JP2019159110A - Light source device and light projection device - Google Patents

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博隆 上野
森本 廉
Tadashi Morimoto
廉 森本
一幸 松村
Kazuyuki Matsumura
一幸 松村
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Abstract

To provide a light source device capable of detecting a light scan position with high accuracy and a light projection device using the same.SOLUTION: A light source device 2 comprises laser light sources 11a-11c, a wavelength conversion member 18 converting wavelength of a laser beam emitted from the laser light sources 11a-11c into different wavelength and diffusing the light converted in wavelength, an optical deflector 16 making the laser beam emitted from the laser light sources 11a-11c scan on an incidence plane of the wavelength conversion member 18 and a photodetector 21 placed outside a scan range on the incidence plane in a scan direction of the laser beam on the incidence plane and receiving light diffused by the wavelength conversion member 18 to output a detection signal according to the amount of received light.SELECTED DRAWING: Figure 1

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、光の走査位置を検出するために、光センサを用いた車両用前照灯が記載されている。この車両用前照灯は、レーザ光源と、マイクロミラーと、光センサと、を備える。マイクロミラーは、1軸周りに揺動自在であり、レーザ光源のレーザビームを、光変換蛍光体を有する発光面に向かって偏向させる。発光面上に生成された光の像は、光学系を介して道路上に投影される。光センサは、マイクロミラーの所定の揺動位置において発光面から出射する2次レーザビームを検出するように発光面に対して配置される。   The following Patent Document 1 describes a vehicle headlamp that uses an optical sensor to detect a light scanning position. The vehicle headlamp includes a laser light source, a micromirror, and an optical sensor. The micromirror is swingable around one axis, and deflects the laser beam of the laser light source toward the light emitting surface having the light conversion phosphor. The light image generated on the light emitting surface is projected onto the road via the optical system. The optical sensor is disposed with respect to the light emitting surface so as to detect a secondary laser beam emitted from the light emitting surface at a predetermined swing position of the micromirror.

特表2016−528671号公報Japanese translation of PCT National Publication No. 2006-528671

上記特許文献1の構成では、マイクロミラーが所定の揺動位置以外の位置にある場合に、光偏向器の状態を検出できない。このため、光の走査位置の検出精度が低くなってしまう。   In the configuration of Patent Document 1, the state of the optical deflector cannot be detected when the micromirror is in a position other than the predetermined swing position. For this reason, the detection accuracy of the light scanning position is lowered.

かかる課題に鑑み、本発明は、光の走査位置を精度よく検出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 accurately detecting a light scanning position 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、前記レーザ光源から出射された前記レーザ光を前記波長変換部材の入射面上において走査させる光偏向器と、前記入射面上における前記レーザ光の走査方向において、前記入射面上の走査範囲の外側に配置され、前記波長変換部材によって拡散された光を受光して受光量に応じた検出信号を出力する光検出器と、を備える。   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 the light emitted from the laser light source. An optical deflector that scans the laser beam on the incident surface of the wavelength conversion member, and the laser beam is disposed outside the scanning range on the incident surface in the scanning direction of the laser light on the incident surface. A photodetector that receives light diffused by the member and outputs a detection signal corresponding to the amount of light received.

本態様に係る光源装置によれば、光検出器が走査方向において走査範囲の外側に配置されているため、レーザ光が波長変換部材の入射面を走査すると、走査位置が光検出器に近づくに伴い光検出器の受光量が徐々に大きくなる。したがって、光検出器の検出信号により、全走査範囲について、波長変換部材の入射面上におけるレーザ光の走査位置を検出できる。よって、光の走査位置を精度よく検出できる。   According to the light source device according to this aspect, since the photodetector is arranged outside the scanning range in the scanning direction, when the laser beam scans the incident surface of the wavelength conversion member, the scanning position approaches the photodetector. As a result, the amount of light received by the photodetector gradually increases. Therefore, the scanning position of the laser beam on the incident surface of the wavelength conversion member can be detected for the entire scanning range by the detection signal of the photodetector. Therefore, the light scanning position can be detected with high accuracy.

本発明の第2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の態様に係る光源装置と、前記波長変換部材により拡散された光を投射する投射光学系と、を備える。   A 2nd aspect of this invention is related with a light projector. The light projecting device according to this aspect includes the light source device according to the first aspect and a projection optical system that projects the light diffused by the wavelength conversion member.

本態様に係る投光装置によれば、第1の態様と同様の効果が奏される。また、光源装置において光の走査位置を精度よく検出できるため、目標領域に精度よく光を投射できる。   According to the light projecting device according to the present aspect, the same effects as those of the first aspect are achieved. In addition, since the light scanning position can be detected with high accuracy in the light source device, light can be accurately projected onto the target area.

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、光の走査位置を精度よく検出できる。   As described above, according to the light source device and the light projecting device of the present invention, the light scanning position can be detected with high accuracy.

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.

図1(a)、(b)は、それぞれ、実施形態に係る投光装置の構成を示す側面図および平面図である。FIGS. 1A and 1B are a side view and a plan view, respectively, showing the configuration of the light projecting device according to the embodiment. 図2(a)は、実施形態に係る波長変換部材の構成を模式的に示す側面図である。図2(b)は、実施形態に係る波長変換部材の構成を模式的に示す平面図である。FIG. 2A is a side view schematically showing the configuration of the wavelength conversion member according to the embodiment. FIG. 2B is a plan view schematically showing the configuration of the wavelength conversion member according to the embodiment. 図3(a)は、実施形態に係る波長変換部材と、光学フィルタと、集光レンズと、光検出器とを、Y軸負方向に見た場合の模式図である。図3(b)は、実施形態に係る走査位置と、光検出器により受光される黄色波長帯の光の受光量との関係を模式的に示すグラフである。FIG. 3A is a schematic diagram when the wavelength conversion member, the optical filter, the condenser lens, and the photodetector according to the embodiment are viewed in the negative Y-axis direction. FIG. 3B is a graph schematically showing the relationship between the scanning position according to the embodiment and the amount of received light in the yellow wavelength band received by the photodetector. 図4(a)は、比較例1に係る波長変換部材と、光学フィルタと、集光レンズと、光検出器とを、Y軸負方向に見た場合の模式図である。図4(b)は、比較例1に係る走査位置と、光検出器により受光される黄色波長帯の光の受光量との関係を模式的に示すグラフである。FIG. 4A is a schematic diagram when the wavelength conversion member, the optical filter, the condenser lens, and the photodetector according to Comparative Example 1 are viewed in the negative Y-axis direction. FIG. 4B is a graph schematically showing the relationship between the scanning position according to Comparative Example 1 and the amount of light received in the yellow wavelength band received by the photodetector. 図5(a)は、比較例2に係る波長変換部材と、光学フィルタと、集光レンズと、光検出器とを、Z軸負方向に見た場合の模式図である。図5(b)は、比較例2に係る走査位置と、光検出器により受光される黄色波長帯の光の受光量との関係を模式的に示すグラフである。FIG. 5A is a schematic diagram when the wavelength conversion member, the optical filter, the condensing lens, and the photodetector according to Comparative Example 2 are viewed in the negative Z-axis direction. FIG. 5B is a graph schematically showing the relationship between the scanning position according to Comparative Example 2 and the amount of light received in the yellow wavelength band received by the photodetector. 図6は、実施形態に係る光源装置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 light source device according to the embodiment. 図7(a)は、実施形態に係るミラーの振り角が所定の振り角よりも低下した場合の波長変換部材の入射面上におけるビームスポットの移動を模式的に示す図である。図7(b)は、実施形態に係る走査位置と、光検出器により受光される黄色波長帯の光の受光量との関係を模式的に示すグラフである。FIG. 7A is a diagram schematically illustrating the movement of the beam spot on the incident surface of the wavelength conversion member when the swing angle of the mirror according to the embodiment is lower than a predetermined swing angle. FIG. 7B is a graph schematically showing the relationship between the scanning position according to the embodiment and the amount of light received in the yellow wavelength band received by the photodetector. 図8(a)は、実施形態に係る走査範囲がX軸負方向にずれた場合の波長変換部材の入射面上におけるビームスポットの移動を模式的に示す図である。図8(b)は、実施形態に係る走査位置と、光検出器により受光される黄色波長帯の光の受光量との関係を模式的に示すグラフである。FIG. 8A is a diagram schematically illustrating the movement of the beam spot on the incident surface of the wavelength conversion member when the scanning range according to the embodiment is shifted in the negative X-axis direction. FIG. 8B is a graph schematically showing the relationship between the scanning position according to the embodiment and the amount of light received in the yellow wavelength band received by the photodetector. 図9は、実施形態に係る経過時間と、光検出器により受光される黄色波長帯の光の受光量との関係を模式的に示すグラフである。FIG. 9 is a graph schematically showing the relationship between the elapsed time according to the embodiment and the amount of light received in the yellow wavelength band received by the photodetector. 図10(a)〜(c)は、実施形態に係る波長変換部材の状態が変化することを示す模式図である。図10(d)は、実施形態に係る波長変換部材の状態が適正な場合の走査位置と受光量との関係を模式的に示すグラフである。図10(e)、(f)は、実施形態に係る波長変換部材の状態が変化した場合の走査位置と受光量との関係を模式的に示すグラフである。Drawing 10 (a)-(c) is a mimetic diagram showing that the state of the wavelength conversion member concerning an embodiment changes. FIG. 10D is a graph schematically illustrating the relationship between the scanning position and the amount of received light when the wavelength conversion member according to the embodiment is in an appropriate state. 10E and 10F are graphs schematically showing the relationship between the scanning position and the amount of received light when the state of the wavelength conversion member according to the embodiment changes. 図11は、実施形態に係る波長変換部材の異常を検出するための処理を示すフローチャートである。FIG. 11 is a flowchart illustrating a process for detecting an abnormality of the wavelength conversion member according to the embodiment. 図12(a)、(b)は、それぞれ、変更例1に係る投光装置の構成を示す側面図および平面図である。FIGS. 12A and 12B are a side view and a plan view, respectively, showing the configuration of the light projecting device according to the first modification. 図13(a)は、変更例2に係る波長変換部材と、光学フィルタと、集光レンズと、光検出器とを、Z軸正方向に見た場合の模式図である。図13(b)は、変更例2に係る各走査ラインにおける水平走査位置と受光量との関係を模式的に示すグラフである。FIG. 13A is a schematic diagram when the wavelength conversion member, the optical filter, the condensing lens, and the photodetector according to Modification 2 are viewed in the positive direction of the Z axis. FIG. 13B is a graph schematically illustrating the relationship between the horizontal scanning position and the amount of received light in each scanning line according to the second modification.

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が光を投射する方向である。   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 positive Z-axis direction is the direction in which the light projecting device 1 projects light.

図1(a)、(b)は、それぞれ、投光装置1の構成を示す側面図および平面図である。   FIGS. 1A and 1B are a side view and a plan view showing the configuration of the light projecting device 1, respectively.

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つのレンズ3a、3bを備え、これらレンズ3a、3b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。なお、投射光学系3は、必ずしも2つのレンズ3a、3b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 light source device 2 that generates light, and a projection optical system 3 that projects light generated by the light source device 2. The projection optical system 3 includes two lenses 3a and 3b. The light from the light source device 2 is condensed by these lenses 3a and 3b and projected onto the target area. In addition, the projection optical system 3 does not necessarily need to be comprised from the two lenses 3a and 3b, for example, may be one lens and may be provided with two or more lenses and mirrors. Further, the projection optical system 3 may be configured to condense light from the light source device 2 using a concave mirror.

光源装置2は、3つのレーザ光源11a〜11cと、3つのコリメータレンズ12a〜12cと、2つの反射プリズム13a、13bと、シリンドリカルレンズ14と、反射ミラー15と、光偏向器16と、シリンドリカルミラー17と、波長変換部材18と、光学フィルタ19と、集光レンズ20と、光検出器21と、を備えている。光源装置2を構成する上記部材は、投射光学系3とともに、図示しないベースに設置されている。   The light source device 2 includes three laser light sources 11a to 11c, three collimator lenses 12a to 12c, two reflecting prisms 13a and 13b, a cylindrical lens 14, a reflecting mirror 15, an optical deflector 16, and a cylindrical mirror. 17, a wavelength conversion member 18, an optical filter 19, a condenser lens 20, and a photodetector 21. The above-mentioned members constituting the light source device 2 are installed on a base (not shown) together with the projection optical system 3.

レーザ光源11a〜11cは、それぞれ、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11a〜11cは、たとえば、半導体レーザからなっている。レーザ光源11a〜11cは、同一機種のレーザ光源である。レーザ光源11a〜11c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11a〜11c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11a〜11c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。   Each of the laser light sources 11a to 11c emits a laser beam in a blue wavelength band (for example, 450 nm). The laser light sources 11a to 11c are made of, for example, a semiconductor laser. The laser light sources 11a to 11c are laser light sources of the same model. The wavelength of the laser light emitted from the laser light sources 11a to 11c can be changed as appropriate. The laser light sources 11a to 11c are not necessarily a single-emitter semiconductor laser having a single light-emitting region, and may be, for example, a multi-emitter semiconductor laser having a plurality of light-emitting regions in one light-emitting element. The laser light sources 11a to 11c do not necessarily emit laser light in a single wavelength band, and may be, for example, a multi-emitting semiconductor laser in which a plurality of light emitting elements are mounted on one substrate.

コリメータレンズ12a〜12cは、それぞれ、レーザ光源11a〜11cから出射されたレーザ光を平行光に変換する。反射プリズム13a、13bは、それぞれ、コリメータレンズ12b、12cを透過したレーザ光を、シリンドリカルレンズ14に向かう方向に反射する。反射プリズム13a、13bに代えて、板状の反射ミラーを用いてもよい。   The collimator lenses 12a to 12c convert the laser beams emitted from the laser light sources 11a to 11c into parallel beams, respectively. The reflecting prisms 13a and 13b reflect the laser light transmitted through the collimator lenses 12b and 12c in the direction toward the cylindrical lens 14, respectively. Instead of the reflecting prisms 13a and 13b, a plate-like reflecting mirror may be used.

図1(b)に示すように、レーザ光源11b、11cは、互いに向き合うように配置されている。反射プリズム13a、13bは、レーザ光源11b、11cが向き合う方向、すなわち、X軸方向に隙間が生じるように配置されている。レーザ光源11a〜11cは、出射光軸がX−Z平面に平行な1つの平面に含まれるように配置されている。   As shown in FIG. 1B, the laser light sources 11b and 11c are arranged so as to face each other. The reflecting prisms 13a and 13b are arranged so that a gap is formed in the direction in which the laser light sources 11b and 11c face each other, that is, in the X-axis direction. The laser light sources 11a to 11c are arranged so that the emission optical axis is included in one plane parallel to the XZ plane.

レーザ光源11aから出射されたレーザ光は、コリメータレンズ12aにより平行光に変換された後、反射プリズム13a、13bの間の隙間を通って、シリンドリカルレンズ14へと向かう。対向配置されたレーザ光源11b、11cの光軸は、反射プリズム13a、13bによって、X−Z平面に平行な方向に曲げられる。これにより、レーザ光源11a〜11cから出射されたレーザ光は、シリンドリカルレンズ14の入射面に対し、X軸方向において互いに異なる位置に入射する。   The laser light emitted from the laser light source 11a is converted into parallel light by the collimator lens 12a, and then travels toward the cylindrical lens 14 through the gap between the reflecting prisms 13a and 13b. The optical axes of the laser light sources 11b and 11c arranged opposite to each other are bent in a direction parallel to the XZ plane by the reflecting prisms 13a and 13b. Thereby, the laser beams emitted from the laser light sources 11a to 11c are incident on the incident surface of the cylindrical lens 14 at different positions in the X-axis direction.

以上の構成により、レーザ光源11a〜11cのパッケージやキャップ外形に制限されることなく、3つのレーザ光を接近させることが可能となる。これにより、シリンドリカルレンズ14に入射する3つのレーザ光を束ねた光束の全幅を小さくできる。その結果、シリンドリカルレンズ14以降の光学系のコンパクト化が可能となると共に、光学系が有する収差の影響を小さくすることができる。また、光偏向器16のミラー16aのサイズを小さくでき、光偏向器16の大型化や消費電力の増大を抑制できる。   With the above configuration, the three laser beams can be brought close to each other without being limited to the package of the laser light sources 11a to 11c and the outer shape of the cap. As a result, the total width of the bundle of three laser beams incident on the cylindrical lens 14 can be reduced. As a result, the optical system after the cylindrical lens 14 can be made compact, and the influence of the aberration of the optical system can be reduced. Further, the size of the mirror 16a of the optical deflector 16 can be reduced, and an increase in the size of the optical deflector 16 and an increase in power consumption can be suppressed.

レーザ光源11aから出射されたレーザ光は、シリンドリカルレンズ14の入射面の中央位置に入射する。レーザ光源11b、11cから出射されたレーザ光は、それぞれ、シリンドリカルレンズ14の入射面の中央位置からX軸正負の方向に所定距離だけずれた位置に入射する。   The laser light emitted from the laser light source 11 a is incident on the center position of the incident surface of the cylindrical lens 14. The laser beams emitted from the laser light sources 11b and 11c are incident on positions shifted by a predetermined distance from the center position of the incident surface of the cylindrical lens 14 in the X axis positive / negative direction.

シリンドリカルレンズ14は、入射面がX−Z平面に平行な方向のみに湾曲した曲面となっている。シリンドリカルレンズ14の入射面は非球面であり、シリンドリカルレンズ14の出射面は、Z軸に垂直な平面である。シリンドリカルレンズ14の出射面も、X−Z平面に平行な方向に湾曲した曲面であってもよい。あるいは、シリンドリカルレンズ14の入射面が平面で出射面が曲面であってもよい。   The cylindrical lens 14 has a curved surface whose entrance surface is curved only in a direction parallel to the XZ plane. The incident surface of the cylindrical lens 14 is aspheric, and the exit surface of the cylindrical lens 14 is a plane perpendicular to the Z axis. The exit surface of the cylindrical lens 14 may also be a curved surface curved in a direction parallel to the XZ plane. Alternatively, the incident surface of the cylindrical lens 14 may be a flat surface and the output surface may be a curved surface.

シリンドリカルレンズ14は、入射面の母線が、入射面に入射する3つのレーザ光の光軸を含む平面に垂直、すなわちY軸方向に平行となるように配置されている。シリンドリカルレンズ14は、入射位置におけるレーザ光源11a〜11cの3つの光軸が並ぶ方向、すなわち、X軸方向のみに収束パワーを有する。レーザ光源11a〜11cから出射されたレーザ光は、シリンドリカルレンズ14によって、波長変換部材18の入射面上においてレーザ光の走査方向に収束される。後述のように、3つのレーザ光のビームスポットは、波長変換部材18の入射面上において近接することにより、実質的に1つのビームスポットに統合される。   The cylindrical lens 14 is disposed so that the generatrix of the incident surface is perpendicular to the plane including the optical axes of the three laser beams incident on the incident surface, that is, parallel to the Y-axis direction. The cylindrical lens 14 has convergent power only in the direction in which the three optical axes of the laser light sources 11a to 11c are aligned at the incident position, that is, in the X-axis direction. Laser light emitted from the laser light sources 11 a to 11 c is converged in the scanning direction of the laser light on the incident surface of the wavelength conversion member 18 by the cylindrical lens 14. As will be described later, the beam spots of the three laser beams are substantially integrated into one beam spot by being close to each other on the incident surface of the wavelength conversion member 18.

3つのレーザ光のビームスポットは、波長変換部材18の入射面上において完全に重なっていてもよく、あるいは、走査方向にややずれていてもよい。シリンドリカルレンズ14に入射する3つのレーザ光の光軸が何れもZ軸に平行であれば、3つのレーザ光のビームスポットは、波長変換部材18の入射面上において略完全に重なる。シリンドリカルレンズ14の入射位置において、X軸負側のレーザ光の光軸とX軸正側のレーザ光の光軸がそれぞれZ軸に対してX軸正負の方向に傾いていれば、3つのレーザ光のビームスポットは、波長変換部材18の入射面上において、走査方向にずれる。したがって、シリンドリカルレンズ14よりも前段の光学系のレイアウトを調整することにより、波長変換部材18の入射面上における3つのレーザ光のビームスポットの重なり具合を調整できる。   The beam spots of the three laser beams may be completely overlapped on the incident surface of the wavelength conversion member 18 or may be slightly shifted in the scanning direction. If the optical axes of the three laser beams incident on the cylindrical lens 14 are all parallel to the Z axis, the beam spots of the three laser beams overlap substantially completely on the incident surface of the wavelength conversion member 18. If the optical axis of the X-axis negative laser beam and the optical axis of the X-axis positive laser beam are inclined in the X-axis positive / negative direction with respect to the Z-axis at the incident position of the cylindrical lens 14, respectively, three lasers The beam spot of light is shifted in the scanning direction on the incident surface of the wavelength conversion member 18. Therefore, by adjusting the layout of the optical system before the cylindrical lens 14, it is possible to adjust the overlapping state of the three laser beam spots on the incident surface of the wavelength conversion member 18.

反射ミラー15は、シリンドリカルレンズ14を透過した3つのレーザ光の光軸を、それぞれ、Y−Z平面に平行な方向に折り曲げる。3つのレーザ光は、反射ミラー15で反射された後、光偏向器16のミラー16aに入射する。なお、シリンドリカルレンズ14から波長変換部材18までの光学系のレイアウトによっては、反射ミラー15が省略され得る。この場合、シリンドリカルレンズ14を透過した3つのレーザ光は、直接、光偏向器16のミラー16aに入射する。   The reflection mirror 15 bends the optical axes of the three laser beams transmitted through the cylindrical lens 14 in directions parallel to the YZ plane. The three laser beams are reflected by the reflection mirror 15 and then enter the mirror 16 a of the optical deflector 16. The reflection mirror 15 may be omitted depending on the layout of the optical system from the cylindrical lens 14 to the wavelength conversion member 18. In this case, the three laser beams transmitted through the cylindrical lens 14 are directly incident on the mirror 16 a of the optical deflector 16.

光偏向器16は、ミラー16aを備え、ミラー16aをZ軸に平行な回動軸L1について回動させることにより、反射ミラー15で反射されたレーザ光の進行方向を変化させる。ミラー16aの入射面は平面である。ミラー16aは、たとえば、ガラス板に誘電体多層膜を形成した高反射率のミラーである。ミラー16aは、中立位置において、X−Z平面に平行となるように配置される。光偏向器16は、たとえば、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)ミラーによって構成される。   The optical deflector 16 includes a mirror 16a, and changes the traveling direction of the laser light reflected by the reflection mirror 15 by rotating the mirror 16a about a rotation axis L1 parallel to the Z axis. The incident surface of the mirror 16a is a plane. The mirror 16a is, for example, a high reflectance mirror in which a dielectric multilayer film is formed on a glass plate. The mirror 16a is arranged to be parallel to the XZ plane in the neutral position. The optical deflector 16 is composed of, for example, a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) mirror.

シリンドリカルミラー17は、入射面がY−Z平面に平行な方向のみ凹面に湾曲した反射面となっている。シリンドリカルミラー17の入射面は球面であるが、非球面であってもよい。シリンドリカルミラー17は、入射面の母線が、入射面に入射する3つのレーザ光の光軸を含む平面に平行、すなわちX軸方向に平行となるように配置されている。シリンドリカルミラー17は、入射位置におけるレーザ光源11a〜11cの3つの光軸が並ぶ方向に垂直な方向、すなわち、Y−Z平面に平行な方向のみに収束パワーを有する。レーザ光源11a〜11cから出射されたレーザ光は、シリンドリカルミラー17によって、波長変換部材18の入射面上においてレーザ光の走査方向に垂直な方向に収束される。   The cylindrical mirror 17 is a reflecting surface whose incident surface is curved concavely only in a direction parallel to the YZ plane. The incident surface of the cylindrical mirror 17 is a spherical surface, but may be an aspherical surface. The cylindrical mirror 17 is arranged so that the generatrix of the incident surface is parallel to a plane including the optical axes of the three laser beams incident on the incident surface, that is, parallel to the X-axis direction. The cylindrical mirror 17 has a convergence power only in the direction perpendicular to the direction in which the three optical axes of the laser light sources 11a to 11c are aligned at the incident position, that is, in the direction parallel to the YZ plane. The laser light emitted from the laser light sources 11 a to 11 c is converged in a direction perpendicular to the scanning direction of the laser light on the incident surface of the wavelength conversion member 18 by the cylindrical mirror 17.

なお、光偏向器16から波長変換部材18までの光学系のレイアウトによっては、シリンドリカルミラー17が透過型のシリンドリカルレンズに置き換えられ得る。この場合、シリンドリカルレンズに入射した3つのレーザ光は、シリンドリカルレンズでY−Z平面に平行な方向の収束作用を受けた後、波長変換部材18に入射する。   Note that, depending on the layout of the optical system from the optical deflector 16 to the wavelength conversion member 18, the cylindrical mirror 17 can be replaced with a transmission type cylindrical lens. In this case, the three laser beams incident on the cylindrical lens are incident on the wavelength conversion member 18 after being subjected to a converging action in a direction parallel to the YZ plane by the cylindrical lens.

さらに、ミラー16aの入射面を、シリンドリカルミラー面に置き換えてもよい。この場合、シリンドリカルミラー17は、省略されるか、平面の反射ミラーとされ、シリンドリカルレンズ14に入射した3つのレーザ光は、シリンドリカル面のミラー16aによりY−Z平面に平行な方向の収束作用を受けた後、反射ミラーを経るか、または、そのまま直接、波長変換部材18に入射する。   Further, the incident surface of the mirror 16a may be replaced with a cylindrical mirror surface. In this case, the cylindrical mirror 17 is omitted or is a flat reflecting mirror, and the three laser beams incident on the cylindrical lens 14 are converged in a direction parallel to the YZ plane by the cylindrical mirror 16a. After receiving, the light passes through the reflection mirror or directly enters the wavelength conversion member 18 as it is.

波長変換部材18は、シリンドリカルミラー17によって反射されたレーザ光が入射する位置に配置されている。波長変換部材18は、長方形形状の板状の部材であり、入射面がX−Y平面に平行となるように設置されている。上記のようにミラー16aが回動軸L1について回動することにより、波長変換部材18は、レーザ光によって長手方向(X軸方向)に走査される。   The wavelength conversion member 18 is disposed at a position where the laser beam reflected by the cylindrical mirror 17 is incident. The wavelength conversion member 18 is a rectangular plate-shaped member, and is installed so that the incident surface is parallel to the XY plane. As described above, when the mirror 16a rotates about the rotation axis L1, the wavelength conversion member 18 is scanned in the longitudinal direction (X-axis direction) by the laser beam.

波長変換部材18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18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に取り込まれて、目標領域に投射される。   The wavelength conversion member 18 converts part of the incident laser light into a wavelength different from the blue wavelength band and diffuses it in the Z-axis direction. Other laser light that has not undergone wavelength conversion is diffused in the Z-axis direction by the wavelength conversion member 18. The light of the two types of wavelengths diffused in this way is combined to generate light of a predetermined color. Light of each wavelength is taken into the projection optical system 3 and projected onto the target area.

本実施形態では、波長変換部材18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散乱光とが合成されて、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。   In the present embodiment, the wavelength conversion member 18 converts part of the laser light into light in the yellow wavelength band. The diffused light in the yellow wavelength band after wavelength conversion and the scattered light in the blue wavelength band that has not been wavelength-converted are combined to generate white light. In addition, the wavelength after wavelength conversion may not be a yellow wavelength range, and the color of the light produced | generated may be colors other than white.

なお、波長変換部材18により拡散される黄色波長帯の光と青色波長帯の光の広がり角は、Z軸周りの全周において、180°に近い角度となる。こうして拡散する黄色波長帯の光と青色波長帯の光のうち、中央から所定の角度範囲の各波長の光がレンズ3a、3bに取り込まれて、目標領域に投射される。また、この角度範囲よりも外側の拡散光の一部が、波長変換部材18の側方に配置された光学フィルタ19を介して、集光レンズ20に入射し、光検出器21に集光される。本実施形態では、光学フィルタ19と、集光レンズ20と、光検出器21が、波長変換部材18のX軸負側に設置されている。したがって、上記角度範囲よりも外側の拡散光のうち、X軸負側の拡散光の一部が、光検出器21へと向かう。   In addition, the spread angle of the light in the yellow wavelength band and the light in the blue wavelength band diffused by the wavelength conversion member 18 is an angle close to 180 ° on the entire circumference around the Z axis. Of the light in the yellow wavelength band and the light in the blue wavelength band that diffuses in this way, light of each wavelength in a predetermined angle range from the center is taken into the lenses 3a and 3b and projected onto the target area. Further, part of the diffused light outside the angle range enters the condenser lens 20 through the optical filter 19 disposed on the side of the wavelength conversion member 18 and is collected by the photodetector 21. The In the present embodiment, the optical filter 19, the condenser lens 20, and the photodetector 21 are installed on the X axis negative side of the wavelength conversion member 18. Therefore, of the diffused light outside the angle range, a part of the diffused light on the X axis negative side is directed to the photodetector 21.

光学フィルタ19は、波長変換部材18により拡散された光のうち、黄色波長帯の光を透過するよう構成されている。また、光学フィルタ19の透過率は、後段の光検出器21に入射する光量が適正なレベルになるよう設定される。集光レンズ20は、光学フィルタ19を透過した黄色波長帯の光を、光検出器21の受光面上に集光させる。光検出器21は、たとえば、フォトダイオードである。光検出器21は、集光レンズ20により集光された黄色波長帯の光を受光面において受光して、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。光検出器21の配置および光検出器21の検出信号に基づく制御については、追って説明する。   The optical filter 19 is configured to transmit yellow wavelength band light among the light diffused by the wavelength conversion member 18. Further, the transmittance of the optical filter 19 is set so that the amount of light incident on the subsequent photodetector 21 becomes an appropriate level. The condensing lens 20 condenses the light in the yellow wavelength band transmitted through the optical filter 19 on the light receiving surface of the photodetector 21. The photodetector 21 is, for example, a photodiode. The photodetector 21 receives light in the yellow wavelength band collected by the condenser lens 20 on the light receiving surface, and outputs a detection signal corresponding to the received light quantity in the yellow wavelength band. The arrangement of the photodetector 21 and the control based on the detection signal of the photodetector 21 will be described later.

なお、光学フィルタ19は、波長変換部材18により拡散された光のうち、青色波長帯の光のみを透過するよう構成されてもよく、合成された白色の光を透過するよう構成されてもよい。ただし、青色波長帯の光は、光検出器21の受光素子がシリコン基板の場合、青色光に対する受光感度が黄色光より低いため、感度よく受光することが困難である。したがって、実施形態のように、光学フィルタ19は、黄色波長帯の光を透過するよう構成され、光検出器21は、黄色波長帯の光を受光するのが好ましい。   The optical filter 19 may be configured to transmit only the light in the blue wavelength band among the light diffused by the wavelength conversion member 18 or may be configured to transmit the synthesized white light. . However, when the light receiving element of the photodetector 21 is a silicon substrate, the light in the blue wavelength band is difficult to receive with high sensitivity because the light receiving sensitivity to blue light is lower than that of yellow light. Therefore, as in the embodiment, it is preferable that the optical filter 19 is configured to transmit light in the yellow wavelength band, and the photodetector 21 receives light in the yellow wavelength band.

図2(a)は、波長変換部材18の構成を模式的に示す側面図である。   FIG. 2A is a side view schematically showing the configuration of the wavelength conversion member 18.

波長変換部材18は、基板101の上面に、反射膜102と、蛍光体層103とを積層した構成となっている。   The wavelength conversion member 18 has a configuration in which a reflective film 102 and a phosphor layer 103 are laminated on the upper surface of the substrate 101.

基板101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102は、第1の反射膜102aと第2の反射膜102bとが積層されて構成されている。第1の反射膜102a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102bは、反射とともに第1の反射膜102aを酸化などから保護する機能をも有し、たとえば、SiO、ZnO、ZrO、Nb、Al、TiO、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102は、必ずしも、第1の反射膜102aおよび第2の反射膜102b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 substrate 101 is made of, for example, silicon, aluminum nitride ceramic, sapphire glass, or the like. The reflective film 102 is configured by laminating a first reflective film 102a and a second reflective film 102b. The first reflective film 102a is, for example, a metal film such as Ag, an Ag alloy, or Al. The second reflective film 102b also has a function of protecting the first reflective film 102a from oxidation and the like as well as reflection. For example, SiO 2 , ZnO, ZrO 2 , Nb 2 O 5 , Al 2 O 3 , TiO 2. , SiN, AlN, or other dielectric material. The reflective film 102 does not necessarily have to be composed of the first reflective film 102a and the second reflective film 102b, and may be a single layer or a structure in which three or more layers are laminated.

蛍光体層103は、蛍光体粒子103aをバインダ103bで固定することにより形成される。蛍光体粒子103aは、レーザ光源11a〜11c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103a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103b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 phosphor layer 103 is formed by fixing phosphor particles 103a with a binder 103b. The phosphor particles 103a emit fluorescence in the yellow wavelength band when irradiated with laser light in the blue wavelength band emitted from the laser light sources 11a to 11c. For example, (YnGd1-n) 3 (AlmGa1-m) 5O12: Ce (0.5 ≦ n ≦ 1, 0.5 ≦ m ≦ 1) having an average particle diameter of 1 μm to 30 μm is used as the phosphor particles 103a. . Further, as the binder 103b, a transparent material mainly containing silsesquioxane such as polymethylsilsesquioxane is used.

さらに、蛍光体層103の内部に、ボイド103c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102b付近にボイド103cが存在することにより、第2の反射膜102b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103には、さらに、強度および耐熱性を高めるためのフィラー103dが含まれることが望ましい。   Furthermore, it is preferable to provide a void 103 c inside the phosphor layer 103. As a result, the laser light that has entered the interior can be more efficiently scattered and taken out from the light source device 2. Further, since the void 103c exists in the vicinity of the second reflective film 102b, it is possible to effectively scatter laser light and fluorescence while reducing energy loss due to the surface of the second reflective film 102b. It is desirable that the phosphor layer 103 further includes a filler 103d for increasing strength and heat resistance.

レーザ光源11a〜11cから出射されたレーザ光は、図2(a)に示す励起領域R1に照射され、蛍光体層103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103aにより黄色波長帯の光に変換されて、蛍光体層103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103から放射される。このとき、各波長帯の光は、蛍光体層103内を伝搬しながら散乱されるため、励起領域R1よりもやや広く、波長帯によって領域の広さが異なる発光領域R2から放射される。   Laser light emitted from the laser light sources 11 a to 11 c is irradiated to the excitation region R 1 shown in FIG. 2A, and is scattered and absorbed on the surface or inside of the phosphor layer 103. At this time, a part of the laser light is converted into yellow wavelength band light by the phosphor particles 103 a and emitted from the phosphor layer 103. The other part of the laser light is scattered without being converted into light in the yellow wavelength band, and is emitted from the phosphor layer 103 as light in the blue wavelength band. At this time, since light in each wavelength band is scattered while propagating through the phosphor layer 103, the light is emitted from the light emitting region R2 that is slightly wider than the excitation region R1 and has a different region width depending on the wavelength band.

図2(b)は、波長変換部材18の構成を模式的に示す平面図である。   FIG. 2B is a plan view schematically showing the configuration of the wavelength conversion member 18.

波長変換部材18は、平面視において、X軸方向に長い長方形の形状を有する。波長変換部材18は、光偏向器16のミラー16aが回動されることにより、レーザ光でX軸方向に走査される。ミラー16aは、X−Z平面に平行な中立位置から両方向に所定の角度範囲で回動される。図2(b)において、BSは、上記のようにレーザ光源11a〜11cから出射された各レーザ光が統合されて形成された1つのビームスポットを示している。通常の走査時において、ビームスポットBSは、波長変換部材18の入射面18aを、幅W1において往復移動する。すなわち、通常の走査時におけるビームスポットBSの走査範囲は、幅W1の範囲である。   The wavelength conversion member 18 has a rectangular shape that is long in the X-axis direction in plan view. The wavelength conversion member 18 is scanned in the X-axis direction with a laser beam when the mirror 16a of the optical deflector 16 is rotated. The mirror 16a is rotated in a predetermined angle range in both directions from a neutral position parallel to the XZ plane. In FIG. 2B, BS indicates one beam spot formed by integrating the laser beams emitted from the laser light sources 11a to 11c as described above. During normal scanning, the beam spot BS reciprocates on the incident surface 18a of the wavelength conversion member 18 within the width W1. That is, the scanning range of the beam spot BS during normal scanning is the range of the width W1.

たとえば、光偏向器16においてミラー16aを駆動するコイルに、ゼロレベルを振幅中心とする三角波状の駆動信号(電流)が印加される。この駆動信号によりコイルに励起される駆動力によって、ミラー16aが中立位置を中心に所定の回動幅で回動する。これにより、レーザ光(ビームスポットBS)が、波長変換部材18の入射面18aを幅W1において往復移動する。   For example, a triangular wave drive signal (current) having an amplitude center of zero level is applied to a coil that drives the mirror 16a in the optical deflector 16. Due to the driving force excited in the coil by this driving signal, the mirror 16a rotates around a neutral position with a predetermined rotation width. Thereby, the laser beam (beam spot BS) reciprocates on the incident surface 18a of the wavelength conversion member 18 in the width W1.

なお、図2(b)には、ビームスポットBSの往復移動が直線の矢印で示されているが、レーザ光が斜め方向から波長変換部材18に入射するため、実際のビームスポットBSの移動軌跡は、X軸方向の中央位置に対してX軸正負方向の両端がY軸負方向に変位した、やや湾曲した軌跡となる。   In FIG. 2B, the reciprocating movement of the beam spot BS is indicated by a straight arrow. However, since the laser beam is incident on the wavelength conversion member 18 from an oblique direction, the actual movement locus of the beam spot BS is shown. Is a slightly curved locus in which both ends in the X-axis positive and negative directions are displaced in the Y-axis negative direction with respect to the center position in the X-axis direction.

入射面18a上におけるビームスポットBSの領域は、図2(a)の励起領域R1に対応する。波長変換部材18の入射面18aをビームスポットBSが移動する間に、ビームスポットBSの領域よりもやや広い発光領域R2から青色波長帯の拡散光と黄色波長帯の拡散光がZ軸正方向に放射される。   The region of the beam spot BS on the incident surface 18a corresponds to the excitation region R1 in FIG. While the beam spot BS moves on the incident surface 18a of the wavelength conversion member 18, the diffused light in the blue wavelength band and the diffused light in the yellow wavelength band from the light emitting region R2 slightly wider than the region of the beam spot BS in the positive direction of the Z axis. Radiated.

こうして放射された2つの波長帯の光が、図1(a)、(b)に示した投射光学系3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。   The light of the two wavelength bands emitted in this way is taken in by the projection optical system 3 shown in FIGS. 1A and 1B and projected onto the target area. Accordingly, white light obtained by combining light in the blue wavelength band and light in the yellow wavelength band is projected from the light projecting device 1 onto the target area.

図3(a)は、波長変換部材18と、光学フィルタ19と、集光レンズ20と、光検出器21とを、Y軸負方向に見た場合の模式図である。   FIG. 3A is a schematic diagram when the wavelength conversion member 18, the optical filter 19, the condenser lens 20, and the photodetector 21 are viewed in the negative Y-axis direction.

光検出器21は、レーザ光の走査方向(X軸方向)において、入射面18a上の走査範囲の外側に配置されている。光学フィルタ19および集光レンズ20も、走査範囲の外側に配置されている。すなわち、集光レンズ20は、走査範囲と光検出器21との間に配置され、光学フィルタ19は、走査範囲と集光レンズ20との間に配置されている。なお、光学フィルタ19は、集光レンズ20と光検出器21との間に配置されてもよい。また、光学フィルタ19と、集光レンズ20と、光検出器21は、波長変換部材18によって拡散された光が生じる側、すなわち、入射面18a側(Z軸正側)に配置されている。   The photodetector 21 is arranged outside the scanning range on the incident surface 18a in the laser beam scanning direction (X-axis direction). The optical filter 19 and the condensing lens 20 are also arranged outside the scanning range. In other words, the condensing lens 20 is disposed between the scanning range and the photodetector 21, and the optical filter 19 is disposed between the scanning range and the condensing lens 20. The optical filter 19 may be disposed between the condenser lens 20 and the photodetector 21. The optical filter 19, the condensing lens 20, and the photodetector 21 are arranged on the side where the light diffused by the wavelength conversion member 18 is generated, that is, on the incident surface 18a side (Z-axis positive side).

レーザ光(ビームスポットBS)が入射面18aを走査すると、走査位置が光検出器21に近づくに伴い、光検出器21の受光量が徐々に大きくなる。すなわち、走査方向(X軸方向)において、光検出器21から最も遠い走査位置を位置P11とし、光検出器21に最も近い走査位置を位置P12とすると、走査位置が位置P11のとき光検出器21の受光量が最小となり、走査位置が位置P12のとき光検出器21の受光量が最大となる。   When the laser beam (beam spot BS) scans the incident surface 18a, the amount of light received by the photodetector 21 gradually increases as the scanning position approaches the photodetector 21. That is, in the scanning direction (X-axis direction), if the scanning position farthest from the photodetector 21 is the position P11 and the scanning position closest to the photodetector 21 is the position P12, the photodetector when the scanning position is the position P11. When the scanning position is at position P12, the amount of light received by the photodetector 21 is maximized.

なお、光検出器21は、必ずしも、図3(a)に示すように受光面がY−Z平面に平行となるように配置されなくてもよく、受光面がY−Z平面に平行な状態から傾くように配置されてもよい。この他、光検出器21は、受光面がX−Z平面に平行となるように配置されてもよく、あるいは、受光面がX−Y平面に平行となるように配置されてもよい。すなわち、光検出器21は、レーザ光の走査位置が光検出器21に近づくに伴い、光検出器21の受光量が徐々に大きくなるように配置されればよい。また、集光レンズ20に代えて、凹面ミラーにより、光学フィルタ19を透過した光を光検出器21の受光面に集光するようにしてもよく、集光レンズ20を透過した光をミラーで折り返し、光検出器21の受光面に集光してもよい。   The photodetector 21 does not necessarily have to be arranged so that the light receiving surface is parallel to the YZ plane as shown in FIG. 3A, and the light receiving surface is parallel to the YZ plane. You may arrange | position so that it may incline from. In addition, the photodetector 21 may be arranged so that the light receiving surface is parallel to the XZ plane, or may be arranged so that the light receiving surface is parallel to the XY plane. That is, the light detector 21 may be arranged so that the amount of light received by the light detector 21 gradually increases as the scanning position of the laser light approaches the light detector 21. Further, instead of the condensing lens 20, the light transmitted through the optical filter 19 may be condensed on the light receiving surface of the photodetector 21 by a concave mirror, and the light transmitted through the condensing lens 20 may be collected by a mirror. The light may be folded and condensed on the light receiving surface of the photodetector 21.

図3(b)は、走査位置と、光検出器21により受光される黄色波長帯の光の受光量との関係を模式的に示すグラフである。グラフの横軸はスポット位置、すなわち走査方向におけるレーザ光の走査位置を示す。縦軸は、光検出器21の受光量を示す。   FIG. 3B is a graph schematically showing the relationship between the scanning position and the amount of light received in the yellow wavelength band received by the photodetector 21. The horizontal axis of the graph indicates the spot position, that is, the scanning position of the laser beam in the scanning direction. The vertical axis indicates the amount of light received by the photodetector 21.

図3(b)に示すように、走査位置が位置P11のとき光検出器21の受光量が最小となり、走査位置が位置P12のとき光検出器21の受光量が最大となる。また、走査位置が光検出器21に近づくに伴い、集光レンズ20による拡散光の取り込み量が大きくなることで、光検出器21の受光量が徐々に大きくなる。したがって、光検出器21の検出信号に基づいて、波長変換部材18の入射面18a上の走査位置を検出できる。   As shown in FIG. 3B, the amount of light received by the photodetector 21 is minimized when the scanning position is the position P11, and the amount of light received by the photodetector 21 is maximized when the scanning position is the position P12. Further, as the scanning position approaches the photodetector 21, the amount of diffused light captured by the condenser lens 20 increases, so that the amount of light received by the photodetector 21 gradually increases. Therefore, the scanning position on the incident surface 18 a of the wavelength conversion member 18 can be detected based on the detection signal of the photodetector 21.

図4(a)は、比較例1に係る波長変換部材18と、光学フィルタ19と、集光レンズ20と、光検出器21とを、Y軸負方向に見た場合の模式図である。図4(b)は、比較例1に係る走査位置と受光量との関係を模式的に示すグラフである。   FIG. 4A is a schematic diagram when the wavelength conversion member 18, the optical filter 19, the condenser lens 20, and the photodetector 21 according to Comparative Example 1 are viewed in the negative Y-axis direction. FIG. 4B is a graph schematically illustrating the relationship between the scanning position and the amount of received light according to Comparative Example 1.

図4(a)に示すように、比較例1では、図3(a)に示した実施形態の構成と比較して、集光レンズ20が走査範囲内に配置されている。このため、図4(b)に示すように、走査位置が位置P12に近づくにつれて受光量は増加するものの、位置P13よりも位置P12に近づくと、集光レンズ20に取り込まれる光が急激に減少するため、光検出器21の受光量も急激に減少してしまう。この場合、位置P13よりも位置P12に近い位置においては、走査位置を適正に検出できなくなる。また、図4(b)に示すように、受光量がA1のとき、対応する走査位置が2点生じてしまうため、受光量に基づいて走査位置を特定できなくなる。   As shown in FIG. 4A, in the first comparative example, the condensing lens 20 is arranged in the scanning range as compared with the configuration of the embodiment shown in FIG. For this reason, as shown in FIG. 4B, the amount of received light increases as the scanning position approaches the position P12, but when the position approaches the position P12 rather than the position P13, the light taken into the condenser lens 20 rapidly decreases. For this reason, the amount of light received by the photodetector 21 also decreases rapidly. In this case, the scanning position cannot be properly detected at a position closer to the position P12 than the position P13. Further, as shown in FIG. 4B, when the amount of received light is A1, two corresponding scanning positions are generated, so that the scanning position cannot be specified based on the amount of received light.

図5(a)は、比較例2に係る波長変換部材18と、光学フィルタ19と、集光レンズ20と、光検出器21とを、Y軸負方向に見た場合の模式図である。図5(b)は、比較例2に係る走査位置と受光量との関係を模式的に示すグラフである。   FIG. 5A is a schematic diagram when the wavelength conversion member 18, the optical filter 19, the condenser lens 20, and the photodetector 21 according to Comparative Example 2 are viewed in the negative Y-axis direction. FIG. 5B is a graph schematically showing the relationship between the scanning position and the amount of received light according to Comparative Example 2.

図5(a)に示すように、比較例2では、図3(a)に示した実施形態の構成と比較して、光学フィルタ19と、集光レンズ20と、光検出器21は、走査範囲のY軸負方向の外側に配置されている。このため、図5(b)に示すように、走査位置が位置P11から光検出器21の正面に対応する位置P14に近づくにつれて受光量は増加するものの、位置P14から位置P12に近づくに従って受光量は減少してしまう。この場合も、比較例1と同様、1つの受光量に対応する走査位置が2点生じてしまうため、受光量に基づいて走査位置を特定できなくなる。   As shown in FIG. 5A, in the comparative example 2, the optical filter 19, the condensing lens 20, and the photodetector 21 are scanned in comparison with the configuration of the embodiment shown in FIG. It is arranged outside the negative Y-axis direction of the range. For this reason, as shown in FIG. 5B, the amount of received light increases as the scanning position approaches the position P14 corresponding to the front of the photodetector 21 from the position P11, but the amount of received light increases as the position approaches the position P12 from the position P14. Will decrease. In this case as well, as in the first comparative example, two scanning positions corresponding to one light reception amount are generated, and thus the scanning position cannot be specified based on the light reception amount.

また、比較例2の場合、位置P11から生じた光が光検出器21の受光面に集光される位置と、位置P12から生じた光が光検出器21の受光面に集光される位置とが、X軸方向において大きく離れてしまう。このため、実施形態と比較して、大型の光検出器21が必要になってしまう。   In the case of Comparative Example 2, the position where the light generated from the position P11 is collected on the light receiving surface of the photodetector 21 and the position where the light generated from the position P12 is collected on the light receiving surface of the photodetector 21. Are greatly separated in the X-axis direction. For this reason, compared with embodiment, the large sized photodetector 21 will be needed.

このように、比較例1、2の構成では、入射面18a上におけるレーザ光の走査位置を適正に検出できない。これに対し、本実施形態では、図3(a)、(b)に示したように、光学フィルタ19、集光レンズ20および光検出器21が、レーザ光の走査方向において走査範囲の外側に配置されるため、入射面18a上におけるレーザ光の走査位置を適正に検出することができる。   Thus, in the configurations of Comparative Examples 1 and 2, the scanning position of the laser beam on the incident surface 18a cannot be detected properly. In contrast, in this embodiment, as shown in FIGS. 3A and 3B, the optical filter 19, the condenser lens 20, and the photodetector 21 are outside the scanning range in the scanning direction of the laser light. Therefore, the scanning position of the laser beam on the incident surface 18a can be properly detected.

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 light source device 2.

光源装置2は、回路部の構成として、コントローラ201と、レーザ駆動回路202a〜202cと、ミラー駆動回路203と、信号処理回路204と、インタフェース205と、を備えている。   The light source device 2 includes a controller 201, laser drive circuits 202a to 202c, a mirror drive circuit 203, a signal processing circuit 204, and an interface 205 as a circuit unit.

コントローラ201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202a〜202cは、それぞれ、コントローラ201からの制御信号に従って、レーザ光源11a〜11cを駆動する。ミラー駆動回路203は、コントローラ201からの制御信号に従って、光偏向器16のミラー16aを駆動する。信号処理回路204は、光検出器21から出力された検出信号を処理する。   The controller 201 includes an arithmetic processing circuit such as a CPU and a memory, and controls each unit according to a predetermined control program. The laser drive circuits 202a to 202c drive the laser light sources 11a to 11c in accordance with control signals from the controller 201, respectively. The mirror driving circuit 203 drives the mirror 16 a of the optical deflector 16 in accordance with a control signal from the controller 201. The signal processing circuit 204 processes the detection signal output from the photodetector 21.

コントローラ201は、信号処理回路204から出力された検出信号に基づいて、図3(b)に示したグラフに対応する位置検出テーブルにより位置検出信号を算出する。位置検出テーブルは、あらかじめコントローラ201内のメモリに記憶されている。   Based on the detection signal output from the signal processing circuit 204, the controller 201 calculates a position detection signal using a position detection table corresponding to the graph shown in FIG. The position detection table is stored in advance in the memory in the controller 201.

ここで、位置検出テーブルは、波長変換部材18の入射面18a上におけるレーザ光の走査位置と光検出器21の出力値(信号処理回路204からの信号値)とを対応付けたテーブルである。位置検出テーブルには、図3(b)に示した位置P11から位置P12までの走査範囲が所定の間隔で分割されて、各走査位置が規定されている。各走査位置にレーザ光があるときに光検出器21から出力される信号値(信号処理回路204からの信号値)が、各走査位置に対応付けられて、位置検出テーブルに記述されている。   Here, the position detection table is a table in which the scanning position of the laser beam on the incident surface 18a of the wavelength conversion member 18 is associated with the output value of the photodetector 21 (signal value from the signal processing circuit 204). In the position detection table, the scanning range from the position P11 to the position P12 shown in FIG. 3B is divided at a predetermined interval to define each scanning position. A signal value (signal value from the signal processing circuit 204) output from the photodetector 21 when there is a laser beam at each scanning position is described in the position detection table in association with each scanning position.

コントローラ201は、信号処理回路204から出力された検出信号の信号値に対応付けられた走査位置を位置検出テーブルから取得して、入射面18a上におけるレーザ光の走査位置を検出する。信号処理回路204から出力された検出信号の信号値が、位置検出テーブル上の隣り合う信号値の間にある場合、コントローラ201は、たとえば、信号処理回路204から出力された検出信号の信号値により近い方の信号値に対応付けられた走査位置を、入射面18a上におけるレーザ光の走査位置として取得する。これに代えて、コントローラ201は、隣り合う信号値を補間して、入射面18a上におけるレーザ光の走査位置を取得してもよい。   The controller 201 acquires the scanning position associated with the signal value of the detection signal output from the signal processing circuit 204 from the position detection table, and detects the scanning position of the laser light on the incident surface 18a. When the signal value of the detection signal output from the signal processing circuit 204 is between adjacent signal values on the position detection table, the controller 201 uses, for example, the signal value of the detection signal output from the signal processing circuit 204. The scanning position associated with the closer signal value is acquired as the scanning position of the laser beam on the incident surface 18a. Instead of this, the controller 201 may interpolate adjacent signal values to acquire the scanning position of the laser light on the incident surface 18a.

なお、レーザ光源11a〜11cの出力は、経年劣化によって次第に低下するため、これに伴い、光検出器21が受光する光量も低下していく。このため、位置検出テーブルに規定されている信号値も、レーザ光源11a〜11cの経年劣化に応じて調整する必要がある。たとえば、コントローラ201は、光源装置2の起動時に、ミラー16aを中立位置に位置付けた状態でレーザ光源11a〜11cを駆動し、その際に信号処理回路204から出力された検出信号の信号値を取得する。そして、コントローラ201は、取得した信号値と、位置検出テーブルにおいて、ミラー中立位置に対応する走査位置に対応付けられた信号値とを比較し、両信号の比率に応じて、位置検出テーブル上の全ての走査位置に対応付けられている信号値を更新する。コントローラ201は、こうして更新した位置検出テーブルに基づいて、上記の処理により、入射面18a上におけるレーザ光の走査位置を検出する。   In addition, since the outputs of the laser light sources 11a to 11c gradually decrease due to deterioration over time, the amount of light received by the photodetector 21 also decreases accordingly. For this reason, it is necessary to adjust the signal value prescribed | regulated by the position detection table according to aged deterioration of the laser light sources 11a-11c. For example, when the light source device 2 is activated, the controller 201 drives the laser light sources 11a to 11c with the mirror 16a positioned at the neutral position, and acquires the signal value of the detection signal output from the signal processing circuit 204 at that time. To do. Then, the controller 201 compares the acquired signal value with the signal value associated with the scanning position corresponding to the mirror neutral position in the position detection table, and on the position detection table according to the ratio of both signals. The signal values associated with all scanning positions are updated. Based on the position detection table updated in this way, the controller 201 detects the scanning position of the laser beam on the incident surface 18a by the above processing.

インタフェース205は、たとえば、車両側の制御回路等、外部制御回路との間でコントローラ201が信号の送受信を行うための入出力回路である。   The interface 205 is an input / output circuit for the controller 201 to transmit / receive signals to / from an external control circuit such as a vehicle-side control circuit.

コントローラ201は、信号処理回路204から入力された検出信号に基づいて、波長変換部材18の入射面18aに対するレーザ光の走査状態を監視し、随時、レーザ光の走査状態の適否を判定する。そして、波長変換部材18の入射面18aに対するレーザ光の走査状態が所定の走査状態から外れた場合、走査状態が適正となるように、光偏向器16を制御する。以下、光偏向器16の制御例について、説明する。   The controller 201 monitors the scanning state of the laser beam with respect to the incident surface 18a of the wavelength conversion member 18 based on the detection signal input from the signal processing circuit 204, and determines whether the scanning state of the laser beam is appropriate as needed. Then, when the scanning state of the laser light with respect to the incident surface 18a of the wavelength conversion member 18 deviates from the predetermined scanning state, the optical deflector 16 is controlled so that the scanning state becomes appropriate. Hereinafter, a control example of the optical deflector 16 will be described.

図7(a)は、ミラー16aの振り角が所定の振り角よりも低下した場合の波長変換部材18の入射面18a上におけるビームスポットBSの移動を模式的に示す図である。   FIG. 7A is a diagram schematically illustrating the movement of the beam spot BS on the incident surface 18a of the wavelength conversion member 18 when the swing angle of the mirror 16a is lower than a predetermined swing angle.

たとえば、光偏向器16の経年劣化等によって、駆動信号に応じたミラー16aの回動幅が、所定の回動幅から低下することが起こり得る。この場合、図7(a)に示すように、波長変換部材18の入射面18a上におけるビームスポットBSの移動幅が、所定の幅W1に対して2ΔWだけ低下する。すなわち、走査位置の最もX軸負側の位置はP11からP21となり、走査位置の最もX軸正側の位置はP12からP22になる。このように、ビームスポットBSの移動幅が低下すると、これに伴い、光検出器21の受光量も変化する。具体的には、図7(b)に示すように、移動幅が低下する前と比較して、最小となる受光量がA11からA21に増加し、最大となる受光量がA12からA22に減少する。受光量がA21のときの走査位置はP21に対応し、受光量がA22のときの走査位置はP22に対応する。   For example, the rotation width of the mirror 16a corresponding to the drive signal may be reduced from a predetermined rotation width due to aging degradation of the optical deflector 16 or the like. In this case, as shown in FIG. 7A, the movement width of the beam spot BS on the incident surface 18a of the wavelength conversion member 18 is reduced by 2ΔW with respect to the predetermined width W1. That is, the most X-axis negative position of the scanning position is from P11 to P21, and the most X-axis positive position of the scanning position is from P12 to P22. Thus, when the movement width of the beam spot BS decreases, the amount of light received by the photodetector 21 also changes accordingly. Specifically, as shown in FIG. 7B, the minimum amount of received light increases from A11 to A21 and the maximum amount of received light decreases from A12 to A22 compared to before the movement width decreases. To do. The scanning position when the amount of received light is A21 corresponds to P21, and the scanning position when the amount of received light is A22 corresponds to P22.

この場合、コントローラ201は、最小となる受光量がA11となり、最大となる受光量がA12となるように、ミラー駆動回路203に対し、駆動信号の振り幅、すなわち、ゼロレベルを振幅中心とする三角波状の駆動信号の振幅を増加させる制御を行う。この制御により、波長変換部材18の入射面18a上におけるビームスポットBSの移動幅が、所定の幅W1に整合するようになる。   In this case, the controller 201 sets the amplitude of the drive signal, that is, the zero level as the center of the amplitude for the mirror drive circuit 203 so that the minimum received light amount is A11 and the maximum received light amount is A12. Control is performed to increase the amplitude of the triangular drive signal. By this control, the movement width of the beam spot BS on the incident surface 18a of the wavelength conversion member 18 is matched with the predetermined width W1.

図8(a)は、走査範囲がX軸負方向にずれた場合の波長変換部材18の入射面18a上におけるビームスポットBSの移動を模式的に示す図である。   FIG. 8A is a diagram schematically illustrating the movement of the beam spot BS on the incident surface 18a of the wavelength conversion member 18 when the scanning range is shifted in the negative X-axis direction.

図8(a)に示すように、光偏向器16の経年劣化等によって、ビームスポットBSによる走査範囲がX軸負方向にΔWだけオフセットする場合も起こり得る。この場合、走査位置の最もX軸負側の位置はP11からP23となり、走査位置の最もX軸正側の位置はP12からP22になる。これにより、図8(b)に示すように、走査範囲が変化する前と比較して、最小となる受光量がA11からA23に減少し、最大となる受光量がA12からA22に減少する。受光量がA23のときの走査位置はP23に対応する。この場合も、コントローラ201は、最小となる受光量がA11となり、最大となる受光量がA12となるように、ミラー駆動回路203に対して制御を行う。この制御により、波長変換部材18の入射面18a上における走査範囲のオフセットが修正される。   As shown in FIG. 8A, the scanning range by the beam spot BS may be offset by ΔW in the negative X-axis direction due to deterioration of the optical deflector 16 over time. In this case, the most X-axis negative position of the scanning position is from P11 to P23, and the most X-axis positive position of the scanning position is from P12 to P22. As a result, as shown in FIG. 8B, the minimum amount of received light decreases from A11 to A23 and the maximum amount of received light decreases from A12 to A22 as compared to before the scan range changes. The scanning position when the amount of received light is A23 corresponds to P23. Also in this case, the controller 201 controls the mirror drive circuit 203 so that the minimum received light amount is A11 and the maximum received light amount is A12. By this control, the offset of the scanning range on the incident surface 18a of the wavelength conversion member 18 is corrected.

さらに、コントローラ201は、ビームスポットBSの1周期の走査に対応する時間ΔTを取得することにより、ミラー16aの動作周波数を取得する。   Furthermore, the controller 201 acquires the operating frequency of the mirror 16a by acquiring the time ΔT corresponding to one cycle of scanning of the beam spot BS.

図9は、経過時間と、光検出器21により受光される黄色波長帯の光の受光量との関係を模式的に示すグラフである。   FIG. 9 is a graph schematically showing the relationship between the elapsed time and the amount of light received in the yellow wavelength band received by the photodetector 21.

ミラー16aが駆動されると、図9に示すように、光検出器21の受光量は、時間の経過に応じてA11からA12の間で変化する。受光量がA11からA12まで増加する期間と、受光量がA12からA11まで減少する期間は、それぞれ、一方向の走査に要する走査時間に対応し、連続する2つの走査時間は、ミラー16aの1周期の駆動に対応する。受光量がA12からA11まで減少した後、再びA12まで増加する間の時間、または、受光量がA11からA12まで増加した後、再びA11まで減少する間の時間は、1周期に対応する時間ΔTである。   When the mirror 16a is driven, as shown in FIG. 9, the amount of light received by the photodetector 21 changes between A11 and A12 over time. The period in which the amount of received light increases from A11 to A12 and the period in which the amount of received light decreases from A12 to A11 each correspond to the scanning time required for scanning in one direction, and two consecutive scanning times are one of the mirror 16a. Corresponds to period driving. The time during which the amount of received light decreases from A12 to A11 and then increases again to A12, or the time during which the amount of received light increases from A11 to A12 and then decreases again to A11 is the time ΔT corresponding to one cycle. It is.

コントローラ201は、光検出器21の検出信号に基づいて、受光量がA11から再びA11に戻るまでの時間、または、受光量がA12から再びA12に戻るまでの時間をΔTとして取得することにより、光偏向器16の動作周波数を取得する。そして、コントローラ201は、取得した動作周波数が、所望の動作周波数になるようにミラー駆動回路203に対して制御を行う。これにより、外乱や温度変化等の外部要因により動作周波数が変化しても、適正な動作周波数になるように光偏向器16の制御を行うことができる。   Based on the detection signal of the photodetector 21, the controller 201 acquires, as ΔT, the time until the received light amount returns from A11 to A11 again, or the time until the received light amount returns from A12 to A12 again, as ΔT. The operating frequency of the optical deflector 16 is acquired. Then, the controller 201 controls the mirror drive circuit 203 so that the acquired operating frequency becomes a desired operating frequency. Thereby, even if the operating frequency changes due to external factors such as disturbance and temperature change, the optical deflector 16 can be controlled so as to have an appropriate operating frequency.

本実施形態では、上記のような光偏向器16の制御に加えて、コントローラ201は、光検出器21の検出信号に基づいて、波長変換部材18の状態を判定する処理を実行する。   In the present embodiment, in addition to the control of the optical deflector 16 as described above, the controller 201 executes a process for determining the state of the wavelength conversion member 18 based on the detection signal of the photodetector 21.

図10(a)〜(c)は、波長変換部材18の状態が変化することを示す模式図である。図10(a)は、蛍光体層103が適正である状態を示す図であり、図10(b)は、蛍光体層103の一部の厚みが中程度に減少している状態を示す図であり、図10(c)は、蛍光体層103の一部の厚みが大きく減少している状態を示す図である。   10A to 10C are schematic views showing that the state of the wavelength conversion member 18 changes. FIG. 10A is a diagram illustrating a state in which the phosphor layer 103 is appropriate, and FIG. 10B is a diagram illustrating a state in which a part of the thickness of the phosphor layer 103 is moderately reduced. FIG. 10C shows a state in which the thickness of a part of the phosphor layer 103 is greatly reduced.

高パワーのレーザ光が照射され続けること等の要因によって、波長変換部材18において蛍光体層103の一部の厚みが初期の厚みから次第に減少することや、外部要因により蛍光体層103の一部が欠損することが起こり得る。このように蛍光体層103の厚みが減少または欠損すると、励起される蛍光が減少し、所望の色の光が出力されなくなってしまう。また、一部の領域において蛍光体層103が完全に消失すると、その領域に照射された光は、略全てが反射膜102で側方に反射されて、投射光学系3に取り込まれなくなる。また、光学構成によっては蛍光体層103が消失することでレーザ光がZ軸正方向に出射され、高パワーの危険な光が外部へ出射されてしまう恐れがある。   Due to factors such as the continued irradiation of high-power laser light, the thickness of part of the phosphor layer 103 in the wavelength conversion member 18 gradually decreases from the initial thickness, or part of the phosphor layer 103 due to external factors. Can be deficient. When the thickness of the phosphor layer 103 is reduced or lost in this way, the excited fluorescence is reduced, and light of a desired color is not output. Further, when the phosphor layer 103 disappears completely in a part of the region, almost all of the light irradiated to the region is reflected laterally by the reflection film 102 and is not taken into the projection optical system 3. In addition, depending on the optical configuration, the phosphor layer 103 disappears, so that laser light is emitted in the positive direction of the Z axis, and high-power dangerous light may be emitted to the outside.

すなわち、図10(a)の状態では、波長変換部材18に照射されたレーザ光31に基づいて、青色波長帯の光32aと黄色波長帯の光32bとを含む拡散光32が適正に生じる。図10(b)の状態では、蛍光体層103の一部が減少しているため、レーザ光31に基づいて拡散する黄色波長帯の光32bが減少する。このとき、レーザ光31は、図10(a)の状態に比べて、黄色波長帯の光に変換されにくくなるため、レーザ光31に基づいて拡散する青色波長帯の光32aは僅かに増加する。図10(c)の状態では、蛍光体層103の一部が略消失しているため、レーザ光31は、殆どが反射膜102で反射され、その結果、レーザ光31に基づいて拡散する青色波長帯の光32aと黄色波長帯の光32bは大幅に減少する。この場合、特に黄色波長帯の光32bは大きく減少する。   That is, in the state of FIG. 10A, the diffused light 32 including the blue wavelength band light 32 a and the yellow wavelength band light 32 b is appropriately generated based on the laser light 31 irradiated on the wavelength conversion member 18. In the state of FIG. 10B, since a part of the phosphor layer 103 is reduced, the yellow wavelength band light 32 b diffusing based on the laser light 31 is reduced. At this time, the laser light 31 is less likely to be converted into light in the yellow wavelength band than in the state of FIG. 10A, so the light 32 a in the blue wavelength band that diffuses based on the laser light 31 slightly increases. . In the state of FIG. 10C, since a part of the phosphor layer 103 has substantially disappeared, most of the laser light 31 is reflected by the reflective film 102, and as a result, the blue color diffuses based on the laser light 31. The wavelength band light 32a and the yellow wavelength band light 32b are significantly reduced. In this case, particularly the light 32b in the yellow wavelength band is greatly reduced.

このように、一部の領域において、蛍光体層103の厚みが減少し、あるいは、蛍光体層103が消失すると、その部分で生成される光の色が所望の色から変化し、あるいは、その部分に照射された光が投射光学系3に取り込まれなくなってしまう。   As described above, when the thickness of the phosphor layer 103 decreases or the phosphor layer 103 disappears in a part of the region, the color of the light generated in the part changes from a desired color, or The light irradiated to the part is not taken into the projection optical system 3.

図10(d)〜(f)は、走査位置と、光検出器21により受光される黄色波長帯の光32bの受光量との関係を模式的に示すグラフである。図10(d)〜(f)のグラフは、それぞれ、図10(a)〜(c)に示した状態の波長変換部材18に対応する。   FIGS. 10D to 10F are graphs schematically showing the relationship between the scanning position and the amount of received light of the yellow wavelength band light 32 b received by the photodetector 21. The graphs of FIGS. 10D to 10F correspond to the wavelength conversion member 18 in the state illustrated in FIGS. 10A to 10C, respectively.

図10(b)、(c)では、走査位置P31の近傍において、蛍光体層103が減少または欠損している。上記のように蛍光体層103の減少に伴い、黄色波長帯の光32bが減少する。このため、図10(b)に示すように蛍光体層103の減少量が僅かであると、図10(e)に示すように、受光量を示す曲線において僅かに立ち下がる部分が生じ、図10(c)に示すように蛍光体層103の減少量が大きいと、受光量を示す曲線において大きく立ち下がる部分が生じる。したがって、光検出器21の検出信号に基づく曲線において、どの程度の立ち下がりが生じているかを判定することで、波長変換部材18(蛍光体層103)の状態を判定できる。   10B and 10C, the phosphor layer 103 is reduced or missing in the vicinity of the scanning position P31. As described above, the light 32b in the yellow wavelength band decreases as the phosphor layer 103 decreases. For this reason, when the amount of decrease in the phosphor layer 103 is small as shown in FIG. 10B, as shown in FIG. 10E, a slightly falling portion occurs in the curve indicating the amount of received light. As shown in FIG. 10C, when the amount of decrease in the phosphor layer 103 is large, a portion of the curve indicating the amount of received light falls greatly. Therefore, it is possible to determine the state of the wavelength conversion member 18 (phosphor layer 103) by determining how much falling occurs in the curve based on the detection signal of the photodetector 21.

なお、光学フィルタ19が青色波長帯の光32aを選択的に透過するよう構成される場合、光検出器21は、青色波長帯の光32aに基づく検出信号を出力することになる。この場合、図10(b)に示すように蛍光体層103の減少量が僅かであると、受光量を示す曲線において僅かに立ち上がる部分が生じ、図10(c)に示すように蛍光体層103の減少量が大きいと、受光量を示す曲線において立ち下がる部分が生じる。したがって、光検出器21の検出信号に基づく曲線において、どの程度の立ち上がりまたは立ち下がりが生じているかを判定することで、波長変換部材18(蛍光体層103)の状態を判定できる。   When the optical filter 19 is configured to selectively transmit the light 32a in the blue wavelength band, the photodetector 21 outputs a detection signal based on the light 32a in the blue wavelength band. In this case, if the amount of decrease in the phosphor layer 103 is small as shown in FIG. 10 (b), a slightly rising portion occurs in the curve indicating the amount of received light, and the phosphor layer as shown in FIG. 10 (c). When the amount of decrease 103 is large, a falling portion occurs in the curve indicating the amount of received light. Therefore, the state of the wavelength conversion member 18 (phosphor layer 103) can be determined by determining how much rising or falling occurs in the curve based on the detection signal of the photodetector 21.

また、光学フィルタ19が配置されない場合、または光学フィルタ19が青色波長帯の光32aと黄色波長帯の光32bの両方を選択的に透過するよう構成される場合、光検出器21は、これら2つの波長帯の光(拡散光全体)に基づく検出信号を出力することになる。この場合、図10(b)に示すように蛍光体層103の減少量が僅かであると、受光量を示す曲線において僅かに立ち下がる部分が生じ、図10(c)に示すように蛍光体層103の減少量が大きいと、受光量を示す曲線において大きく立ち下がる部分が生じる。したがって、光検出器21の検出信号に基づく曲線において、どの程度の立ち下がりが生じているかを判定することで、波長変換部材18(蛍光体層103)の状態を判定できる。   When the optical filter 19 is not disposed, or when the optical filter 19 is configured to selectively transmit both the light 32a in the blue wavelength band and the light 32b in the yellow wavelength band, the photodetector 21 is A detection signal based on light in one wavelength band (the entire diffused light) is output. In this case, if the amount of decrease in the phosphor layer 103 is small as shown in FIG. 10B, a slightly falling portion occurs in the curve indicating the amount of received light, and the phosphor as shown in FIG. 10C. When the amount of decrease in the layer 103 is large, a portion that falls significantly in the curve indicating the amount of received light occurs. Therefore, it is possible to determine the state of the wavelength conversion member 18 (phosphor layer 103) by determining how much falling occurs in the curve based on the detection signal of the photodetector 21.

黄色波長帯の光32bに基づく受光量の曲線において、どの程度の立ち下がりが生じているかの判定は、立ち下がり量ΔAに基づいて行われる。具体的には、図10(e)、(f)に示すように、受光量(光検出器21の検出信号)の曲線において、立ち下がり部分の左側境界の受光量の値と立ち下がり部分の受光量の最小値との差分を立ち下がり量ΔAとして取得し、立ち下がり量ΔAと所定の閾値Athとを比較することにより、波長変換部材18の状態が判定される。   In the curve of the amount of received light based on the light 32b in the yellow wavelength band, the determination of how much the fall has occurred is made based on the fall amount ΔA. Specifically, as shown in FIGS. 10E and 10F, in the curve of the received light amount (detection signal of the photodetector 21), the value of the received light amount at the left boundary of the falling portion and the falling portion The difference from the minimum value of the amount of received light is acquired as the fall amount ΔA, and the state of the wavelength conversion member 18 is determined by comparing the fall amount ΔA with a predetermined threshold Ath.

図11は、波長変換部材18の異常を検出するための処理を示すフローチャートである。   FIG. 11 is a flowchart showing a process for detecting an abnormality of the wavelength conversion member 18.

コントローラ201は、信号処理回路204から出力された検出信号に基づいて、走査範囲の一方向の走査に応じた検出信号の曲線を取得する(S11)。たとえば、コントローラ201は、走査範囲の一方向の走査において、所定の時間間隔(サンプリング周期)で検出信号の値を取得することにより、検出信号の曲線データを取得する。コントローラ201は、ステップS11で取得した検出信号の曲線から、上述した立ち下がり量ΔAを取得する(S12)。続いて、コントローラ201は、予めコントローラ201の内部メモリに保持されている閾値Athを読み出し、ステップS12で取得した立ち下がり量ΔAが閾値Athを越えているかを判定する(S13)。ここで、閾値Athは、曲線に重畳され得るノイズ成分よりも高く、且つ、波長変換部材18に異常(減少や消失)が生じたことを適正に検出できる値に設定される。   Based on the detection signal output from the signal processing circuit 204, the controller 201 acquires a detection signal curve corresponding to scanning in one direction of the scanning range (S11). For example, the controller 201 acquires curve data of the detection signal by acquiring the value of the detection signal at a predetermined time interval (sampling period) in scanning in one direction of the scanning range. The controller 201 acquires the fall amount ΔA described above from the curve of the detection signal acquired in step S11 (S12). Subsequently, the controller 201 reads the threshold value Ath stored in the internal memory of the controller 201 in advance, and determines whether the falling amount ΔA acquired in step S12 exceeds the threshold value Ath (S13). Here, the threshold value Ath is set to a value that is higher than a noise component that can be superimposed on the curve and that can appropriately detect that an abnormality (decrease or disappearance) has occurred in the wavelength conversion member 18.

立ち下がり量ΔAが閾値Athを越えている場合(S13:YES)、コントローラ201は、レーザ光源11a〜11cの点灯を終了し、波長変換部材18に異常が生じたことを示すフラグを設定する(S14)。この場合、コントローラ201は、インタフェース205を介して、外部制御回路(たとえば、車両側の制御回路)に、波長変換部材18に異常が生じたことを示す報知信号を出力してもよい。   When the falling amount ΔA exceeds the threshold value Ath (S13: YES), the controller 201 ends the lighting of the laser light sources 11a to 11c and sets a flag indicating that an abnormality has occurred in the wavelength conversion member 18 ( S14). In this case, the controller 201 may output a notification signal indicating that an abnormality has occurred in the wavelength conversion member 18 to an external control circuit (for example, a vehicle-side control circuit) via the interface 205.

なお、検出信号の曲線に複数の立ち下がりが存在する場合、ステップS12において、コントローラ201は、複数の立ち下がりにそれぞれ対応した複数の立ち下がり量ΔAを取得する。そして、ステップS13において、コントローラ201は、それぞれの立ち下がり量ΔAが閾値Athを越えているかを判定し、1以上の立ち下がり量ΔAが閾値Athを越えている場合、処理をステップS14に進める。   If there are a plurality of falling edges in the detection signal curve, in step S12, the controller 201 acquires a plurality of falling amounts ΔA corresponding to the plurality of falling edges, respectively. In step S13, the controller 201 determines whether each fall amount ΔA exceeds the threshold value Ath. If one or more fall amounts ΔA exceed the threshold value Ath, the process proceeds to step S14.

他方、立ち下がり量ΔAが閾値Athを越えていない場合(S13:NO)、コントローラ201は、ステップS14をスキップする。コントローラ201は、ステップS11〜S14の処理を、光源装置2に対する電源が遮断されるまで(S15:YES)、繰り返し実行する。光源装置2に対する電源が遮断されると(S15:YES)、コントローラ201は、波長変換部材18の異常検出処理を終了する。   On the other hand, when the falling amount ΔA does not exceed the threshold value Ath (S13: NO), the controller 201 skips step S14. The controller 201 repeatedly executes the processes of steps S11 to S14 until the power to the light source device 2 is shut off (S15: YES). When the power to the light source device 2 is shut off (S15: YES), the controller 201 ends the abnormality detection process of the wavelength conversion member 18.

なお、光検出器21の検出信号に基づいて波長変換部材18(蛍光体層103)の状態を判定する方法は、図10(d)〜図11を参照して説明した方法に限られるものではない。上記方法では、波長変換部材18の劣化に応じたパラメータ値として立ち下がり量ΔAが取得されたが、たとえば、一方向の走査範囲における立ち下がりの分岐点の数または立ち上がりの分岐点数をパラメータ値として取得し、あるいは、一方向の走査範囲におけるピークの数をパラメータ値と取得してもよい。この場合、これらのパラメータ値が1つ以上ある場合に、波長変換部材18に異常が生じたことが検出される。この他、立ち下がりのピークの位置の受光量とこの位置の受光量の期待値との差分がパラメータ値とし取得されてもよい。この場合も、上記方法と同様、パラメータ値が所定の閾値を超える場合に、波長変換部材18に異常が生じたことが検出される。パラメータ値は、光検出器21の検出信号に基づいて波長変換部材18の異常を検出可能な値であればよい。   Note that the method for determining the state of the wavelength conversion member 18 (phosphor layer 103) based on the detection signal of the photodetector 21 is not limited to the method described with reference to FIGS. Absent. In the above method, the fall amount ΔA is acquired as a parameter value corresponding to the deterioration of the wavelength conversion member 18. For example, the number of falling branch points or the number of rising branch points in the scanning range in one direction is used as the parameter value. Alternatively, the number of peaks in a scanning range in one direction may be acquired as a parameter value. In this case, when one or more of these parameter values are present, it is detected that an abnormality has occurred in the wavelength conversion member 18. In addition, the difference between the received light amount at the position of the falling peak and the expected value of the received light amount at this position may be acquired as the parameter value. Also in this case, as in the above method, when the parameter value exceeds a predetermined threshold, it is detected that an abnormality has occurred in the wavelength conversion member 18. The parameter value may be a value that can detect the abnormality of the wavelength conversion member 18 based on the detection signal of the photodetector 21.

<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.

光検出器21は、入射面18a上のレーザ光の走査方向において走査範囲の外側に配置されている。このため、レーザ光が波長変換部材18の入射面18aを走査すると、走査位置が光検出器21に近づくに伴い光検出器21の受光量が徐々に大きくなる。したがって、光検出器21の検出信号により、全走査範囲について、波長変換部材18の入射面18a上におけるレーザ光の走査位置を検出できる。よって、光の走査位置を精度よく検出できる。   The photodetector 21 is disposed outside the scanning range in the scanning direction of the laser light on the incident surface 18a. For this reason, when the laser beam scans the incident surface 18 a of the wavelength conversion member 18, the amount of light received by the photodetector 21 gradually increases as the scanning position approaches the photodetector 21. Therefore, the scanning position of the laser beam on the incident surface 18a of the wavelength conversion member 18 can be detected for the entire scanning range by the detection signal of the photodetector 21. Therefore, the light scanning position can be detected with high accuracy.

なお、図5(a)、(b)の比較例2を参照して説明したように、光検出器21がレーザ光の走査方向において走査範囲の内側に配置されると、レーザ光の走査位置を特定できなくなる。これに対し、本実施形態のように光検出器21がレーザ光の走査方向において走査範囲の外側に配置されると、全走査範囲についてレーザ光の走査位置を検出できるようになる。また、比較例2に比べて、光検出器21のサイズを小型化できる。   As described with reference to Comparative Example 2 in FIGS. 5A and 5B, when the photodetector 21 is disposed inside the scanning range in the scanning direction of the laser light, the scanning position of the laser light. Cannot be identified. On the other hand, when the photodetector 21 is arranged outside the scanning range in the scanning direction of the laser light as in this embodiment, the scanning position of the laser light can be detected for the entire scanning range. Further, the size of the photodetector 21 can be reduced as compared with the comparative example 2.

走査範囲と光検出器21との間に集光レンズ20が配置され、波長変換部材18によって拡散された光の一部が集光レンズ20によって光検出器21の受光面上に集光される。これにより、光検出器21の受光量が高められるため、走査位置を検出する際の分解能を高めることができる。よって、走査位置をより精度よく検出できる。また、光検出器21の受光面を小さくできるため、光源装置2を小型化できる。さらに、集光レンズ20で集光した光をミラーで折り返すことが可能となるため、光学配置の自由度を増すことができる。   A condensing lens 20 is disposed between the scanning range and the light detector 21, and a part of the light diffused by the wavelength conversion member 18 is condensed on the light receiving surface of the light detector 21 by the condensing lens 20. . Thereby, the amount of light received by the photodetector 21 is increased, so that the resolution when detecting the scanning position can be increased. Therefore, the scanning position can be detected with higher accuracy. Moreover, since the light-receiving surface of the photodetector 21 can be reduced, the light source device 2 can be reduced in size. Furthermore, since the light condensed by the condensing lens 20 can be turned back by a mirror, the degree of freedom in optical arrangement can be increased.

なお、図4(a)、(b)の比較例1を参照して説明したように、集光レンズ20が走査範囲内に配置されると、全走査範囲についてレーザ光の走査位置を検出できなくなる。これに対し、本実施形態のように集光レンズ20が走査範囲の外側に配置されると、全走査範囲についてレーザ光の走査位置を適正に検出できるようになる。   As described with reference to Comparative Example 1 in FIGS. 4A and 4B, when the condenser lens 20 is disposed within the scanning range, the scanning position of the laser beam can be detected over the entire scanning range. Disappear. On the other hand, when the condensing lens 20 is arranged outside the scanning range as in the present embodiment, the scanning position of the laser beam can be properly detected for the entire scanning range.

走査範囲と光検出器21との間に光学フィルタ19が配置され、波長変換部材18によって拡散された光が光学フィルタ19により選択的に透過される。これにより、外光等の波長変換部材18を経由しない光が光検出器21に入射することを抑止できるため、光の走査位置を精度よく検出できる。   An optical filter 19 is disposed between the scanning range and the photodetector 21, and the light diffused by the wavelength conversion member 18 is selectively transmitted by the optical filter 19. Thereby, since it can suppress that the light which does not go through the wavelength conversion members 18, such as external light, injects into the photodetector 21, the scanning position of light can be detected accurately.

コントローラ201は、光検出器21の検出信号に基づいて、波長変換部材18の入射面18aに対するレーザ光の走査状態が所定の走査状態となるように、光偏向器16を制御する。具体的には、コントローラ201は、図7(a)〜図8(b)を参照して説明したように、レーザ光の走査状態が所定の走査状態から外れた場合、走査状態が適正となるよう光偏向器16を制御する。また、コントローラ201は、図9を参照して説明したように、光偏向器16の動作周波数を適正に維持する。このように、レーザ光の走査状態が所定の走査状態となるように光偏向器16が制御されると、たとえば、レーザ光源11a〜11cと光偏向器16とを同期させて、目標領域における投射光の消灯位置やスポット照明となる点灯位置を精度よく設定できる。   The controller 201 controls the optical deflector 16 based on the detection signal of the photodetector 21 so that the scanning state of the laser light with respect to the incident surface 18a of the wavelength conversion member 18 becomes a predetermined scanning state. Specifically, as described with reference to FIGS. 7A to 8B, the controller 201 makes the scanning state appropriate when the scanning state of the laser beam deviates from the predetermined scanning state. The optical deflector 16 is controlled. Further, the controller 201 appropriately maintains the operating frequency of the optical deflector 16 as described with reference to FIG. In this way, when the optical deflector 16 is controlled so that the scanning state of the laser light becomes a predetermined scanning state, for example, the laser light sources 11a to 11c and the optical deflector 16 are synchronized and projected in the target region. It is possible to accurately set the light turn-off position and the light turn-on position for spot illumination.

コントローラ201は、光検出器21の検出信号に基づいて波長変換部材18の劣化に応じたパラメータ値として立ち下がり量ΔAを取得し、取得した立ち下がり量ΔAに基づいて、波長変換部材18の状態を判定する。これにより、図10(a)〜図11を参照して説明したとおり、波長変換部材18の異常を検出でき、異常の検出に応じて、レーザ光源11a〜11cの点灯を停止させる等の対応をとることができる。   The controller 201 acquires the fall amount ΔA as a parameter value corresponding to the deterioration of the wavelength conversion member 18 based on the detection signal of the photodetector 21, and the state of the wavelength conversion member 18 based on the acquired fall amount ΔA. Determine. Accordingly, as described with reference to FIGS. 10A to 11, the abnormality of the wavelength conversion member 18 can be detected, and measures such as stopping the lighting of the laser light sources 11 a to 11 c according to the detection of the abnormality are performed. Can take.

<変更例1>
上記実施形態では、反射型の波長変換部材18が用いられた。これに対し、変更例1では、透過型の波長変換部材18が用いられる。透過型の波長変換部材18では、図2(a)に示す基板101が光透過性に優れた材料で形成され、反射膜102は省略される。レーザ光は、蛍光体層103と反対側の基板101の下面(Z軸負側の面)から入射される。
<Modification 1>
In the above embodiment, the reflective wavelength conversion member 18 is used. On the other hand, in the first modification, the transmission type wavelength conversion member 18 is used. In the transmissive wavelength conversion member 18, the substrate 101 shown in FIG. 2A is formed of a material having excellent light transmittance, and the reflective film 102 is omitted. The laser light is incident from the lower surface (Z-axis negative surface) of the substrate 101 opposite to the phosphor layer 103.

図12(a)、(b)は、それぞれ、変更例1に係る投光装置1の構成を示す側面図および平面図である。   12A and 12B are a side view and a plan view, respectively, showing the configuration of the light projecting device 1 according to the first modification.

図12(a)、(b)の構成では、波長変換部材18に対してレーザ光を照射可能に、ミラー16aの傾き角が調整されている。波長変換部材18に照射されたレーザ光により、波長変換部材18から青色波長帯の光と黄色波長帯の光とを含む拡散光が、波長変換部材18のZ軸正側およびZ軸負側の両方に生じる。波長変換部材18のZ軸正側に生じた拡散光は、上記実施形態と同様、投射光学系3により目標領域に投射される。   12A and 12B, the tilt angle of the mirror 16a is adjusted so that the wavelength conversion member 18 can be irradiated with laser light. The diffused light including the light in the blue wavelength band and the light in the yellow wavelength band is emitted from the wavelength conversion member 18 by the laser light applied to the wavelength conversion member 18 on the Z axis positive side and the Z axis negative side of the wavelength conversion member 18. It occurs in both. Diffused light generated on the Z axis positive side of the wavelength conversion member 18 is projected onto the target area by the projection optical system 3 as in the above embodiment.

光学フィルタ19と、集光レンズ20と、光検出器21は、上記実施形態と同様に構成され、上記実施形態と同様、入射面18a上のレーザ光の走査方向において走査範囲の外側に配置されている。ここでは、光学フィルタ19と、集光レンズ20と、光検出器21が、波長変換部材18のZ軸負側に配置されている。この構成により、光検出器21は、波長変換部材18のZ軸負側に拡散された黄色波長帯の光を受光する。したがって、変更例1においても、光検出器21の検出信号により、全走査範囲について、波長変換部材18の入射面18a上におけるレーザ光の走査位置を検出できる。よって、光の走査位置を精度よく検出できる。   The optical filter 19, the condensing lens 20, and the photodetector 21 are configured in the same manner as in the above embodiment, and are disposed outside the scanning range in the scanning direction of the laser light on the incident surface 18a, as in the above embodiment. ing. Here, the optical filter 19, the condensing lens 20, and the photodetector 21 are arranged on the Z-axis negative side of the wavelength conversion member 18. With this configuration, the photodetector 21 receives light in the yellow wavelength band diffused to the Z axis negative side of the wavelength conversion member 18. Therefore, also in the first modification, the scanning position of the laser beam on the incident surface 18a of the wavelength conversion member 18 can be detected for the entire scanning range by the detection signal of the photodetector 21. Therefore, the light scanning position can be detected with high accuracy.

なお、光学フィルタ19と、集光レンズ20と、光検出器21は、波長変換部材18のZ軸正側に配置されてもよい。この場合、光検出器21は、波長変換部材18のZ軸正側に拡散された黄色波長帯の光を受光する。このように、光学フィルタ19と、集光レンズ20と、光検出器21が、波長変換部材18のZ軸正側に配置される場合、波長変換部材18のZ軸負側からは、特に、黄色波長帯の拡散光を生じさせる必要がない。よって、この場合、波長変換部材18は、図2(a)に示す基板101が光透過性に優れた材料で形成され、反射膜102が、青色波長帯の光を透過し、黄色波長帯の光を反射するダイクロイック膜に変更されて構成されればよい。これにより、投射光学系3に取り込まれる黄色波長帯の光を高めることができる。   The optical filter 19, the condenser lens 20, and the photodetector 21 may be disposed on the Z axis positive side of the wavelength conversion member 18. In this case, the photodetector 21 receives light in the yellow wavelength band diffused to the Z axis positive side of the wavelength conversion member 18. Thus, when the optical filter 19, the condensing lens 20, and the photodetector 21 are arranged on the Z-axis positive side of the wavelength conversion member 18, particularly from the Z-axis negative side of the wavelength conversion member 18, There is no need to produce diffuse light in the yellow wavelength band. Therefore, in this case, in the wavelength conversion member 18, the substrate 101 shown in FIG. 2A is formed of a material having excellent light transmittance, and the reflective film 102 transmits light in the blue wavelength band, and in the yellow wavelength band. It may be configured by changing to a dichroic film that reflects light. Thereby, the light of the yellow wavelength band taken in by the projection optical system 3 can be enhanced.

ただし、光学フィルタ19と、集光レンズ20と、光検出器21が、波長変換部材18のZ軸正側に配置されると、波長変換部材18から投射光学系3に向かう拡散光に光学フィルタ19や集光レンズ20が掛かりやすくなり、これら部材の配置が難しくなる。よって、この点からは、光学フィルタ19と、集光レンズ20と、光検出器21が、図12(a)、(b)のように、波長変換部材18のZ軸負側に配置されることは好ましいと言える。   However, when the optical filter 19, the condenser lens 20, and the photodetector 21 are arranged on the positive side of the Z axis of the wavelength conversion member 18, the optical filter is applied to the diffused light from the wavelength conversion member 18 toward the projection optical system 3. 19 and the condensing lens 20 are easily hooked, and the arrangement of these members becomes difficult. Therefore, from this point, the optical filter 19, the condensing lens 20, and the photodetector 21 are arranged on the Z-axis negative side of the wavelength conversion member 18 as shown in FIGS. 12 (a) and 12 (b). That is preferable.

<変更例2>
上記実施形態では、光偏向器16は、ミラー16aを回動軸L1により1軸で回動させる構成であった。これに対し、変更例2では、ミラー16aが互いに直交する2つの回動軸について回動可能なように、光偏向器16が構成される。すなわち、変更例2の光偏向器16は、レーザ光を波長変換部材18の入射面18a上において2次元に走査させる。
<Modification 2>
In the above embodiment, the optical deflector 16 has a configuration in which the mirror 16a is rotated about one axis by the rotation axis L1. On the other hand, in the second modification, the optical deflector 16 is configured so that the mirror 16a can rotate about two rotation axes orthogonal to each other. That is, the optical deflector 16 of the second modification causes the laser light to scan two-dimensionally on the incident surface 18 a of the wavelength conversion member 18.

変更例2では、ミラー16aが2軸駆動可能であるため、波長変換部材18の入射面18aにおけるレーザ光の走査軌跡が上記実施形態と異なっている。変更例2では、図13(a)に示すように、入射面18aに複数の走査ラインLN1〜LN3が設定され、これに伴い、入射面18aを走査するビームスポットのサイズが、上記実施形態に比べて、Y軸方向に絞られている。   In the second modification, since the mirror 16a can be driven in two axes, the scanning trajectory of the laser beam on the incident surface 18a of the wavelength conversion member 18 is different from that in the above embodiment. In the second modification, as shown in FIG. 13A, a plurality of scanning lines LN1 to LN3 are set on the incident surface 18a, and accordingly, the size of the beam spot that scans the incident surface 18a is the same as that in the above embodiment. Compared to the Y-axis direction.

変更例2の走査範囲は、水平方向(X軸方向)と垂直方向(Y軸方向)に広がりを有する。水平方向は、入射面18a上においてレーザ光の主走査方向であり、垂直方向は、入射面18a上においてレーザ光の副走査方向である。走査範囲の左上から走査が開始されると、ビームスポットは、走査ラインLN1に沿ってX軸負方向に走査された後、走査ラインLN2に沿ってX軸正方向に走査され、走査ラインLN3に沿ってX軸負方向に走査され、走査範囲の右下に位置付けられる。その後、ビームスポットは、走査ラインLN2に沿ってX軸正方向に走査され、走査範囲の左上に戻される。   The scanning range of the second modification has a spread in the horizontal direction (X-axis direction) and the vertical direction (Y-axis direction). The horizontal direction is the main scanning direction of the laser light on the incident surface 18a, and the vertical direction is the sub-scanning direction of the laser light on the incident surface 18a. When scanning starts from the upper left of the scanning range, the beam spot is scanned in the negative direction of the X axis along the scanning line LN1, and then scanned in the positive direction of the X axis along the scanning line LN2, to the scanning line LN3. Along the negative direction of the X-axis, and is positioned at the lower right of the scanning range. Thereafter, the beam spot is scanned in the positive direction of the X axis along the scanning line LN2, and returned to the upper left of the scanning range.

図13(a)に示すように、光学フィルタ19と、集光レンズ20と、光検出器21は、上記実施形態と同様に構成され、上記実施形態と同様、入射面18a上の水平走査方向において水平方向の走査範囲の外側に配置されている。また、これらの構成は、入射面18a上の垂直走査方向において垂直方向の走査範囲の端部に配置されている。具体的には、最上段の走査ラインLN1の延長線上に、光学フィルタ19と、集光レンズ20と、光検出器21が配置されている。   As shown in FIG. 13A, the optical filter 19, the condensing lens 20, and the photodetector 21 are configured in the same manner as in the above embodiment, and in the horizontal scanning direction on the incident surface 18a, as in the above embodiment. Are arranged outside the horizontal scanning range. Further, these configurations are arranged at the end of the vertical scanning range in the vertical scanning direction on the incident surface 18a. Specifically, the optical filter 19, the condensing lens 20, and the photodetector 21 are arranged on the extension line of the uppermost scanning line LN1.

図13(b)は、走査位置と、光検出器21により受光される黄色波長帯の光32bの受光量との関係を模式的に示すグラフである。グラフにおいて、曲線C11〜C13は、それぞれ、走査ラインLN1〜LN3に対応する。   FIG. 13B is a graph schematically showing the relationship between the scanning position and the amount of light received by the light 32 b in the yellow wavelength band received by the photodetector 21. In the graph, curves C11 to C13 correspond to the scanning lines LN1 to LN3, respectively.

上記実施形態と同様、水平走査方向において光検出器21から最も遠い位置P11において、各走査ラインの受光量が最小となり、水平走査方向において光検出器21から最も近い位置P12において、各走査ラインの受光量が最大となる。したがって、各走査ラインにおいて、上記実施形態と同様、水平走査方向におけるレーザ光の照射位置を把握できるため、水平方向における光の走査位置を精度よく検出できる。   As in the above embodiment, the amount of light received by each scanning line is minimized at the position P11 farthest from the photodetector 21 in the horizontal scanning direction, and the position of each scanning line is measured at the position P12 closest to the photodetector 21 in the horizontal scanning direction. Received light is maximized. Therefore, in each scanning line, the laser light irradiation position in the horizontal scanning direction can be grasped as in the above embodiment, so that the light scanning position in the horizontal direction can be detected with high accuracy.

また、光検出器21は、垂直方向の走査範囲の端部に配置されているため、曲線C11〜C13は、この順に受光量が小さくなるように並んでいる。したがって、光検出器21の検出信号の大小を判定することで、レーザ光がどの走査ラインを走査しているかを把握できる。また、上記実施形態と同様に、光偏向器16の動作周波数の制御や走査範囲のオフセットの制御も可能である。   Further, since the photodetector 21 is disposed at the end of the scanning range in the vertical direction, the curves C11 to C13 are arranged so that the amount of received light decreases in this order. Therefore, by determining the magnitude of the detection signal of the photodetector 21, it is possible to grasp which scanning line the laser beam is scanning. Further, similarly to the above-described embodiment, it is possible to control the operating frequency of the optical deflector 16 and the offset of the scanning range.

また、光偏向器16の経年劣化等により、垂直走査方向におけるミラー16aの振り幅が小さくなることが起こり得る。この場合、3つの走査ラインLN1〜LN3の垂直走査方向における間隔が狭くなり、その結果、図13(b)に示すグラフにおいて、曲線C11と曲線C12との間隔、および、曲線C12と曲線C13との間隔が短くなる。したがって、各走査ラインの走査により得られる光検出器21の検出信号を比較することにより、どの程度、垂直走査方向における走査範囲の幅が狭くなっているかが分かる。コントローラ201は、所定の水平方向の走査位置(たとえば、中立位置)において、各走査ラインに基づく検出信号の差が所望の差となるよう、ミラー駆動回路203に対し、垂直方向における駆動信号の振り幅を増加させる制御を行う。この制御により、垂直走査方向における走査範囲を、所望の幅に整合されることができる。   Further, due to aging degradation of the optical deflector 16, the swing width of the mirror 16a in the vertical scanning direction may be reduced. In this case, the interval between the three scanning lines LN1 to LN3 in the vertical scanning direction is narrowed. As a result, in the graph shown in FIG. 13B, the interval between the curve C11 and the curve C12, and the curve C12 and the curve C13 The interval of becomes shorter. Therefore, by comparing the detection signals of the photodetector 21 obtained by scanning each scanning line, it can be understood how much the width of the scanning range in the vertical scanning direction is narrowed. The controller 201 assigns the drive signal in the vertical direction to the mirror drive circuit 203 so that the difference in detection signal based on each scan line becomes a desired difference at a predetermined horizontal scan position (for example, neutral position). Control to increase the width. By this control, the scanning range in the vertical scanning direction can be adjusted to a desired width.

また、変更例2においても、上記実施形態と同様に、波長変換部材18の一部が減少または欠損した場合に曲線C11、C12、C13の一部の受光量が減少するため波長変換部材18の状態を判定できる。   Also in the second modification example, as in the above-described embodiment, when a part of the wavelength conversion member 18 is reduced or missing, a part of the received light amount of the curves C11, C12, and C13 is reduced, so that the wavelength conversion member 18 The state can be determined.

<その他の変更例>
投光装置1および光源装置2の構成は、上記実施形態および変更例に示した構成以外に、種々の変更が可能である。
<Other changes>
The configurations of the light projecting device 1 and the light source device 2 can be variously changed in addition to the configurations shown in the embodiment and the modified examples.

たとえば、上記実施形態および変更例において、光源装置2に配置されるレーザ光源の数は、3つに限らず、2つ以下または4つ以上であってもよい。   For example, in the above-described embodiment and modification, the number of laser light sources arranged in the light source device 2 is not limited to three, and may be two or less or four or more.

また、上記実施形態および変更例において、複数のビームスポットが、波長変換部材18の入射面18a上において、走査方向に垂直な方向に並ぶように光源装置2の光学系が構成されてもよい。   In the above embodiment and the modification, the optical system of the light source device 2 may be configured such that a plurality of beam spots are arranged on the incident surface 18a of the wavelength conversion member 18 in a direction perpendicular to the scanning direction.

また、上記実施形態および変更例において、波長変換部材18の蛍光体層103に含まれる蛍光体粒子103a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11a〜11c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103aが蛍光体層103に含まれてもよい。この場合、各種類の蛍光体粒子103aから生じた蛍光の拡散光と、これら蛍光体粒子103a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 and modification, the kind of fluorescent substance particle 103a contained in the fluorescent substance layer 103 of the wavelength conversion member 18 does not necessarily need to be one kind, for example, the laser beam from the laser light sources 11a-11c The phosphor layer 103 may include a plurality of types of phosphor particles 103a that generate fluorescence having different wavelengths. In this case, light of a predetermined color is generated by the diffused light of the fluorescence generated from each kind of phosphor particles 103a and the diffused light of the laser light that has not been wavelength-converted by the phosphor particles 103a.

また、上記実施形態において、光学フィルタ19は、光検出器21の受光面上に設置されてもよく、集光レンズ20に一体的に形成されてもよい。   In the above embodiment, the optical filter 19 may be installed on the light receiving surface of the photodetector 21 or may be formed integrally with the condenser lens 20.

また、上記実施形態において、目標領域における投射光の走査方向は、必ずしも水平方向でなくてもよく、必要とされる照射条件によっては、鉛直方向が投射光の走査方向であってもよい。   In the above embodiment, the scanning direction of the projection light in the target area is not necessarily the horizontal direction, and the vertical direction may be the scanning direction of the projection light depending on the required irradiation conditions.

また、コントローラ201と、レーザ駆動回路202a〜202cと、ミラー駆動回路203と、信号処理回路204と、インタフェース205は、光源装置2と一体でなくてもよい。   Further, the controller 201, the laser drive circuits 202a to 202c, the mirror drive circuit 203, the signal processing circuit 204, and the interface 205 may not be integrated with the light source device 2.

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
11a〜11c … レーザ光源
16 … 光偏向器
18 … 波長変換部材
18a … 入射面
19 … 光学フィルタ
20 … 集光レンズ(集光部材)
21 … 光検出器
201 … コントローラ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Projection apparatus 2 ... Light source device 3 ... Projection optical system 11a-11c ... Laser light source 16 ... Optical deflector 18 ... Wavelength conversion member 18a ... Incident surface 19 ... Optical filter 20 ... Condensing lens (condensing member)
21 ... Photodetector 201 ... Controller

Claims (7)

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、
前記レーザ光源から出射された前記レーザ光を前記波長変換部材の入射面上において走査させる光偏向器と、
前記入射面上における前記レーザ光の走査方向において、前記入射面上の走査範囲の外側に配置され、前記波長変換部材によって拡散された光を受光して受光量に応じた検出信号を出力する光検出器と、を備える、
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;
An optical deflector that scans the laser light emitted from the laser light source on an incident surface of the wavelength conversion member;
Light that is disposed outside the scanning range on the incident surface in the scanning direction of the laser light on the incident surface, receives light diffused by the wavelength conversion member, and outputs a detection signal corresponding to the amount of light received A detector,
A light source device characterized by that.
請求項1に記載の光源装置において、
前記走査範囲と前記光検出器との間に配置され、前記波長変換部材によって拡散された光を前記光検出器の受光面上に集光する集光部材を備える、
ことを特徴とする光源装置。
The light source device according to claim 1,
A condensing member that is disposed between the scanning range and the photodetector and condenses the light diffused by the wavelength conversion member on a light receiving surface of the photodetector;
A light source device characterized by that.
請求項1または2に記載の光源装置において、
前記走査範囲と前記光検出器との間に配置され、前記波長変換部材によって拡散された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 claim 1 or 2,
An optical filter disposed between the scanning range and the photodetector and transmitting light diffused by the wavelength conversion member;
A light source device characterized by that.
請求項1ないし3の何れか一項に記載の光源装置において、
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前記入射面に対する前記レーザ光の走査状態が所定の走査状態となるように、前記光偏向器を制御するコントローラを備える、
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 3,
A controller that controls the optical deflector based on a detection signal of the photodetector so that a scanning state of the laser light with respect to the incident surface of the wavelength conversion member is a predetermined scanning state;
A light source device characterized by that.
請求項1ないし4の何れか一項に記載の光源装置において、
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劣化に応じたパラメータ値を取得し、取得した前記パラメータ値に基づいて、前記波長変換部材の状態を判定するコントローラを備える、
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,
A controller that acquires a parameter value corresponding to deterioration of the wavelength conversion member based on a detection signal of the photodetector, and that determines a state of the wavelength conversion member based on the acquired parameter value;
A light source device characterized by that.
請求項1ないし5の何れか一項に記載の光源装置において、
前記光偏向器は、前記レーザ光源から出射された前記レーザ光を前記波長変換部材の入射面上において2次元に走査させ、
前記光検出器は、前記入射面上における前記レーザ光の主走査方向において、前記入射面上の走査範囲の外側に配置される、
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,
The optical deflector causes the laser light emitted from the laser light source to scan two-dimensionally on the incident surface of the wavelength conversion member,
The photodetector is disposed outside the scanning range on the incident surface in the main scanning direction of the laser light on the incident surface.
A light source device characterized by that.
請求項1ないし6の何れか一項に記載の光源装置と、
前記波長変換部材により拡散された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。
The light source device according to any one of claims 1 to 6,
A projection optical system for projecting the light diffused by the wavelength conversion member,
A light projection device characterized by that.
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