JP6659392B2 - 照明装置 - Google Patents
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Description
図1の(a)は、本発明の実施形態1に係る照明装置1Aの概要構成を示す図である。同図に示すように、照明装置1Aは、光源部2A、光学系α3、励起光走査部4、光学系β5、および発光部6を備える。
光源部2Aは、本実施形態では、4つのレーザ素子(励起光源)2cが、フィン2aを有する放熱ベース2bに搭載されたものである。
光学系α3は、レーザ光をコリメートする光学系、レーザ光のスポット形状を成形するビーム成形光学系(レンズ、回折光学素子など)、レーザ光を集光する集光レンズなどで構成されるが、本発明の本質とはあまり関係がないため、ここでは、その説明を省略する。なお、光学系α3と光源部2Aとの間は、光ファイバなどの導光部材を介して光学的に接続しても良い。光学系α3として、例えば、バンドルファイバー(それぞれのレーザ光を1本の光ファイバで導光して、そのファイバが束ねられている)を用いることもできる。これにより、励起光走査部4にビームを収めるのが容易になる。なぜなら、複数のレーザ素子2cだと発光点が互いに離れているが、この方式だと容易に互いに近接させることができ、励起光走査部4に収めやすくなる。
励起光走査部4は、発光部6に入射するレーザ光のスポットが発光部6上で走査されるようにレーザ光の発光部6に対する入射位置を調整するものである。また、上記スポットは複数であり、上記スポットのそれぞれは、複数の発光点のそれぞれから出射される励起光に由来している。また、励起光走査部4は、上記スポットのそれぞれが、同一時刻に重ならないように走査されるように構成されている。
光学系β5は、レーザ光をコリメートする光学系、レーザ光のスポット形状を成形するビーム成形光学系、レーザ光を集光する集光レンズ、励起光走査部4の形態に応じて発光部6での走査を均一化する光学系(fθレンズなど)などで構成されるが、本発明の本質とはあまり関係がないため、ここでは、その説明を省略する。なお、光学系β5は、省略することもできる。
発光部6は、レーザ素子2cから出射されたレーザ光を受けて蛍光を発光する蛍光体を含んでいる。具体的には、発光部6としては、封止材の内部に蛍光体が分散されている封止型発光部、蛍光体を固めた結晶型発光部、または熱伝導率の高い材質からなる基板上に蛍光体の粒子を塗布つまり堆積させた薄膜型発光部等が挙げられる。発光部6は、レーザ光を蛍光に変換するための波長変換素子であるとも言える。
発光部6の前方には投光レンズなどによる投光部7が設けられる。投光部7により、発光部6上での走査により形成された発光パターンを前方に投光して照明光として利用することができる。また、例えば、投光レンズのレンズ形状を調整することによって所望の配光パターンを得ることができる。
周期14msec(周波数71.4Hz)の三角波でミラーを左右に搖動する〔図1の(c)参照〕。1ラインに掛かる時間は14msec÷2=7msecである。7msec÷120ピクセルで58μsecが1ピクセル描画の所要時間である。三角波に限らず種々の波形で搖動することができ、例えば共振型のMEMSミラーであれば正弦波や矩形波を用いることができる。その間にレーザ光パワーを変調させることで1ピクセルの明暗を調節することができる。変調は、レーザ素子2cを駆動する電流を変化させる、PWM(Pulse Width Modulation)変調を掛けるなどが可能である。このような変調を4個のレーザ素子2cのそれぞれに対して個別に独立して掛けることで、水平120×垂直4という分解能で発光パターンを可変とすることができる。また、上記構成によれば、走査に合わせて各スポットを個別に変調することで特定のエリアが暗くなったり、別のエリアが明るくなったりするので、照明装置1AをADBとして機能させることが容易になる。例えば、ADBとして利用する場合は先行車や対向車へグレアを与えないような配光パターンを得たり、他にも文字や図形パターンを投光したりすることも可能となる。
上述したように、照明装置1Aでは、発光部6上で走査される複数の励起光のスポット6a〜6dのそれぞれは、複数のレーザ素子2cの発光点のそれぞれから出射される励起光に由来している。上述したように、単一の発光点から出射される励起光のスポットのみを発光部上で走査させる構成の場合、小さなスポット径では、蛍光体に輝度の限界があることに起因して十分な光束量を得るのは困難である。そこで、照明装置1Aでは、複数の発光点のそれぞれから出射される励起光のスポット6a〜6dのそれぞれが、発光部6上で同一時刻に重ならないように走査されるようにしている。すなわち、複数のスポットのそれぞれが、発光部6上で分散して走査されるようになっている。
図4の(a)は、本発明の実施形態2に係る照明装置1Bの概要構成を示す図である。同図に示すように、照明装置1Bは、光源部2B、光学系α3、励起光走査部4、光学系β5、および発光部6を備える。
図5の(a)は、本発明の実施形態3に係る照明装置1Cの概要構成を示す図である。同図に示すように、照明装置1Cは、光源部2C、光学系α3、励起光走査部4、光学系β5、および発光部6を備える。
図6の(a)は、本発明の実施形態4に係る照明装置1Dの概要構成を示す図である。同図に示すように、照明装置1Dは、光源部2D、光学系α3、励起光走査部4、光学系β5、および発光部6を備える。
図7は、本発明の実施形態5に係る照明装置1Eの概要構成を示す図である。同図に示すように、照明装置1Eは、光源部2E、光学系α3、励起光走査部4、光学系β5、および発光部6を備える。
本発明の態様1に係る照明装置(1A〜1E)は、励起光を出射する複数の発光点を有する光源部(2A〜2E)と、上記励起光を受けて発光する蛍光体を含む発光部(6)と、上記発光部に入射する上記励起光のスポットが上記発光部上で走査されるように上記励起光の上記発光部に対する入射位置を調整する励起光走査部(4)と、上記発光部での発光を所望の形状に投光する投光部(7)と、を備え、上記スポットは複数であり、上記スポットのそれぞれは、上記発光点のそれぞれから出射される励起光に由来しており、上記励起光走査部は、上記スポットのそれぞれが、同一時刻に重ならないように走査されるように構成されているものである。
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。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
2A〜2E 光源部
2c レーザ素子(励起光源)
4 励起光走査部
6 発光部
7 投光部
6a〜6d スポット
41 ガルバノミラー(励起光走査部、可動ミラー)
41a ガルバノ機構(励起光走査部)
41b 平面鏡(励起光走査部)
42 ポリゴンミラー(励起光走査部、可動ミラー)
42a 回転ミラー(励起光走査部)
42b 回転機構(励起光走査部)
43 MEMSミラー(励起光走査部、可動ミラー)
43a ミラー部(励起光走査部)
43b 駆動部(励起光走査部)
44 ガルバノミラー(励起光走査部、可動ミラー)
44a 第1ガルバノミラー(励起光走査部、可動ミラー)
44b 第2ガルバノミラー(励起光走査部、可動ミラー)
45 MEMSミラー(励起光走査部、可動ミラー)
45a ミラー部(励起光走査部)
45b X軸駆動部(励起光走査部)
45c Y軸駆動部(励起光走査部)
Claims (9)
- 励起光を出射する複数の発光点を有する光源部と、上記励起光を受けて発光する蛍光体を含む発光部と、上記発光部に入射する上記励起光のスポットが上記発光部上で走査されるように上記励起光の上記発光部に対する入射位置を調整する励起光走査部と、上記発光部での発光を所望の形状に投光する投光部と、を備え、
上記スポットは複数であり、上記スポットのそれぞれは、上記発光点のそれぞれから出射される励起光に由来しており、
上記励起光走査部は、上記スポットのそれぞれが、同一時刻に重ならないように走査されるように構成され、
上記光源部から出射される複数の励起光は互いに平行であり、かつ、上記励起光走査部は、複数の励起光のスポットのそれぞれを同時に走査する1つの可動ミラーであり、
上記発光部上で走査される複数のスポットのそれぞれは、前記発光部上の互いに異なるエリアを同じ方向に走査されることを特徴とする照明装置。 - 上記発光部は輝度の限界値を有しており、上記スポットのそれぞれの輝度の和は上記限界値以上であることを特徴とする請求項1に記載の照明装置。
- 上記励起光走査部は、上記スポットのそれぞれが、特定の一方向に沿って走査されるように構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の照明装置。
- 上記励起光走査部は、上記スポットのそれぞれが、上記一方向に対して垂直な方向に沿って走査されるように構成されていることを特徴とする請求項3に記載の照明装置。
- 上記発光部上で、上記スポットのそれぞれが、互いに隣接していないことを特徴とする請求項4に記載の照明装置。
- 上記スポットの少なくとも2つは、互いに異なるスポット径を有していることを特徴とする請求項1から3までの何れか1項に記載の照明装置。
- 上記発光点における励起光の光分布が、上記発光部における上記励起光のスポットの光分布に反映されていることを特徴とする請求項1から3までの何れか1項に記載の照明装置。
- 上記複数の発光点のそれぞれは、互いに独立に変調されることを特徴とする請求項1から7までの何れか1項に記載の照明装置。
- 上記光源部は、複数の発光点を有する励起光源を含んでいることを特徴とする請求項1から8までの何れか1項に記載の照明装置。
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