車両用前照灯の光源装置として利用されている。 Conventionally, there has been known a light source device that generates light having a predetermined wavelength by irradiating a wavelength conversion member with light emitted from a laser light source. In this light source device, for example, light that has been subjected to wavelength conversion by the wavelength conversion member and diffused and light that has been diffused without being subjected to wavelength conversion by the wavelength conversion member are combined to generate light of a predetermined color such as white light. Generated. Such a light source device is used, for example, as a light source device for a vehicle headlamp.
以下の特許文献１には、コヒーレントなレーザ光を発振する半導体レーザ素子と、レーザ光をインコヒーレントな光に変換して出射する光変換部材と、半導体レーザ素子と光変換部材とを結ぶ線の光変換部材側の延長線上に配置されるとともに、レーザ光の強度を検知する光検知器と、光検知器の検知出力を基準値と比較し、レーザ光の外部への出射を判断する判定部と、レーザ光が外部に出射することを抑制するための安全装置と、を備えた発光装置が記載されている。 In Patent Document 1 below, a semiconductor laser element that oscillates coherent laser light, a light conversion member that converts laser light into incoherent light, and a line that connects the semiconductor laser element and the light conversion member are disclosed. A light detector for detecting the intensity of the laser light, and a determination unit for comparing the detection output of the light detector with a reference value and determining the emission of the laser light to the outside while being arranged on the extension line on the light conversion member side And a light emitting device including a safety device for suppressing laser light from being emitted to the outside.
上記特許文献１の構成では、光検知器が半導体レーザ素子から離れた位置に配置されているため、これらを接続する信号線にノイズが乗り易く、また、回路的な遅延も生じ易い。このため、光変換部材（波長変換部材）の異常を適切かつ迅速に判定できない虞がある。 In the configuration of the above-mentioned Patent Document 1, since the photodetector is disposed at a position away from the semiconductor laser element, it is easy for noise to be applied to the signal line connecting them, and to cause a circuit delay. For this reason, there exists a possibility that abnormality of a light conversion member (wavelength conversion member) cannot be determined appropriately and rapidly.
かかる課題に鑑み、本発明は、波長変換部材の状態を適正に判定できる光源装置およびそれを用いた投光装置を提供することを目的とする。 In view of such a problem, an object of the present invention is to provide a light source device capable of appropriately determining the state of a wavelength conversion member and a light projecting device using the light source device.
本発明の第１の態様は、光源装置に関する。本態様に係る光源装置は、レーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光の波長を他の波長に変換するとともに波長変換された光を拡散させる波長変換部材と、前記波長変換部材により拡散された拡散光の一部を検出する光検出器と、前記レーザ光源および前記光検出器が配置された基板と、を備える。前記基板は、前記波長変換部材の入射面の側方で立ち上がるように設置されている。 A first aspect of the present invention relates to a light source device. The light source device according to this aspect includes a laser light source, a wavelength conversion member that converts the wavelength of the laser light emitted from the laser light source into another wavelength and diffuses the wavelength-converted light, and is diffused by the wavelength conversion member A photodetector for detecting a part of the diffused light, and a substrate on which the laser light source and the photodetector are arranged. The substrate is installed so as to rise on the side of the incident surface of the wavelength conversion member.
本態様に係る光源装置によれば、レーザ光源と光検出器とが１つの基板に設置されるため、これらを接続する信号線を短くできる。このため、信号線にノイズが乗りにくくなるとともに、回路的な遅延が生じにくくなる。よって、光検出器からの信号により波長変換部材の状態を適正に判定できる。 According to the light source device according to this aspect, since the laser light source and the photodetector are installed on one substrate, the signal line connecting them can be shortened. For this reason, it is difficult for noise to be applied to the signal line, and circuit delay is less likely to occur. Therefore, the state of the wavelength conversion member can be appropriately determined based on the signal from the photodetector.
また、基板が波長変換部材の入射面の側方で立ち上がるように設置されることにより、レーザ光源から出射されたレーザ光を、波長変換部材に対して斜めに入射させやすくなる。これにより、レーザ光をミラー等の光学素子を介することなく波長変換部材に直接入射させることができるため、レーザ光のロスを抑制できるとともに、装置の構成を簡素化できる。 In addition, since the substrate is installed so as to rise on the side of the incident surface of the wavelength conversion member, the laser light emitted from the laser light source can be easily incident obliquely on the wavelength conversion member. Accordingly, the laser beam can be directly incident on the wavelength conversion member without passing through an optical element such as a mirror, so that loss of the laser beam can be suppressed and the configuration of the apparatus can be simplified.
本発明の第２の態様は、光源装置に関する。本態様に係る光源装置は、レーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光の波長を他の波長に変換するとともに波長変換された光を拡散させる波長変換部材と、前記波長変換部材により拡散された拡散光の一部を検出する光検出器と、前記レーザ光源および前記光検出器が配置された基板と、前記波長変換部材が配置されるベース部材と、を備える。前記基板は、前記ベース部材の底面の側方で立ち上がるように前記ベース部材に設置されている。 A 2nd aspect of this invention is related with a light source device. The light source device according to this aspect includes a laser light source, a wavelength conversion member that converts the wavelength of the laser light emitted from the laser light source into another wavelength and diffuses the wavelength-converted light, and is diffused by the wavelength conversion member A photodetector for detecting a part of the diffused light, a substrate on which the laser light source and the photodetector are arranged, and a base member on which the wavelength conversion member is arranged. The substrate is installed on the base member so as to rise on the side of the bottom surface of the base member.
本態様に係る光源装置によれば、第１の態様と同様、レーザ光源と光検出器が１つの基板に設置されるため、光検出器からの信号により波長変換部材の状態を適正に判定できる。 According to the light source device according to this aspect, as in the first aspect, the laser light source and the photodetector are installed on one substrate, so that the state of the wavelength conversion member can be appropriately determined based on the signal from the photodetector. .
また、本態様に係る光源装置によれば、基板がベース部材の底面の側方で立ち上がるように設置されているため、ベース部材の底面をヒートシンクなどの他の部材に設置する際に、基板が支障となることがなく、ベース部材の底面をそのまま他の部材に載せることができる。また、この状態において、基板は他の部材に被さらないため、側方から基板にケーブル等を円滑に接続できる。 Further, according to the light source device according to this aspect, since the substrate is installed so as to rise on the side of the bottom surface of the base member, when the bottom surface of the base member is installed on another member such as a heat sink, the substrate is There is no hindrance, and the bottom surface of the base member can be placed on another member as it is. Further, in this state, since the board does not cover other members, a cable or the like can be smoothly connected to the board from the side.
本発明の第３の態様は、投光装置に関する。本態様に係る投光装置は、第１の態様または第２の態様に係る光源装置と、前記波長変換部材により拡散された前記拡散光を投射する投射光学系と、を備える。 A 3rd aspect of this invention is related with a light projector. The light projection device according to this aspect includes the light source device according to the first aspect or the second aspect, and a projection optical system that projects the diffused light diffused by the wavelength conversion member.
本態様に係る投光装置によれば、第１の態様または第２の態様と同様の効果が奏される。 According to the light projecting device according to this aspect, the same effects as those of the first aspect or the second aspect are exhibited.
以上のとおり、本発明に係る光源装置および投光装置によれば、波長変換部材の状態を適正に判定でき、レーザ光源を円滑に制御できる。 As described above, according to the light source device and the light projecting device according to the present invention, the state of the wavelength conversion member can be appropriately determined, and the laser light source can be controlled smoothly.
本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。 The effects and significance of the present invention will become more apparent from the following description of embodiments. However, the embodiment described below is merely an example when the present invention is implemented, and the present invention is not limited to what is described in the following embodiment.
以下、本発明の実施形態について、図を参照して説明する。便宜上、各図には互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸が付記されている。Ｚ軸正方向は、投光装置１の光投射方向である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. For convenience, the X, Y, and Z axes orthogonal to each other are appended to each drawing. The Z-axis positive direction is the light projection direction of the light projecting device 1.
図１は、投光装置１の構成を示す斜視図である。 FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of the light projecting device 1.
投光装置１は、光を生成する光源装置２と、光源装置２により生成された光を投射するための投射光学系３とを備える。投射光学系３は、２つの投射レンズ７１、７２を備え、投射レンズ７１、７２によって光源装置２からの光を集光して目標領域へと投射する。投射レンズ７１、７２は、図示しない部材によって投光装置１の内部において支持されている。なお、投射光学系３は、必ずしも２つの投射レンズ７１、７２から構成されなくともよく、たとえば、１つのレンズでもよく、２つ以上のレンズやミラーを備えていてもよい。また、投射光学系３は、凹面ミラーによって光源装置２からの光を集光する構成であってもよい。
The light projecting device 1 includes a
光源装置２は、ベース部材１０と、基板２１と、外部接続部材２２と、レーザ光源３０と、集光レンズ４１と、保持部材４２と、波長変換部材５０と、ミラー６１と、を備える。
The
ベース部材１０は、アルミニウム等の熱伝導性に優れた部材により構成され、Ｘ−Ｙ平面に平行な方向に広がった板状の底部１１と、Ｙ−Ｚ平面に平行な方向に広がった板状の壁部１２と、を備える。底部１１のＺ軸負側の面、すなわち、ベース部材１０の底面は、ヒートシンク４に対する設置面となっている。また、壁部１２のＸ軸負側の面、すなわちベース部材１０の一方の側面は、基板２１が設置される設置面１２ａとなっている。設置面１１ａは、Ｘ−Ｙ平面に平行な平面であり、設置面１２ａは、Ｙ−Ｚ平面に平行な平面である。
The
投光装置１が取り付けられる位置には、ヒートシンク４が設けられる。投光装置１は、底部１１の設置面１１ａがヒートシンク４の設置面４ａに重ねられた状態で、ヒートシンク４に設置される。設置面１１ａは平坦な平面であるため、略全面に亘ってヒートシンク４の設置面４ａに接触する。したがって、波長変換部材５０や基板２１に設置されたレーザ光源３０等からベース部材１０へと伝わった熱は、ヒートシンク４へと効率よく伝導する。
A heat sink 4 is provided at a position where the light projecting device 1 is attached. The light projecting device 1 is installed on the heat sink 4 in a state where the
レーザ光源３０は、青色波長帯（たとえば、４５０ｎｍ）のレーザ光を出射する。レーザ光源３０は、たとえば、半導体レーザからなっている。レーザ光源３０から出射されるレーザ光の波長は、適宜変更可能である。レーザ光源３０は、必ずしも単一の発光領域を有するシングルエミッターの半導体レーザでなくともよく、たとえば、１つの発光素子に複数の発光領域を有するマルチエミッターの半導体レーザであってもよい。また、レーザ光源３０は、必ずしも単一波長帯のレーザ光を出射するものでなくともよく、たとえば、１つの基板に複数の発光素子がマウントされたマルチ発光の半導体レーザであってもよい。
The
レーザ光源３０は、出射光軸が波長変換部材５０の入射面５０ａ（Ｚ軸正側の面）に対して傾いた状態で、ベース部材１０の壁部１２に設置される。レーザ光源３０の壁部１２への設置については、追って図３を参照して説明する。
The
集光レンズ４１は、レーザ光源３０から出射されたレーザ光を、波長変換部材５０の入射面５０ａ上に集光させる。集光レンズ４１の外縁部は、接着剤４１ａにより保持部材４２に接着される。保持部材４２は、中央に孔が形成された板状部材である。保持部材４２は、接着剤４２ａにより壁部１２のＸ軸正側の面に接着される。保持部材４２が接着される壁部１２のＸ軸正側の面は、Ｙ−Ｚ平面に対して傾いている。これにより、集光レンズ４１の光軸は、レーザ光源３０の出射光軸に一致させられる。
The condensing
波長変換部材５０は、ベース部材１０の底部１１の上面側に形成された凹部１１ｂの底面において、集光レンズ４１によって集光されたレーザ光が照射される位置に配置される。波長変換部材５０は、長方形形状の板状の部材であり、入射面５０ａがＸ−Ｙ平面に平行となるように設置される。
The
波長変換部材５０は、入射したレーザ光の一部を、青色波長帯とは異なる波長に変換して、Ｚ軸方向に拡散させる。波長変換されなかった他のレーザ光は、波長変換部材５０によってＺ軸方向に拡散される。こうして拡散された２種類の波長の光が合成されて、所定の色の光が生成される。各波長の光は、投射光学系３に取り込まれる。投射光学系３は、波長変換部材５０により拡散された拡散光を目標領域に投射する。
The
本実施形態では、波長変換部材５０によって、レーザ光の一部が、黄色波長帯の光に変換される。波長変換後の黄色波長帯の拡散光と、波長変換されなかった青色波長帯の拡散光とが合成されて、白色の光が生成される。なお、波長変換後の波長は黄色波長帯でなくてもよく、生成される光の色は、白以外の色であってもよい。波長変換部材５０の構成については、追って図５を参照して説明する。
In the present embodiment, the
波長変換部材５０によって拡散された拡散光の一部は、投射レンズ７１の入射面７１ａによって反射される。底部１１の上面側には、さらに凹部１１ｃが形成されており、凹部１１ｃにミラー６１が配置される。ミラー６１は、投射レンズ７１の入射面７１ａで反射された拡散光を、後述する光検出器６３へと導く。
A part of the diffused light diffused by the
基板２１は、波長変換部材５０の入射面５０ａの側方で立ち上がるように、ベース部材１０に設置されている。本実施形態では、ベース部材１０の設置面１１ａが波長変換部材５０の入射面５０ａと平行であるため、基板２１は、ベース部材１０の設置面１１ａに対しても、側方で立ち上がるように設置されている。具体的には、基板２１は、入射面５０ａの側方で入射面５０ａに対して垂直となるように、かつ、設置面１１ａの側方で設置面１１ａに対して垂直となるように、ベース部材１０に設置されている。外部接続部材２２は、基板２１に設置されており、たとえば車両側の制御回路等、外部制御回路との間の信号の送受信に用いられる。すなわち、外部接続部材２２は、コネクタである。
The
図２は、投光装置１の光学系の構成および配置を示す斜視図である。図２には、便宜上、光学系のみが図示されている。光源装置２は、図１に示した構成に加えて、光学フィルタ６２と光検出器６３を備える。以下、レーザ光源３０の出射方向を、「Ｘ１方向」と称し、Ｘ１方向と反対方向を、「Ｘ２方向」と称する。
FIG. 2 is a perspective view showing the configuration and arrangement of the optical system of the light projecting device 1. In FIG. 2, only the optical system is shown for convenience. The
レーザ光源３０は、ステム３１と、キャップ３２と、複数のリードピン３３と、を備える。ステム３１とキャップ３２は、いずれも円柱形状を有している。ステム３１には、図示しない発光素子が設置されている。キャップ３２は、中央にレーザ光が通るための孔が設けられている。ステム３１の発光素子からＸ１方向に出射されたレーザ光は、キャップ３２に設けられた孔を通って、集光レンズ４１および波長変換部材５０へと向かう。また、ステム３１の外径は、キャップ３２の外径よりも大きい。ステム３１のＸ１方向側には、キャップ３２の周囲に位置し、Ｘ１方向に垂直な面３１ａが形成されている。後述するように、面３１ａは、レーザ光源３０が壁部１２へ設置される際に壁部１２に密着させられる。リードピン３３は、ステム３１に設置されている。リードピン３３は、基板２１の回路に対して電気的に接続される。
The
波長変換部材５０により拡散された拡散光の一部は、投射レンズ７１の入射面７１ａによって反射され、ミラー６１へと向かう。ミラー６１は、投射レンズ７１の入射面７１ａで反射された拡散光を、光学フィルタ６２および光検出器６３へと反射する。光学フィルタ６２は、ベース部材１０の壁部１２に設置され、光学フィルタ６２に入射する拡散光のうち、黄色波長帯の光のみを透過する。また、光学フィルタ６２の透過率は、後段の光検出器６３に入射する光量が適正なレベルになるよう設定される。
Part of the diffused light diffused by the
光検出器６３は、基板２１に設置され、基板２１の回路に対して電気的に接続される。光検出器６３は、たとえば、フォトダイオードである。光検出器６３は、波長変換部材５０により拡散された拡散光の一部を検出する。より詳細には、光検出器６３は、光学フィルタ６２を透過した黄色波長帯の光を受光して、受光した黄色波長帯の光量に応じた検出信号を出力する。
The
図３は、レーザ光源３０の出射光軸を通るＸ−Ｚ平面に平行な平面で投光装置１を切断したときの断面をＹ軸正方向に見た断面図である。光源装置２は、図１、２で説明した構成に加えて、リングネジ１３を備える。なお、図３には、断面よりもＹ軸負側に位置するレーザ光源３０のリードピン３３が、便宜上、破線で図示されている。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the cross section when the light projecting device 1 is cut along a plane parallel to the XZ plane passing through the emission optical axis of the
図３に示すように、Ｘ１方向は、Ｘ軸正方向を、Ｙ軸正方向に見て時計回りに約２０°回転した方向である。すなわち、レーザ光源３０の出射光軸は、Ｘ−Ｙ平面に対して約２０°傾いている。ベース部材１０の壁部１２には、壁部１２をＸ１、Ｘ２方向に貫通する孔１２ｂが形成されている。孔１２ｂには、Ｘ１、Ｘ２方向に垂直な、リング状の面１２ｃが形成されている。面１２ｃの内径は、レーザ光源３０のキャップ３２の外径よりも大きく、ステム３１の外径よりも小さい。面１２ｃの外径は、ステム３１の外径よりも僅かに大きい。
As shown in FIG. 3, the X1 direction is a direction obtained by rotating the X-axis positive direction by about 20 ° clockwise as viewed in the Y-axis positive direction. That is, the outgoing optical axis of the
レーザ光源３０の設置の際には、ステム３１の外周付近のＸ１方向側の面３１ａ（図２参照）が面１２ｃに接触するまで、レーザ光源３０が孔１２ｂに対してＸ１方向に挿入される。孔１２ｂの内側面には、Ｘ１、Ｘ２方向を中心とするネジ溝１２ｄが形成されている。リングネジ１３は、リング状のネジである。リングネジ１３の中心には、リングネジ１３をＸ１、Ｘ２方向に貫通する孔が設けられており、リングネジ１３の外側面には、ネジ溝１２ｄに噛み合うネジ溝が形成されている。レーザ光源３０が孔１２ｂに挿入された後、リングネジ１３がネジ溝１２ｄに沿って回転され孔１２ｂに嵌め込まれる。これにより、ステム３１のＸ２方向側の面が、リングネジ１３のＸ１方向側の面によってＸ１方向に押され、ステム３１のＸ１方向側の面３１ａが面１２ｃに押し付けられる。
When the
こうして、レーザ光源３０が壁部１２に対して固定されると、レーザ光源３０で生じた熱が、面１２ｃへと移動し、図３において白抜き矢印で示すように、ベース部材１０を介してヒートシンク４へと移動する。これにより、レーザ光源３０で生じた熱を効率よく放熱できる。
Thus, when the
レーザ光源３０が壁部１２に設置された後、基板２１が壁部１２のＸ軸負側の設置面１２ａに設置される。このとき、基板２１に設けられた図示しない孔に、レーザ光源３０のリードピン３３が通される。そして、リードピン３３が基板２１の回路に対して半田により電気的に接続される。こうして、レーザ光源３０が基板２１に設置される。
After the
図４は、光検出器６３に入射する拡散光の光軸を通るＸ−Ｚ平面に平行な平面で投光装置１を切断したときの断面をＹ軸正方向に見た断面図である。光源装置２は、図１〜３で説明した構成に加えて、基板２１を壁部１２の設置面１２ａに固定するためのネジ１４を備える。なお、図４には、断面よりもＹ軸負側に位置する波長変換部材５０が、便宜上、破線で図示されている。
FIG. 4 is a cross-sectional view in which the cross section when the light projecting device 1 is cut in a plane parallel to the XZ plane passing through the optical axis of the diffused light incident on the
ベース部材１０の壁部１２には、Ｘ軸方向に貫通する孔１２ｅが形成されている。光学フィルタ６２は、孔１２ｅのＸ軸正側の端部に設置される。光検出器６３は、基板２１の設置前に、あらかじめ基板２１の回路に対して電気的に接続された状態で基板２１に設置される。そして、基板２１がネジ１４により壁部１２の設置面１２ａに設置される。こうして、基板２１がベース部材１０に対して固定される。
The
図５は、波長変換部材５０の構成を模式的に示す側面図である。
FIG. 5 is a side view schematically showing the configuration of the
波長変換部材５０は、基板５１の上面に、反射膜５２と、蛍光体層５３とを積層した構成となっている。
The
基板５１は、たとえば、シリコンや窒化アルミニウムセラミック、サファイヤガラスなどからなっている。反射膜５２は、第１の反射膜５２ａと第２の反射膜５２ｂとが積層されて構成されている。第１の反射膜５２ａは、たとえば、Ａｇ、Ａｇ合金、Ａｌなどの金属膜である。第２の反射膜５２ｂは、反射とともに第１の反射膜５２ａを酸化などから保護する機能をも有し、たとえば、ＳｉＯ２、ＺｎＯ、ＺｒＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＳｉＮ、ＡｌＮなど誘電体の１つまたは複数の層からなっている。反射膜５２は、必ずしも、第１の反射膜５２ａおよび第２の反射膜５２ｂから構成されなくともよく、単層または３つ以上の層が積層された構成であってもよい。
The
蛍光体層５３は、蛍光体粒子５３ａをバインダ５３ｂで固定することにより形成される。蛍光体粒子５３ａは、レーザ光源３０から出射された青色波長帯のレーザ光が照射されることによって黄色波長帯の蛍光を発する。蛍光体粒子５３ａとして、たとえば、平均粒子径が１μｍ〜３０μｍの（ＹｎＧｄ１−ｎ）３（ＡｌｍＧａ１−ｍ）５Ｏ１２：Ｃｅ（０．５≦ｎ≦１、０．５≦ｍ≦１）が用いられる。また、バインダ５３ｂとして、ポリメチルシルセスキオキサンなどのシルセスキオキサンを主に含む透明材料が用いられる。
The
さらに、蛍光体層５３の内部に、ボイド５３ｃを設けることが好ましい。これにより、内部に侵入したレーザ光をより効率的に散乱させて、光源装置２から取り出すことができる。また、第２の反射膜５２ｂ付近にボイド５３ｃが存在することにより、第２の反射膜５２ｂの表面によるエネルギーロスを低減しつつ、効果的にレーザ光と蛍光を散乱させることができる。蛍光体層５３には、さらに、強度および耐熱性を高めるためのフィラー５３ｄが含まれる。
Furthermore, it is preferable to provide a void 53 c inside the
レーザ光源３０から出射されたレーザ光は、図５に示す励起領域Ｒ１に照射され、蛍光体層５３の表面または内部で、散乱、吸収される。このとき、レーザ光の一部は、蛍光体粒子５３ａにより黄色波長帯の光に変換されて、蛍光体層５３から放射される。また、レーザ光の他の一部は、黄色波長帯の光に変換されずに散乱されて青色波長帯の光のまま蛍光体層５３から放射される。このとき、各波長帯の光は、蛍光体層５３内を伝搬しながら散乱されるため、励起領域Ｒ１よりもやや広い発光領域Ｒ２から放射される。
The laser light emitted from the
こうして放射された２つの波長帯の光が、投射光学系３（投射レンズ７１、７２）により取り込まれ、目標領域に投射される。これにより、青色波長帯の光と黄色波長帯の光が合成された白色の光が、投光装置１から目標領域に投射される。また、２つの波長帯の光の一部は、投射レンズ７１の入射面７１ａに反射され、ミラー６１を介して光学フィルタ６２へと向かう。光学フィルタ６２は、２つの波長帯の光のうち、黄色波長帯の光を透過し、青色波長帯の光を遮断する。そして、光学フィルタ６２を透過した黄色波長帯の光が、光検出器６３により受光される。
The light in the two wavelength bands emitted in this way is taken in by the projection optical system 3 (
図６は、光源装置２の主たる回路構成を示す回路ブロック図である。
FIG. 6 is a circuit block diagram illustrating a main circuit configuration of the
光源装置２は、コントローラ１０１と、レーザ駆動回路１０２と、信号処理回路１０３と、外部接続部材２２と、を備える。コントローラ１０１と、レーザ駆動回路１０２と、信号処理回路１０３と、外部接続部材２２とは、回路部の構成として基板２１に配置されている。また、レーザ光源３０は、基板２１の配線パターンにより基板２１上のレーザ駆動回路１０２と電気的に接続されており、光検出器６３は、基板２１の配線パターンにより基板２１上の信号処理回路１０３と電気的に接続されている。
The
コントローラ１０１は、ＣＰＵ等の演算処理回路と、メモリとを備え、所定の制御プログラムに従って各部を制御する。レーザ駆動回路１０２は、コントローラ１０１からの制御信号に従って、レーザ光源３０を駆動する。信号処理回路１０３は、光検出器６３から出力された検出信号を処理してコントローラ１０１に出力する。外部接続部材２２は、外部制御回路との間でコントローラ１０１が信号の送受信を行うためのコネクタである。
The
図７は、コントローラ１０１による点灯制御を示すフローチャートである。
FIG. 7 is a flowchart showing lighting control by the
コントローラ１０１は、光源装置２が起動されると（Ｓ１１：ＹＥＳ）、レーザ駆動回路１０２を制御することによりレーザ光源３０を駆動し、レーザ光源３０からレーザ光を出射させる（Ｓ１２）。これにより、レーザ光源３０から出射されたレーザ光が波長変換部材５０に照射され、波長変換部材５０より拡散された拡散光が、投射光学系３を介して目標領域に投射される。そして、コントローラ１０１は、光検出器６３の検出信号に基づいて、黄色波長帯の光量が所定値以上であるか否かを判定する（Ｓ１３）。
When the
ここで、波長変換部材５０が適正な状態である場合、波長変換部材５０に照射されたレーザ光に基づいて、波長変換部材５０から拡散光が生じる。拡散光の大部分は、投射光学系３により目標領域へと導かれ、拡散光の一部は、投射レンズ７１の入射面７１ａで反射される。投射レンズ７１の入射面７１ａにより反射された拡散光のうち黄色波長帯の光は、光検出器６３に入射する。一方、波長変換部材５０が劣化等により損傷し、あるいは蛍光体層５３の一部が欠落した場合、波長変換部材５０から適正に拡散光が生じず、光検出器６３に入射する黄色波長帯の光量が所定の閾値よりも小さくなる。したがって、光検出器６３の検出信号に基づいて、黄色波長帯の光量が閾値以上であるか否かを判定することで、波長変換部材５０が適正な状態であるか否かを判定できる。
Here, when the
黄色波長帯の光量が閾値以上である場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、すなわち波長変換部材５０が適正な状態である場合、コントローラ１０１は、光源装置２の駆動が終了させられたか否かを判定する（Ｓ１４）。光源装置２の駆動が継続される場合（Ｓ１４：ＮＯ）、コントローラ１０１は、レーザ光源３０の駆動を継続し、処理をＳ１３に戻す。光源装置２の駆動が終了させられると（Ｓ１４：ＹＥＳ）、コントローラ１０１は、レーザ駆動回路１０２を制御することによりレーザ光源３０の駆動を停止させる（Ｓ１５）。他方、黄色波長帯の光量が閾値未満である場合（Ｓ１３：ＮＯ）、すなわち波長変換部材５０に劣化等により損傷または欠落が生じたような場合、コントローラ１０１は、処理をＳ１５に進めて、レーザ光源３０の駆動を強制的に停止させる（Ｓ１５）。
When the amount of light in the yellow wavelength band is equal to or greater than the threshold (S13: YES), that is, when the
なお、ステップＳ１３の判定がＮＯの場合、すなわち、波長変換部材５０に異常が生じた場合、コントローラ１０１は、その後、波長変換部材５０が復旧するまで間、ステップＳ１１において再度、光源装置２が起動されても、レーザ光源３０を駆動されないように制御する。また、ステップＳ１３の判定がＮＯの場合、コントローラ１０１は、波長変換部材５０に異常が生じたことを示す情報を、車両側の制御回路等に送信して、その旨の報知を車両側の制御回路に行わせてもよい。あるいは、光源装置２がスピーカ等の報知手段を備える場合、コントローラ１０１は、ステップＳ１３の判定がＮＯの場合に、この報知手段により、波長変換部材５０に異常が生じたことを報知させてもよい。これにより、使用者は、適切な措置を円滑にとることができる。
If the determination in step S13 is NO, that is, if an abnormality has occurred in the
＜実施形態の効果＞
以上、本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
<Effect of embodiment>
As mentioned above, according to this embodiment, the following effects are produced.
レーザ光源３０と光検出器６３とが１つの基板２１に設置されるため、レーザ光源３０および光検出器６３とコントローラ１０１とを接続する信号線を短くできる。このため、信号線にノイズが乗りにくくなるとともに、回路的な遅延が生じにくくなる。よって、光検出器６３からの信号により波長変換部材５０の状態を適正に判定でき、レーザ光源３０を円滑に制御できる。
Since the
また、基板２１が波長変換部材５０の入射面５０ａの側方で立ち上がるように設置されることにより、レーザ光源３０から出射されたレーザ光を、波長変換部材５０に対して斜めに入射させやすくなる。これにより、レーザ光をミラー等の光学素子を介することなく波長変換部材５０に入射させることができるため、レーザ光のロスを抑制できるとともに、装置の構成を簡素化できる。
In addition, by installing the
基板２１は、波長変換部材５０の入射面５０ａに対して垂直に設置されている。これにより、レーザ光源３０を、出射光軸が入射面５０ａに対して傾くように基板２１に配置しやすくなる。なお、基板２１は、波長変換部材５０の入射面５０ａに対して垂直な状態から波長変換部材５０の入射面５０ａに近づく方向に３０°程度までの範囲において傾いていてもよい。この場合も、レーザ光源３０を、出射光軸が入射面５０ａに対して傾くように基板２１に配置しやすくなる。
The
基板２１がベース部材１０の設置面１１ａの側方で立ち上がるように設置されているため、ベース部材１０の設置面１１ａをヒートシンク４等の他の部材に設置する際に、基板２１が支障となくことがなく、ベース部材１０の設置面１１ａをそのまま他の部材に載せることができる。また、この状態において、基板２１はヒートシンク４等の他の部材に被さらないため、側方から基板２１にケーブル等を接続しやすくなる。
Since the
基板２１は、ベース部材１０の設置面１１ａに対して垂直に設置されている。これにより、基板２１に設けられた外部接続部材２２にケーブル等を接続しやすくなる。なお、基板２１は、ベース部材１０の設置面１１ａに対して垂直な状態からベース部材１０の設置面１１ａに近づく方向に３０°までの範囲で傾いていてもよい。この場合も、基板２１に設けられた外部接続部材２２にケーブル等を接続しやすくなる。
The
レーザ光源３０は、出射光軸が波長変換部材５０の入射面５０ａに対して傾くよう基板２１に配置されている。これにより、レーザ光をミラー等の光学素子を介することなく直接波長変換部材５０に入射させることができる。
The
図２に示したように、投射レンズ７１の入射面７１ａで反射された拡散光を反射させて光検出器６３へと導くミラー６１（反射部）が設けられている。これにより、拡散光の一部を円滑に光検出器６３へと導くことができる。
As shown in FIG. 2, a mirror 61 (reflecting unit) is provided that reflects diffused light reflected by the
図２に示したように、波長変換部材５０と光検出器６３との間に配置され、黄色波長帯の光を透過させる光学フィルタ６２が設けられている。これにより、外光等の波長変換部材５０を経由しない光が光検出器６３に入射することを抑止できる。よって、光学フィルタ６２を透過して光検出器６３へと導かれる波長変換部材５０からの拡散光の光量に基づいて、波長変換部材５０に異常が生じているか否かをより適正に判定できる。
As shown in FIG. 2, an
図７に示したように、光検出器６３の検出信号に基づいて、コントローラ１０１により、波長変換部材５０の異常が検出される。具体的には、コントローラ１０１は、黄色波長帯の光量が所定の閾値未満である場合に、波長変換部材５０に異常が生じていると判定する。こうして、波長変換部材５０の異常を検出することにより、レーザ光源３０を速やかに停止させることででき、レーザ光源３０からの光が直接外部に出射されることを抑止することができる。
As shown in FIG. 7, the
＜変更例＞
投光装置１および光源装置２の構成は、上記実施形態に示した構成以外に、種々の変更が可能である。
<Example of change>
The configurations of the light projecting device 1 and the
たとえば、上記実施形態では、波長変換部材５０の入射面５０ａおよびベース部材１０の設置面１１ａに垂直となるように基板２１が設置されたが、図８に示すように、波長変換部材５０の入射面５０ａおよびベース部材１０の設置面１１ａに垂直な状態から波長変換部材５０の入射面５０ａおよびベース部材１０の設置面１１ａに近づく方向に傾くように、基板２１が設置されてもよい。この場合、上記実施形態の効果の項で述べたように、基板２１の傾き角は、３０°までの範囲に設定されることが好ましい。図８の変更例では、基板２１の傾き角が約２０°であり、レーザ光源３０の出射光軸が基板２１の表面に対して垂直になっている。
For example, in the above embodiment, the
なお、波長変換部材５０の入射面５０ａおよびベース部材１０の設置面１１ａに垂直な状態から波長変換部材５０の入射面５０ａおよびベース部材１０の設置面１１ａから離れる方向に傾くように、基板２１が設置されてもよい。但し、この場合は、レーザ光源３０からのレーザ光が直接波長変換部材５０の入射面５０ａに入射するようにレーザ光源３０を基板２１に設置することが難しくなる。よって、波長変換部材５０の入射面５０ａおよびベース部材１０の設置面１１ａに垂直な状態から波長変換部材５０の入射面５０ａおよびベース部材１０の設置面１１ａから離れる方向に傾くように、基板２１が設置する場合には、傾き角をなるべく小さく設定することが好ましい。
The
また、上記実施形態では、投射レンズ７１の入射面７１ａで反射された拡散光が、１つのミラー６１で反射されて、光学フィルタ６２および光検出器６３へと導かれたが、これに限らず、複数のミラーによって拡散光が光学フィルタ６２および光検出器６３へと反射されてもよい。また、凹部１１ｃに鏡面仕上げが施され、鏡面仕上げされた凹部１１ｃによって、拡散光が光学フィルタ６２および光検出器６３へと反射されてもよい。この場合、ミラー６１は省略される。また、ミラー６１に代えて、反射プリズム等の導光部材が用いられてもよい。
Moreover, in the said embodiment, the diffused light reflected by the
また、上記実施形態では、光学フィルタ６２に入射する拡散光のうち、黄色波長帯の光のみを透過するよう光学フィルタ６２が構成されたが、これに代えて、光学フィルタ６２に入射する拡散光のうち、青色波長帯の光のみを透過するよう光学フィルタ６２が構成されてもよい。この場合、コントローラ１０１は、図７のＳ１３において、青色波長帯の光量が所定値の閾値以上であるか否かを判定し、青色波長帯の光量が閾値以上である場合に、レーザ光源３０の駆動を停止させる。
In the above embodiment, the
また、上記実施形態において、波長変換部材５０の蛍光体層５３に含まれる蛍光体粒子５３ａの種類は、必ずしも１種類でなくてもよく、たとえば、レーザ光源３０からのレーザ光によって互いに異なる波長の蛍光を生じる複数種類の蛍光体粒子５３ａが蛍光体層５３に含まれてもよい。この場合、各種類の蛍光体粒子５３ａから生じた蛍光の拡散光と、これら蛍光体粒子５３ａによって波長変換されなかったレーザ光の拡散光とによって、所定の色の光が生成される。
Moreover, in the said embodiment, the kind of
また、上記実施形態では、波長変換部材５０の入射面５０ａ側に生じた拡散光を投射光学系３で集光する構成であったが、波長変換部材５０を透過して生じる拡散光を投射光学系３で集光する構成であってもよい。また、基板２１に配置されるレーザ光源３０の数は、１つに限らず複数であってもよい。この場合、各レーザ光源３０からの光が波長変換部材５０の入射面５０ａ上で重なるように照射されてもよく、あるいは、互いにずれた位置に照射されてもよい。
Moreover, in the said embodiment, although it was the structure which condenses the diffused light which arose on the
さらに、必ずしも、投射レンズ７１の入射面７１ａで反射された拡散光を光検出器６３に導く構成でなくてもよく、投射レンズ７１の入射面７１ａから外れた拡散光をミラーや鏡面仕上げされたベース部材１０の表面等で反射して光検出器６３に導く構成であってもよい。また、波長変換部材５０の入射面５０ａとベース部材１０の底面（設置面１１ａ）は、必ずしも平行でなくてもよい。
Further, the diffused light reflected by the
この他、本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。 In addition, the embodiment of the present invention can be variously modified as appropriate within the scope of the technical idea shown in the claims.
１ … 投光装置
２ … 光源装置
３ … 投射光学系
１０ … ベース部材
１１ａ … 設置面（底面）
２１ … 基板
３０ … レーザ光源
５０ … 波長変換部材
５０ａ … 入射面
６１ … ミラー（反射部）
６２ … 光学フィルタ
６３ … 光検出器
７１ … 投射レンズ
７１ａ … 入射面
１０１ … コントローラ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
DESCRIPTION OF
62 ...
Claims (10)
前記レーザ光源から出射されたレーザ光の波長を他の波長に変換するとともに波長変換された光を拡散させる波長変換部材と、
前記波長変換部材により拡散された拡散光の一部を検出する光検出器と、
前記レーザ光源および前記光検出器が配置された基板と、を備え、
前記基板は、前記波長変換部材の入射面の側方で立ち上がるように設置されている、
ことを特徴とする光源装置。 A laser light source;
A wavelength conversion member that converts the wavelength of the laser light emitted from the laser light source into another wavelength and diffuses the wavelength-converted light;
A photodetector for detecting a part of diffused light diffused by the wavelength conversion member;
A substrate on which the laser light source and the photodetector are arranged,
The substrate is installed so as to rise on the side of the incident surface of the wavelength conversion member,
A light source device characterized by that.
前記基板は、前記波長変換部材の入射面に垂直、または前記波長変換部材の入射面に垂直な状態から前記波長変換部材の入射面に近づく方向に３０°までの範囲で傾くように設置されている、
ことを特徴とする光源装置。 The light source device according to claim 1,
The substrate is installed so as to be tilted in a range of up to 30 ° in a direction perpendicular to the incident surface of the wavelength conversion member or in a direction approaching the incident surface of the wavelength conversion member from a state perpendicular to the incident surface of the wavelength conversion member. Yes,
A light source device characterized by that.
前記レーザ光源から出射されたレーザ光の波長を他の波長に変換するとともに波長変換された光を拡散させる波長変換部材と、
前記波長変換部材により拡散された拡散光の一部を検出する光検出器と、
前記レーザ光源および前記光検出器が配置された基板と、
前記波長変換部材が配置されるベース部材と、を備え、
前記基板は、前記ベース部材の底面の側方で立ち上がるように前記ベース部材に設置されている、
ことを特徴とする光源装置。 A laser light source;
A wavelength conversion member that converts the wavelength of the laser light emitted from the laser light source into another wavelength and diffuses the wavelength-converted light;
A photodetector for detecting a part of diffused light diffused by the wavelength conversion member;
A substrate on which the laser light source and the photodetector are disposed;
A base member on which the wavelength conversion member is disposed,
The substrate is installed on the base member so as to rise on the side of the bottom surface of the base member.
A light source device characterized by that.
前記基板は、前記ベース部材の底面に垂直、または前記ベース部材の底面に垂直な状態から前記ベース部材の底面に近づく方向に３０°までの範囲で傾くように設置されている、
ことを特徴とする光源装置。 The light source device according to claim 3.
The substrate is installed so as to be inclined in a range of up to 30 ° in a direction perpendicular to the bottom surface of the base member or in a direction approaching the bottom surface of the base member from a state perpendicular to the bottom surface of the base member.
A light source device characterized by that.
前記レーザ光源は、出射光軸が前記波長変換部材の入射面に対して傾くよう前記基板に配置される、
ことを特徴とする光源装置。 In the light source device according to any one of claims 1 to 4,
The laser light source is disposed on the substrate such that an outgoing optical axis is inclined with respect to an incident surface of the wavelength conversion member.
A light source device characterized by that.
前記波長変換部材により拡散された前記拡散光を目標領域に投射するための投射レンズの入射面で反射された前記拡散光を反射させて前記光検出器へと導く反射部と、を備える、
ことを特徴とする光源装置。 The light source device according to any one of claims 1 to 5,
A reflection unit that reflects the diffused light reflected by an incident surface of a projection lens for projecting the diffused light diffused by the wavelength conversion member onto a target area, and guides the diffused light to the photodetector.
A light source device characterized by that.
前記波長変換部材と前記光検出器との間に配置され、所定波長の前記拡散光を透過させる光学フィルタを備える、
ことを特徴とする光源装置。 The light source device according to any one of claims 1 to 6,
An optical filter that is disposed between the wavelength conversion member and the photodetector and transmits the diffused light having a predetermined wavelength;
A light source device characterized by that.
前記光検出器の検出信号に基づいて前記波長変換部材の異常を検出するコントローラを備える、
ことを特徴とする光源装置。 The light source device according to any one of claims 1 to 7,
A controller that detects an abnormality of the wavelength conversion member based on a detection signal of the photodetector;
A light source device characterized by that.
前記波長変換部材により拡散された前記拡散光を投射する投射光学系と、を備える、
ことを特徴とする投光装置。 A light source device according to any one of claims 1 to 8,
A projection optical system for projecting the diffused light diffused by the wavelength conversion member,
A light projection device characterized by that.
前記投射光学系は、前記波長変換部材により拡散された前記拡散光を目標領域に投射するための投射レンズを備える、
ことを特徴とする投光装置。 The light projection device according to claim 9,
The projection optical system includes a projection lens for projecting the diffused light diffused by the wavelength conversion member onto a target area.
A light projection device characterized by that.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018033524A JP2019149297A (en) | 2018-02-27 | 2018-02-27 | Light source device and light projection device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2018033524A Pending JP2019149297A (en) | 2018-02-27 | 2018-02-27 | Light source device and light projection device |
Country Status (1)
| Country | Link |
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2018
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