JP6703786B2 - 照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、光源部から出射された励起光を受けて発光する蛍光体を有する発光部を備えた照明装置に関するものである。

従来、蛍光体を含有する発光部にレーザ光を照射し、蛍光体を励起することによって白色光源を得る技術が知られている。また、最近では、蛍光体を励起するレーザ光を、蛍光体上で走査することによって、白色光源の発光形状を任意に変化させる技術が知られている。

この種の技術の適用例として、例えば、自動車用のヘッドライトにおいては、対向車・歩行者・道路標識・路面等の外部の状態をカメラでモニターし、外部の状況に応じて適切な投光パターンを得るために、投光したい投光パターンに対応する形状で白色光源を発光させることが行われている。このような機構は、状況適応型前照灯(Adaptive Driving Beam、以下、単にＡＤＢと略称する)等と称される。

さらに、複数の励起光源を用いて蛍光体上を走査し、走査に同期して励起光源の点灯を制御させることで、種々の配光パターンを得る技術が知られている。

例えば、特許文献１には、２つの走査光の走査範囲を規定することで車両用のヘッドライトに適した配光パターンを得る技術が開示されている。その他、特許文献２には、複数の励起光源、および複数のＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）を用いて複数の発光パターンを重ね合せる手法が開示されている。また、特許文献３には、２つのレーザ装置から出射する光を蛍光体パネル上の異なる部分で走査させる技術が開示されている。

特開２０１５−１８５４７６号公報（２０１５年１０月２２日公開） 特開２０１５−１３８７３５号公報（２０１５年７月３０日公開） 特開２０１５−３８８８４号公報（２０１５年２月２６日公開）

しかしながら、上述のような従来技術では、光源部をどのように制御するかについての詳細は検討されておらず、光源部の信頼性をどのように向上させるかについて具体的な方策は講じられていないという問題点がある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、光源部の点灯・非点灯のタイミングを規定することで、光源部の信頼性を向上させることができる照明装置を実現することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る照明装置は、励起光を出射する複数の光源部と、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を上記発光部上で走査する励起光走査部と、上記発光部での発光を所望の投光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、上記複数の光源部のそれぞれの励起光に由来しており、上記複数の光源部に点灯と非点灯とを行わせるとともに、同一時刻において、１つの光源部のみを点灯させる光源制御部を備え、上記光源制御部は、上記投光形状において、投光されない暗部と、投光される明部とが存在する場合に、上記暗部の面積が、上記明部の面積に対して大きいほど、上記光源部を駆動するためのパルス波高値を増加させることを特徴としている。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る照明装置は、励起光を発する複数の光源部と、上記光源部が発する励起光を受けて発光する発光部と、上記光源部を駆動する光源制御部と、を有し、上記光源制御部は、前記複数の光源部のうち、少なくとも２つを、それぞれ異なるタイミングで励起光を発するように駆動することを特徴としている。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る照明装置は、励起光を発する複数の光源部と、上記光源部が発する励起光を受けて発光する発光部と、上記光源部を駆動する光源制御部と、上記励起光の上記発光部に対する照射位置を制御する励起光走査部と、を有し、上記光源制御部は、上記複数の光源部のうち、少なくとも２つを、それぞれ異なるタイミングで励起光を発するように駆動することを特徴としている。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る照明装置は、励起光を発する複数の光源部と、上記光源部が発する励起光を受けて発光する発光部と、上記光源部を駆動する光源制御部と、を有し、上記複数の光源部のうち、少なくとも２つはそれぞれ上記発光部の異なる位置に励起光を照射し、上記光源制御部は、上記少なくとも２つの光源部をそれぞれ異なるタイミングで励起光を発するように駆動することを特徴としている。

本発明の一態様によれば、光源部の点灯・非点灯のタイミングを規定することで、光源部の信頼性を向上させるという効果を奏する。

（ａ）は、本発明の実施形態１に係る照明装置の概要構成を示す図であり、（ｂ）は、光源部２Ａからの励起光による走査と、光源部２Ｂからの励起光による走査とを重ね合わせた状態を示す図であり、（ｃ）は、光源部２Ａの駆動電流の時間変化を示すグラフであり、（ｄ）は、光源部２Ｂの駆動電流の時間変化を示すグラフであり、（ｅ）は、（ｃ）および（ｄ）の各グラフを重ね合わせた状態を示すグラフである。 （ａ）は、比較例の照明装置の概要構成を示す図であり、（ｂ）は、光源部１０２Ａの駆動電流の時間変化を示すグラフであり、（ｃ）は、光源部１０２Ｂの駆動電流の時間変化を示すグラフである。 複数のポリゴンミラーの配置方法の一例を示す図である。 （ａ）は、複数のポリゴンミラーの配置方法の別の例を示す図であり、（ｂ）は、走査領域Ａ１およびＡ２における各スポットの点灯・非点灯のパターンを示す図である。 （ａ）は、本発明の実施形態２に係る照明装置に関し、光源部２Ａの駆動電流の時間変化を示すグラフであり、（ｂ）は、光源部２Ｂの駆動電流の時間変化を示すグラフであり、（ｃ）は、（ａ）および（ｂ）の各グラフを重ね合わせた状態を示すグラフである。 （ａ）は、本発明の実施形態３に係る照明装置の概要構成を示す図であり、（ｂ）は、光源部２Ａからの励起光による走査と、光源部２Ｂからの励起光による走査とを重ね合わせた状態を示す図であり、（ｃ）は、光源部２Ａの駆動電流の時間変化を示すグラフであり、（ｄ）は、光源部２Ｂの駆動電流の時間変化を示すグラフであり、（ｅ）は、（ｃ）および（ｄ）の各グラフを重ね合わせた状態を示すグラフである。 （ａ）は、本発明の実施形態４に係る照明装置の概要構成および発光部走査パターンの一例を示す図であり、（ｂ）は、発光部走査パターンの別の例を示す図であり、（ｃ）は、（ａ）に示す発光部走査パターンに対応する配光パターンの例を示す図であり、（ｄ）は、（ｂ）に示す発光部走査パターンに対応する配光パターンの例を示す図であり、（ｅ）は、（ａ）に示す発光部走査パターンに対応する光源部２Ａの駆動電流の時間変化を示すグラフであり、（ｆ）は、（ｂ）に示す発光部走査パターンに対応する光源部２Ａの駆動電流の時間変化を示すグラフである。 （ａ）は、本発明の実施形態５に係る照明装置の概要構成および発光部走査パターンの一例を示す図であり、（ｂ）および（ｃ）は、発光部走査パターンの別の例を示す図であり、（ｄ）は、光源部２Ａの駆動電流の時間変化を示すグラフであり、（ｅ）は、光源部２Ｂの駆動電流の時間変化を示すグラフである。 （ａ）は、発光部走査パターンの別の例における光源部２Ａの駆動電流の時間変化を示すグラフであり、（ｂ）は、発光部走査パターンの別の例における光源部２Ｂの駆動電流の時間変化を示すグラフであり、（ｃ）は、図８の（ｄ）および図８の（ｅ）の各グラフを重ね合わせた状態を示すグラフであり、（ｄ）は、（ａ）および（ｂ）の各グラフを重ね合わせた状態を示すグラフである。 変形例の照明装置の概要構成を示す図である。 ２つの光源部における時間と駆動電流との関係を示すグラフである。

本発明の実施の形態について図１〜図１１に基づいて説明すれば、次の通りである。以下、説明の便宜上、特定の項目にて説明した構成と同一の機能を有する構成については、同一の符号を付記し、その説明を省略する。

〔実施形態１〕
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，２Ｂ、光学系α３Ａ，３Ｂ、励起光走査部４Ａ，４Ｂ、光学系β５Ａ，５Ｂ、発光部６、投光部７、配光パターン変更部８、および光源制御部９を備えている。

（光源部２Ａ，２Ｂ）
光源部２Ａ，２Ｂのそれぞれは、１つのレーザ素子（励起光源）２ｃが、フィンを有する放熱ベースに搭載されたものである。なお、本実施形態では、光源部２Ａ，２Ｂの光源毎のレーザ素子２ｃは、１つずつであるが、このような形態に限定されず、光源部２Ａ，２Ｂのそれぞれが、複数のレーザ素子２ｃを備えていても良い。また、本実施形態では、光源部が、光源部２Ａ，２Ｂの２つである形態について説明するが、このような形態に限定されず、光源部は３つ以上であっても良い。

レーザ素子２ｃは、レーザ光を出射するチップからなる発光素子（ＬＤ：Laser Diode）であり、発光部６に含まれる蛍光体を励起する励起光源として機能する。レーザ素子２ｃは、１チップに１つの発光点を有するものであっても、１チップに複数の発光点を有するものであってもよい。

レーザ素子２ｃが出射するレーザ光のピーク波長は、例えば３８０ｎｍ以上４１５ｎｍ以下の青紫色の波長領域から選択され、例えば３９５ｎｍである。ただし、レーザ素子２ｃのレーザ光のピーク波長はこれに限らず、照明装置１Ａの用途または発光部６に含まれる蛍光体の種類に応じて、適宜選択してよい。例えば、レーザ素子２ｃは、４２０ｎｍ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してもよい。例えば、レーザ素子２ｃは、波長４５０ｎｍのレーザ光を発振する。

励起光として、レーザ光を用いることにより、レーザ光でない例えば発光ダイオードからの光を用いる場合より、発光部６に含まれる蛍光体を効率的に励起して輝度を高めることができる。輝度を高めることにより、発光部６を小型化することができる。また、励起光がレーザ光であるため、発光部６における励起光の照射領域（スポット）を絞ることができる。照射領域を効率的に絞ることにより、照明装置１Ａから投光する照明パターンの解像度を高めることができる。この点を考慮しなければ、励起光源として、レーザ素子２ｃに代えて発光ダイオード等の別の発光素子を用いることもできる。

次に、放熱ベースは、レーザ素子２ｃを支持する支持部材であり、レーザ素子２ｃからの発熱を放熱する放熱部材でもある。このため、放熱ベースは、効率的に放熱できるように、強度と熱伝導性とを備えた金属製であることが好ましく、例えば、アルミニウムまたは銅等から主になることが好ましい。なお、放熱ベースは、金属でない熱伝導性が高い物質（例えば、炭化ケイ素および窒化アルミニウム等）を含む材質であってもよい。

また、放熱ベースは、放熱効率を高めるために、フィンを備えている。フィンは、レーザ素子２ｃが接合される側とは反対側に、放熱ベースに設けられる。フィンは、レーザ素子２ｃから放熱ベースへ伝えられた熱を放熱により冷却する冷却機構つまり放熱機構であり、複数の冷却板としての放熱板からなっている。フィンが複数の放熱板からなることにより、フィンと大気との接触面積が増加するため、フィンの放熱効率を高めることができる。

（光学系α３Ａ，３Ｂ）
光学系α３Ａ，３Ｂ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α３Ａ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α３Ａ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４Ａ，４Ｂ）
励起光走査部４Ａ，４Ｂ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（本実施形態では、スポット６ａ，６ｂ）であり、スポット６ａ，６ｂのそれぞれは、光源部２Ａ，２Ｂのそれぞれが有する発光点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４Ａ，４Ｂは、光源部２Ａ，２Ｂのそれぞれに由来する点灯時または非点灯時のスポット６ａ，６ｂのそれぞれが、発光部６上で、同一時刻に、同一の位置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。

なお、励起光走査部は、単一のミラー素子で構成されていても良い。この場合、光学系全体の構成が簡単になる。また、励起光走査部は、走査される励起光の数と同数のミラー素子で構成されていても良い。上記構成によれば、一軸走査が可能なミラー素子にて、励起光走査部を構成でき、各ミラー素子の配置の自由度が高くなる。励起光走査部は、例えば、ガルバノミラー、ポリゴンミラー、およびＭＥＭＳミラーなどのミラー素子（可動ミラー）や、音響光学素子などで構成される。

（光学系β５Ａ，５Ｂ）
光学系β５Ａ，５Ｂ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４Ａ，４Ｂ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β５Ａ，５Ｂは、省略することもできる。

なお、上述した励起光走査部は、複数のレーザ素子２ｃについて共有させることも可能である（図１０参照）。

（発光部６）
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。

また、本実施の形態では、発光部６の形状は、例えば、縦×横が、５ｍｍ×１５ｍｍの横長矩形であるが、これに限られず、照明装置１Ａの用途などに応じて適宜選択可能である。また、本実施の形態では、発光部６のレーザ光が入射する面のスポットの形状は、略円形であるように光学系により整形されているが、レーザ素子のビーム形状を反映した楕円形であっても良い。また、スポット径は、本実施の形態では０．０８３ｍｍ程度であるが、適宜サイズは光学系の設計によって変えて用いることができる。

また、図１の（ａ）では、発光部６のレーザ光が入射する面の互いに隣り合う複数のスポットは実質的に重なり合う部分を有さない。互いに隣り合う複数のスポットが重なり合わないことで、重なり合う部分は明るく、重なり合わない部分が暗くなるという、いわゆる輝度ムラを低減できる。この際、実質的に重なり合わないとは、照射対象を目視したとき、輝度ムラが確認できない程度ならスポットの周囲の部分が隣り合うスポットと重なってもよく、本発明の所期の効果が得られる。

なお、図１の（ａ）では、光源部２Ａに対応する発光部６と、光源部２Ｂに対応する発光部６とが別々の発光部のように表現されているが、実際は、これらの発光部は、同一のものである。

（投光部７）
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は発光部６での発光を所望の投光形状に投光するものである。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。

また、励起光の発光部６への入射方向と発光部６からの発光を照明光として取り出す方向は同じであっても異なっていてもよい。一般に、方向が同じ形態は反射式、異なる形態は透過式と呼ばれる。発光部６は静止しているが、放熱性を向上させるために回転していても良い。但し、この場合蛍光体が均一に形成されている必要がある。

（配光パターン変更部８）
配光パターン変更部８は、光源制御部９を制御して、照明装置１Ａの配光パターンを種々のパターンに変更する制御を行うものである。

（光源制御部９）
光源制御部９は、光源部２Ａ，２Ｂのそれぞれに点灯と非点灯とを繰り返すパルス動作を行わせるとともに、同一時刻において、１つの光源部のみを点灯させる制御を行う。より具体的には、本実施形態では、光源制御部９は、点灯時（オン）または非点灯時（オフ）のスポットのぞれぞれの走査位置が発光部６上の同一の位置で、同一の時刻の場合に、１つの光源部のみを点灯させ、その他の光源部を、すべて非点灯とする制御を行っている。なお、非点灯（オフ）は完全に電流０（ゼロ）の状態に限らず、本願の効果が得られる範囲で微弱な電流を流しても良い。

また、光源制御部９は、複数の光源部のうち、少なくとも２つを、それぞれ異なるタイミングで励起光を発するように駆動する制御を行っても良い。これにより、どの光源部も連続して点灯し続けることがなくなり、光源の信頼性が向上する。

図１の（ａ）に示す光源部２Ａに由来するスポット６ａは、時刻ｔ_１で点灯（オン）、時刻ｔ_２で非点灯（オフ）、・・・時刻ｔ_８で非点灯というように、発光部６上を紙面に対して左から右へ走査される際に、点灯と非点灯とが交互に繰り返される。図１の（ｃ）は、光源部２Ａの駆動電流の時間変化を示すグラフである。

一方、光源部２Ｂに由来するスポット６ａは、時刻ｔ_１で非点灯（オフ）、時刻ｔ_２で点灯（オン）、・・・時刻ｔ_８で点灯というように、発光部６上を紙面に対して左から右へ走査される際に、点灯と非点灯とが交互に繰り返される。図１の（ｄ）は、光源部２Ｂの駆動電流の時間変化を示すグラフである。

図１の（ｂ）は、光源部２Ａからのレーザ光による走査と、光源部２Ｂからのレーザ光による走査とを重ね合わせた状態を示す図である。同図に示すように、光源部２Ａからのレーザ光による走査と、光源部２Ｂからのレーザ光による走査とを重ね合わせた状態では、複数のスポットがあたかも常時点灯しているかのような状態となる。図１の（ｅ）は、図１の（ｃ）および図１の（ｄ）の各グラフを重ね合わせた状態を示すグラフである。

以上のように、照明装置１Ａでは、光源制御部９は、同一時刻において、１つの光源部のみを点灯させる制御を行う（光源部２Ａのレーザ素子２ｃまたは光源部２Ｂのレーザ素子２ｃの何れか一方のみを点灯させる制御を行う）。これにより、どの光源部も連続して点灯し続けることがなくなるため、光源部の信頼性が向上する。

換言すれば、照明装置１Ａでは、複数の走査光を発光部６上でスキャンする際に、点灯・非点灯のタイミングをそれぞれの走査光で交互とする。これにより、点灯が続くような配光パターンであっても、一つの光源部が点灯し続けることがなくなり、光源の信頼性が向上する。この際、厳密に同一時刻において、１つの光源部のみが点灯している必要はない。例えば、駆動電流が矩形状からなまって複数の光源部が点灯している期間が存在していても、本願の効果が実質的に得られる程度であれば良い。ただし、このような重なりは投光パターンにおいて輝度のムラとして現れるため、重なりは存在しない方が好ましい。

より具体的には、図１１に示すように、駆動電流は必ずしも厳密に同一時刻に光源部の１つのみがオン状態である必要はない。照明光として明るさのムラが問題とならないレベルであれば、多少の重なりは許容される。同図に示すように一方（光源部Ａ）がオンである期間に、他方（光源部Ｂ）のピークとなる時刻が含まれないようなタイミングであれば、ムラは実質的に問題とならず、本願の効果が得られる。

すなわち、光源制御部９は、少なくとも２つの光源部を、それぞれの発光ピークが時間的に異なるよう駆動しても良い。また、光源制御部９は、少なくとも２つの光源部を、それぞれの発光出力がピーク値の７５％以上となる部分が重ならないように駆動しても良い。

これにより、どの光源部も連続して点灯し続けることがなくなり、光源の信頼性が向上する。

また、本実施形態では、複数のスポット６ａ，６ｂのそれぞれの発光部６における走査領域は共通しており、複数のスポット６ａ，６ｂのそれぞれは、同一の時刻に、同一の位置で走査され、点灯時（または非点灯時）のスポットのそれぞれの走査位置が互いに異なっている。これにより、発光部６における走査線上で点灯が連続するような配光パターンであっても、どの光源部も連続して点灯し続けることがなくなり、光源部の信頼性が向上する。

また、光源制御部９は、それぞれ対応する１つの光源部を駆動するための駆動信号を発する出力回路（不図示）を複数有するとともに、各出力回路に入力されるタイミング信号に基づいて上記駆動信号を発生するように構成されており、上記タイミング信号は上記出力回路のうち、少なくとも２つの出力回路は、異なるタイミングで駆動信号を発するように制御されても良い。これにより、どの光源部も連続して点灯し続けることがなくなり、光源の信頼性が向上する。

（光源部の信頼性の意義）
次に、光源部の信頼性の意義について説明する。半導体レーザ（ＬＤ）の劣化モードには、以下の（１）および（２）の２つがある。

（１）突然劣化：何らかの原因（一般に考えられるのは、端面損傷、電気接続破壊、活性層破壊など）で突然の発振停止（光出力が実質ゼロになる）あるいは極端な光出力低下が起こる現象である。発生トリガーについては十分解明されていないが、連続点灯せずに点灯時間を短くする、活性層の平均的な温度（ジャンクション温度）を下げることにより、発生リスクを下げられると考えられる。

（２）経時的劣化：ＬＤの発光効率の経時的劣化のことである。駆動時の平均ジャンクション温度でその劣化率が決まると一般的に言われており、ジャンクション温度が低い方が劣化率は低い。

本願の、「連続点灯しない」「パルス条件によっては平均ジャンクション温度が下がり得る」といった形態は、いずれの劣化に対しても効果があり、すなわち光源部の信頼性を向上させることができる。なお、ＬＥＤの場合は、上記（１）の突然劣化は通常起こらず、上記経時的劣化のみが起こる。

〔比較例の照明装置１０１Ａについて〕
図２の（ａ）は、比較例の照明装置１０１Ａの概要構成を示す図である。また、図２の（ｂ）は、光源部１０２Ａの駆動電流の時間変化を示すグラフである。一方、図２の（ｃ）は、光源部１０２Ｂの駆動電流の時間変化を示すグラフである。

配光可変型で、最も光源に対して負荷が掛かるのは、全面が光る配光パターンである。そのため、光源部の出力は全面が光る配光パターンを踏まえて設定されるのが通常である。比較例の照明装置１０１Ａの駆動法では光源１０２Ａおよび１０２Ｂがともに常時オン（ＣＷ：Continuous Wave）となっている。駆動電流は、この常時オンの元で信頼性が確保できる値に設定されている。実際には、ブランキング期間を有するがこの点については後述する。

対して、上述した実施形態１では、発光部６上の照射位置が、光源部２Ａと光源部２Ｂとで交互となっている。そのため、光源部２Ａ，２Ｂともにオンオフが繰り返されるパルス駆動（実施形態１では、例えば、パルス幅１０μｓ、デューティ５０％）となっている。常時オンに比べて、断続的にオフとできることで、光源部の信頼性が向上する。これは前述したように半導体からなる光源においてはその信頼性が主にジャンクション温度で決まるためである。すなわち、断続的にオフにすることでその期間に冷却されることで平均的なジャンクション温度が下がる。また、突然劣化のリスクを下げることもできる。

また、オン時の電流値は、比較例の値より高く（実施形態１では、例えば、比較例の２．３Ａに対して３．８Ａである）できる。パルス幅やデューティ値にもよるが、常時オン時よりも２倍以上の光出力とすることも可能である（実施形態２参照）。したがって、ちらつかない程度のパルス幅、デューティとすることで、光源部の信頼性だけでなく、人が感じる明るさとしても、比較例と同等または同等以上とすることができる。パルス幅およびデューティは、走査速度および分解能などに応じて設定する。

このようなパルス駆動は励起光走査部４Ａ，４Ｂを備えない照明装置でも適用できるが、本願のような配光可変型はパターン生成のために必ずパルス駆動が必要になるので、パルス駆動回路を付与する必要が無いので、より好適である。

（パルス駆動回路について）
光源スキャン方式のＡＤＢ／配光可変照明（すなわち本願で対象としているもの）では光源の変調（より具体的には駆動電流のオンオフや場合によっては各種変調）が必要である。そのような変調を可能にするものがパルス駆動回路である。

ここで、ＡＤＢ／配光可変照明では、高分解能化、高光束化のためには高速変調、高電流動作が必要となるが、そのようなパルス駆動回路は一般にコストが高い。したがって、高コストの高速高電流パルス駆動回路を元来必要とするＡＤＢ／配光可変照明は、本願の技術に適した形態である。逆にＡＤＢ／配光可変照明でない照明への適用は、効果はあるものの、この回路を付与する分コストが増加するという問題がある。

また、比較例では駆動電流はパターンによってデューティを０〜１００％と広範囲に変化させて対応する必要がある。対して、本実施形態では最大でも５０％のデューティで駆動でき、回路の負荷の変動が小さいので、誤動作を招くリスクが抑えられる。ここで、デューティについては走査光数（または光源部の数）をＮとすると、最大で１００／Ｎ％と設定できる。上記構成によれば、最大でも１００／Ｎ％のデューティで駆動でき、回路の負荷の変動が小さいので、誤動作を招くリスクが抑えられる。

なお、図１の（ａ）、（ｂ）および図２の（ａ）では発光部６または発光部１０６の各照射スポットが円形で、各スポットが間を置いて並んでいるが、これは説明を容易にするための模式的なものである。実際はスポット形状やその配置は適宜変形可能である。走査方向についても模式的なものにすぎず、ジグザグ状の走査や片方向の走査など、種々の手法を用いることができる。また、これらの図では全面が光る配光パターンを示しているが、一部を照射しないことで種々の配光パターンが得られる（図８参照）。その際も、本実施形態の構成、駆動法により、光源部の信頼性が向上する。

（励起光走査部４Ａ，４Ｂの具体例）
励起光走査部４Ａ，４Ｂの具体例としては、例えば、ポリゴンミラーである。図３に示すように、走査光ごとに異なるポリゴンミラー（励起光走査部）４２Ａ，４２Ｂが備えられている。各走査光は発光部６上で同時刻に同一箇所に偏向されるように配置される。そのために光学系α３Ａ，３Ｂ、光学系β５Ａ，５Ｂ（いずれも図示せず）を設けて利用することができる。光源部および発光部６に対して、励起光走査部が対称に配置されていると調整が容易なので好ましい。

本実施形態のポリゴンミラー４２Ａ，４２Ｂでは、回転ミラー４２ａの各反射面の回転軸（回転機構４２ｂの軸）に対する角度が互いに異なっていることで、単一のポリゴンミラーのみで二軸走査を可能にしている。励起光走査部としては、他にも一軸走査可能なガルバノミラーを用いることができるが、二軸走査のためには走査方向の異なる二つのガルバノミラーを用いる必要があるため、小型化の観点から、本実施形態の二軸走査可能なポリゴンミラー４２Ａ，４２Ｂが好ましい。

その他、ＭＥＭＳミラーを用いることができる。二軸走査可能なＭＥＭＳミラーは、本実施形態のポリゴンミラー４２Ａ，４２Ｂと同様に小型化の観点で好ましい。ただし、通常、ＭＥＭＳミラーの光反射部はレーザ耐性がポリゴンミラーやガルバノミラーに比べて弱いため、高出力化の観点ではポリゴンミラーやガルバノミラーが好ましい。以上から、総合的に考えて励起光走査部４Ａ，４Ｂとしては、二軸走査可能なポリゴンミラー４２Ａ，４２Ｂが最も好ましい。

また、図４の（ａ）に示すように、それぞれの走査光が走査する箇所が異なっていても構わない。同図の場合、ポリゴンミラー４２Ａを経由する走査光は、走査領域Ａ２を走査し、ポリゴンミラー４２Ｂを経由する走査光は、走査領域Ａ１を走査している。

図４の（ａ）に示す形態の場合、図３に示す形態よりも光学調整がより容易である。走査領域の割り当ては図４の（ａ）に示すパターンに限らず種々のパターンが可能である。なお、この場合、所定領域全体を点灯できるよう、図４の（ｂ）に示すように、各走査領域でオンを担う箇所を周期的に変える必要がある。

図４の（ｂ）に示す形態では、ｔ_１〜ｔ_３２の期間で全３２ピクセルが走査されることになり、かつ光源部２Ａ，２Ｂは同時にオンとはならない。したがって、実施形態１と同様の効果が得られる。さらに本形態では、ｔ_ｉとｔ_ｉ＋１とでスポット位置が離れているため、発光部６上の局所的な発熱を抑制できる。結果、より高出力の光を照射でき、高輝度、高光束が得られる。

図４の（ｂ）では、走査領域Ａ１、Ａ２が上下に分割されていて、各時刻の両スポットは垂直方向に並んでいるが、これに限られない。全ピクセル（所望の走査領域の全域）を所定の周期（ちらつかない時間）で走査していれば良い。

本形態の特徴を纏めると以下のとおりとなる。
（１）各光源部が互いに重ならない領域（走査領域Ａ１，Ａ２）を走査する。
（２）各スポットは、同一の時刻に、異なる場所で、一つだけ点灯し、他は非点灯とする。
（３）ただし、ある周期（１フレーム）では、複数の走査領域Ａ１，Ａ２の全体がオンとなるような、オンオフパターンとなっている。

なお、上記の(１)の特徴は必須ではなく、上記の(２)および(３)の特徴が満たされていれば本願の効果は得られる。

励起光走査部は異なる走査光で同じものを共有しても構わない。この場合も上述した形態と同様、走査光は、同時刻に同一箇所にあるように配置される、または、それぞれの走査光が走査する箇所が異なっている、のいずれの形態をとることもできる。その光学調整のために光学系が利用される。

具体的には、図１０に示すように、走査光を合波してから励起光走査部（ポリゴンミラー４２Ａ）に入射させることで可能になる。光学系としては、例えば、コリメータレンズＬ１、集光レンズＬ２、および光ファイバ１０を用いることができる。

例えば、光源部２Ｃにおける２つのレーザ素子２ｃのそれぞれの発光点の近傍にコリメータレンズＬ１を設け、両光を一つの集光レンズＬ２で光ファイバ１０またはロッドレンズなどの光導波手段の入射端へ結合させることで共有させることが可能である。他にも既知の合波手段を用いることができるが、光ファイバおよびロッドレンズはスポット形状、およびスポット内の光強度分布を制御できる効果も併せ持つため、好ましい。

〔実施形態２〕
次に、図５の（ａ）は、本発明の実施形態２に係る照明装置に関し、光源部２Ａの駆動電流の時間変化を示すグラフである。一方、図５の（ｂ）は、光源部２Ｂの駆動電流の時間変化を示すグラフである。図５の（ｃ）は、図５の（ａ）および（ｂ）の各グラフを重ね合わせた状態を示すグラフである。なお、本実施形態の照明装置の構成は、上述した実施形態１の照明装置１Ａと同様の構成であるが、光源制御部９による光源部２Ａ，２Ｂの制御方法が異なっている。

本実施形態では、実施形態１に比べて、光源部２Ａ，２Ｂのデューティが低くなっており（４０％）、いずれの光源部も点灯していない（非点灯の）時間が存在している。上述の通り、人の眼に感じられない程度であるなど、使用状況に問題なければ、このような駆動を行うことができる。この際、実施形態１に比べて各光源部のオン時電流値を高く（本実施形態では、５．０Ａとしている）することができる。

実際にはいずれの実施形態においても光源部が発光部の外側など所望の照射範囲以外を照射しているときや、往復スキャンでなく片方向スキャンの際の戻り時などにも光源部をオフとすべき時間（ブランキング期間）がある。ここでは、説明を容易にするためにブランキング期間を考慮していない。

〔実施形態３〕
次に、図６の（ａ）は、本発明の実施形態３に係る照明装置１Ｂの概要構成を示す図である。また、図６の（ｂ）は、光源部２Ａからの励起光による走査と、光源部２Ｂからの励起光による走査とを重ね合わせた状態を示す図である。また、図６の（ｃ）は、光源部２Ａの駆動電流の時間変化を示すグラフである。一方、図６の（ｄ）は、光源部２Ｂの駆動電流の時間変化を示すグラフである。図６の（ｅ）は、図６の（ｃ）および図６の（ｄ）の各グラフを重ね合わせた状態を示すグラフである。なお、本実施形態の照明装置１Ｂの構成は、上述した実施形態１の照明装置１Ａと同様の構成であるが、光源制御部９による光源部２Ａ，２Ｂの制御方法が異なっている。

本実施形態では、他の実施形態と比較して、光源部２Ａ，２Ｂのそれぞれのオンオフ周期（点灯・非点灯の繰り返しの周期）を長くしている。例えば、光源部２Ａに由来するスポット６ａは、発光部６の左端から右端に一直線に沿って走査されるが、その間、常に点灯状態となっている。その後、スポット６ａは、発光部６の右端から左端に一直線に沿って走査されるが、その間、常に非点灯状態となっている。以下、同様に点灯・非点灯が繰り返される。

一方、光源部２Ｂに由来するスポット６ｂは、発光部６の左端から右端に一直線に沿って走査されるが、その間、常に非点灯状態となっている。その後、スポット６ｂは、発光部６の右端から左端に一直線に沿って走査されるが、その間、常に点灯状態となっている。以下、同様に点灯・非点灯が繰り返される。本実施形態の照明装置１Ｂによれば、他の実施形態に比べてオンオフ周期が長いので、比較的制御が容易である。

〔実施形態４〕
次に、図７の（ａ）は、上述した実施形態１の変形例としての本発明の実施形態４に係る照明装置１Ｃの概要構成および発光部走査パターンの一例を示す図である。図７の（ｂ）は、発光部走査パターンの別の例を示す図である。一方、図７の（ｃ）は、図７の（ａ）に示す発光部走査パターンに対応する配光パターンの例を示す図である。次に、図７の（ｄ）は、図７の（ｂ）に示す発光部走査パターンに対応する配光パターンの例を示す図である。また、図７の（ｅ）は、図７の（ａ）に示す発光部走査パターンに対応する光源部２Ａの駆動電流の時間変化を示すグラフである。一方、図７の（ｆ）は、図７の（ｂ）に示す発光部走査パターンに対応する光源部２Ａの駆動電流の時間変化を示すグラフである。

本実施形態の照明装置１Ｃでは、投光部７による投光形状（配光パターン）に応じて、光源部２Ａのレーザ素子２ｃを駆動するためのパルス波高値（オン時電流値）を変化させている。例えば、図７の（ｃ）に示す配光パターン１のように暗部の面積と明部の面積とが半々の場合に、図７の（ｅ）に示すようにオン時電流値を３．７５Ａとしている。一方、図７の（ｄ）に示す配光パターン２のように暗部の面積が明部の面積の３倍である場合に、図７の（ｆ）に示すようにオン時電流値を５．０Ａとしている。

以上の照明装置１Ｃによれば、パルス幅は短く、デューティは小さい程、点灯時の電流値を大きくできる。これにより、光源部の数が少なくても明るい配光可変照明を得ることができる。さらに、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）と組み合わせて明るさ調節することもできる。また、オン時電流値を大きくできる状況では、暗くすることは容易であり、明るさ調整の自由度が高まる。本実施形態では必ずしも走査光が複数である必要はない。

〔実施形態５〕
次に、図８の（ａ）は、本発明の実施形態５に係る照明装置１Ｄの概要構成および発光部走査パターンの一例を示す図である。図８の（ｂ）および図８の（ｃ）は、それぞれ、発光部走査パターンの別の例を示す図である。また、図８の（ｄ）は、光源部２Ａの駆動電流の時間変化を示すグラフである。一方、図８の（ｅ）は、光源部２Ｂの駆動電流の時間変化を示すグラフである。なお、本実施形態の照明装置１Ｄの構成は、上述した実施形態１の照明装置１Ａと同様の構成であるが、光源制御部９による光源部２Ａ，２Ｂの制御方法が異なっている。本実施形態は、上述した実施形態１の動作と、上述した実施形態４の動作とを組合せた形態である。例えば、光源部２Ａ由来のスポット６ａと、光源部２Ｂ由来のスポット６ｂとを重ね合せると、上述した実施形態４の照明装置１Ｃと同じ走査パターンとなる。例えば、図８の（ｂ）に示す走査パターンと、図８の（ｃ）に示す走査パターンとを組合せると、図７の（ｂ）に示す走査パターンと同一となる。

本実施形態では、実施形態１の動作において、配光パターンに応じて、光源部２Ａ，２Ｂ，２Ｃのそれぞれのレーザ素子２ｃのパルス波高値（オン時電流値）を変える。これにより、パルス幅は短く、デューティは小さい程、オン時電流値を大きくできる。また、光源部の数が少なくても明るい配光可変照明を得ることができる。さらにＰＷＭと組み合わせて明るさ調節することもできる。オン時電流値が大きくできる状況では、暗くすることは容易であり、明るさ調整の自由度が高まる。

図９の（ａ）は、発光部走査パターンの別の例における光源部２Ａの駆動電流の時間変化を示すグラフである。一方、図９の（ｂ）は、発光部走査パターンの別の例における光源部２Ｂの駆動電流の時間変化を示すグラフである。次に、図９の（ｃ）は、図８の（ｄ）および図８の（ｅ）の各グラフを重ね合わせた状態を示すグラフである。一方、図９の（ｄ）は、図９の（ａ）および図９の（ｂ）の各グラフを重ね合わせた状態を示すグラフである。

〔まとめ〕
本発明の態様１に係る照明装置（１Ａ，１Ｂ，１Ｄ）は、励起光を出射する複数の光源部（２Ａ，２Ｂ）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を上記発光部上で走査する励起光走査部（４Ａ，４Ｂ）と、上記発光部での発光を所望の投光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、上記複数の光源部のそれぞれの励起光に由来しており、上記複数の光源部に点灯と非点灯とを行わせるとともに、同一時刻において、１つの光源部のみを点灯させる光源制御部（９）を備えている構成である。

上記構成によれば、光源制御部は、同一時刻において、１つの光源部のみを点灯させる制御を行う。これにより、どの光源部も連続して点灯し続けることがなくなるため、光源部の信頼性が向上する。

本発明の態様２に係る照明装置は、上記態様１において、上記励起光走査部は、上記複数のスポットのそれぞれを、上記発光部上で、同一時刻に、同一の位置で走査し、上記光源制御部は、上記スポットのぞれぞれの走査位置が上記発光部上の同一の位置で、同一の時刻の場合に、１つの光源部のみを点灯させ、その他の光源部を、すべて非点灯とする制御を行っても良い。上記構成によれば、発光部における走査線上で点灯が連続するような配光パターンであっても、どの光源部も連続して点灯し続けることがなくなり、光源部の信頼性が向上する。

本発明の態様３に係る照明装置は、上記態様１において、上記複数のスポットのそれぞれの上記発光部における走査領域は互いに異なっていても良い。上記構成によれば、複数のスポットのそれぞれの発光部における走査領域が共通になっている場合と比較して、光学調整が容易になる。

本発明の態様４に係る照明装置は、上記態様１または２において、上記複数のスポットのそれぞれの上記発光部における走査領域は共通しており、上記複数のスポットのそれぞれは、同一の時刻に、同一の位置で走査され、点灯時のスポットのそれぞれの走査位置が互いに異なっていても良い。上記構成によれば、発光部における走査線上で点灯が連続するような配光パターンであっても、どの光源部も連続して点灯し続けることがなくなり、光源の信頼性が向上する。

本発明の態様５に係る照明装置は、上記態様１〜４の何れかにおいて、上記励起光走査部は、単一のミラー素子で構成されていても良い。上記構成によれば、励起光走査部が単一のミラー素子で構成されるため、光学系全体の構成が簡単になる。

本発明の態様６に係る照明装置は、上記態様１〜４の何れかにおいて、上記励起光走査部は、走査される励起光の数と同数のミラー素子で構成されていても良い。上記構成によれば、一軸走査が可能なミラー素子にて、励起光走査部を構成でき、各ミラー素子の配置の自由度が高くなる。

本発明の態様７に係る照明装置は、上記態様５または６において、上記励起光走査部を構成するミラー素子が、ポリゴンミラーであっても良い。上記構成によれば、レーザ耐性を高くし、装置を小型化することができる。

本発明の態様８に係る照明装置は、上記態様７において、上記ポリゴンミラーは、複数の回転ミラーのそれぞれの反射面の回転軸に対する角度が互いに異なっていることで、二軸走査が可能となっていても良い。上記構成によれば、一軸走査が可能なポリゴンミラーを用いる場合と比較して光学系の部品点数を少なくし、装置を小型化することができる。

本発明の態様９に係る照明装置は、上記態様１〜８の何れかにおいて、上記光源部の数がＮである場合に、上記光源部の動作に係る最大デューティが１００／Ｎ％であっても良い。上記構成によれば、最大でも１００／Ｎ％のデューティで駆動でき、回路の負荷の変動が小さいので、誤動作を招くリスクが抑えられる。

本発明の態様１０に係る照明装置は、上記態様１〜９の何れかにおいて、上記投光形状に応じて、上記光源部を駆動するためのパルス波高値を変化させても良い。上記構成によれば、パルス幅は短く、デューティは小さい程、点灯時の電流値を大きくできる。これにより、光源部の数が少なくても明るい配光可変照明を得ることができる。

本発明の態様１１に係る照明装置は、励起光を発する複数の光源部と、上記光源部が発する励起光を受けて発光する発光部と、上記光源部を駆動する光源制御部と、を有し、上記光源制御部は、前記複数の光源部のうち、少なくとも２つを、それぞれ異なるタイミングで励起光を発するように駆動する構成である。上記構成によれば、どの光源部も連続して点灯し続けることがなくなり、光源の信頼性が向上する。

本発明の態様１２に係る照明装置は、励起光を発する複数の光源部と、上記光源部が発する励起光を受けて発光する発光部と、上記光源部を駆動する光源制御部と、上記励起光の上記発光部に対する照射位置を制御する励起光走査部と、を有し、上記光源制御部は、上記複数の光源部のうち、少なくとも２つを、それぞれ異なるタイミングで励起光を発するように駆動する構成である。上記構成によれば、どの光源部も連続して点灯し続けることがなくなり、光源の信頼性が向上する。

本発明の態様１３に係る照明装置は、励起光を発する複数の光源部と、上記光源部が発する励起光を受けて発光する発光部と、上記光源部を駆動する光源制御部と、を有し、上記複数の光源部のうち、少なくとも２つはそれぞれ上記発光部の異なる位置に励起光を照射し、上記光源制御部は、上記少なくとも２つの光源部をそれぞれ異なるタイミングで励起光を発するように駆動する構成である。上記構成によれば、どの光源部も連続して点灯し続けることがなくなり、光源の信頼性が向上する。

本発明の態様１４に係る照明装置は、上記態様１１、１２または１３において、上記光源制御部は、上記少なくとも２つの光源部を、それぞれの発光ピークが時間的に異なるよう駆動する構成であっても良い。上記構成によれば、どの光源部も連続して点灯し続けることがなくなり、光源の信頼性が向上する。

本発明の態様１５に係る照明装置は、上記態様１１、１２または１３において、上記光源制御部は、上記少なくとも２つの光源部を、それぞれの発光出力がピーク値の７５％以上となる部分が重ならないように駆動する構成であっても良い。上記構成によれば、どの光源部も連続して点灯し続けることがなくなり、光源の信頼性が向上する。

本発明の態様１６に係る照明装置は、上記態様１１、１２または１３において、上記光源制御部は、それぞれ対応する１つの光源部を駆動するための駆動信号を発する出力回路を複数有するとともに、各出力回路に入力されるタイミング信号に基づいて上記駆動信号を発生するように構成されており、上記タイミング信号は上記出力回路のうち、少なくとも２つの出力回路は、異なるタイミングで駆動信号を発するように制御される構成であっても良い。上記構成によれば、どの光源部も連続して点灯し続けることがなくなり、光源の信頼性が向上する。

〔付記事項〕
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。

１Ａ〜１Ｄ 照明装置 ２Ａ，２Ｂ，２Ｃ 光源部
４Ａ，４Ｂ 励起光走査部 ６ 発光部 ６ａ，６ｂ スポット
７ 投光部 ９ 光源制御部
４２Ａ，４２Ｂ ポリゴンミラー（励起光走査部）

Claims (9)

1. 励起光を出射する複数の光源部と、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を上記発光部上で走査する励起光走査部と、上記発光部での発光を所望の投光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、上記複数の光源部のそれぞれの励起光に由来しており、
   上記複数の光源部に点灯と非点灯とを行わせるとともに、同一時刻において、１つの光源部のみを点灯させる光源制御部を備え、
   上記光源制御部は、上記投光形状において、投光されない暗部と、投光される明部とが存在する場合に、上記暗部の面積が、上記明部の面積に対して大きいほど、上記光源部を駆動するためのパルス波高値を増加させることを特徴とする照明装置。
2. 上記励起光走査部は、上記複数のスポットのそれぞれを、上記発光部上で、同一時刻に、同一の位置で走査し、
   上記光源制御部は、上記スポットのぞれぞれの走査位置が上記発光部上の同一の位置で、同一の時刻の場合に、１つの光源部のみを点灯させ、その他の光源部を、すべて非点灯とする制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 上記複数のスポットのそれぞれの上記発光部における走査領域は互いに異なっていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
4. 上記複数のスポットのそれぞれの上記発光部における走査領域は共通しており、上記複数のスポットのそれぞれは、同一の時刻に、同一の位置で走査され、点灯時のスポットのそれぞれの走査位置が互いに異なっ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。
5. 上記励起光走査部は、単一のミラー素子で構成されていることを特徴とする請求項１から４までの何れか１項に記載の照明装置。
6. 上記励起光走査部は、走査される励起光の数と同数のミラー素子で構成されていることを特徴とする請求項１から４までの何れか１項に記載の照明装置。
7. 上記励起光走査部を構成するミラー素子が、ポリゴンミラーであることを特徴とする請求項５または６に記載の照明装置。
8. 上記ポリゴンミラーは、複数の回転ミラーのそれぞれの反射面の回転軸に対する角度が互いに異なっていることで、二軸走査が可能となっていることを特徴とする請求項７に記載の照明装置。
9. 上記光源部の数がＮである場合に、上記光源部の動作に係る最大デューティが１００／Ｎ％であ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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