JP2015536021A - ファイバ光学式の変換モジュール - Google Patents

Abstract

車両に設けられた照明装置の一部としてのファイバ光学式の変換モジュールは、コネクタ（５）を備えた光ファイバ（６）と、出力ヘッド（１）と、冷却体（１４）に取り付けられたコンバータ（８）とを有している。光ファイバ（６）に短波長の励起光が供給され、この励起光を光ファイバ（６）が、放射方向に対して傾けられて配置されたコンバータ（８）における蛍光スポット（８０）に放出し、この蛍光スポット（８０）が、有用光を放射角内に有用光ローブ（８１）の形態で拡散反射し、励起光をほぼ有用光ローブ（８１）の範囲外でフレネル反射として反射して、励起光が光絞り（９３）によって無害にされる。

Description

本発明は、車両に設けられた照明装置の一部、特に前照灯の一部としてのファイバ光学式の変換モジュールに関する。

前照灯の一部としての光を発する装置は、国際公開第２００８／０００２０８号＝独国特許出願公開第１０２００６０２９２００３号明細書に基づき公知であり、励起光源と、この励起光源に接続された光導波路と、この光導波路に続いていて、短波長の励起光を白色光の印象を伴う平均的に長波長の有用光(Nutzlicht)に変換するためのコンバータ材料とを有している。有用光は、変換された長波長の成分と、励起光の変換されていない部分とから形成されている。詳細には、透明なボディに対する差込み接続装置と、伝送運転におけるコンバータと、変換された有用光を前進方向に放射するための光学的な構成素子とが設けられている。コンバータのための冷却体は存在していない。光を発するこのような装置では、励起光源としてレーザが使用され、１つの光導波路が損傷すると、これによって、危険をはらんだ状況が生じてしまう。したがって、光を発する装置は付加的な検知装置を備えており、これによって、１つ以上の光導波路の損傷が確認され、場合により、励起光源へのエネルギ供給が停止される。検知装置は、励起光のための光入射端部に存在していて、コンバータから戻し案内された光を受光することができる。これによって、光導波路が機能し、無傷であることが報知される。欠陥確認の別の方法は、１つ以上のワイヤが１つ以上の光導波路のクラッド領域を通って延びる線路網の電流の流れを検査することにある。光導波路が折損すると、一緒に延びるワイヤも折損してしまう。このことが、電流遮断ひいては欠陥の検知を招く。欠陥の発生時には、放射線源のスイッチがオフにされる。光を発する装置は、変換材料が伝送運転においてしか作業しないように形成されている。この場合には、変換材料の冷却を実施することが極めて困難である。しかし、変換時に発生する熱のため、有効な冷却は避けられない。

独国特許出願公開第１０２０１００３４０５４号明細書に基づき、レーザベースの白色光源が公知である。この公知の白色光源では、レーザが凸レンズによってコンバータに蛍光スポットを形成し、これによって、伝送運転において白色の有用光が放出される。蛍光スポットにおける高い温度を回避するためには、コンバータが、熱伝導性の材料を考慮して製造され、付加的に空気によって冷却され、かつ／またはコンバータ材料における蛍光スポットを円を描くように移動させるために、回転させられる。

伝送運転におけるコンバータを備えた発光式の装置に複数の光導波路を相並べて使用することは、米国特許出願公開第２０１０／０２５４１５３号明細書に基づき公知である。

米国特許出願公開第２００８／００７５４０６号明細書には、コンバータと、このコンバータに通じる光導波路と、この光導波路のホルダと、このホルダにコンバータを固定するためのキャップとを備えた光学的な構成要素が示されている。キャップとホルダとは、高い熱伝導率を有する材料から成っており、これによって、伝送運転において負荷がかけられるコンバータから可能な限り熱が導出される。

部分的に拡散反射運転もされる、前照灯に用いられる光を発する装置が、米国特許出願公開第２０１１／０１４８２８０号明細書、米国特許出願公開第２０１１／０２７９００７号明細書、米国特許出願公開第２０１１／０２８００３３号明細書、米国特許出願公開第２０１２／０１０６１７８号明細書、米国特許出願公開第２０１２／０１０６１８３号明細書および米国特許出願公開第２０１２／００６９５９３号明細書に基づき公知である。これらの公知の装置では、コンバータ材料がブロックとして、放物面状の前照灯鏡の焦点に配置されている。コンバータを固定するためには、放物面鏡を横断して、透明なプレートが延びている（米国特許出願公開第２０１１／０１４８２８０号明細書、米国特許出願公開第２０１１／０２７９００７号明細書、米国特許出願公開第２０１１／０２８００３３号明細書、米国特許出願公開第２０１２／００６９５９３号明細書）かまたは放物面鏡の軸線に沿って、コンバータを固定する支持壁が形成される（米国特許出願公開第２０１２／０１０６１７８号明細書、米国特許出願公開第２０１２／０１０６１８３号明細書）。一方の端部に、光入力のためのコネクタを備えていて、他方の端部に、有用光を放出するための光出射窓を備えていて、全体的に有用機器、たとえば放物面鏡内に挿入可能であるファイバ光学式の変換モジュールは、前述した刊行物からは知ることができない。

本発明の課題は、励起光源と、有用光を放出するための前照灯との間での照明装置内への組付け部材として適していて、良好な熱導出を可能にするファイバ光学式の変換モジュールを提供することである。

更なる課題は、照明装置にレーザ光を使用する際の放射安全性の改善にある。

これに関連して、光源としてレーザまたはレーザダイオードが用いられるケースでは、自動車事故の際に生じるように、自動車前照灯が壊れ、その際、この自動車前照灯内に案内されている光ファイバが折れてしまった場合でさえ、危険な励起光が外部に漏れ出すことが防止されているファイバ光学式の変換モジュールを提供することが望ましい。

本発明の別の目的は、光ファイバの折損を確認して、励起光源を停止させることができる欠陥検知装置の一部を成すファイバ光学式の変換モジュールを提供することにある。

本発明に係るファイバ光学式の変換モジュールは、少なくとも１つの光ファイバと、出力ヘッドと、コンバータと、冷却体と、光出射窓とを有している。光ファイバは、コネクタを備えた光入射端部を有しており、この光入射端部が、これに対応配置された励起光源に接続される。出力ヘッドによって、光ファイバの光出射端部が励起光を、コンバータの表面に位置する蛍光スポットに指向する。短波長の励起光の大部分がコンバータ内に進入し、そこで、長波長の変換光に変換される。この変換光は、散乱させられた励起光と共に、有用の放射角内で有用光として放出されるのに対して、乱反射させられた励起光（いわゆる「フレネル反射」）は、光絞りによって捕集され、無害にされる。自動車前照灯の場合には、有用光が放物面鏡に放出される。ファイバ光学式の変換モジュールは、複数の光ファイバを有していてもよい。

さらに、出力ヘッドと分配ハウジングとによって支持ハウジングを形成することができ、少なくとも１つの光ファイバを保持するために用いることができる。複数の光ファイバの場合には、出力ヘッドによって、光ファイバの各光出射端部が励起光を蛍光スポットに指向する。支持ハウジングは、コンバータに発生させられた熱を支持ハウジングを介して導出しかつ散逸させることができるように形成されている。

光ファイバのコネクタは、半径方向に光ファイバよりも大きな空間的な延在長さを有しており、同じことが、励起光源、たとえばレーザダイオードについても云える。したがって、光入射端部において、ファイバ光学式の変換モジュールの支持ハウジングは、コンバータ上に発生させられる蛍光スポットの幅よりもかなり大きい最小幅を有している。したがって、複数の光ファイバの場合には、励起光により負荷がかけられる光ファイバが纏められなければならず、このために、コネクタから各光出射端部に延びる光ファイバを束ねる分配ハウジングが用いられる。

コンバータを光学的に監視するために、励起光を案内する光ファイバのほかに、別の光ファイバが設けられていてよい。この別の光ファイバは、全体として、励起光の光ファイバに対して平行に延びていて、変換された光を検査目的のためにフィードバックさせて、コネクタを介して光検出器に伝送する。この光検出器は、照明装置の機能性の監視装置の一部を成している。励起光源の運転の間、１つ以上の光ファイバの折損が生じると、コンバータ上の蛍光スポットの明るさが減少するかまたは光スポットが完全に消え失せてしまう。このことが、光検出器によって確認され、これに続いて、励起光源が停止される。

光ファイバの折損は電気的に確認することもできる。この目的のためには、光ファイバが導電性を有するように被覆されていて、複数の光ファイバの場合には相互に絶縁されているものの、光出射端部の近くの接続点で互いに電気的に接続されている。この場合、１つの光ファイバにおける折損が電流回路の遮断を引き起こす。このことは、電流不足または電流減少によって検知手段において確認可能であり、励起光源の停止のために利用される。

電気的な欠陥確認のための装置は、出力ヘッドの有用光出射窓に、遮断可能な線路を有していてもよい。有用光出射窓が損害を被ると、この有用光出射窓に位置する線路が遮断され、これによって、説明したように、欠陥が確認される。

光ファイバの折損時に励起光（レーザ光）自体が漏れ出すことを阻止するために、本発明の１つの態様では、複数の金属製の保護チューブが設けられている。このような金属製の保護チューブが、各コネクタから分配ハウジングに延びていて、個々の光ファイバを収容しているのに対して、１つの共通の金属製の保護チューブは、分配ハウジングから出力ヘッドにまで延びていて、纏められた光ファイバを取り囲んでいる。本発明の別の態様では、三日月形の分配ハウジングを備えた分配ハウジングが設けられている。この分配ハウジング内では、チューブ内の光ファイバが円弧状に案内されており、これによって、長さ補償が可能となる。長さ補償は、光ファイバと金属製の保護チューブとの互いに異なる熱膨張の影響を打ち消すために必要となり得る。また、長さ補償は、保護チューブの撓み、伸長または圧縮にも必要となる。このような歪みは、変換モジュールの組付け時に生じてしまうかまたは、前照灯が、励起光源に対して相対的に移動することができるように形成されている場合には、運転中にも生じてしまう。ただ１つの光ファイバの場合には、金属製の保護チューブが、コネクタと出力ヘッドとの間に延びていてもよい。このような金属チューブは、強力なレーザ光にいずれにせよ短い時間損傷なしに耐えることができ、ひいては、事故のため、光ファイバが変換モジュール内で折損してしまった場合に、レーザ光が漏れ出すことを防止することができる。

ファイバ光学式の変換モジュールを自動車前照灯に使用する場合には、光ファイバに激しい振動負荷がかけられる。この理由から、金属製の保護チューブ内に内側の保護チューブとして絶縁性のプラスチックチューブが設けられている。このプラスチックチューブは光ファイバを取り囲んでいて、これによって、この光ファイバを外側の保護チューブの内壁への衝突に対して防護している。さらに、光ファイバは環境影響、たとえば湿分に対してもより良好に防護される。

光ファイバを出力ヘッド内で案内しかつ保持するために、種々異なる手段が講じられてよい。光ファイバを出力ヘッドの下側部分と上側部分との間で複数のＶ字形の溝内に保持することができる。また、複数の光ファイバは、１つのより大きなＶ字形の溝内に保持されてもよい。溝の代わりに、光ファイバを案内しかつ保持するために、出力ヘッドに設けられた孔が利用されてもよい。有利には、出力ヘッドが挿入部材を有していて、この挿入部材において、光ファイバは出力ヘッドの光導波路集中箇所に案内されていて、保持されている。

コンバータへの励起光の供給は、焦点調整する光学素子を介して行われてもよい。この光学素子は、ロッドレンズ、球レンズまたは非球面レンズであってよい。ロッドレンズは、励起光に対する平面研削された光入射端部と、同じく励起光に対するレンズ状の光出射端部とを有することができる。焦点調整する光学素子は、光ファイバから発散した光をコンバータに集束させることができる。これによって、光ファイバの光出射端部とコンバータとの間の間隔を増大させることが可能となる。

本発明の好適な態様では、出力ヘッドが、光ファイバの光出射端部に、コンバータの斜面に対向したハウジング段部を有している。

コンバータの下側にミラーが設置されていてよく、コンバータは絞りを備えていてよく、これによって、白色光の発生に対して過剰に存在する変換された黄色光のエッジを捕集することができる。

光線束としてコンバータに衝突する励起光は、コンバータの表面で主反射、いわゆる「フレネル反射」として反射させられ、この反射させられたほぼ単色の励起光が外部に突き抜ける場合、この励起光は危険発生源を成す。したがって、この励起光は、コンバータに対して間隔を置いて出力ヘッドに設けられた光絞りを有する光線トラップによって捕捉することができる。

レーザ光の場合に存在するような偏光の利用時には、この偏光を反射表面に対して平行に配向することによって、望ましくないフレネル反射を減少させることができる。平行な偏光は、角度範囲全体にわたって、垂直な偏光ほど強く反射させられない。入射角が偏光角、いわゆる「ブルースター角」付近にある場合には、反射率がほぼゼロになる。レーザ光の偏光は、たとえば３０〜５０ｃｍの範囲内の短い長さの場合のファイバ内では大部分維持されたままであるので、光のこの特性は、本発明のようなファイバ連結される構成部材でも利用することができ、これによって、フレネル反射が減少させられる。

本発明の複数の実施の形態を図面に基づき説明する。

ファイバ光学式の変換モジュールの部分的な断面図である。 変換モジュールの平面図である。 出力ヘッドの縦断面図である。 出力ヘッドの斜視図である。 出力ヘッドに設けられた挿入体の第１の実施の形態を示す図である。 出力ヘッドに設けられた挿入体の第２の実施の形態を示す図である。 出力ヘッドに設けられた挿入体の第３の実施の形態を示す図である。 出力ヘッドに設けられた挿入体の第４の実施の形態を示す図である。 光ファイバの構造を示す図である。 光ファイバを備えたケーブルの断面図である。 エンドスリーブの第１の実施の形態を示す図である。 エンドスリーブの第２の実施の形態を示す図である。 エンドスリーブの第３の実施の形態を示す図である。 エンドスリーブの第４の実施の形態を示す図である。 分配ハウジングを示す図である。 出力ヘッドの詳細の概略的な斜視的な断面図である。 別の出力ヘッドの斜視的な断面図である。 別の出力ヘッドの縦断面図である。 出力ヘッドに設けられた覆い板を示す図である。 ファイバ折損監視回路を示す図である。 ファイバ折損と覆い板折損とに対する監視回路を示す図である。

図１および図２には、ファイバ光学式の変換モジュールが、３つの光ファイバ６を備えた実施の形態で全体的に示してあり、出力ヘッド１と、分配ハウジング２と、この分配ハウジング２と出力ヘッド１との間に設けられた接続ケーブル３と、３つの供給ケーブル４とを有している。これらの供給ケーブル４は、それぞれＳＭＡコネクタ５を備えている。図１には、出力ヘッド１が一部拡大して断面図で示してある。出力ヘッド１と分配ハウジング２とは、纏められた状態における光ファイバ６のための支持ハウジングを形成している。変換モジュールの内部には、３つの光ファイバ６が延びている。これらの光ファイバ６は、ＳＭＡコネクタ５において光入射端部を有していて、出力ヘッド１において光出射端部を有している。ＳＭＡコネクタ５は、個々のレーザダイオード６０（図２０および図２１参照）に接続するように形成されている。これらのレーザダイオード６０はその励起光を個々の光ファイバ６に入力する。レーザダイオード６０にも、コネクタ５にも、光ファイバ６に対して相対的に半径方向の自由空間が必要となる。すなわち、レーザダイオード６０も、コネクタ５も、光ファイバ６同士ほど密には束ねられ得ない。したがって、変換モジュールは、光入射端部に分配ハウジング２または出力ヘッド１の領域よりも大きな空間要求を有している。したがって、レーザダイオード６０により負荷がかけられる２つ以上の光ファイバ６が相並んで使用される場合には、これらの光ファイバ６を曲折なしに纏めるために、コネクタ５における光入射端部と出力ヘッド１における光出射端部との間での光ファイバ６のある程度の湾曲が必要となる。

光ファイバ６から出射した励起光は、コンバータ８に斜めに衝突する。このコンバータ８は、短波長の励起光を長波長の変換光に変換するだけでなく、それに加えて、励起光を散乱させ、これによって、拡散反射させられた光が、平均的に長波長の有用光を成している。たいてい、この有用光の場合には、白色光特性が目標とされる。有用光は、覆い板９を通って有用機器部分に達する。前照灯の場合には、この有用機器部分が、放物面鏡、放物面鏡のセグメントまたは放物面鏡の変化させられた面を成している。前照灯が、ほぼ平行な有用光を発生させるべき場合には、コンバータ８に小さな蛍光スポット８０（図１６および図１８参照）が形成される。

図３には、斜視的に示した出力ヘッド１の縦断面図が示してある。この出力ヘッド１は、良熱伝導性の下側部分１０と、上側部分１１と、挿入体１２とを有している。分配ハウジング２に通じる接続ケーブル３は、金属製の保護チューブ３０を有している。この保護チューブ３０は出力ヘッド１内に挿入されて、少なくともダスト密に、好ましくは圧力水密に接着されている。保護チューブ３０の内部に延びる光ファイバ６は、付加的にプラスチックチューブ３１によって保護される。このプラスチックチューブ３１からの進出後、光ファイバ６はある程度の湾曲を伴って、挿入体１２と、この挿入体１２上の光導波路集束箇所１２０とに達する。

図４には、下側部分１０に設けられた固定フランジ１０ａを有する出力ヘッド１が斜視的に示してある。

図５には、挿入体１２の第１の実施の形態が示してある。光ファイバ６を保持するために、光導波路集束箇所１２０に通じる３つのＶ字形の溝１２１，１２２，１２３が設けられている。外側の両溝１２１，１２３は僅かに弧を描いている。溝１２３に対して平行に別の溝１２４が延びている。この別の溝１２４は、戻し案内する１つの別の光ファイバ７を保持するために利用することができる。

図６には、図５に比べて僅かに変更された挿入体１２における、励起光を案内する光ファイバ６と、戻し案内する光ファイバ７との案内形態および保持形態が示してある。

ファイバ６，７が光出射面に対して面一に研磨される。これによって、斜めに延びる光ファイバの光ファイバ終端面が、光ファイバ軸線に対して傾けられている。このことは、出射する光を屈折させる。これによって、光ファイバの、真っ直ぐに裂断された端部を備えた実施の形態に比べて、溝の角度を減少させることができる。このことは、構成部材の幅に有利な影響を与える。

図７には、励起光を案内する複数の光ファイバ６を収容するための１つの深いＶ字形溝１２５を備えた挿入体１２の実施の形態が示してある。戻し案内する別の光ファイバ７は、光ファイバ６の束に対して平行に溝１２４内に延びている。

図８には、複数の光ファイバ６を収容するための１つの孔通路１２６と、光ファイバ７を収容するための孔通路１２７とを備えた挿入体１２の別の実施の形態が示してある。光ファイバ６は、挿入体１２内で互いに平行に延びていて、個々の光ファイバ６の、部分的に重畳させられる個々の蛍光スポットから成る組み合わされた蛍光スポット８０を形成する。

図５〜図８の全ての実施の形態では、挿入体１２が前面１２８を有している。この前面１２８は、出力ヘッド１内への挿入体１２の組込み後に段部を形成し、この段部からコンバータ８へと自由空間が延びている。複数の光ファイバ６から出射した励起光は、蛍光スポット８０で重畳させられる。

図５〜図８に示した挿入体１２の構造に対する択一的な形態として、平らに研磨された光入射端部面と、レンズ状に湾曲させられた出射面とを備えた円筒状のロッドから成るロッドレンズ（図示せず）が使用されてもよく、これによって、励起光がコンバータ８の蛍光スポット８０に集束させられる。この形態では、励起光を案内する光ファイバ６が、ロッドレンズの入射端部に設けられたフェルールによって結合される。

図９には、複数の光ファイバ６のうちの１つの光ファイバが、斜視的な断面図で示してある。より高い屈折率の石英ガラスから成るファイバコア６１と、同じく石英ガラスから成るものの、より低い屈折率の石英ガラスから成るファイバクラッド６２と、伝導性の被覆層６３とが存在している。この伝導性の被覆層６３は、グラスファイバ６１，６２の折損時に同じく折損して、光束路の遮断によりグラスファイバの折損の報知を可能にする脆弱性の材料であってよい。しかし、伝導性の層６３が、グラスファイバの折損を報知することができ、更には、光ファイバ６の表面を特に良好に保護するアルミニウムから製造されていると好適である。これによって、折損のリスクを一層減少させることができる。この目的のための別の手段は、グラスファイバをポリイミド、アルミニウムまたはアクリレートを介してテフゼル（登録商標）で被覆することにある。

図１０には、コネクタ５と分配ハウジング２との間に延びる複数の供給ケーブル４のうちの１つの供給ケーブルの横断面図が示してある。光ファイバ６の各々は、プラスチックから成る絶縁チューブ４１によって取り囲まれており、この絶縁チューブ４１は、さらに、金属製の保護チューブ４０によって取り囲まれる。したがって、光ファイバ６が折損に対してかなり良好に防護されている。それにもかかわらず、折損が生じて、短波長の励起光が折損箇所から出射してしまったとしても、十分なエネルギが与えられた励起光が、もはや、金属製の保護チューブを破壊して、危険をはらんだ状態で外界に出射し得ないことを見込むことができる。

図１１〜図１４には、コネクタ５における光入射端部での光ファイバ６に対するエンドスリーブ５０の複数の変化形態が示してある。これらのエンドスリーブ５０は段付けられていて、差込み部分５１と当接部分５２とを有している。エンドスリーブ５０は、光ファイバ６の入射面と励起光源の出射面との間のミスアライメントの際にコネクタ５に破壊が生じないように形成されることが望ましい。この問題には、Ａｌコーティングされた光ファイバに組み合わされた圧着スリーブ、より大きなクラッド直径または光ファイバ６の多段階の接着によって取り組むことができる。このために、図１１〜図１４には、光ファイバ６がエンドスリーブ５０内に接着層５５を介してアンカ固定されている実施の形態が示してある。

図１１の実施の形態では、エンドスリーブ５０の差込み部分５１が前方の端部５１ａで押し潰される。これによって、接着剤層５５が押し退けられて、接着剤ギャップ６５ａが消失される。図１２の実施の形態では、ファイバ６１だけが覆われないままとなるように、エンドスリーブ５０の端面に孔付き絞り５３が固定される。この孔付き絞り５３は、極めて強力な励起放射線に対して許容されている。図１３の実施の形態では、孔付き絞りの代わりに、光ファイバのファイバクラッド６２を密に取り囲むセラミック封止体５４が使用される。最後、図１４の実施の形態では、（図１１、図１２および図１３に示した実施の形態に比べて）肉厚にされたファイバクラッド６２が使用される。

図１５には、三日月形の内室２０を備えた分配ハウジング２が示してある。この分配ハウジング２は、コネクタ５および光源６０ならびに光センサ７０を収容するためのハウジング５９に続いている。このハウジング５９から、供給ケーブル４が進出していて、この供給ケーブル４の内部に、それぞれ１つの絶縁性の保護チューブ４１（図１０参照）が位置している。この保護チューブ４１は、やはり、該当する光ファイバ６を保護している。三日月形の分配ハウジング２の光入射側２１は、光出射側２２よりも十分に広幅に形成されている。この光出射側２２では、光ファイバ６がその保護チューブ４１と共に接続ケーブル３内に案内される。この接続ケーブル３は出力ヘッド１内に接合されている。光ファイバ６の熱膨張の数値と保護チューブ４１の熱膨張の数値とは大幅に異なるので、ファイバ６の引張応力を回避するために、長さ補償が必要となる。この目的のために、保護チューブ４１は、互いに異なる直径の２つの部分４１ａ，４１ｂを有していてよい。両部分４１ａ，４１ｂは伸縮式に互いに内外で係合していて、保護チューブ４１の摺動領域を形成しており、この摺動領域によって、光ファイバ６と保護チューブ４１との間に熱的な長さ補償を提供することができる。

変換モジュールの移動時に生じてしまう個々の光ファイバ相互の相対移動を補償することができるようにするために、個々の光ファイバ同士の間にも、長さ補償が提供されることが望ましい。三日月形の内室２０の場合、これは、チューブ４１が、それぞれ異なる円弧を占めることができなければならないことを意味している。最小・最大の円弧幅が、それぞれ符号４１ｃ，４１ｄで示してある。

図１５に示したように、円弧で案内される代わりに、保護チューブ４１は、励起光源と出力ヘッドとの間で部分的に螺旋状に延びていてもよい。この螺旋状の領域には、螺旋のピッチの増減によって回避可能性が存在する。このことは、螺旋部分に組み込まれる摺動領域と組み合わされてもよい。

長さ補償の別の可能性は、保護チューブと光ファイバとをループにより案内することにある。この形態では、温度変化時にループ幅を変化させることができ、光ファイバと保護チューブとの間の互いに異なる膨張を保護チューブの摺動領域によって補償することができる。

図１６には、出力ヘッド１の前方の部分が斜視的な断面図で示してある。コンバータ８は、冷却体１４の冷却される表面に被着されている。冷却体１４は、出力ヘッド１の長手方向延在長さに対して斜めに配置されていて、出力ヘッド１の下側部分１０に良熱伝導結合されている。光ファイバ６は、出力ヘッド１の長手延在方向に延びていて、蛍光スポット８０への励起光の設定された斜めの放射方向を規定している。また、車両における振動が強いため、持続的な機械的な保持がアンダカット圧着結合によって保証される。付加的に熱伝導性接着剤が使用されてもよい。コンバータ８の下側には、冷却体１４のメインボディ１４０に熱伝導性の接着剤（たとえば銀伝導性接着剤）によって固定されたミラー１４１が設けられている。熱導出の目的のためには、出力ヘッド１の材料として、冷却体１４を含めて、金属が好適である。

光ファイバ６から出射した短波長の励起光は段部１２８を飛び越えて、コンバータ８上に楕円形の蛍光スポット８０を形成し、この蛍光スポット８０から、平均的に長波長の有用光が光ローブ８１の形態で放出運転中に放出される。平行な前照灯光が目標とされる場合には、イエローエッジ回避のために、蛍光スポット８０が環状絞り８２によって画定される。コンバータ８が装着されている出力ヘッド１の内室は、出射する有用光に対する窓を成す出力板９（図３参照）によって閉鎖される。励起光線束の大部分がコンバータ材料内に進入するものの、コンバータ８の表面では、反射も発生する。この反射はフレネル反射と呼ばれ、出力板９に設けられた光線絞り９３によって遮蔽することができる。場合によりコンバータ８の一部を含めて、冷却体１４の表面と光線絞り９３の下面との間に光線トラップが形成される。この光線トラップは、反射させられた短波長の励起光を光線絞り９３の下面とコンバータ８の上面との間で取り除くことができる。

図１７および図１８には、出力ヘッド１の別の実施の形態の縦断面図が示してある。図１６に示した実施の形態と同様の部材には、同じ符号が付してある。この実施の形態のコンバータヘッドでは、コンバータ８からの熱導出が、図１６に示した実施の形態に比べて改善されている。冷却体１４の三角形の側面が、確かに、出力ヘッド１の良伝導性の下側部分１０に引き続き面接触しているが、しかしながら、冷却体１４の下面からヒートシンク（図示せず）へと熱伝導体１５が付加的に設けられており、これによって、出力ヘッド１のハウジングを介した熱導出が行われるだけでなく、更なる熱伝導路も達成されている。これによって、ハウジング部分１０の熱伝導率にもはや大きな要求が課せられず、このハウジング部分１０を、たとえば特殊鋼から製造することもできる。冷却体１４とヒートシンク（図示せず）との間の特に良好な熱的な接触を可能にするためには、冷却体１４がハウジング部分下面の平面を越えて幾分突出しているものの、熱伝導路１５が高さ差を補償することができる程度しか突出していない。冷却体１４は銅から製造されてよい。耐食性を高めるために、冷却体１４はＮｉ／Ａｇ被覆層または別の防食層を備えていてよい。

出力ヘッド１の全ての実施の形態では、挿入体１２が前面１２８を有している。この前面１２８は段部を形成していて、この段部を成す前面１２８とコンバータ８の斜めの上面との間の自由空間を励起光の出射光線が飛び越える。蛍光スポット８０を、図１６に示した実施の形態に比べてコンバータ８の中心にずらすために、挿入体１２は、段部１２８の下側に、コンバータ８の傾きに適合した斜面を有している。

さらに、出力ヘッド１の損傷時のレーザ光の出射を防ぐために、挿入体１２の領域にレーザ防護プレート１６が設けられている。

図１８には、自動車前照灯のリフレクタ１７に対して出力ヘッド１が示してある。蛍光スポット８０はリフレクタ１７の焦点に位置している。この焦点を調整するために、出力ヘッド１にリフレクタ基準面１８が存在している。別の基準面１９は、出力ヘッド１を適正に組み付けるために役立つ。さらに、光ローブ８１の境界光線間の有用光の放射角αが記入してある。有用光の一部は、青色光絞り９３によって遮蔽される。なぜならば、この青色光絞り９３の入射側において、有用光が、コンバータ上面での励起光の反射により発生させられるフレネル反射と混合されるからである。このフレネル反射は青色光絞り９３によって部分的に吸収され、部分的に再び反射させられ、これによって、コンバータ表面に衝突して、吸収される。

図１９には、出力板９が平面図で示してある。この出力板９が無傷であることが検査されるファイバ光学式の変換モジュールの実施の形態では、出力板９の材料として、硬化させられたガラスが好適である。このガラスの両面には、反射防止層が被着され、付加的に、たとえばスパッタリングされたＩＴＯ（酸化インジウムスズ）層としての導体路９１が被着される。この導体路９１は出力板９の縁部に対して平行に延びていて、検査線路を接続するために用いられる対向した２つのろう付けパッド９２で終端している。

事故の際に自動車前照灯が破壊されると、硬化させられた出力板９が全体的に複数の小さな破片に分解され、これらの破片のうち、板９の縁部に向かって、幾つかの破片がガラスとの結合を失い、これによって、導体路９１が確実に遮断される。このことは、以下で説明する監視回路によって検知することができる。

図２０には、ファイバ折損に対する監視回路が示してある。光ファイバ６のＳＭＡコネクタ５および光ファイバ７のＳＭＡコネクタ５７と、更には、光ファイバ６，７の伝導性の被覆層６３と、覆い板９を備えた出力ヘッド１とを認めることができる。光ファイバ６のコネクタ５には、それぞれ１つのレーザダイオード６０が対応配置されている。このレーザダイオード６０は、短波長の励起光を各光ファイバ６に入力する。光学的な監視のための光ファイバ７には、フォトダイオード７０が対応配置されている。このフォトダイオード７０は、コンバータ８から放出された有用光を光ファイバ７を介して受光する。導電性の被覆層６３は、接続点６７で互いに電気的に接続されている。コネクタ５の各々へと前抵抗６４を介して延びる給電路６５と、光ファイバ７および対応したコネクタ５７の伝導性の被覆層を介した戻し線路６６とが存在している。電流が流れる限り、抵抗６４の各々で電圧が降下する。１つの光ファイバ６が折損すると、対応する抵抗６４において電圧が停止する。このことは、該当する光ファイバ６の折損確認のために検出可能である。検出手段は当業者に十分周知であるので、図示しない。光ファイバ６のうちの１つが折損したとすると、コンバータ８上に形成される蛍光スポットがより暗くなってしまう。このことは、フォトダイオード７０によって検出可能である。該当する光ファイバ６のこのような折損が確認されると、少なくとも該当するレーザダイオード６０のスイッチがオフにされる。これによって、十分なエネルギが与えられたレーザ光の破壊的な作用が回避される。

図２１には、覆い板９の監視の拡張を伴う図２０の回路が示してある。接続点６７からの電気的な戻し線路６６が導体路９１を介して延びており、これによって、覆い板９の折損が最終的に同じくレーザダイオード６０の停止を招く。

纏めて記載すると、本発明では、短波長の励起光が、放射方向で斜めにまたは傾けられて配置されたコンバータ８に向けられ、平均的に長波長の有用光が、ほぼフレネル反射の反射角の範囲外にある放射角内で放出されるような傾角を、コンバータ８が放射方向に対して成しており、これによって、フレネル反射を光絞り９３によって捕集して、無害にすることができる。

Claims (15)

1. リフレクタ（１７）を有しかつ短波長の励起光と長波長の変換光とから混成された有用光を放出する照明装置の一部としてのファイバ光学式の変換モジュールであって、
   光入射端部では、該光入射端部に対応配置された励起光源（６０）に接続するように形成されていて、光出射端部では、前記励起光を、設定された放射方向で蛍光スポット（８０）に放出するように調整されている少なくとも１つの光ファイバ（６）と、
   コンバータ（８）であって、該コンバータ（８）は、前記設定された放射方向に対して傾けられて配置されていて、前記短波長の励起光を前記長波長の変換光に変換しかつ前記混成された有用光を放出するために用いられ、該有用光は、蛍光スポット（８０）を起点として、有用な放射角の範囲内に拡散されて、リフレクタ（１７）に衝突し、前記励起光の一部は、コンバータ（８）において前記有用な放射角の範囲外に反射させられるコンバータ（８）と、
   少なくとも１つの光ファイバ（６）の前記光出射端部と、コンバータ（８）とを保持する出力ヘッド（１）と、
   出力ヘッド（１）に熱伝導的にかつ機械的に固く結合された、コンバータ（８）を取り付ける冷却体（１４）と、
   コンバータ（８）において直接反射させられた、前記有用光の前記有用な放射角の範囲外の前記励起光に対する光絞り（９３）を備える有用光出射窓と、
   を有することを特徴とする、ファイバ光学式の変換モジュール。
2. 前記有用光出射窓は、出力ヘッド（１）の覆い板（９）によって形成され、該覆い板（９）は、光絞り（９３）を有し、該光絞り（９３）は、コンバータ（８）と共に、前記直接反射させられた励起光を捕集する光トラップを形成している、請求項１記載のファイバ光学式の変換モジュール。
3. コンバータ（８）を光学的に監視するために、別の光ファイバ（７）が設けられており、該別の光ファイバ（７）は、前記少なくとも１つの光ファイバ（６）の前記光出射端部の近くに光入射端部を有しかつ前記少なくとも１つの光ファイバ（６）の前記光入射端部の近くに光出射端部を有し、該光出射端部は、光検出器（７０）に接続可能である、請求項１または２記載のファイバ光学式の変換モジュール。
4. ２つ以上の光ファイバ（６）が、分配ハウジング（２）内に保持され、少なくとも部分的に湾曲させられていて、真っ直ぐなラインでまたは僅かに湾曲させられたラインで光出射集中箇所（１２０）に向けられており、該光出射集中箇所（１２０）から、出射した前記励起光が、蛍光スポット（８０）に達する、請求項１から３までのいずれか１項記載のファイバ光学式の変換モジュール。
5. 前記少なくとも１つの光ファイバ（６）は、少なくとも１つの保護チューブ（４１）および／または保護層によって取り囲まれている、請求項１から４までのいずれか１項記載のファイバ光学式の変換モジュール。
6. 保護チューブ（４１）は、光ファイバ（６）と保護チューブ（４１）との間での長さ補償を提供するために、伸縮式に互いに被さり合いかつ内外で係合する２つの部分（４１ａ，４１ｂ）を有する、請求項５記載のファイバ光学式の変換モジュール。
7. 分配ハウジング（２）は、三日月形の内室（２０）を取り囲んでおり、該内室（２０）では、光ファイバ（６）が、励起光源（６０）と、出力ヘッド（１）に通じる光導波路接続ケーブル（３）との間で円弧状に案内されている、請求項４から６までのいずれか１項記載のファイバ光学式の変換モジュール。
8. 光ファイバ（６）は、励起光源（６０）と出力ヘッド（１）との間で部分的に螺旋状に延びているかまたはループを形成している、請求項４から６までのいずれか１項記載のファイバ光学式の変換モジュール。
9. ３つの光ファイバ（６）が設けられており、該光ファイバ（６）は、それぞれ対応するコネクタ（５）と分配ハウジング（２）との間で、それぞれ１つの金属製の保護チューブ（４０）によって個々に取り囲まれていて、分配ハウジング（２）と出力ヘッド（１）との間で、１つの共通の金属製の保護チューブ（３０）内に纏められている、請求項４から８までのいずれか１項記載のファイバ光学式の変換モジュール。
10. 前記別の光ファイバ（７）は、別のコネクタ（５７）と分配ハウジング（２）との間で、別の金属製の保護チューブ（４０）によって取り囲まれていて、分配ハウジング（２）と出力ヘッド（１）との間で、前記３つの光ファイバ（６）と共に、共通の金属製の保護チューブ（３０）内に案内されている、請求項３を引用する請求項９記載のファイバ光学式の変換モジュール。
11. 前記少なくとも１つの光ファイバ（６）は、石英ガラスから成るファイバコア（６１）と、石英ガラスから成るファイバクラッド（６２）と、互いに異なるプラスチックから成るかまたはプラスチックと金属とから成る２つの層を含む被覆（６３）とを有する、請求項１から１０までのいずれか１項記載のファイバ光学式の変換モジュール。
12. 光ファイバ（６）は、前記光入射端部に、コネクタ端部（５１）を備えるエンドスリーブ（５０）を有し、該エンドスリーブ（５０）は、コネクタ端部（５１）を取り囲む圧着領域（５１ａ）および／またはエンドスリーブ（５０）の端面を覆う保護絞り（５３）および／またはコネクタ端部（５１）でファイバ端部を取り囲むセラミック封止体（５４）を備えるか、または光ファイバ（６）は、エンドスリーブ（５０）の領域に、励起光源（６０）に対するコネクタ（５）のミスアライメント時に、前記励起光がまだエンドスリーブ端面で危険なく捕集されるほどに肉厚のファイバクラッド（６２）を有する、請求項１から１１までのいずれか１項記載のファイバ光学式の変換モジュール。
13. 出力ヘッド（１）は、下側部分（１０）と、上側部分（１１）と、挿入体（１２）とを有し、該挿入体（１２）は、前記励起光を蛍光スポット（８０）に放出するために、光ファイバ（６，７）の、光出射集中箇所（１２０）を形成するコンバータ近傍の端部を保持している、請求項１から１２までのいずれか１項記載のファイバ光学式の変換モジュール。
14. 出力ヘッド（１）の冷却体（１４）は、熱伝導路（１５）を介してヒートシンクに接続されている、請求項１から１３までのいずれか１項記載のファイバ光学式の変換モジュール。
15. 出力ヘッド（１）は、光ファイバ（６）の前記光出射端部にハウジング段部（１２８）を有し、該ハウジング段部（１２８）に、冷却体（１４）の、コンバータ（８）が取り付けられた斜面が対向している、請求項１から１４までのいずれか１項記載のファイバ光学式の変換モジュール。

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