JP2014010918A - Luminaire and vehicle headlight - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザ光により蛍光体を励起することにより照明光を生成する照明装置および車両用前照灯に関する。 The present invention relates to an illumination device and a vehicle headlamp that generate illumination light by exciting phosphors with laser light.
レーザ光源から出射されたレーザ光を蛍光体に照射することによって生じる蛍光を照明光として利用した照明装置の一例が特許文献1に開示されている。特許文献1に記載の車両用前照灯は、レーザ光(紫外光)を蛍光体に照射することにより白色光を発生させる複数の光源ユニットを備え、所定の配光パターンの白色光を車両の前方に照射する。 Patent Document 1 discloses an example of an illumination device that uses, as illumination light, fluorescence generated by irradiating a phosphor with laser light emitted from a laser light source. The vehicle headlamp described in Patent Document 1 includes a plurality of light source units that generate white light by irradiating a phosphor with laser light (ultraviolet light), and emits white light having a predetermined light distribution pattern. Irradiate forward.
ところが、上記従来の車両用前照灯では、レーザ光を励起光として利用する車両用前照灯が事故等によって破損した場合の対処方法については考慮されていない。レーザ光は、コヒーレントな光であるとともに、レーザ光の発光点は非常に小さいため、目に悪影響を及ぼす可能性ある。それゆえ、車両用前照灯が破損することによりレーザ光が外部に漏れる可能性を低減する構成を設けることが好ましい。このことは、車両用前照灯に限らず、レーザ光を励起光として利用する照明装置全般に言える。 However, in the conventional vehicle headlamp described above, no consideration is given to how to deal with a vehicle headlamp that uses laser light as excitation light due to an accident or the like. Laser light is coherent and has a very small light emission point, which may adversely affect the eyes. Therefore, it is preferable to provide a configuration that reduces the possibility of laser light leaking to the outside due to damage to the vehicle headlamp. This can be said not only for vehicle headlamps but also for all lighting devices that use laser light as excitation light.
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、レーザ光が外部に漏れる可能性を低減することができる照明装置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 an illuminating device that can reduce the possibility of laser light leaking to the outside.
本発明に係る照明装置は、上記の課題を解決するために、
レーザ光源から出射されたレーザ光を受けて自然放出光を発する発光部と、
上記発光部が発した自然放出光を入射端部から出射端部へ導光する導光部と、
上記出射端部から出射された自然放出光を照明光として外部へ投光する投光部と、
上記導光部がレーザ光を導光することを防止する遮断部とを備えることを特徴としている。
In order to solve the above-described problem, an illumination device according to the present invention
A light emitting unit that emits spontaneously emitted light in response to laser light emitted from a laser light source;
A light guide unit that guides spontaneously emitted light emitted from the light emitting unit from the incident end to the exit end;
A light projecting unit that projects spontaneously emitted light emitted from the exit end to the outside as illumination light; and
The light guide part includes a blocking part for preventing the laser light from being guided.
上記の構成によれば、レーザ光源から出射されたレーザ光は、発光部によって自然放出光に変換され、導光部によって投光部へ導光される。さらに、導光部がレーザ光を導光することを防止する遮断部が設けられている。 According to said structure, the laser beam radiate | emitted from the laser light source is converted into spontaneous emission light by the light emission part, and is light-guided by the light guide part to a light projection part. Further, a blocking unit is provided to prevent the light guide unit from guiding the laser beam.
それゆえ、レーザ光源から出射されたレーザ光のうち、自然放出光に変換されなかったレーザ光が導光部によって投光部へ導光されることを防止できる。その結果、万が一投光部が事故等により破損した場合でも、レーザ光が外部へ漏れる可能性を低減することができる。 Therefore, laser light that has not been converted into spontaneously emitted light from the laser light emitted from the laser light source can be prevented from being guided to the light projecting unit by the light guide unit. As a result, even if the light projecting portion is damaged due to an accident or the like, the possibility that the laser light leaks to the outside can be reduced.
また、上記遮断部は、上記レーザ光を遮断するフィルタであり、上記入射端部またはその近傍に配されていることが好ましい。 In addition, the blocking unit is a filter that blocks the laser beam, and is preferably disposed at or near the incident end.
上記の構成によれば、入射端部またはその近傍に配された遮断部により当該入射端部からレーザ光が入射することを防止することができる。 According to said structure, it can prevent that a laser beam injects from the said incident end part with the interruption | blocking part distribute | arranged to the incident end part or its vicinity.
また、上記照明装置は、上記発光部が発した自然放出光を上記入射端部に集光する集光部をさらに備えることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said illuminating device is further provided with the condensing part which condenses the spontaneous emission light which the said light emission part emitted on the said incident end part.
上記の構成により、導光部に自然放出光を入射させるときの効率を高めることができる。 With the above configuration, the efficiency when spontaneously emitted light is incident on the light guide unit can be increased.
また、上記遮断部は、上記集光部によって集光される自然放出光の光路上に配されていることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said interruption | blocking part is distribute | arranged on the optical path of the spontaneous emission light condensed by the said condensing part.
上記の構成により、集光部によって集光される光にレーザ光が含まれていた場合に、当該レーザ光が導光部の入射部に達する前に、当該レーザ光を遮断することができる。 With the above configuration, when the laser beam is included in the light condensed by the condensing unit, the laser beam can be blocked before the laser beam reaches the incident unit of the light guide unit.
また、上記集光部は、反射鏡であることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said light collection part is a reflective mirror.
上記の構成により、集光部としてレンズを用いる場合よりも効率良く自然放出光を集光することができる。 With the above configuration, spontaneous emission light can be collected more efficiently than when a lens is used as the light collecting unit.
また、上記遮断部は、上記発光部と上記集光部との間に配置されており、
上記集光部は、上記遮断部を透過した光を上記入射端部に集光することが好ましい。
The blocking unit is disposed between the light emitting unit and the light collecting unit,
The condensing part preferably condenses the light transmitted through the blocking part at the incident end.
上記の構成によれば、遮断部を透過した光が集光部によって入射端部に集光されるため、入射部にレーザ光が入射することを防止することができる。 According to said structure, since the light which permeate | transmitted the interruption | blocking part is condensed by the incident part by the condensing part, it can prevent that a laser beam injects into an incident part.
また、上記レーザ光源の発振波長は、240nm以上415nm以下であることが好ましい。 The oscillation wavelength of the laser light source is preferably 240 nm or more and 415 nm or less.
レーザ光の波長を240nm以上415nm以下とすることにより、レーザ光そのものを照明光の一部として用いなくとも、レーザ光の波長と発光部に含まれる蛍光体の種類とを選択することにより白色の蛍光を生成することが容易になる。 By setting the wavelength of the laser light to 240 nm or more and 415 nm or less, it is possible to select the wavelength of the laser light and the type of phosphor contained in the light emitting portion without using the laser light itself as part of the illumination light. It becomes easy to generate fluorescence.
また、上記導光部は、光ファイバであることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said light guide part is an optical fiber.
上記の構成により、レーザ光源と投光部との間の距離を容易に離すことができるとともに、両者の位置関係を容易に設定することができる。なお、上記光ファイバは、マルチコアファイバであっても、バンドルファイバであってもよい。 With the above configuration, the distance between the laser light source and the light projecting unit can be easily separated, and the positional relationship between the two can be easily set. The optical fiber may be a multi-core fiber or a bundle fiber.
また、上記照明装置を備える車両用前照灯も本発明の技術的範囲に含まれる。 Moreover, the vehicle headlamp provided with the said illuminating device is also contained in the technical scope of this invention.
本発明に係る照明装置は、以上のように、レーザ光源から出射されたレーザ光を受けて自然放出光を発する発光部と、上記発光部が発した自然放出光を入射端部から出射端部へ導光する導光部と、上記出射端部から出射された自然放出光を照明光として外部へ投光する投光部と、上記導光部がレーザ光を導光することを防止する遮断部とを備える構成である。 The illumination device according to the present invention, as described above, receives a laser beam emitted from a laser light source and emits spontaneous emission light, and emits spontaneous emission light emitted from the light emission unit from an incident end to an emission end. A light guide unit that guides the laser light to the outside, a light projecting unit that projects spontaneously emitted light emitted from the output end as illumination light, and a shield that prevents the light guide unit from guiding laser light. It is the structure provided with a part.
それゆえ、万が一投光部が事故等により破損した場合でも、レーザ光が外部へ漏れる可能性を低減することができるという効果を奏する。 Therefore, even if the light projecting portion is damaged due to an accident or the like, the possibility that the laser light leaks to the outside can be reduced.
ここでは、本発明の照明装置として、ヘッドランプ(車両用前照灯)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・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、家庭用照明器具、商業用照明装置、屋外照明装置を挙げることができる。 Here, a headlamp (vehicle headlamp) 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 ship, an aircraft, a submersible craft, a rocket), or may be realized as another lighting device. Also good. Examples of other lighting devices include a searchlight, a projector, a home lighting device, a commercial lighting device, and an outdoor lighting device.
なお、以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付している。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。 In the following description, the same parts and components are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.
〔実施形態1〕
本発明の実施の一形態について図1〜図2に基づいて説明すれば、以下のとおりである。本実施形態のヘッドランプ1(照明装置、車両用前照灯)は、特定の投光パターン(所望の投光パターン)を形成する照明装置である。
Embodiment 1
One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. The headlamp 1 (illumination device, vehicle headlamp) of the present embodiment is an illumination device that forms a specific light projection pattern (desired light projection pattern).
<ヘッドランプ1の構成>
図1は、ヘッドランプ1の構成を示す図である。図1に示すように、ヘッドランプ1は、光源部10と、マルチコアファイバ20(導光部)と、投光部30と、点灯制御部50とを備えている。
<Configuration of headlamp 1>
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of the headlamp 1. As shown in FIG. 1, the headlamp 1 includes a
(光源部10)
光源部10は、投光パターンに対応する光強度分布を有する光(投光用光線束と称する)を生成し、当該投光用光線束を、マルチコアファイバ20の入射端面20aへ入射させる。投光用光線束は、後述する発光部14が発する自然放出光であり、レーザ光を含んでいない。
(Light source unit 10)
The
図1に示すように、光源部10は、レーザ素子(レーザ光源)11、放熱部12、立上ミラー13、発光部14、支持部15、楕円ミラー(集光部)16およびレーザ光カットフィルタ(遮断部)17を備えている。
As shown in FIG. 1, the
(レーザ素子11)
レーザ素子11は、励起光としてのレーザ光を出射するレーザ光源として機能する発光素子であり、例えば、半導体レーザである。図1に示すように、光源部10には、レーザ素子11が複数設けられており、複数のレーザ素子11のそれぞれからレーザ光が発振される。レーザ素子11は、1チップに1つの発光点を有するものであってもよく、1チップに複数の発光点を有するものであってもよい。
(Laser element 11)
The
励起光としてレーザ光を用いることにより、後述する発光部14に含まれる蛍光体を効率的に励起して、従来の光源よりも輝度の高い光を発光することができ、さらに、発光部14自体のサイズを小径化することができる。また、レーザ素子11は高輝度光源であるため、効率良く、発光部14のレーザ光照射面14aに形成される照射領域を絞ることが可能となり、その結果、配光角の狭い投光が可能となる。
By using laser light as the excitation light, it is possible to efficiently excite phosphors included in the
なお、レーザ素子11の個数および配置は、特に限定されず、所望の投光パターンを形成するために好ましい数のレーザ素子11を、好ましい配置で用いればよい。
The number and arrangement of the
レーザ素子11のレーザ光の発振波長は、240nm以上415nm以下であり、例えば、395nm(青紫色)である。例えば、レーザ素子11は、直径5.6mmの金属パッケージに実装され、出力2Wで、波長395nmのレーザ光を発振するものである。
The oscillation wavelength of the laser light of the
レーザ光の波長を240nm以上415nm以下とすることにより、レーザ光そのものを照明光の一部として用いなくとも、レーザ光の波長と蛍光体の種類とを選択することにより白色の蛍光を生成することが容易になる。 By making the wavelength of the laser light 240 nm or more and 415 nm or less, white fluorescence can be generated by selecting the wavelength of the laser light and the type of phosphor without using the laser light itself as part of the illumination light. Becomes easier.
また、図1では、複数のレーザ素子11が放熱部12の上に均等に配置された構成を示しているが、これに限らず、隣接するレーザ素子11の間隔をそれぞれ任意に規定してもよい。
In addition, FIG. 1 shows a configuration in which a plurality of
(放熱部12)
放熱部12は、レーザ素子11で発生した熱をレーザ素子11から受け取ることにより、レーザ素子11から放熱させる放熱機構として機能する。このため、放熱部12には、熱伝導率の高い金属材料(アルミニウムなど)を用いることが好ましい。
(Heat dissipation part 12)
The
放熱部12を備える光源部10は、投光部30とは別体として形成されているため、投光部30を小型化することができる。
Since the
(立上ミラー13)
立上ミラー13は、複数のレーザ素子11から出射されたレーザ光のそれぞれを反射し、発光部14へ導光することにより、発光部14のレーザ光照射面14aにおいて、投光パターンに対応する光強度分布を有するレーザ光照射パターン(以下、単に照射パターンと称する)を形成する光学部材である。レーザ光照射面14aとは、発光部14が有する面のうち、主にレーザ光が照射される面である。
(Rising mirror 13)
The rising
具体的には、立上ミラー13は、例えば、軸外し方物ミラーであり、複数のレーザ素子11の発光点とそれぞれ対向するように、複数の立上ミラー13が一対一に配置されている。また、立上ミラー13の略焦点位置にレーザ素子11の発光点が位置するように立上ミラー13が配置されている。
Specifically, the rising
複数のレーザ素子11のそれぞれから出射されたレーザ光は、立上ミラー13によって反射されることで略コリメート光となり、かつ、ビーム幅を縦方向に圧縮された後、楕円ミラー16の図示していない窓部を通って発光部14へ導かれる。
The laser light emitted from each of the plurality of
立上ミラー13の設置角度や、レーザ素子11との相対位置を調整することにより、レーザ素子11から出射されるレーザ光の光路を制御できるため、レーザ光照射面14aにおいて所望の照射パターンを形成することが容易になる。例えば、立上ミラー13を用いることにより、レーザ素子11から出射されたレーザ光を縦方向に圧縮し、発光部14のレーザ光照射面14aにおいて横長の照射パターンを形成することができる。
The optical path of the laser light emitted from the
なお、立上ミラー13として、レーザ素子11の非点隔差を補正し、コリメート光とするような非球面ミラーを用いると更によい。その場合、さらにコリメート性を向上させることができる。また、立上ミラー13は、これに限らず、その他の放物ミラーなどで実現されていてもよい。
It is more preferable to use an aspherical mirror that corrects the astigmatic difference of the
なお、図1では、立上ミラー13を備えた構成を示しているが、レーザ光照射パターンを形成する光学部材は、これに限らず、コリメートレンズと平面鏡とを用いることによっても、立上ミラー13と同様の機能を実現することが可能である。また、レーザ素子11の内部にコリメートレンズあるいはコリメートミラーを設けることにより、レーザ素子11からコリメート光を出射可能な構成の場合には、立上ミラー13を平面鏡にすることで、立上ミラー13と同様の機能を実現することが可能である。
Although FIG. 1 shows a configuration including the rising
(立上ミラー13の素材)
立上ミラー13は、機材であるAlNセラミックに、反射膜であるAlおよび酸化防止膜としての酸化アルミをコートしたものであるが、本構成に限定されるものではない。
(Material of rising mirror 13)
The
例えば、機材としては、BK7、石英ガラスなどのガラス類、ポリカーボネート、アクリル、FRP、SiC、Al2O3など、熱膨張係数の小さい素材を用いることが望ましいが、最終的なコリメート精度があまり求められない場合には、Alなどの金属を用いても良い。 For example, as materials, it is desirable to use materials such as BK7, glass such as quartz glass, polycarbonate, acrylic, FRP, SiC, Al 2 O 3 and the like with a small coefficient of thermal expansion, but the final collimation accuracy is not much required. If not, a metal such as Al may be used.
また、反射膜としては、Ag、Ptなどの金属が望ましいが、SiO2/TiO2多層膜などの多層膜構造による反射膜でも良い。 The reflective film is preferably a metal such as Ag or Pt, but may be a reflective film having a multilayer structure such as a SiO 2 / TiO 2 multilayer film.
さらに、酸化防止膜は、酸化ケイ素などを用いても良い。なお、酸化防止膜が必ずしもコートされている必要はない。 Further, silicon oxide or the like may be used for the antioxidant film. Note that the antioxidant film is not necessarily coated.
また、立上ミラー13の表面には、増反射膜(増反射構造、例えばHRコート膜)が設けられていても良い。この場合、レーザ光の立上ミラー13による反射損失(ミラーロス)を低減することができる。
Further, the surface of the rising
(発光部14)
発光部14は、レーザ光を吸収して蛍光を発する蛍光体(蛍光物質)を含んでおり、レーザ素子11から発振されたレーザ光を受けて自然放出光(蛍光)を発するものである。
(Light Emitting Unit 14)
The
例えば、発光部14は、封止材の内部に蛍光体の粒子が分散されているもの(封止型)、蛍光体の粒子を固めたもの、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した(堆積させた)もの(薄膜型)、などの蛍光体を含有した発光体である。
For example, the light-emitting
このような蛍光体を含む発光部14を用いることにより、演色性が高い照明光を生成することが可能となる。
By using the
本実施の形態では、発光部14は、2mm×1mmの矩形で、厚さ0.1mmの薄膜状となるように、蛍光体の粉末を支持部15の傾斜部15aにTiO2をバインダーとして塗布することで形成されている。
In the present embodiment, the
この発光部14は、支持部15によって、楕円ミラー16が有する2つの焦点のうちの一方の焦点(第1焦点)近傍に配置されている。このため、発光部14から発せられた光は、楕円ミラー16の反射曲面によって反射されることで、その光路が制御される。
The
この発光部14は、十分に小さいことが好ましい。この場合、発光部14が発した光を、楕円ミラー16の他方の焦点(第2焦点)に効率良く集光することができる。
The
また、発光部14は、レーザ光照射パターンよりも大きいことが望ましい。
Moreover, it is desirable that the
(発光部14の傾斜配置)
発光部14から発せられた蛍光が、効率的に楕円ミラー16で反射して、制御されることが可能なように、発光部14は、支持部15の傾斜部15a上に傾いて配置されている。傾斜部15aは、レーザ光の入射方向に対して垂直な面を基準として、その入射方向に15°程度傾斜して構成されている。
(Inclined arrangement of the light emitting unit 14)
The
発光部14から発せられた光は、略ランバーシアン配光となる。そのため、発光部14のレーザ光照射面14aがレーザ光の入射方向に対して垂直となるように発光部14が配置されていると、発光部14で発せられた光の最も光度の高い領域が楕円ミラー16の窓部に位置するため、投光効率が悪くなる。
The light emitted from the
この投光効率を考慮すれば、発光部14のレーザ光照射面14aが15°程度傾斜していることが望ましいが、当該投光効率を考慮しなければ、レーザ光照射面14aがレーザ光の入射方向に対して垂直となるように発光部14が配置されていてもよい。
In consideration of the light projection efficiency, it is desirable that the laser
さらに、楕円ミラー16の窓部をレーザ光が透過し、発光部14から発せられた光を反射するような構造とした場合には、製造コストは上昇するが、レーザ光照射面14aがレーザ光の入射方向に対して垂直となるように発光部14が形成されていても、投光効率は向上する。
Further, when the laser beam is transmitted through the window portion of the
(蛍光体の種類)
本実施形態では、レーザ素子11によって発振された波長395nmのレーザ光を受けて、白色の自然放出光(蛍光)を発するように、発光部14の蛍光体として、BAM(BaMgAl10O17:Eu)、BSON(Ba3Si6O12N2:Eu)、Eu−α(Ca−α−SiAlON:Eu)など、複数種類の蛍光体を混合して用いている。しかし、上記蛍光体は、これらに限定されるものではなく、例えば、自動車用にヘッドランプ1が使用される場合、ヘッドランプ1の照明光が、法律により規定されている所定の範囲の色度を有する白色となるように適宜選択されればよい。また、照明などの用途であれば、適宜必要な色度が出るように、蛍光体を単独で用いても良いし、複数種類の蛍光体を適宜混合して用いても良い。
(Type of phosphor)
In the present embodiment, BAM (BaMgAl 10 O 17 : Eu is used as the phosphor of the
例えば、他の酸窒化物蛍光体(例えば、JEM(LaAl(SiAl)6N9O:Ce)、β-SiAlONなどのサイアロン蛍光体)、窒化物蛍光体(例えば、CASN(CaAlSiN3:Eu)蛍光体、SCASN((Sr,Ca)AlSiN3:Eu)蛍光体)、Apataite((Ca,Sr)5(PO4)3Cl:Eu)系、Silicate((Ba,Sr,Mg)2SiO4:Eu,Mn)系蛍光体または、III−V族化合物半導体ナノ粒子蛍光体(例えば、インジュウムリン:InP)を用いることができる。 For example, other oxynitride phosphors (for example, sialon phosphors such as JEM (LaAl (SiAl) 6 N 9 O: Ce) and β-SiAlON), nitride phosphors (for example, CASN (CaAlSiN 3 : Eu)) Phosphor, SCASN ((Sr, Ca) AlSiN 3 : Eu) phosphor), Apatite ((Ca, Sr) 5 (PO 4 ) 3 Cl: Eu) system, Silicate ((Ba, Sr, Mg) 2 SiO 4 : Eu, Mn) -based phosphor or III-V compound semiconductor nanoparticle phosphor (for example, indium phosphorus: InP).
(封止型)
発光部14を封止型とした場合の封止材は、例えば、ガラス材(無機ガラス、有機無機ハイブリッドガラス)、シリコーン樹脂などの樹脂材料である。ガラス材として低融点ガラスを用いてもよい。封止材は、透明性の高いものが好ましく、レーザ光が高出力の場合には、耐熱性の高いものが好ましい。ゾルゲル法により、酸化ケイ素や酸化チタンなどにより封止する構造でもよい。
(Sealed type)
The sealing material in the case where the
発光部14の上面(レーザ光照射面14a)にレーザ光の反射を防止する反射防止構造が形成されていてもよい。封止型の場合には、発光部14の上面形状の制御が容易であるため、特に反射防止膜を形成することが望ましい。
An antireflection structure for preventing reflection of laser light may be formed on the upper surface (laser
(薄膜型)
発光部14を薄膜型とした場合は、Al、Cu、AlNセラミック、SiCセラミック、酸化アルミ、Siなどを基板として用いる。なお、基板と蛍光体との間に、Al、Ag、BaSO4などを光学特性向上を目的として、挿入しても良い。その基板の上に蛍光体の粒子を塗布あるいは堆積させた後、基板毎に、所望の大きさに分割する。その後、支持部15に高熱伝導接着剤により固定する。
(Thin film type)
When the
基板にAlやCuなどを用いた場合には、バリアメタルとしてTiNやTi、TaN、Taなどを、基板の蛍光体の粒子を堆積しない側(支持部15に対向する側)にコートしておくことが望ましい。さらに、バリアメタル上にPtやAuなどをコートしても良い。 When Al, Cu or the like is used for the substrate, TiN, Ti, TaN, Ta, or the like is coated as a barrier metal on the side where the phosphor particles are not deposited (the side facing the support portion 15). It is desirable. Furthermore, Pt or Au may be coated on the barrier metal.
高熱伝導性接着剤としては、SnAgCu、AuSnなどの共晶半田を用いることが望ましいが、限定はされない。 Although it is desirable to use eutectic solder such as SnAgCu and AuSn as the high thermal conductive adhesive, it is not limited.
(支持部15)
熱伝導性の高い金属などからなる支持部15は、その一端の傾斜部15aにおいて発光部14を支持し、発光部14が楕円ミラー16の略焦点位置に位置するように、楕円ミラー16に接続されている。
(Supporting part 15)
The
支持部15の材質として、本実施の形態ではAlを用いているが、AlN、SiCなどの高熱伝導セラミックスを用いても良い。
Although Al is used as the material of the
また、本実施の形態では、支持部15に、酸化チタンをバインダーとして蛍光体を塗布することにより、発光部14を固定している。このバインダーとしては、酸化ケイ素などを用いても良い。
Moreover, in this Embodiment, the
また、発光部14が薄膜型の場合、支持部15の発光部14と対向する面に、TiNやTi、TaN、Taなどをバリアメタルとしてコートしておくことが望ましい。さらに、バリアメタル上にPtやAuなどをコートしておいても良い。
When the
なお、支持部15の他端は、楕円ミラー16を貫通して、熱伝導性が高い放熱部材(図示せず)に接続されていてもよい。このため、レーザ光によって発熱する発光部14の熱は、支持部15および放熱部材に伝播し、効率良く放熱される。
Note that the other end of the
(楕円ミラー16)
楕円ミラー16は、発光部14が発した自然放出光をマルチコアファイバ20の入射端面20aに集光する反射鏡である。この楕円ミラー16は、楕円を、当該楕円の対称軸を中心として回転させたときに形成される曲面の一部を反射面の形状として有している。また、楕円ミラー16は、レーザ光が入射される側に第1焦点を有しており、第1焦点近傍に発光部14が設置されている。また、楕円ミラー16の第2焦点近傍に、マルチコアファイバ20の入射端面20aが位置している。
(Elliptical mirror 16)
The
この構成により、発光部14によって発せられた光は楕円ミラー16により反射され、楕円ミラー16の第2焦点近傍に集光された後、マルチコアファイバ20によりレンズ31へ導光される。図1において、発光部14から発せられた光の光路が符号18によって示されている。
With this configuration, the light emitted by the
なお、レーザ素子11から出射されたレーザ光は、楕円ミラー16に形成された窓部を透過または通過して発光部14に照射される。この窓部は、貫通孔であってもよく、或いは、レーザ光を透過可能な透明部材を含むものであってもよい。
The laser light emitted from the
また、光源部10が備える反射鏡が楕円ミラーである必要は必ずしもなく、光源部10は半球面ミラーを備えていてもよい。
Further, the reflecting mirror included in the
(楕円ミラー16の材質)
本実施の形態では、楕円ミラー16は、FRPを基材とし、その上に反射膜としてAlコート、さらにその上に、Alの酸化防止を目的とした酸化ケイ素をコートしたものを用いている。
(Material of elliptical mirror 16)
In this embodiment, the
ただし、楕円ミラー16の構成は、上述のものに限定されるものではなく、配光制御機能を有するものであれば良い。例えば、基材としてアクリルやポリカーボネートといった他の樹脂やAlなどの金属製の部材を用いても良いし、反射膜としてAgやPtなどを用いていても良い。また、酸化防止膜としては、酸化アルミ系などを用いても良く、酸化ケイ素および酸化チタンの多層膜とした増反射機能を兼ね備えた膜を用いても良い。
However, the configuration of the
(レーザ光カットフィルタ17)
レーザ光カットフィルタ17は、マルチコアファイバ20がレーザ光を導光することを防止する遮断部として機能する。本実施の形態では、レーザ光カットフィルタ17は、400nm以下の波長の光をカットし、レーザ素子11から出射される波長395nmのレーザ光を遮断することができる。なお、遮断する波長は、レーザ光カットフィルタ17の種類に応じて適宜調整できる。
(Laser light cut filter 17)
The laser light cut
このレーザ光カットフィルタ17は、楕円ミラー16の開口部をふさいでいる。マルチコアファイバ20の入射端面20aは、レーザ光カットフィルタ17の外側近傍に配置されており、レーザ光カットフィルタ17は、楕円ミラー16によって集光される自然放出光の光路上に配されていることになる。それゆえ、発光部14によって自然放出光に変換されなかったレーザ光が楕円ミラー16の外部へ出射されることを防止でき、特に、入射端面20aに集光される光にレーザ光が含まれないようにすることができる。
The laser light cut
(マルチコアファイバ20)
マルチコアファイバは、共通のクラッドに複数のコアが形成された光ファイバであり、発光部14が発した自然放出光を入射端面(入射部)20aから出射端面(出射端部)20bへ導光する。このマルチコアファイバ20は、入射端面20aから入射した特定の光強度分布を有する投光用光線束を、当該光強度分布を維持したまま導光し、出射端面20bから出射する。光源部10が生成した投光用光線束を受け入れるために、マルチコアファイバ20の入射端面20a(入射瞳)との楕円ミラー16の第2焦点(出射瞳)とが一致するように配置されている。
(Multi-core fiber 20)
The multi-core fiber is an optical fiber in which a plurality of cores are formed in a common clad, and guides spontaneously emitted light emitted from the
図2(a)および(b)は、マルチコアファイバ20の入射端面20aの例を示す図である。マルチコアファイバ20は、図2に示すように、複数のコア20cを備えており、各コア20cが互いに接触しないように、クラッド20d内に包含されている。そして、クラッド20dの外部を被覆部20eが覆っている。
2A and 2B are diagrams illustrating an example of the
コア20cおよびクラッド20dは、光を透過する材質からなっており、コア20cの屈折率はクラッド20dよりも高くなっている。このような構成をとることにより、コア20cの一方の端面に入射した光は、略全反射により、コア20cの他方の端面に導光される。 The core 20c and the clad 20d are made of a material that transmits light, and the refractive index of the core 20c is higher than that of the clad 20d. By adopting such a configuration, light incident on one end face of the core 20c is guided to the other end face of the core 20c by substantially total reflection.
複数のコア20cの内部をそれぞれ伝搬する光は、互いに独立に(干渉することなく)伝搬するため、入射端面20aに入射した投光用光線束は、その光強度分布を概ね損なうことなく出射端面20bまで導光される。
Since the light propagating through the
図2(a)は、クラッド20dに、同一形状の7個のコア20cが最密充填されている充填形式を示しているが、コア20cの配置は、このような充填形式に限定されるわけではない。例えば、図2(b)に示すように、形状を横長にしたコア20cを充填してもよいし、コア20cの個数を変更してもよい。
FIG. 2A shows a filling form in which seven
なお、各コア20c相互の間隔は、それぞれのコアを伝播する光が独立に伝播することができる範囲で、近いことが望ましい。 In addition, as for the space | interval of each core 20c, as long as the light which propagates each core can propagate independently is desirable.
また、投光パターンに応じて、コアの形状および配置を設計しても良く、図2(b)の場合、コアの形状に応じた楕円形、大円形および小円形の投光パターンが、コアの配置に応じた位置へ投光される。なお、コアの形状は円形に限定されるわけではなく、四角形や三角形であっても良い。 Further, the shape and arrangement of the core may be designed according to the light projection pattern. In the case of FIG. 2B, the elliptical, large circular, and small circular light projection patterns corresponding to the core shape are used. The light is projected to a position according to the arrangement of. The shape of the core is not limited to a circle, but may be a quadrangle or a triangle.
(投光部30)
投光部30は、マルチコアファイバ20の出射端面20bから出射された投光用光線束(自然放出光)を照明光として外部へ投光する。概ね輝度不変則が成り立つように光源部10およびマルチコアファイバ20が設計されているため、光源部10において生成された光の輝度が投光部30においても保たれている。この投光部30は、レンズ31を備えている。
(Light Projecting Unit 30)
The
(レンズ31)
レンズ31は、マルチコアファイバ20の出射端面20bから出射した投光用光線束を略平行光にして、その平行光を照明光としてヘッドランプ1の前方へ投光する光学部材である。なお、略平行光とは、完全に平行な光である必要はなく、投光角(光度が半値となる頂角)が20°以下であればよい。レンズ31の直径は、例えば、90mmである。
(Lens 31)
The
また、マルチコアファイバ20の出射端面20bとレンズ31の焦点位置とは概ね一致している。
Further, the
なお、投光部30において、レンズ31の代わりに反射鏡を用いてもよい。この反射鏡として、例えば、楕円ミラー、パラボラミラー、球面ミラーなどを用いることができ、反射鏡の種類は特に限定されない。
In the
(点灯制御部50)
点灯制御部50は、マルチコアファイバ20に入射端面20aに入射する入射光の光強度分布を変化させる制御部である。より具体的には、点灯制御部50は、複数のレーザ素子11のそれぞれについて出力制御(点灯および消灯)を行うとともに、立上ミラー13の位置または角度を制御することにより、発光部14のレーザ光照射面14aにおけるレーザ光の照射パターンを形成および変更する。
(Lighting control unit 50)
The
例えば、点灯制御部50は、レーザ光の発光部14における照射パターンを変化させることにより、マルチコアファイバ20の出射端面20bに入射する入射光の光強度分布を変化させる。
For example, the
この点灯制御部50は、制御プログラムの命令を実行するCPU(central processing unit)であってもよく、専用の処理を実行する論理回路であってもよい。
The
(投光パターンを変更する機構)
上述のように、発光部14のレーザ光照射面14aにおける照射パターンが最終的な投光パターンに対応する光強度分布を有している。よって、当該照射パターンを変更することにより、投光パターンを変更することができる。そこで、以下では上記照射パターンを変更する機構の例について説明する。
(Mechanism to change the projection pattern)
As described above, the irradiation pattern on the laser
複数のレーザ素子11から出射されたレーザ光は、対応する立上ミラー13によって発光部14のレーザ光照射面14aに照射される。このとき、複数の立上ミラー13の傾きや、レーザ素子11との相対位置を変化させることで、上記照射パターンを変更することができる。
Laser light emitted from the plurality of
また、複数のレーザ素子11のうち、レーザ光を発振させるレーザ素子11を切り替える(または、各レーザ素子11の出力を制御する)ことによっても上記照射パターンを変更することができる。この構成において、複数のレーザ素子11は、レーザ光照射面14aにおいてマトリクス状にレーザ光のスポットを形成することができるように配置されていてもよい。なお、この構成では、立上ミラー13の傾きを調整する必要は必ずしもないため、立上ミラー13を稼動させる必要は必ずしもない。
The irradiation pattern can also be changed by switching the
また、立上ミラー13の代わりにレンズを設けてもよい。このレンズは、レーザ素子11の発光点と対向するように、1つのレーザ素子11に対して1つずつ配されており、拡がりをもって進行するレーザ光を略平行光にする。このレンズの位置(例えば、レーザ素子11と当該レンズとの距離)を変更することにより、レーザ素子11から出射されたレーザ光の光路を変更することができ、上記照射パターンを変更することができる。
A lens may be provided in place of the rising
上記照射パターンを変更するための機構は、上述のものに限定されず、どのような機構でレーザ光照射面14aにおけるレーザ光の照射パターンを変更してもよい。
The mechanism for changing the irradiation pattern is not limited to that described above, and the laser light irradiation pattern on the laser
なお、照射パターンの変更とは、レーザ光照射面14aに照射されるレーザ光の光強度分布の変更を意味する。そのため、レーザ光のスポットの形状が一定であるが、当該スポット内での光強度分布が変化する場合も照射パターンが変化する一例である。
In addition, the change of an irradiation pattern means the change of the light intensity distribution of the laser beam irradiated to the laser
(投光パターンの変更様式)
照射パターンの変更は、点灯制御部50を介して行われる。ヘッドランプ1の投光パターンとして、予め複数の投光パターン(所定投光パターン)が定められており、点灯制御部50は、これら複数の所定投光パターンを上述の機構を用いて切り替えてもよい。複数の所定投光パターンとは、例えば、ハイビーム(走行用前照灯)の配光特性基準を満たす投光パターンおよびロービーム(すれ違い用前照灯)の配光特性基準を満たす投光パターン、夕方用配光パターンおよび夜間用配光パターン、雨天時用配光パターンおよび非雨天時用配光パターンである。
(Lighting pattern change style)
The irradiation pattern is changed through the
このような所定投光パターンの切り替えは、ユーザからの指示に従って行われてもよい。または、ヘッドランプ1の周囲の環境の変化を検出する検出器を設け、当該検出器の検出結果に基づいて点灯制御部50が所定投光パターンを切り替えてもよい。
Such switching of the predetermined light projection pattern may be performed in accordance with an instruction from the user. Or the detector which detects the change of the environment around the headlamp 1 may be provided, and the
上記検出器とは、例えば、ヘッドランプ1の周囲の明るさを検出する外光センサであり、この外光センサが検出した明るさに応じて夕方用配光パターンと夜間用配光パターンとを切り替えてもよい。また、上記検出器は、温度センサなど、光センサ以外の検出器であってもよい。 The detector is, for example, an external light sensor that detects the brightness around the headlamp 1, and an evening light distribution pattern and a night light distribution pattern are obtained according to the brightness detected by the external light sensor. You may switch. The detector may be a detector other than an optical sensor such as a temperature sensor.
また、ヘッドランプ1が搭載された車両の前方(または周囲)の物体を検出する物体検出装置を設け、当該物体検出装置の検出結果に基づいて、投光パターンを任意に変化させてもよい。 Further, an object detection device that detects an object in front of (or around) a vehicle on which the headlamp 1 is mounted may be provided, and the light projection pattern may be arbitrarily changed based on the detection result of the object detection device.
上記物体検出装置は、例えば、車両に搭載された撮像装置(例えば、CCD(charge-coupled device)カメラ)によって撮影された画像を解析して、当該画像中の配光可能エリア内の物体を検出する。検出対象の物体が検出された場合、ヘッドランプ1は、当該物体が検出された座標に基づいて投光パターンを変化させる。 The object detection device, for example, analyzes an image taken by an imaging device (for example, a CCD (charge-coupled device) camera) mounted on a vehicle and detects an object in a light distribution possible area in the image. To do. When an object to be detected is detected, the headlamp 1 changes the light projection pattern based on the coordinates where the object is detected.
物体検出装置の検出対象として、例えば、車両前方に飛び出してきた人、動物、他の車(自動車、バイクまたは自転車)を予め設定し、これらの検出対象を物体検出装置が検出した場合に、検出された物体に対して、その他の領域よりも照度の高い照明光が当たるように投光パターンを変化させてもよい。 Detected when the object detection device detects, for example, a person, animal, or other vehicle (automobile, motorcycle, or bicycle) that has jumped out ahead of the vehicle, and the object detection device detects these detection targets. The light projection pattern may be changed so that illumination light having a higher illuminance than other regions is applied to the object.
<ヘッドランプ1の効果>
以上のように、ヘッドランプ1では、マルチコアファイバ20によって伝送される光には、レーザ光は含まれていないため、万が一事故等により投光部30が破損した場合でも、レーザ光が外部に漏れることを防止することができる。
<Effect of headlamp 1>
As described above, in the headlamp 1, the light transmitted by the
また、マルチコアファイバ20を用いることによって、投光部30と光源部10との距離を離すことができ、光源部10を、外部からの衝撃等により破損する可能性の低い位置に配置することが可能となる。
Further, by using the
図3(a)〜(c)は、ヘッドランプ1の配設位置の一例を示す図である。図3(a)〜(c)に示すように、投光部30と光源部10とは、マルチコアファイバ20によってつながれているため、光源部10の設置位置の自由度は高い。光源部10は、車両500の運転席の下(図3(a))や、前輪の近傍(図3(b))、または車両500のヘッド(投光部30の近傍)に配置してもよい。
FIGS. 3A to 3C are diagrams illustrating an example of an arrangement position of the headlamp 1. As shown in FIGS. 3A to 3C, since the
衝突等によって車両500が破損した場合に、レーザ光が漏れないようにするという観点から、図3(a)および図3(b)に示すように車体表面から遠い部分に設置することが望ましい。放熱という観点からは、図3(a)および図3(c)に示すように、車両500の底面に近い場所に光源10を設置することが望ましい。
From the viewpoint of preventing laser light from leaking when the
また、ヘッドランプ1では、光源部10にて生成した、特定の光強度分布を有する投光用光線束を、マルチコアファイバ20により上記光強度分布を維持したまま投光部30へ導光し、外部へ投光する。
Further, in the headlamp 1, the light beam for projection having a specific light intensity distribution generated by the
それゆえ、複数の光源ユニットを設けて特定の配光パターンを実現する従来の構成に比べて、ヘッドランプ1を小型にすることができる。また、発光部14のレーザ光照射面14aにおけるレーザ光の照射パターンを変化させることにより、投光パターンを変化させることができる。なお、単一の導光部(マルチコアファイバ)を用いて、投光パターンを変更可能なシステムで、説明してきたが、投光パターンを変更しなくても良いシステムの場合、マルチコアファイバの代わりに、シングルコアのマルチモードファイバを用いても良い。その際は、投光パターン変更機構を必要としないことは言うまでも無い。なお、ヘッドランプ1では、後述する実施の形態2に比べて、高光束を投光する事が可能となる。
Therefore, the headlamp 1 can be made smaller than the conventional configuration in which a plurality of light source units are provided to realize a specific light distribution pattern. Moreover, the light projection pattern can be changed by changing the laser light irradiation pattern on the laser
(変形例1)
上述の実施形態では、投光部30における投光手段としてレンズ31を用いる構成について説明したが、投光手段として反射鏡(リフレクタ)を用いても良い。
(Modification 1)
In the above-described embodiment, the configuration in which the
図4は、ヘッドランプ1の変形例であるヘッドランプ1Aを説明するための図である。図4に示すように、ヘッドランプ1Aは、図1に示すヘッドランプ1とは異なり、投光部30にかえて投光部30Aを備えている。
FIG. 4 is a diagram for explaining a headlamp 1 </ b> A that is a modification of the headlamp 1. As illustrated in FIG. 4, the headlamp 1 </ b> A includes a
ヘッドランプ1では、必ずしもレンズ31を用いる必要はない。ヘッドランプ1Aは、図4に示すように、ヘッドランプ1の投光部30に備えられているレンズ31のかわりに、投光部30Aにて軸外し放物ミラー31Aを備えている。
In the headlamp 1, the
(軸外し放物ミラー31A)
軸外し放物ミラー31Aは、マルチコアファイバ20の出射端面20bから出射した投光用光線束を略平行光にして、その平行光を照明光としてヘッドランプ1Aの前方へ投光する光学部材である。
(Off-axis
The off-axis
また、マルチコアファイバ20の出射端面20bと軸外し放物ミラー31Aの焦点位置とは概ね一致している。なお、軸外し放物ミラー31Aの開口は、マルチコアファイバ20の出射端面20bの開口数(NA)と同一または当該開口数より広いことが好ましい。
Further, the
また、反射鏡として軸外し放物ミラーを用いる例を説明したが、楕円ミラー、パラボラミラー、球面ミラーなどを用いることもでき、反射鏡の種類は特に限定されない。 Moreover, although the example which uses an off-axis parabolic mirror as a reflecting mirror was demonstrated, an elliptical mirror, a parabolic mirror, a spherical mirror, etc. can also be used and the kind of reflecting mirror is not specifically limited.
(変形例2)
本発明のさらに別の変形例について図5に基づいて説明すれば、以下のとおりである。本変形例のヘッドランプ1Bは、光源部に発光部(蛍光体)を備えているとともに、レーザ光の照射形態がスキャンタイプであるヘッドランプに分類することができる。
(Modification 2)
Still another modification of the present invention will be described with reference to FIG. The
<ヘッドランプ1Bの構成>
図5は、ヘッドランプ1Bの構成を示す図である。ここで、図1に示すヘッドランプ1と比較すると、ヘッドランプ1Bは、図5に示すように、光源部10にかえて光源部310を備えている。
<Configuration of
FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the
(光源部310)
光源部310は、光源部10の立上ミラー13にかえて、導光制御部311、MEMS(Micro Electro Mechanical System)ミラー312およびMEMSミラー支持部313を備えている。以下では、光源部10と比較することにより、光源部310の構成を説明する。
(Light source unit 310)
The
まず、光源部10は、レーザ素子11を複数備えており、点灯制御部50が、複数のレーザ素子11を点灯制御している。次に、立上ミラー13が、複数のレーザ素子11から出射されたレーザ光のそれぞれを反射して、発光部14へ導光する。このように、光源部10は、最終的な投光パターンに対応する光強度分布を有する照射パターンを、発光部14のレーザ光照射面14a上に形成している。
First, the
一方、光源部310は、光源部10とは異なり、まず、導光制御部311が、レーザ素子11から出射されたレーザ光を、MEMSミラー312へ導光している。次に、MEMSミラー312は、導光制御部311から導光されたレーザ光を反射して、発光部14へ導光する。
On the other hand, unlike the
ここで、MEMSミラー312は、後述するように、レーザ光を発光部14のレーザ光照射面14a上の任意の場所へ照射することができる。つまり、レーザ光の照射形態をスキャンタイプにすることができるため、光源部310は、光源部10とは異なり、必ずしもレーザ素子11を複数必要としない。
Here, as will be described later, the
すなわち、光源部310では、発光部14へのレーザ光の照射をスキャンタイプにすることにより、光源部10と比較してレーザ素子11の個数を減らすことができる。
That is, in the
(導光制御部311)
導光制御部311は、レーザ素子11から出射されるレーザ光を、MEMSミラー312へ導光するための制御部である。ここで、導光制御部311は、レーザ素子11から出射されるレーザ光のエネルギー強度分布をトップハット分布にしている。導光制御部311として、例えば、光学ロッド、マルチモードファイバなどを用いることができる。
(Light guide controller 311)
The light
なお、導光制御部311は、レンズをさらに備えていても良い。
In addition, the light
(MEMSミラー312)
MEMSミラー312は、機械部品と電子回路とを融合し微細部品を形成した微小ミラーを備えたミラーであり、導光制御部311から出射されたレーザ光を反射して、発光部14のレーザ光照射面14a上へ照射する。
(MEMS mirror 312)
The
ここで、MEMSミラー312では、微小ミラーが、MEMSミラー駆動制御部350により制御されている。つまり、導光制御部311によるMEMSミラー312へのレーザ光の導光制御と、MEMSミラー駆動制御部350によるMEMSミラー312の微小ミラーの駆動制御とにより、レーザ素子11から出射されるレーザ光を、発光部14のレーザ光照射面14a上の任意の場所へ照射することができる。これにより、マルチコアファイバ20の入射端面20aへのレーザ光の照射位置を変更し、走査(スキャン)することができる。
Here, in the
すなわち、レーザ光の照射形態をスキャンタイプとすることができるため、MEMSミラー312などを用いることにより、光源部310は、光源部10とは異なり、必ずしもレーザ素子11を複数用いる必要がなくなる。また、MEMSミラー312の微小ミラーの位置または角度を、ソフトウェアを用いて変更することにより、発光部14のレーザ光照射面14aに形成するレーザ光の照射パターンを、簡単に変更することができる。
That is, since the laser beam irradiation form can be a scan type, the
なお、MEMSミラー312の微小ミラーのミラー面には、Alコートなどのコーティングが施されていても良い。
The mirror surface of the micro mirror of the
(MEMSミラー312の制御)
MEMSミラー312の微小ミラーは、例えば、MEMSミラー312が設置されている面内の方向であって、重力方向に垂直なX軸方向および/または当該方向と垂直なY方向に角度を変化させ、その角度変化により、発光部14のレーザ光照射面14aに照射するレーザ光の照射パターンを変化させる。つまり、MEMSミラー312の微小ミラーは、発光部14に照射されるレーザ光の照射位置およびスポットサイズを変化させる。
(Control of MEMS mirror 312)
The micro mirror of the
なお、MEMSミラー312は、その駆動範囲が、X軸方向よりもY軸方向に広いように設定されることが好ましい。これは、特に、ヘッドランプ1Bの投光範囲が横長である場合に有効である。一方、ヘッドランプ1Bの投光範囲が縦長である場合には、MEMSミラー312は、その駆動範囲が、Y軸方向よりもX軸方向に広いように設定されるなど、投光範囲に応じて適宜変更されてよい。
The
また、レーザ光の走査を連続して行い、レーザ光の強度を走査スピードと同期させる事により投光パターンを形成する場合は、走査スピードを高くすることが出来る共振形MEMSミラーを用いる事が望ましい。 Further, in the case where the light projection pattern is formed by continuously scanning the laser beam and synchronizing the intensity of the laser beam with the scanning speed, it is desirable to use a resonant MEMS mirror that can increase the scanning speed. .
例えば、垂直走査速度60Hzでスキャンし、レーザ光の強度をスキャンスピードに同期させる事により、発光部14にすれ違い灯の投光パターンとなる様な発光パターンを形成する様な使い方をする場合は、共振型を使用することが望ましい。
For example, when scanning at a vertical scanning speed of 60 Hz and synchronizing the intensity of the laser light with the scanning speed, the
一方、本システムを、スポットライトの投光位置を変更するといった使用法で使用する場合、対象物(例えば危険因子である鹿)を照らし続けるといった場合は、連続して対象物を照らした方が、(レーザ光の出力が同じであれば)対象物における照度が高くなる為、非共振形のMEMSミラーを使用することが望ましい。 On the other hand, when this system is used in a usage such as changing the light projection position of a spotlight, if you continue to illuminate an object (for example, a deer that is a risk factor), it is better to illuminate the object continuously. It is desirable to use a non-resonant type MEMS mirror (if the output of the laser beam is the same), since the illuminance at the object becomes high.
(MEMSミラー支持部313)
MEMSミラー支持部313は、MEMSミラー312を支持するための部材である。ここで、MEMSミラー支持部313は、MEMSミラー312が導光制御部311を介してレーザ素子11から照射されるレーザ光を発光部14の方向へ反射できるように、MEMSミラー312を所定の位置または角度に固定している。
(MEMS mirror support 313)
The MEMS
(MEMSミラー駆動制御部350)
MEMSミラー駆動制御部350は、MEMSミラー312が備えている微小ミラーの位置または角度を制御するための制御部である。より具体的には、MEMSミラー駆動制御部350は、MEMSミラー312の微小ミラーの位置または角度を制御することにより、発光部14のレーザ光照射面14aにおけるレーザ光の照射パターンを形成および変更する。
(MEMS mirror drive controller 350)
The MEMS mirror
例えば、MEMSミラー駆動制御部350は、レーザ光の発光部14における照射パターンを変化させることにより、マルチコアファイバ20の出射端面20bに入射する入射光の光強度分布を変化させる。
For example, the MEMS mirror
このMEMSミラー駆動制御部350は、制御プログラムの命令を実行するCPUであってもよく、専用の処理を実行する論理回路であっても良い。
The MEMS mirror
<ヘッドランプ1Bの効果>
上述のように、ヘッドランプ300は、導光制御部311およびMEMSミラー312を用いて、発光部14へのレーザ光の照射をスキャンタイプにすることにより、レーザ素子11の個数を減らすことができる。また、MEMSミラー312の微小ミラーの位置または角度を、ソフトウェアを用いて変更することにより、発光部14のレーザ光照射面14aに形成するレーザ光の照射パターンを、簡単に変更することができる。
<Effect of
As described above, the headlamp 300 can reduce the number of the
なお、本実施形態では、MEMSミラーなどを使用して、レーザ光の照射をスキャンさせているが、この構成に限定されるわけではなく、ソレノイドアクチュエータなどを使用しても良い。 In this embodiment, a laser beam is scanned using a MEMS mirror or the like. However, the present invention is not limited to this configuration, and a solenoid actuator or the like may be used.
〔実施の形態2〕
本発明の他の実施形態について図6に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、実施の形態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]
The following will describe another embodiment of the present invention with reference to FIG. In addition, about the member similar to Embodiment 1, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.
図6は、本実施形態のヘッドランプ(照明装置、車両用前照灯)100の構成を示す図である。図6に示すように、ヘッドランプ100は、光源部101においてレーザ素子11および立上ミラー13のペアを1組のみ備えており、マルチコアファイバ20の代わりにマルチモードファイバ(導光部)21を備えている。マルチモードファイバ21の入射端部21aから光源部101が生成した自然放出光が入射され、出射端部21bから当該自然放出光が出射される。
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a headlamp (lighting device, vehicle headlamp) 100 according to the present embodiment. As shown in FIG. 6, the
マルチモードファイバ21は、光ファイバ中を伝搬する光のモードが複数ある光ファイバであり、中芯のコアを、当該コアよりも屈折率の低いクラッドで覆った2層構造をしている。コアは、例えば、レーザ光の吸収損失がほとんどない石英ガラス(酸化ケイ素)を主成分とするものであり、クラッドは、例えば、コアよりも屈折率の低い石英ガラスまたは合成樹脂材料を主成分とするものである。
The
マルチモードファイバ21の一方の端部である入射端部21aから自然放出光が入射し、入射した自然放出光は、マルチモードファイバ21のコアの内部で反射しつつ前進し、他方の端部である出射端部21bから出射する。
Spontaneously emitted light is incident from an
ヘッドランプ100が備えるレンズ31の直径は、例えば、20mmである。
The diameter of the
ヘッドランプ100においても、マルチモードファイバ21が伝送する光には、レーザ光は含まれていない。それゆえ、万が一事故等により投光部30が破損した場合でも、レーザ光が外部に漏れることを防止することができる。
In the
〔実施の形態3〕
本発明の他の実施形態について図7〜図9に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、実施の形態1〜2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。
[Embodiment 3]
The following will describe another embodiment of the present invention with reference to FIGS. In addition, about the member similar to Embodiment 1-2, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.
図7は、本実施形態のヘッドランプ(照明装置、車両用前照灯)200の構成を示す図である。図7に示すように、ヘッドランプ200は、ヘッドランプ1とは異なり、光源部110およびバンドルファイバ(導光部)22を備えている。
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of a headlamp (lighting device, vehicle headlamp) 200 according to the present embodiment. As shown in FIG. 7, the
光源部110は、複数のレーザ素子11、コリメートレンズ111、光ファイバ112、ヒートシンク113、放熱フィン114、発光部14、レーザ光カットフィルタ17および固定部材115を備えている。
The
レーザ素子11から出射したレーザ光は、結合レンズ111により光ファイバ112に結合、伝搬し、発光部14に照射される。
Laser light emitted from the
また、レーザ素子11には、ヒートシンク113が接続されており、レーザ光の出射によって生じた熱をヒートシンク113を介して逃がす構成となっている。さらに、ヒートシンク113は、放熱フィン114に接続されている。ヒートシンク113は、レーザ素子11で発生した熱を受け取り、放熱フィン114を通して外部へ放出している。
Further, a
ヒートシンク113および放熱フィン114には、金属(例えば、アルミニウム)などの熱伝導性の高い材料を用いることが好ましい。
It is preferable to use a material having high thermal conductivity such as metal (for example, aluminum) for the
光ファイバ112によって導光されたレーザ光は、発光部14に照射される。発光部14が生成した自然放出光は、レーザ光カットフィルタ17を透過した後、バンドルファイバ22の入射端部22aから入射され、出射端部22bから出射される。バンドルファイバ22は、複数の光ファイバ22c(図8参照)を束ねた構成となっている。
The laser beam guided by the
発光部14、レーザ光カットフィルタ17、光ファイバ112の出射端部およびバンドルファイバ22の入射端部22aの相対位置は、固定部材115によって固定されている。レーザ光カットフィルタ17は、バンドルファイバ22の入射端部22aと接している。
The relative positions of the
発光部14によって自然放出光に変換されなかったレーザ光は、レーザ光カットフィルタ17によって遮断されるため、バンドルファイバ22には入射しない。
The laser light that has not been converted into spontaneous emission light by the
(光ファイバ112とバンドルファイバ22との位置関係)
図8は、光ファイバ112とバンドルファイバ22との位置関係を示す断面図である。図8に示すように、光ファイバ112の出射端部の数および位置と、バンドルファイバ22が有する光ファイバー(コア)22cの入射端部22aの数および位置とは概ね一致していることが好ましい。ただし、これらが厳密に一致している必要は必ずしもなく、発光部14が発した自然放出光が効率良くバンドルファイバ22の入射端部22aに入射すればよい。
(Positional relationship between the
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the positional relationship between the
図9は、ヘッドランプ200に適用可能な導光部材の変更例を示す断面図である。図9に示すように、ヘッドランプ200は、バンドルファイバ22の代わりに、バンドルファイバ22と同等か、それ以上の径を有するコア23cを含む光ファイバ23を用いてもよい。つまり、発光部14が発した自然放出光を効率良く導光できるファイバであれば、どのような種類のファイバを用いてもよい。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a modification example of the light guide member applicable to the
〔実施の形態4〕
本発明の他の実施形態について図10に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、実施の形態1〜3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]
The following will describe another embodiment of the present invention with reference to FIG. In addition, about the member similar to Embodiment 1-3, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.
図10は、本実施形態のヘッドランプ(照明装置、車両用前照灯)210の構成を示す図である。図10に示すようにヘッドランプ210は、上述のヘッドランプ200の変更例であり、光源部110にレンズ(集光部)116が設けられている。このレンズ116は、発光部14から出射された光をバンドルファイバ22の入射端部22aに集光する光学部材であり、発光部14とバンドルファイバ22とをカップリングさせるものである。レーザ光カットフィルタ17は、発光部14とレンズ116との間に配置されている。
FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a headlamp (lighting device, vehicle headlamp) 210 according to the present embodiment. As shown in FIG. 10, a
レンズ116を用いることにより、発光部14が発した自然放出光を効率良くバンドルファイバ22に入射させることができる。
By using the
〔実施の形態5〕
本発明の他の実施形態について図11に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、実施の形態1〜4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]
The following will describe another embodiment of the present invention with reference to FIG. In addition, about the member similar to Embodiment 1-4, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.
図11は、本実施形態のヘッドランプ(照明装置、車両用前照灯)220の構成を示す図である。図11に示すようにヘッドランプ220は、上述のヘッドランプ200の変更例であり、光源部120に、発光部14とバンドルファイバ22とをカップリングさせる集光ミラー(集光部、反射鏡)121が設けられている。
FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of a headlamp (lighting device, vehicle headlamp) 220 according to the present embodiment. As shown in FIG. 11, the
集光ミラー121は、例えば、楕円ミラーであり、その第1焦点に発光部14が配置されている。発光部14が発した光は、集光ミラー121によって反射され、その第2焦点に集光される。この第2焦点にバンドルファイバ22の入射端部22aが配置されており、入射端部22aはレーザ光カットフィルタ17と接している。
The condensing
集光ミラー121によって反射された光は、レーザ光カットフィルタ17を透過し、入射端部22aに入射する。すなわち、レーザ光カットフィルタ17は、集光ミラー121によって集光される自然放出光の光路上に配されている。
The light reflected by the condensing
このように集光ミラー121を用いることにより、発光部14が発した自然放出光を効率良くバンドルファイバ22に入射させることができる。
Thus, by using the
〔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。
[Additional Notes]
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、レーザ光が変換された自然放出光を照明光として利用する照明装置、特に車両用などのヘッドランプに好適に適用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be suitably applied to an illumination device that uses spontaneous emission light converted from laser light as illumination light, particularly a headlamp for a vehicle.
1 ヘッドランプ(照明装置、車両用前照灯)
1A ヘッドランプ(照明装置、車両用前照灯)
1B ヘッドランプ(照明装置、車両用前照灯)
10 光源部
11 レーザ素子(レーザ光源)
14 発光部
17 レーザ光カットフィルタ(遮断部)
20 マルチコアファイバ(導光部)
20a 入射端面(入射端部)
20b 出射端面(出射端部)
21 マルチモードファイバ(導光部)
21a 入射端部
21b 出射端部
22 バンドルファイバ(導光部)
22a 入射端部
22b 出射端部
22c 光ファイバ
30 投光部
31 レンズ
100 ヘッドランプ(照明装置、車両用前照灯)
120 光源部
121 集光ミラー(集光部、反射鏡)
200 ヘッドランプ(照明装置、車両用前照灯)
210 ヘッドランプ(照明装置、車両用前照灯)
220 ヘッドランプ(照明装置、車両用前照灯)
310 光源部
1 Headlamp (lighting device, vehicle headlamp)
1A Headlamp (lighting device, vehicle headlamp)
1B Headlamp (lighting device, vehicle headlamp)
10
14
20 Multi-core fiber (light guide)
20a Incident end face (incident end part)
20b Output end face (output end)
21 Multimode fiber (light guide)
22a
120
200 Headlamp (lighting device, vehicle headlamp)
210 Headlamp (lighting device, vehicle headlamp)
220 Headlamp (lighting device, vehicle headlamp)
310 Light source
Claims (9)
上記発光部が発した自然放出光を入射端部から出射端部へ導光する導光部と、
上記出射端部から出射された自然放出光を照明光として外部へ投光する投光部と、
上記導光部がレーザ光を導光することを防止する遮断部とを備えることを特徴とする照明装置。 A light emitting unit that emits spontaneously emitted light in response to laser light emitted from a laser light source;
A light guide unit that guides spontaneously emitted light emitted from the light emitting unit from the incident end to the exit end;
A light projecting unit that projects spontaneously emitted light emitted from the exit end to the outside as illumination light; and
An illumination device comprising: a light blocking unit that prevents the light guide unit from guiding laser light.
上記集光部は、上記遮断部を透過した光を上記入射端部に集光することを特徴とする請求項3に記載の照明装置。 The blocking unit is disposed between the light emitting unit and the light collecting unit,
The illuminating device according to claim 3, wherein the condensing unit condenses light transmitted through the blocking unit on the incident end.
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