JP2019160582A - Light projection device and manufacturing method for light projection device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、投光装置に関し、特に、半導体発光装置から出射した光を波長変換素子に照射することで放射される光を利用する、投写表示装置などのディスプレイ分野または車両用照明や医療用照明などの照明分野に用いられる光源装置を用いた投光装置に関する。 The present disclosure relates to a light projecting device, and in particular, a display field such as a projection display device, vehicle illumination, or medical illumination that uses light emitted by irradiating a wavelength conversion element with light emitted from a semiconductor light emitting device. The present invention relates to a light projecting device using a light source device used in the illumination field.
半導体レーザなどの半導体発光素子で構成される半導体発光装置を用いた光源装置では、高光束の光を放射させるために、半導体発光装置から放射される光を波長変換素子に集光させて波長変換素子より外部に放射される(例えば、特許文献1参照)。以下、図22を用いて特許文献1に開示されている従来の光源装置を用いた投光装置について説明する。
In a light source device using a semiconductor light emitting device composed of a semiconductor light emitting element such as a semiconductor laser, in order to emit a high luminous flux, the light emitted from the semiconductor light emitting device is condensed on the wavelength conversion element to convert the wavelength. Radiated to the outside from the element (see, for example, Patent Document 1). Hereinafter, a conventional light projecting device using the light source device disclosed in
従来の投光装置1001は、例えば、車両の前照灯として用いられ、車両前後方向に延びる光軸AX上に配置された投影レンズ1020、投影レンズ1020の後方側焦点よりも車両後側かつ光軸AX上に配置された蛍光体1030、蛍光体1030からの光を光軸AX寄りに集光するように反射する第1反射面1040、上端縁が投影レンズ1020の後方焦点近傍に位置した状態で投影レンズ1020と蛍光体1030との間に配置されたシェード1050、照射方向が鉛直略上向きとなるように、投影レンズ1020と投影レンズ1020の後方側焦点との間かつ光軸AXよりも下方に配置された半導体発光素子1060、半導体発光素子1060の鉛直略上方かつ第1反射面1040からの反射光を遮らない位置に配置された第2反射面1070とを備えている。
A
蛍光体1030は、半導体発光素子1060からの光Ray1により励起されて発光する蛍光体である。
The
投影レンズ1020は、図示しないレンズホルダに保持されて金属部材1080に固定されている。また、蛍光体1030は、金属部材1080上面に取付けられている。
また、金属部材1080は、放熱フィン1081を備えている。
In addition, the
しかしながら、従来の投光装置(例えば、特許文献1)においては、蛍光体1030上の光Ray1のスポット位置と第1反射面1040との位置関係が精度よく調整、固定できる構成にはなっておらず、蛍光体1030上の光Ray1のスポット位置と第1反射面1040との相対位置がずれると、従来の投光装置から離れた遠方での、当該投光装置から照射される照射光の強度の中心位置が所望の位置からずれを起こすという課題がある。
However, in the conventional light projecting device (for example, Patent Document 1), the positional relationship between the spot position of the light Ray1 on the
このように、投光装置においては、投光装置が備える各部材、または、投光部材と当該投光部材が取付けられる部材との位置合わせを精度良くすることができることが望まれている。 As described above, in the light projecting device, it is desired that each member included in the light projecting device or the alignment between the light projecting member and the member to which the light projecting member is attached can be accurately performed.
本開示は、このような課題を解決するためになされたものであり、各部材の位置合わせを精度良くすることができる投光装置などを提供することを目的とする。 The present disclosure has been made to solve such a problem, and an object of the present disclosure is to provide a light projecting device and the like that can accurately align each member.
上記課題を解決するために、本開示に係る投光装置は、レーザ光を放射する半導体発光素子と、前記半導体発光素子から放射された前記レーザ光を集光する第1の集光部材と、前記第1の集光部材からの前記レーザ光が照射される蛍光体光学素子と、前記蛍光体光学素子により前記レーザ光が波長変換された蛍光の角度を変える反射部材と、前記蛍光体光学素子と前記反射部材とを保持する保持部材と、を備え、前記保持部材には、貫通穴が形成され、前記反射部材は、前記貫通穴に取付けられる。 In order to solve the above problems, a light projecting device according to the present disclosure includes a semiconductor light emitting element that emits laser light, a first light collecting member that condenses the laser light emitted from the semiconductor light emitting element, A phosphor optical element that is irradiated with the laser light from the first light collecting member; a reflecting member that changes an angle of fluorescence in which the laser light is wavelength-converted by the phosphor optical element; and the phosphor optical element. And a holding member for holding the reflection member, the holding member is formed with a through hole, and the reflection member is attached to the through hole.
この構成により、レーザ光の蛍光体光学素子上でのスポット位置は、反射部材が取付けられる貫通穴を基準とした位置となる。そのため、蛍光体光学素子上のスポット位置と反射部材との位置精度が向上される。つまり、本開示に係る投光装置によれば、各部材の位置合わせを精度良くすることができる。特に、投光装置によって遠方を照射した際に、所望の配光特性からのずれを抑制することができる。 With this configuration, the spot position of the laser light on the phosphor optical element is a position based on the through hole to which the reflecting member is attached. Therefore, the positional accuracy between the spot position on the phosphor optical element and the reflecting member is improved. That is, according to the light projecting device according to the present disclosure, it is possible to accurately position each member. In particular, it is possible to suppress a deviation from a desired light distribution characteristic when irradiating far away with the light projecting device.
また、本開示に係る投光装置の一態様において、前記貫通穴は、円穴と長穴とよりなり、前記長穴は、前記円穴と前記長穴との並び方向に長尺であるとよい。 Further, in one aspect of the light projecting device according to the present disclosure, the through hole is formed of a circular hole and a long hole, and the long hole is elongated in the arrangement direction of the circular hole and the long hole. Good.
この構成により、保持部材に、位置精度よく反射部材を取付けることが可能となる。 With this configuration, the reflection member can be attached to the holding member with high positional accuracy.
また、本開示に係る投光装置の一態様において、前記投光装置は、前記半導体発光素子と前記第1の集光部材とを保持する基台をさらに備えるとよい。 Further, in one aspect of the light projecting device according to the present disclosure, the light projecting device may further include a base that holds the semiconductor light emitting element and the first light collecting member.
例えば、前記保持部材は、前記基台でもよい。 For example, the holding member may be the base.
この構成により、半導体発光素子、第1の集光部材、蛍光体光学素子、および、反射部材のすべてが1つの保持部材(つまり、基台)に取付けられているため、これらの素子、および、部材を取付けるための新たな追加部材の必要がない。そのため、このような構成によれば、投光装置は、安価に製造され得る。また、半導体発光素子、第1の集光部材、蛍光体光学素子、および、反射部材のすべてが1つの保持部材(つまり、基台)に取付けられているため、これらの素子、および、部材の相対的な位置ずれは、より抑制される。 With this configuration, since the semiconductor light emitting element, the first light collecting member, the phosphor optical element, and the reflecting member are all attached to one holding member (that is, the base), these elements, and There is no need for a new additional member to attach the member. Therefore, according to such a configuration, the light projecting device can be manufactured at low cost. In addition, since the semiconductor light emitting element, the first light collecting member, the phosphor optical element, and the reflecting member are all attached to one holding member (that is, the base), these elements and members The relative displacement is further suppressed.
また、例えば、本開示に係る投光装置の一態様において、前記保持部材は、前記基台に配置されていてもよい。つまり、前記基台は、前記保持部材と別部材でもよい。 For example, in one aspect of the light projecting device according to the present disclosure, the holding member may be disposed on the base. That is, the base may be a separate member from the holding member.
この構成により、半導体発光素子と第1の集光部材とを保持する基台が、蛍光体光学素子を保持する保持部材とは別部材であるため、基台と保持部材とを位置調整することで、蛍光体光学素子上での、半導体発光素子からのレーザ光のスポット位置の調整が可能となる。また、基台と保持部材との位置調整をした後、保持部材を基台に対して、強固にねじなどにより締結できるため、外部環境の変化によるレーザ光の蛍光体光学素子上でのスポット位置の所望の位置からのずれをより抑えることができる。 With this configuration, since the base that holds the semiconductor light emitting element and the first light collecting member is a separate member from the holding member that holds the phosphor optical element, the position of the base and the holding member can be adjusted. Thus, the spot position of the laser light from the semiconductor light emitting element can be adjusted on the phosphor optical element. In addition, after adjusting the position of the base and the holding member, the holding member can be firmly fastened to the base with screws or the like, so that the spot position of the laser light on the phosphor optical element due to a change in the external environment The deviation from the desired position can be further suppressed.
また、例えば、前記第1の集光部材と前記蛍光体光学素子との間に配置され、前記第1の集光部材で集光された光を前記蛍光体光学素子へ出射する第2の集光部材をさらに備え、前記第2の集光部材は、前記第1の集光部材で集光された光の光軸に直交する方向に移動可能に前記基台に取付けられているとよい。 In addition, for example, a second light collector disposed between the first light collecting member and the phosphor optical element and emitting light collected by the first light collecting member to the phosphor optical element. An optical member may be further provided, and the second light collecting member may be attached to the base so as to be movable in a direction perpendicular to the optical axis of the light collected by the first light collecting member.
この構成により、第2の集光部材によって、さらに、レーザ光の蛍光体光学素子上でのスポット位置を精度良く調整することができる。 With this configuration, the spot position of the laser light on the phosphor optical element can be further accurately adjusted by the second light collecting member.
また、本開示に係る投光装置の一態様において、前記貫通穴の前記反射部材が取付けられた側とは反対側の開口には、前記反射部材とは異なる取付け部材が取付けられているとよい。 Further, in one aspect of the light projecting device according to the present disclosure, an attachment member different from the reflection member may be attached to an opening of the through hole opposite to the side on which the reflection member is attached. .
この構成により、貫通穴は、反射部材だけでなく投光装置が取りつけられる、例えば、車両が備える取付け部材の取付けにも用いられるので、反射部材と取付け部材とを所望の位置に精度良く保持部材に取付けることができる。 With this configuration, the through-hole is used not only for the reflection member but also for the light projection device. For example, the through-hole is used for attachment of the attachment member provided in the vehicle. Therefore, the reflection member and the attachment member are accurately held at desired positions. Can be installed on.
また、本開示に係る投光装置は、レーザ光を放射する半導体発光素子と、前記半導体発光素子から放射されたレーザ光を集光する集光部材と、前記集光部材からのレーザ光が照射される蛍光体光学素子と、前記蛍光体光学素子により波長変換された光の角度を変える反射部材と、前記反射部材を保持する保持部材と、を備え、前記保持部材には、貫通穴が形成され、前記貫通穴の一方側の開口には、前記反射部材が取付けられ、前記貫通穴の他方側の開口には、前記反射部材とは異なる別部材が取付けられている。 In addition, the light projecting device according to the present disclosure includes a semiconductor light emitting element that emits laser light, a condensing member that condenses the laser light emitted from the semiconductor light emitting element, and laser light emitted from the condensing member. A phosphor optical element, a reflecting member that changes the angle of the light wavelength-converted by the phosphor optical element, and a holding member that holds the reflecting member, and a through hole is formed in the holding member The reflective member is attached to the opening on one side of the through hole, and another member different from the reflective member is attached to the opening on the other side of the through hole.
この構成により、貫通穴を共通として位置決めとして利用しているので、反射部材と、当該反射部材とは異なる取付け部材との相対位置を精度良く調整することができる。つまり、本開示に係る投光装置によれば、各部材の位置合わせを精度良くすることができる。 With this configuration, since the through hole is used as a common positioning, the relative position between the reflecting member and the mounting member different from the reflecting member can be adjusted with high accuracy. That is, according to the light projecting device according to the present disclosure, it is possible to accurately position each member.
また、本開示に係る投光装置の一態様において、前記取付け部材は、放熱部材であるとよい。 Moreover, in one aspect of the light projecting device according to the present disclosure, the attachment member may be a heat dissipation member.
この構成により、保持部材を通して、反射部材とは反対側から放熱部材によって放熱することができる。特に、半導体発光素子と集光部材とを保持する基台を備え、基台が保持部材である場合、半導体発光素子が保持部材に取付けられているので、半導体発光素子から放熱部材までの放熱経路が短くすることができる。これにより、半導体発光素子からの熱が保持部材を通して放熱部材より効率よく放熱される。 With this configuration, heat can be radiated by the heat radiating member from the side opposite to the reflecting member through the holding member. In particular, when the base is provided with a base for holding the semiconductor light emitting element and the light collecting member, and the base is a holding member, the semiconductor light emitting element is attached to the holding member, so that the heat dissipation path from the semiconductor light emitting element to the heat dissipation member Can be shortened. Thereby, the heat from the semiconductor light emitting element is efficiently radiated from the heat radiating member through the holding member.
また、本開示に係る投光装置の製造方法は、保持部材に形成されている貫通穴の位置を基準として、半導体発光素子から放射されたレーザ光を集光する集光部材の位置を調整することで、蛍光体光学素子上の前記レーザ光のスポット位置を調整し、前記スポット位置を調整した後に、前記レーザ光および前記レーザ光によって励起されて前記蛍光体光学素子から発せられた蛍光を反射する反射部材に設けられたボスを、前記貫通穴に嵌合することで、前記反射部材を前記保持部材に取付ける。 In addition, the method for manufacturing the light projecting device according to the present disclosure adjusts the position of the light condensing member that condenses the laser light emitted from the semiconductor light emitting element with reference to the position of the through hole formed in the holding member. Thus, after adjusting the spot position of the laser beam on the phosphor optical element and adjusting the spot position, the laser beam and the fluorescence emitted from the phosphor optical element by being excited by the laser beam are reflected. The reflective member is attached to the holding member by fitting a boss provided on the reflective member into the through hole.
このような製造方法によれば、レーザ光の蛍光体光学素子上でのスポット位置は、反射部材が取付けられる貫通穴が基準となる。そのため、蛍光体光学素子上のスポット位置と反射部材との位置精度が向上される。つまり、本開示に係る投光装置の製造方法によれば、各部材の位置合わせを精度良くすることができる。特に、投光装置によって遠方を照射した際に、所望の配光特性からのずれを抑制することができる。 According to such a manufacturing method, the spot position of the laser light on the phosphor optical element is based on the through hole to which the reflecting member is attached. Therefore, the positional accuracy between the spot position on the phosphor optical element and the reflecting member is improved. That is, according to the method for manufacturing the light projecting device according to the present disclosure, it is possible to accurately position each member. In particular, it is possible to suppress a deviation from a desired light distribution characteristic when irradiating far away with the light projecting device.
本開示に係る投光装置などによれば、各部材の位置合わせを精度良くすることができる。 According to the light projecting device and the like according to the present disclosure, it is possible to accurately position each member.
本開示の実施の形態について、以下に図面を用いて説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、並びに、工程(ステップ)および工程の順序などは、一例であって本開示を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。 Embodiments of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. Note that each of the embodiments described below shows a preferred specific example of the present disclosure. Therefore, the numerical values, components, arrangement positions and connection forms of components, steps (steps), and the order of the steps, etc. shown in the following embodiments are merely examples, and are not intended to limit the present disclosure. . Therefore, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in the independent claims indicating the highest concept of the present disclosure are described as arbitrary constituent elements.
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、各図において縮尺などは必ずしも一致していない。各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化する。 Each figure is a mimetic diagram and is not necessarily illustrated strictly. Accordingly, the scales and the like do not necessarily match in each drawing. In each figure, substantially the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant descriptions are omitted or simplified.
また、以下の実施の形態において、略一致などの「略」を用いた表現を用いている。例えば、略一致は、完全に一致とすることを意味するだけでなく、実質的に一致する、すなわち、例えば数%程度の差異を含むことも意味する。 In the following embodiments, expressions using “abbreviations” such as substantially coincidence are used. For example, approximately matching not only means that they are completely matched, but also means that they are substantially matched, that is, include a difference of, for example, several percent.
(実施の形態1)
以下、本開示の実施の形態1における投光装置について図面を参照しながら説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the light projecting device according to the first embodiment of the present disclosure will be described with reference to the drawings.
図1は、本開示の実施の形態1に係る投光装置101の構成を説明する斜視図である。図2は、本開示の実施の形態1に係る投光装置101の構成を説明する分解斜視図である。図3は、本開示の実施の形態1に係る投光装置101の構成を説明する断面図である。なお、図3に示す投光装置101の断面図は、図1のIII−III線における断面を示す。また、図1および図2においては、電源ケーブル70の図示を省略している。
FIG. 1 is a perspective view illustrating a configuration of a light projecting
図1〜図3に示すように、本実施の形態1に係る投光装置101は、光源装置1と、光源装置1から放射される放射光91を所定の方向へ反射する反射部材150とを備える。具体的には、投光装置101は、レーザ光である出射光12を放射する半導体発光素子11と、半導体発光素子11から放射された出射光12を集光する第1の集光レンズ20と、第1の集光レンズからの出射光12が照射される蛍光体光学素子30と、蛍光体光学素子30により波長変換された蛍光93の角度を変える反射部材150と、蛍光体光学素子30と反射部材150とを保持する基台(保持部材)40と、を備える。投光装置101は、例えば、車両に配置され、当該車両のヘッドランプなどに利用される。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
[光源装置]
本開示の実施の形態1における投光装置101が備える光源装置1は、図1〜図3に示すように、半導体発光装置10と、半導体発光装置10が出射するレーザ光が出射される側に配置された第1の集光レンズ(第1の集光部材)20と、第1の集光レンズ20を保持する第1の集光レンズホルダ21とを備える。また、光源装置1は、第1の集光レンズ20よりさらに半導体発光装置10が出射するレーザ光である出射光12が出射される側に、第2の集光レンズ(第2の集光部材)23を備える。具体的には、第2の集光レンズ23は、出射光12の光路上であって、第1の集光レンズ20、蛍光体光学素子30との間に位置する。半導体発光装置10、第1の集光レンズ20、第1の集光レンズホルダ21、および、第2の集光レンズ23は、基台40に固定されている。
[Light source device]
As shown in FIGS. 1 to 3, the
また、光源装置1は、さらに、半導体発光装置10から出射されたレーザ光である出射光12が照射される蛍光体光学素子30を備える。蛍光体光学素子30は、基台40に、固定されている。
Further, the
基台40は、蛍光体光学素子30と反射部材150とを保持する保持部材である。基台40に採用される材料は、特に限定されないが、例えば、金属材料である。実施の形態1においては、基台40は、さらに、半導体発光素子11(具体的には、半導体発光装置10)と第1の集光レンズ20と、第2の集光レンズ23を保持する。
The
基台40上には、光源装置1からの放射光91の放射角度を変えて投射するための反射部材150が搭載できる構造になっている。具体的には、基台40には、反射部材150が取付けられる貫通穴が形成されている。より具体的には、基台40には、反射部材150が備える凸部である第1の基準ボス151および第2の基準ボス152が嵌合されることで、反射部材150が基台40に取付けられる、2つの貫通穴である第1の基準穴52と第2の基準穴53とが形成されている。第1の基準穴52および第2の基準穴53は、貫通穴となっており、基台40における、反射部材150が取付けられる面側から、当該面とは反対側の面まで貫通する貫通穴となっている。
On the
なお、第1の基準穴52と第2の基準穴53とは、反射部材150に形成されているボス(具体的には、第1の基準ボス151および第2の基準ボス152)の数だけ形成されていればよい。本実施の形態においては、投光装置101は、第1の基準穴52及び第2の基準穴53と、反射部材150のボスとをそれぞれ2つずつ有するが、それぞれ3以上有していてもよい。
The
半導体発光装置10は、光導波路が形成された半導体発光素子11と、半導体発光素子11を実装するためのパッケージとを備える。半導体発光装置10が備えるパッケージの内部空間は、密閉空間であって、半導体発光素子11が配置されており、半導体発光素子11がパッケージの外部の雰囲気から遮断されるように高い気密性が保たれている。
The semiconductor
半導体発光素子11は、例えば、窒化物半導体からなる半導体レーザ素子(例えば、レーザチップ)であり、例えば、出射するレーザ光が380nmから490nmまでの間にピーク波長を有する青色のレーザ光を出射光12として放射する。
The semiconductor
半導体発光装置10は、基台40に配置される。半導体発光装置10が基台40に実装される手段としては、例えば、接着または半田付けなどにて固定される手段が例示される。本実施の形態では、円筒形状で外周部にねじが切られたリングねじ18により、基台40の任意の面に加圧された状態で固定されている。
The semiconductor
これにより、半導体発光装置10は、基台40と熱的且つ物理的に接続される。
Thereby, the semiconductor
第1の集光レンズ20は、有限系のレンズであり、第1の集光レンズホルダ21に接着などにより固定されている。第1の集光レンズ20および第1の集光レンズホルダ21にて構成された第1の集光レンズユニット22は、半導体発光素子11から出射されたレーザ光である出射光12の大きさ(具体的には、スポット径)を変化させるように、出射光12の光軸方向に移動可能な構成となっている。本実施の形態では、第1の集光レンズユニット22(具体的には、第1の集光レンズホルダ21)は、第1の押圧ばね24にて、基台40に押しつけられた構造となっている。
The
第2の集光レンズ23は、第1の集光レンズ20と同様に、有限系のレンズであり、本実施の形態では、後述する第2の押圧ばね25(図8参照)にて、第1の集光レンズホルダ21に押しつけられた構造となっている。また、第2の集光レンズ23は、出射光12の出射軸方向と直交する方向であるX1軸およびY1軸(図9参照)に、移動可能な構成となっている。つまり、第2の集光レンズ23は、第1の集光レンズ20で集光された光の光軸に直交する方向に移動可能に基台40に取付けられている。第2の集光レンズ23を図9に示すX1軸およびY1軸に動かすことで、蛍光体光学素子30上の出射光12のスポット位置が動くことになり、出射光12の蛍光体光学素子30上でのスポットの位置調整が可能になっている。
Like the
このような構成によれば、第2の集光レンズ23によって、さらに、出射光12の蛍光体光学素子30上でのスポット位置を精度良く調整することができる。
According to such a configuration, the spot position of the emitted light 12 on the phosphor
蛍光体光学素子30上での出射光12のスポットの大きさの調整および位置調整に関しては、図11および図12を参照して後で説明する。
Adjustment of the size and position of the spot of the emitted light 12 on the phosphor
なお、本実施の形態1では、第1の集光レンズ20および第2の集光レンズ23の2つの集光レンズを使ってスポットの大きさ、位置調整を実施しているが、1つの集光レンズにて、3軸方向に動かして、調整を行ってもよい。つまり、投光装置101は、例えば、第2の集光レンズ23を備えず、第1の集光レンズ20のみを備えてもよい。
In the first embodiment, the size and position of the spot are adjusted using the two condenser lenses of the
給電用FPC(Flexible Printed Circuits)36は、半導体発光装置10へ電力を供給するための金属配線である配線パターンが形成されたフレキシブル基板である。給電用FPC36の主面は、半導体発光装置10のリードピンに、半田などにより接合されており、給電用FPC36の当該主面とは反対側の裏面は、基板37上に形成された導電性を有する配線パターンに、半田などにより接合されている。
A power supply FPC (Flexible Printed Circuits) 36 is a flexible substrate on which a wiring pattern that is a metal wiring for supplying power to the semiconductor
基板37上には、外部から電力を供給するためのコネクタ38が配置されている。基板37は、第1のねじ39により、基台40に固定されている。
On the
蛍光体光学素子30は、接着または半田付けなどにより、基台40上に固定されている。蛍光体光学素子30は、入射する出射光12の波長を変換して蛍光93を発する波長変換素子の一例である。
The phosphor
蛍光体光学素子30は、入射する出射光12を励起光として蛍光発光する。蛍光体光学素子30は、例えば、セリウム賦活のイットリウム・アルミニウム・ガーネット(YAG:Ce3+)系の蛍光体材料(蛍光体粒子)によって構成される。蛍光体光学素子30としては、例えば、YAG:Ce3+などの蛍光体粒子がガラスまたはシリコーンなどの透明樹脂(バインダ)に混合分散されて層状に構成されたものを用いてもよいし、例えば、YAG:Ce3+などの蛍光体粒子とアルミナ(Al2O3)などとを混合して焼結することによって構成されたセラミック蛍光体板を用いてもよい。なお、蛍光体光学素子30を構成する蛍光体材料は、YAG系に限るものではない。
The phosphor
蛍光体光学素子30は、入射した出射光12の一部を、青色波長帯とは異なる波長帯に変換した蛍光93を、拡散して発する。蛍光体光学素子30によって波長変換されなかった出射光12は、蛍光体光学素子30によって拡散されて散乱光92となる。こうして拡散された蛍光93および散乱光92の2種類の波長の光が合成(つまり、混合)されて、所定の色の光の放射光91が生成される。各波長の光(つまり、散乱光および蛍光93)は、放射角度を変えて前方に投射するための反射部材150に取り込まれて、放射光91として目標領域に投射される。
The phosphor
また、光源装置1は、さらに、蛍光体光学素子30の上方に配置された透光カバー33を備える。なお、本明細書において、基台40から見て、半導体発光装置10、蛍光体光学素子30、反射部材150等が配置される側を上方、反対側を下方と記載する場合がある。
The
透光カバー33は、透光カバー保持部材34に接着などの手段により、固定されている。半導体発光装置10と蛍光体光学素子30とは、基台40と透光カバー保持部材34と透光カバー33とで囲まれる閉塞空間内に配置されているとよい。
The
この構成により、光密度の高い出射光による光ピンセット効果により外部から塵やホコリを集塵して光学部材の効率を低下するのを抑制することができる。 With this configuration, it is possible to suppress the dust from collecting dust and dust from the outside due to the optical tweezer effect by the emitted light having a high light density, thereby reducing the efficiency of the optical member.
[投光装置]
続いて、本開示の実施の形態1に係る光源装置1を用いた投光装置101について、図1〜図3を用いて説明する。投光装置101は、例えば、車両前照灯用(つまり、ヘッドランプ)の灯具である。
[Light projector]
Subsequently, the
図3に示すように、投光装置101は、放熱部材(取付け部材)60と、放熱部材60に取付けられた光源装置1と、光源装置1から出射する光(具体的には、散乱光92および蛍光93)を反射する反射部材150とを備える。つまり、光源装置1は、投光装置101の光源として用いられている。
As shown in FIG. 3, the
また、図2に示すように、反射部材150に形成された2つの基準となるボスである第1の基準ボス151と第2の基準ボス152を、基台40の2つの基準穴である第1の基準穴52と第2の基準穴53に挿入することで精度よく固定されている。
In addition, as shown in FIG. 2, the
反射部材150は、光源装置1から出射された光である散乱光92および蛍光93の向きを変化させる光学部材である。反射部材150は、第1の基準ボス151が第1の基準穴52に嵌合され、第2の基準ボス152が第2の基準穴53に嵌合され、且つ、基台40上に形成された2つの第1の取付け穴54に螺合される2つの第3のねじ51により締結されることで、基台40に固定されている。
The
放熱部材60は、投光装置101が取付けられる取付け部材の一例であり、例えば、ヒートシンクである。放熱部材60は、光源装置1で発生した熱を放熱フィン62に伝熱するためのベースプレート61と、光源装置1で発生した熱を外気に放熱するための放熱フィン62とによって構成される。
The
図2に示すように、光源装置1は、ベースプレート61の取付け部61aに取付けられる。取付け部61aの取付け面は、例えば、平坦面である。光源装置1は、例えば、第2のねじ41によって取付け部61aに固定される。また、図3に示すように、光源装置1のコネクタ38には、投光装置101を点灯させるために光源装置1に電力を供給する電源ケーブル70が接続される。
As shown in FIG. 2, the
図4は、本開示の実施の形態1に係る投光装置101に取付けられる放熱部材60の構成を説明する斜視図である。具体的には、図4は、光源装置1が取付けられる取付け部材の一例である放熱部材60の構成を示す斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view illustrating the configuration of the
図4に示すように、放熱部材60の取付け部61aには、光源装置1を固定する第2のねじ41が勘合するねじ部65が4つ存在する。また、放熱部材60の取付け部61aには、光源装置1を放熱部材60の所望の位置に精度よく設置するために、第1の基準ピン63、および、第2の基準ピン64が形成されている。具体的には、第1の基準ピン63および第2の基準ピン64が、図2に示す第1の基準穴52および第2の基準穴53に嵌合することで、光源装置1は放熱部材60の所望の位置に精度よく設置される。つまり、貫通穴である第1の基準穴52および第2の基準穴53の反射部材150が取付けられた側とは反対側の開口には、反射部材150とは異なる取付け部材(本実施の形態では、放熱部材60)が取付けられている。
As shown in FIG. 4, the mounting
この構成によれば、反射部材150と放熱部材とを所望の位置に精度良く基台(保持部材)40に取付けることができる。
According to this configuration, the reflecting
また、実施の形態1では、基台40は、蛍光体光学素子30と反射部材150とを保持し、さらに、半導体発光素子11と第1の集光レンズ20とを保持する。
In the first embodiment, the
この構成によれば、半導体発光素子11、第1の集光レンズ20、蛍光体光学素子30、および、反射部材150のすべてが1つの保持部材(つまり、基台40)に取付けられているため、これらの素子、および、部材を取付けるための新たな追加部材の必要がない。そのため、このような構成によれば、投光装置101は、安価に製造され得る。また、半導体発光素子11、第1の集光レンズ20、蛍光体光学素子30、および、反射部材150のすべてが1つの保持部材(つまり、基台40)に取付けられているため、これらの素子、および、部材の相対的な位置ずれは、より抑制される。
According to this configuration, the semiconductor
[スポット位置調整]
続いて、図5〜図12を用いて、本実施の形態に係る投光装置101が備える蛍光体光学素子30上の出射光12のスポット位置の調整方法について説明する。
[Spot position adjustment]
Then, the adjustment method of the spot position of the emitted light 12 on the fluorescent substance
蛍光体光学素子30上のスポット31(例えば、図7参照)が所望の位置からずれる要因としては、半導体発光素子11の位置のばらつき、第1の集光レンズ20の位置および/または傾きのばらつき、第2の集光レンズ23の位置および/または傾きのばらつき、蛍光体光学素子30の位置のばらつき、基台40の鋳造、または、加工による部品の形状のばらつきがある。
Factors that cause a spot 31 (for example, see FIG. 7) on the phosphor
投光装置101が備える全ての部材が、部材の形状のばらつき、および、取付けのばらつきがない場合は、蛍光体光学素子30上の出射光12のスポットは、設計どおりの位置にくる。
When all the members included in the light projecting
しかし、上記のばらつきがあるために、蛍光体光学素子30上の出射光12のスポット位置は、設計された位置とは1mm程度ずれた位置となる可能性がある。よって、蛍光体光学素子30上の出射光12のスポットの位置がずれると、反射部材150で反射される散乱光92および蛍光93の位置が所望の位置からずれるので、投光装置101から投光される放射光91の、投光装置101から離れた遠方での放射光91の最大光強度の位置が所望の位置から大きくずれるという課題がある。
However, due to the above-described variation, the spot position of the emitted light 12 on the phosphor
よって、蛍光体光学素子30上の出射光12のスポットの位置調整は、必須の調整である。
Therefore, the position adjustment of the spot of the emitted light 12 on the phosphor
図5は、本開示の実施の形態1に係る投光装置101が備える光源装置1のスポット位置調整設備の構成を説明する第1の斜視図である。言い換えると、図5は、蛍光体光学素子30上での出射光12のスポットの位置調整を行うスポット位置調整設備の概念構成図である。
FIG. 5 is a first perspective view illustrating the configuration of the spot position adjustment facility of the
土台80は、蛍光体光学素子30上の出射光12のスポット位置を調整するためのスポット位置調整設備のワーク取付け土台であり、当該設備のワーク(本実施の形態では、光源装置1の基台40)を取付ける取付け用の土台80には、ワークを精度よく取付けために、第3の基準ピン82と、第4の基準ピン83とが形成されている。
The
また、スポット位置調整設備には、蛍光体光学素子30上の出射光12のスポットの位置、および、サイズなどの形状を観察するために、観察用レンズ81が設置されている。観察用レンズ81の位置は、基台40の設置の基準となる、第3の基準ピン82、および、第4の基準ピン83と相対位置関係が変化しないように、精度よく設置されている。
In addition, an
基台40に形成された第1の基準穴52および第2の基準穴53を、土台80に形成された第3の基準ピン82および第4の基準ピン83に挿入することで、基台40を土台80に設置する。
By inserting the
図6は、本開示の実施の形態1に係る投光装置101が備える光源装置1のスポット位置調整設備の構成を説明する第2の斜視図である。具体的には、図6は、基台40を土台80に設置した状態を示す図である。
FIG. 6 is a second perspective view illustrating the configuration of the spot position adjustment facility of the
基台40は、観察用レンズ81で観察可能な土台80の設置面80aに、図示しない押圧部材によって押圧されて土台80から動かないように固定されている。
The
続いて、図7〜図12を用いて、蛍光体光学素子30上での出射光12のスポット位置の調整方法を説明する。
Then, the adjustment method of the spot position of the emitted light 12 on the fluorescent substance
図7は、本開示の実施の形態1に係る投光装置101が備える光源装置1のスポット位置の調整方法を説明する正面図(上面図)である。なお、図7には、光源装置1のスポット位置調整設備の土台80に、基台40が設置された状態を示す正面図である。
FIG. 7 is a front view (top view) illustrating a method for adjusting the spot position of the
基台40に形成された2つの貫通穴のうち、第1の基準穴52は上面視で円形の穴である。また、基台40に形成された2つの基準穴のうち、第2の基準穴53は、第1の基準穴52との並び方向に長尺な長穴の形状をしている。この2つの基準穴は、基台40に鋳造もしくは加工にて精度よく形成されている。このように、基台40に形成された貫通穴は、円穴である第1の基準穴52と長穴である第2の基準穴53とよりなり、長穴である第2の基準穴53は、第1の基準穴52と第2の基準穴53との並び方向に長尺である。この構成により、基台40に、位置精度よく反射部材150を取付けることが可能となる。
Of the two through holes formed in the
第1の基準穴52の円の上面視での中心と第2の基準穴53の長円の上面視での中心とを結ぶ仮想線が、第1の基準軸84である。つまり、第1の基準穴52と第2の基準穴53とは、第1の基準軸84に平行な方向に並んで配置されている。また、第2の基準穴53は、第1の基準軸84と平行な方向に上面視形状が長尺な長穴となっている。
A virtual line connecting the center of the
また、第1の基準穴52の上面視での中心を通り、かつ、第1の基準軸84に直交する仮想線が、第2の基準軸85である。
A virtual line passing through the center of the
本開示の実施の形態1の蛍光体光学素子30上の出射光12のスポット31の位置調整では、第2の集光レンズ23を第1の基準軸84および第2の基準軸85の2軸の方向に動かすことで、蛍光体光学素子30上のスポット31を、設計値の位置、すなわち、図7に示す、第1の基準軸84から、第1の基準軸84に直交する方向への距離であるX0、および、第2の基準軸85から、第2の基準軸85に直交する方向への距離であるY0に調整する。
In the position adjustment of the
図8は、本開示の実施の形態1に係る投光装置101が備える光源装置1のスポット位置の調整方法を説明する部分拡大斜視図である。具体的には、図8は、第1の集光レンズユニット22、および、第2の集光レンズ23を動かす機構を説明する設備の概念図である。図9は、本開示の実施の形態1に係る投光装置101が備える光源装置1のスポット31の位置の調整方法を説明する断面図である。なお、図9は、Z1軸、X1軸、および、Y1軸の定義を図示している。具体的には、X1軸、Y1軸、及び、Z1軸は、3軸直交系であり、Z1軸は、第1の集光レンズ20から出射される光の光軸に平行な方向であり、X1軸およびY1軸は、Z1軸に直交する方向である。また、X1軸及びY1軸は、互いに直交する方向である。
FIG. 8 is a partially enlarged perspective view illustrating a method for adjusting the spot position of the
第1の集光レンズ20を保持している第1の集光レンズホルダ21は、図8に示すように、第1の押圧ばね24によって基台40に押されており、出射光12の方向に移動可能な構成となっている。第1の集光レンズホルダ21の移動可能な方向は、図9示すZ1軸方向である。土台80上に配置された2つの第1の調整ピン86は、第1の集光レンズホルダ21に形成された第1の集光レンズホルダ21の凹部27に挿入され、Z1軸方向に移動するための部材である。言い換えると、第1の集光レンズホルダ21は、2つの第1の調整ピン86によってZ1軸方向に移動可能に基台40に取付けられている。
As shown in FIG. 8, the first
図10Aは、本開示の実施の形態1に係る投光装置101が備える光源装置1のスポット31の位置調整の第1例を説明する部分拡大斜視図である。図10Bは、本開示の実施の形態1に係る投光装置101が備える光源装置1のスポット31の位置調整の第2例を説明する部分拡大斜視図である。なお、図10Aは、スポット31の大きさ調整が完了した状態の例であり、図10Bに示すスポット31の大きさが絞られた状態である。また、図10Bは、第1の集光レンズ20が、図10Aの状態から、図9に示すZ1軸負方向に動かされた場合のスポット31の状態を示す図である。
FIG. 10A is a partially enlarged perspective view illustrating a first example of position adjustment of the
図9、図10Aおよび図10Bに示すように、第1の集光レンズホルダ21、すなわち第1の集光レンズ20がZ1軸方向に動くことで、蛍光体素子上のスポット31は、大きさが変化する。
As shown in FIG. 9, FIG. 10A, and FIG. 10B, the
蛍光体光学素子30上のスポット31の大きさの調整では、スポット31の大きさがある程度以下になるように、調整を行う。そうすることで、光源装置1として、光の強さ、すなわち輝度の確保が可能となる。
In the adjustment of the size of the
また、図8に示すように、第2の集光レンズ23は、基台40に第4のねじ26にて固定された第2の押圧ばね25により、第1の集光レンズホルダ21に押圧されている。土台80上に配置された、2つの第2の調整ピン87は、第2の集光レンズ23をつかむ(言い換えると、挟む)機構を備えており、第2の集光レンズ23を、図9に示すX1軸方向、および、Y1軸方向に移動可能な構成となっている。
Further, as shown in FIG. 8, the
図11は、本開示の実施の形態1に係る投光装置101が備える光源装置1のスポット31の位置調整の第3例を説明する斜視図である。図12は、本開示の実施の形態1に係る投光装置101が備える光源装置1のスポット31の位置調整の第4例を説明する斜視図である。
FIG. 11 is a perspective view illustrating a third example of position adjustment of the
図11の(a)に示すように、第2の集光レンズ23がX1軸負方向に動くと、図11の(b)に示すように、蛍光体光学素子30上のスポット31は、第2の集光レンズ23側に動く。また、第2の集光レンズ23がX1軸正方向に動くと、蛍光体光学素子30上のスポット31は、第2の集光レンズ23から離れる方向に動く。
As shown in FIG. 11A, when the
また、図12の(a)に示すように、第2の集光レンズ23がY1軸正方向に動くと、蛍光体光学素子30上のスポット31は、図12の(b)に示すように、Y1軸正方向に動く。また、第2の集光レンズ23がY1軸負方向に動くと、蛍光体光学素子30上のスポット31は、Y1軸負方向に動く。
Also, as shown in FIG. 12A, when the
上記のように、本開示の実施の形態1では、第2の集光レンズ23をX1軸方向、および/またはY1軸方向に動かすことで、蛍光体光学素子30上のスポット31の位置調整を行っている。
As described above, in the first embodiment of the present disclosure, the position of the
また、本開示の実施の形態1では、スポット31の大きさ調整を第1の集光レンズ20の調整で実施し、スポット位置の調整を第2の集光レンズ23の調整で行っているが、1つの集光レンズをZ1軸方向、X1軸方向、および/または、Y1軸方向に動かして、スポット31の大きさの調整とスポット31の位置調整とを行ってもよい。
In the first embodiment of the present disclosure, the size of the
図13は、本開示の実施の形態1に係る投光装置101の構成を説明する裏面側から見た場合の斜視図である。図14は、本開示の実施の形態1に係る投光装置101における、光源装置1に反射部材150を取付ける様子を説明する斜視図である。
FIG. 13 is a perspective view of the configuration of the light projecting
図13に示すように、上記の図10A〜図12に示すスポット31の位置調整方法にて、蛍光体光学素子30上のスポット31は、基台40に形成された第1の基準穴52と第2の基準穴53に対して、精度よく位置調整される。
As shown in FIG. 13, in the
また、上記2つの第1の基準穴52および第2の基準穴53を貫通穴にすることで、上記2つの貫通穴である第1の基準穴52、および、第2の基準穴53の上方側を反射部材150の位置決めとしている。
Further, by making the two first reference holes 52 and the
また、図14に示すように、反射部材150に形成された2つの基準となるボスである第1の基準ボス151と第2の基準ボス152とを、それぞれ基台40の2つの基準穴である第1の基準穴52と第2の基準穴53とに挿入することで、反射部材150は、基台40に位置精度よく固定されている。
Further, as shown in FIG. 14, the
このように、本開示に係る投光装置101の製造方法は、保持部材である基台40に形成されている貫通穴である第1の基準穴52および第2の基準穴53の位置を基準として、半導体発光素子11から放射されたレーザ光である出射光12を集光する第1の集光レンズ20及び第2の集光レンズ23の位置を調整することで、蛍光体光学素子30上の出射光12のスポット31の位置を調整する。また、スポット31の位置を調整した後に、出射光12および出射光12によって励起されて蛍光体光学素子30から発せられた蛍光93を反射する反射部材150に設けられた第1の基準ボス151および第2の基準ボス152を、第1の基準穴52および第2の基準穴53に嵌合することで、反射部材150を基台40に取付ける。
As described above, the method for manufacturing the
このような製造方法によれば、出射光12の蛍光体光学素子30上でのスポット31の位置は、反射部材150が取付けられる貫通穴である第1の基準穴52および第2の基準穴53が基準となる。そのため、蛍光体光学素子30上のスポット31の位置と反射部材150との位置精度が向上される。つまり、本開示に係る投光装置101の製造方法によれば、各部材の位置合わせを精度良くすることができる。特に、投光装置101によって遠方を照射した際に、所望の配光特性からのずれを抑制することができる。
According to such a manufacturing method, the position of the
すなわち、蛍光体光学素子30上のスポット31の位置と反射部材150とは、基台40に形成された同一箇所(第1の基準穴52および第2の基準穴53)を基準としているため、光源装置1の蛍光体光学素子30上のスポット31と反射部材150との設置位置の精度の向上につながる。特に、投光装置101が遠方を照射する際には、配光特性の、投光装置101の製造によるずれを抑制することができる。
That is, since the position of the
また、投光装置101は、上記の製造方法を可能とするために、基台40に反射部材150が取付けられる、第1の基準穴52および第2の基準穴53が形成されている。
Further, in order to enable the above-described manufacturing method, the
このような構成によれば、投光装置101は、投光装置101が備える各部材(具体的には、光学部材)の位置合わせを精度良くすることができる。特に、投光装置によって遠方を照射した際に、所望の配光特性からのずれを抑制することができる。
According to such a configuration, the
なお、スポット31の位置が調整された後に、第1の集光レンズ20(具体的には、第1の集光レンズユニット22)、第2の集光レンズ23、及び、反射部材150は、基台40に接着剤などによって固定されてもよい。
After the position of the
将来、投光装置101の更なる輝度向上のため、投光装置101から発せられる光のスポット形状は、縮小化が要求されることが予想される。そのため、スポット31の位置と反射部材150との位置関係を精度良く調整することが強く要求される。スポット31の位置と反射部材150との位置関係が精度良く調整されなければ、投光装置101の配光等の光特性の悪化の原因となってしまう。また、将来、投光装置101の小型化の要求が強まると考えられる。そのため、反射部材150の焦点距離を小さくする必要があり、スポット31の位置と反射部材150との位置関係は、投光装置101で遠方を照射した際の配光特性に特に影響を与える。
In the future, in order to further improve the brightness of the light projecting
図15は、本開示の実施の形態1に係る投光装置101を放熱部材60に取付ける様子を説明する斜視図である。
FIG. 15 is a perspective view illustrating a state in which the
上記のように、投光装置101の各部材を組み立てる際の位置基準は、基台40に形成された第1の基準穴52および第2の基準穴53である。
As described above, the position reference when assembling each member of the light projecting
ここで、図15に示すように、投光装置101を、他の反射部材150とは異なる取付け部材の一例である放熱部材60に設置する場合、放熱部材60に形成された第1の基準ピン63および第2の基準ピン64を、基台40に形成された第1の基準穴52および第2の基準穴53に挿入して、設置する。このように、貫通穴である第1の基準穴52および第2の基準穴53の反射部材150が取付けられた側とは反対側の開口には、反射部材150とは異なる取付け部材である放熱部材が取付けられている。
Here, as shown in FIG. 15, when the light projecting
こうすることで、放熱部材60に光源装置1を取付けた場合においても、所望の配光特性を得ることができる。
Thus, even when the
また、このような構成によれば、投光装置101を、例えば、車載用のヘッドライトとして使う場合は、車両に投光装置101を設置する基準となる位置が明確になるために、車幅方向の光軸調整が不要となる。
Further, according to such a configuration, when the light projecting
また、例えば、光源装置1が取付けられる取付け部材を放熱部材とすることで、図3に示すように、半導体発光素子11から放熱フィン62までの熱経路が確実に確保できているので、半導体発光素子11の温度上昇は、より抑えられる。
Further, for example, by using a heat radiating member as an attachment member to which the
(実施の形態2)
以下、本開示の実施の形態2における投光装置について図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態2では、実施の形態1と異なる部分のみを中心に説明し、実施の形態1と実質的に同様の構成については、同一の符号を付し、重複する説明は一部省略または簡略化する場合がある。
(Embodiment 2)
Hereinafter, the light projecting device according to the second embodiment of the present disclosure will be described with reference to the drawings. In the second embodiment, only the parts different from the first embodiment will be mainly described, and the components substantially the same as those in the first embodiment will be denoted by the same reference numerals, and the overlapping description will be partially omitted. Or it may be simplified.
[構成]
以下、図16〜図21Bを用いて、本開示の実施の形態2における投光装置を説明する。
[Constitution]
Hereinafter, the light projecting device according to the second embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 16 to 21B.
実施の形態2に係る投光装置は、実施の形態1に係る投光装置と異なり、蛍光体光学素子30が取付けられた部材は、基台40ではなく、基台40とは異なる第2の基台上に配置された蛍光体素子保持部材が存在することである。
The light projecting device according to the second embodiment is different from the light projecting device according to the first embodiment, and the member to which the phosphor
図16は、本開示の実施の形態2の投光装置101aの構成を説明するための斜視図である。図17は、本開示の実施の形態2の投光装置101aの構成を説明するための断面図である。具体的には、図17は、図16のXVII−XVII線における、投光装置101aの断面を示す断面図である。図18は、本開示の実施の形態2の投光装置101aの構成を説明するための分解斜視図である。
FIG. 16 is a perspective view for explaining the configuration of the light projecting
図16〜図18に示すように、光源装置1aは、半導体発光装置10と、半導体発光装置10が出射するレーザ光が出射される側に配置された第1の集光レンズ20と、第1の集光レンズ20を保持する第1の集光レンズホルダ21とを備える。また、光源装置1aは、第1の集光レンズ20よりさらに半導体発光装置10が出射するレーザ光である出射光12が出射される側に第2の集光レンズ23を備える。半導体発光装置10、第1の集光レンズ20、第1の集光レンズホルダ21、および、第2の集光レンズ23は、第2の基台(基台)42に固定されている。
As shown in FIGS. 16 to 18, the
また、光源装置1aは、図17に示すように、半導体発光装置10から出射されたレーザ光が照射される蛍光体光学素子30を備える。蛍光体光学素子30は、蛍光体保持部材55に、半田、または、接着により固定されており、第2の基台42上に配置されている。蛍光体保持部材55は、蛍光体光学素子30上のスポット31(図19参照)の調整を行った後に、第2の基台42に固定される。
Further, as shown in FIG. 17, the
第2の基台42は、半導体発光素子11と第1の集光レンズ20と第2の集光レンズ23とを保持する保持部材である。第2の基台42に採用される材料は、特に限定されないが、例えば、金属材料である。実施の形態2においては、第2の基台42は、さらに、蛍光体保持部材(保持部材)55を保持する。
The
蛍光体保持部材55は、蛍光体光学素子30を保持し、第2の基台42に取付けられる保持部材である。
The
また、蛍光体保持部材55には、光源装置1からの放射光91の放射角度を変えて投射するための反射部材150が搭載できる構造になっている。具体的には、蛍光体保持部材55には、反射部材150が取付けられる貫通穴が形成されている。より具体的には、蛍光体保持部材55には、反射部材150が備える凸部である第1の基準ボス151および第2の基準ボス152が嵌合されることで、反射部材150が蛍光体保持部材55に取付けられる、2つの貫通穴である第3の基準穴57と第4の基準穴58とが形成されている。第3の基準穴57および第4の基準穴58は、貫通穴となっており、蛍光体保持部材55における、反射部材150が取付けられる面側から、当該面とは反対側の面まで貫通する貫通穴となっている。つまり、蛍光体保持部材55上には、光源装置1aからの散乱光92および蛍光93の放射角度を変えて投射するための反射部材150が搭載できる構造になっている。
Further, the
このように、実施の形態2においては、半導体発光素子11および第1の集光レンズ20を保持する保持部材(具体的には、第2の基台42)と、蛍光体光学素子30および反射部材150を保持する保持部材(具体的には、蛍光体保持部材55)とは、別体として形成されている。
As described above, in the second embodiment, the holding member (specifically, the second base 42) that holds the semiconductor
蛍光体保持部材55に採用される材料は、特に限定されず、例えば、第2の基台42と同一の材料が採用される。
The material employed for the
以下、図19および図20を用いて、蛍光体光学素子30上のスポット31の調整方法を説明する。
Hereinafter, a method for adjusting the
図19は、本開示の実施の形態2の光源装置1aのスポット31の位置調整を説明するための正面図である。図20は、本開示の実施の形態2の光源装置1aのスポット31の位置調整を説明するための斜視図である。
FIG. 19 is a front view for explaining the position adjustment of the
図19および図20に示すように、蛍光体保持部材55には、2つの貫通穴が形成されており、2つの貫通穴のうちの一方である第3の基準穴57は、上面視で円形の丸穴である。また、2つの貫通穴のうちの他方である第4の基準穴58は、第1の基準穴52との並び方向に長尺な長穴の形状をしている。この2つの貫通穴は、蛍光体保持部材55に鋳造もしくは加工にて精度よく形成されている。
As shown in FIGS. 19 and 20, two through holes are formed in the
また、長穴である第4の基準穴58は、第3の基準穴57と第4の基準穴58との並び方向に長尺である。この構成により、蛍光体保持部材55に、位置精度よく反射部材150を取付けることが可能となる。
The
第3の基準穴57の上面視での円の中心と、第4の基準穴58の上面視での長丸の中心とを結ぶ仮想線が、第1の基準軸84aである。
A virtual line connecting the center of the circle of the
また、第3の基準穴57の上面視での円の中心を通り、かつ、第1の基準軸84aに垂直な仮想線が、第2の基準軸85aである。
A virtual line passing through the center of the circle of the
本開示の実施の形態2の蛍光体光学素子30上のスポット31の位置調整では、蛍光体光学素子30を保持した蛍光体保持部材55を、図19に示すX軸方向、および/または、Y軸方向に動かすことで実施する。なお、図19に示すX軸方向およびY軸方向は互いに直交する方向であり、X軸方向は、上面視で出射光12の光軸に平行な方向である。
In the position adjustment of the
蛍光体保持部材55がX軸方向およびY軸方向の2方向に動かされることで、スポット31は、蛍光体光学素子30上のスポット31を設計値の位置、すなわち、第1の基準軸84aから、第1の基準軸84aに直交する方向への距離であるX0、および、第2の基準軸85aから、第2の基準軸85aに直交する方向への距離であるY0に調整される。
By moving the
蛍光体保持部材55の位置調整によってスポット31が所望の位置に調整された後には、図16に示すように、蛍光体保持部材55は、第2の基台42に、第5のねじ56によって締結されている。
After the
なお、蛍光体光学素子30上のスポット31の大きさの調整により実行される第1の集光レンズ20は、実施の形態1と同様であるため、説明を省略する。
Note that the
蛍光体光学素子30上のスポット31は、実施の形態1では、第2の集光レンズ23を動かして調整されたが、実施の形態2では、蛍光体光学素子30を保持している蛍光体保持部材55を動かして調整される。
The
実施の形態1でのスポット31の調整方法では、投光装置101の光学構成の設計上、第2の集光レンズ23を動かした際のスポット31の位置が変化する感度が非常に高く、第2の集光レンズ23をμmオーダで動かして調整が必要である。
In the adjustment method of the
一方、実施の形態2でのスポット31の調整方法では、実施の形態1と比較して、蛍光体保持部材55を動かした際のスポット31の位置が変化する感度は、高くない。そのため、半導体発光素子11および第1の集光レンズ20を保持する第2の基台42と、蛍光体光学素子30および反射部材150を保持する蛍光体保持部材55とを、着脱可能な別体として形成することで、蛍光体光学素子30上でのスポット31の位置調整は、より容易となる。
On the other hand, in the method for adjusting the
また、実施の形態1では、第2の集光レンズ23という投光装置101の中では比較的小さな光学部材を動かして蛍光体光学素子30上のスポット31を調整するのに対して、実施の形態2では、蛍光体保持部材55という大きな部材を動かして蛍光体光学素子30上のスポット31を調整する。そのため、より簡便に、且つ、投光装置101を複数製造した際のスポット31の位置ずれの違いが少ない安定した調整が可能である。
Further, in the first embodiment, the
また、ねじにより蛍光体保持部材55を第2の基台42に締結できるため、簡便に且つ強固に蛍光体保持部材55を第2の基台42に固定することができる。このように、第2の集光レンズ23を第2の基台42に固定するよりも、蛍光体保持部材55を第2の基台42に固定する方が簡便に且つ精度良く固定できるため、外部環境の変化によるスポット31の位置のずれに関しても、ずれ量の変化が少ない信頼性の高い投光装置101aが提供可能である。
Further, since the
以下、図21Aおよび図21Bを用いて、蛍光体保持部材55の構成を説明する。
Hereinafter, the configuration of the
図21Aは、本開示の実施の形態2に係る投光装置101aが備える蛍光体保持部材55の構成を説明する正面側から見た場合の斜視図である。図21Bは、本開示の実施の形態2に係る投光装置101aが備える蛍光体保持部材55の構成を説明する裏面側から見た場合の斜視図である。
FIG. 21A is a perspective view of the configuration of the
図21Aに示す蛍光体光学素子30は、半田もしくは接着などの手段により、蛍光体保持部材55に固定されている。
The phosphor
また、蛍光体保持部材55には、蛍光体光学素子30上のスポット31の位置の基準となる2つの貫通穴が形成されている。具体的には、蛍光体保持部材55には、2つの貫通穴として、円形の穴形状である第3の基準穴57と、長穴形状である第4の基準穴58とが、鋳造または、加工にて形成されている。
The
また、図21Aに示すように、蛍光体保持部材55には、反射部材150を取付けるために、2つの第2の取付け穴59が形成されている。
Further, as shown in FIG. 21A, two second mounting holes 59 are formed in the
上記のスポット31の調整において説明したように、蛍光体光学素子30上のスポット31の位置は、蛍光体保持部材55に形成された第3の基準穴57と第4の基準穴58とに対して、精度良く位置調整される。
As described in the adjustment of the
一方、第3の基準穴57および第4の基準穴58を貫通穴にすることで、第3の基準穴57および第4の基準穴58の上側に反射部材150を取付けることができる。
On the other hand, the reflecting
具体的には、図18に示すように、反射部材150に形成された2つの基準となるボスである第1の基準ボス151と第2の基準ボス152とを、蛍光体保持部材55の第3の基準穴57と第4の基準穴58とにそれぞれ挿入することで、反射部材150は、蛍光体保持部材55に、精度良く取付けられている。
Specifically, as shown in FIG. 18, the
すなわち、蛍光体光学素子30上のスポット31の位置と反射部材150の取付け位置とは、蛍光体保持部材55に形成された同一箇所を基準としているため、光源装置1aの蛍光体光学素子30上のスポット31の位置と反射部材150との位置精度向上につながる。そのため、特に、投光装置101が遠方を照射する際には、配光特性の、投光装置101の製造によるずれを抑制することができる。
That is, the position of the
また、投光装置101の各部材を組み立てる際の位置基準は、蛍光体保持部材55に形成された第3の基準穴57および第4の基準穴58である。
The position reference when assembling each member of the light projecting
反射部材150とは異なる部材である取付け部材の一例である放熱部材60に、投光装置101aを設置する場合、放熱部材60に形成された第1の基準ピン63と第2の基準ピン64とを、スポット31の位置の基準である蛍光体保持部材55に形成された第3の基準穴57と第4の基準穴58とにそれぞれ挿入して、設置する。こうすることで、放熱部材60に投光装置101aを取付けた場合においても、所望の配光特性を得ることができる。
When the light projecting
(その他)
以上、本開示に係る投光装置および投光装置の製造方法について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、上記の実施の形態に限定されるものではない。
(Other)
As described above, the light projecting device and the method for manufacturing the light projecting device according to the present disclosure have been described based on the embodiments. However, the present disclosure is not limited to the above embodiments.
例えば、上記実施の形態では、蛍光体光学素子を保持する保持部材に、反射部材が取付けられる貫通穴が形成されている。しかしながら、蛍光体光学素子が配置される保持部材と、反射部材が取付けられる貫通穴が形成されている保持部材とは、別体でもよい。これら2つの保持部材の位置関係が固定されている状態であれば、第1の集光レンズと、蛍光体光学素子と、反射部材とは、精度良く位置合わせされ得る。 For example, in the above-described embodiment, a through hole in which the reflecting member is attached is formed in the holding member that holds the phosphor optical element. However, the holding member in which the phosphor optical element is arranged and the holding member in which the through hole to which the reflecting member is attached are formed separately. If the positional relationship between these two holding members is fixed, the first condensing lens, the phosphor optical element, and the reflecting member can be aligned with high accuracy.
また、例えば、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素および機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。 In addition, for example, it is realized by arbitrarily combining the components and functions in each embodiment without departing from the scope of the present disclosure, or forms obtained by subjecting each embodiment to various modifications conceived by those skilled in the art Forms to be made are also included in the present disclosure.
本開示は、半導体発光素子と蛍光体素子とを有する光源装置を用いた投光装置として、例えば、車両用のヘッドライトなど、種々の光デバイスとして広く利用することができる。 The present disclosure can be widely used as a light projecting device using a light source device having a semiconductor light emitting element and a phosphor element, for example, as various optical devices such as a headlight for a vehicle.
1、1a 光源装置
10 半導体発光装置
11 半導体発光素子
12 出射光
18 リングねじ
20 第1の集光レンズ(第1の集光部材)
21 第1の集光レンズホルダ
22 第1の集光レンズユニット
23 第2の集光レンズ(第2の集光部材)
24 第1の押圧ばね
25 第2の押圧ばね
26 第4のねじ
27 凹部
30 蛍光体光学素子
31 スポット
33 透光カバー
34 透光カバー保持部材
36 給電用FPC
37 基板
38 コネクタ
39 第1のねじ
40 基台
41 第2のねじ
42 第2の基台(基台)
51 第3のねじ
52 第1の基準穴
53 第2の基準穴
54 第1の取付け穴(貫通穴)
55 蛍光体保持部材(保持部材)
56 第5のねじ
57 第3の基準穴
58 第4の基準穴
59 第2の取付け穴
60 放熱部材(取付け部材)
61 ベースプレート
61a 取付け部
62 放熱フィン
63 第1の基準ピン
64 第2の基準ピン
65 ねじ部
70 電源ケーブル
80 土台
80a 設置面
81 観察用レンズ
82 第3の基準ピン
83 第4の基準ピン
84、84a 第1の基準軸
85、85a 第2の基準軸
86 第1の調整ピン
87 第2の調整ピン
91 放射光
92 散乱光
93 蛍光
101、101a 投光装置
150 反射部材
151 第1の基準ボス
152 第2の基準ボス
DESCRIPTION OF
21 1st condensing
24
37
51
55 Phosphor holding member (holding member)
56
61
Claims (10)
前記半導体発光素子から放射された前記レーザ光を集光する第1の集光部材と、
前記第1の集光部材からの前記レーザ光が照射される蛍光体光学素子と、
前記蛍光体光学素子により前記レーザ光が波長変換された蛍光の角度を変える反射部材と、
前記蛍光体光学素子と前記反射部材とを保持する保持部材と、を備え、
前記保持部材には、貫通穴が形成され、
前記反射部材は、前記貫通穴に取付けられる、
投光装置。 A semiconductor light emitting device that emits laser light;
A first condensing member that condenses the laser light emitted from the semiconductor light emitting element;
A phosphor optical element irradiated with the laser light from the first light collecting member;
A reflecting member that changes the angle of fluorescence in which the laser light is wavelength-converted by the phosphor optical element;
A holding member for holding the phosphor optical element and the reflecting member,
A through hole is formed in the holding member,
The reflective member is attached to the through hole.
Floodlight device.
前記長穴は、前記円穴と前記長穴との並び方向に長尺である、
請求項1記載の投光装置。 The through hole is composed of a circular hole and a long hole,
The elongated hole is elongated in the direction in which the circular hole and the elongated hole are aligned.
The light projecting device according to claim 1.
請求項1または2記載の投光装置。 A base for holding the semiconductor light emitting element and the first light collecting member;
The light projecting device according to claim 1.
請求項3記載の投光装置。 The light projecting device according to claim 3, wherein the holding member is the base.
請求項3記載の投光装置。 The light projecting device according to claim 3, wherein the holding member is disposed on the base.
前記第2の集光部材は、前記第1の集光部材で集光された光の光軸に直交する方向に移動可能に前記基台に取付けられている
請求項4または5記載の投光装置。 A second condensing member that is disposed between the first condensing member and the phosphor optical element and that emits the light collected by the first condensing member to the phosphor optical element; Prepared,
The light projecting device according to claim 4, wherein the second light collecting member is attached to the base so as to be movable in a direction orthogonal to an optical axis of light condensed by the first light collecting member. apparatus.
請求項1〜6のいずれか1項に記載の投光装置。 An attachment member different from the reflection member is attached to the opening of the through hole opposite to the side on which the reflection member is attached.
The light projection device according to any one of claims 1 to 6.
前記半導体発光素子から放射された前記レーザ光を集光する集光部材と、
前記集光部材からの前記レーザ光が照射される蛍光体光学素子と、
前記蛍光体光学素子により前記レーザ光が波長変換された光の角度を変える反射部材と、
前記反射部材を保持する保持部材と、を備え、
前記保持部材には、貫通穴が形成され、
前記貫通穴の一方側の開口には、前記反射部材が取付けられ、
前記貫通穴の他方側の開口には、前記反射部材とは異なる取付け部材が取付けられている、
投光装置。 A semiconductor light emitting device that emits laser light;
A condensing member that condenses the laser light emitted from the semiconductor light emitting element;
A phosphor optical element irradiated with the laser light from the light collecting member;
A reflecting member that changes the angle of the light whose wavelength is converted by the phosphor optical element;
A holding member for holding the reflecting member,
A through hole is formed in the holding member,
The reflective member is attached to the opening on one side of the through hole,
An attachment member different from the reflection member is attached to the opening on the other side of the through hole,
Floodlight device.
請求項7または8記載の投光装置。 The attachment member is a heat dissipation member.
The light projection device according to claim 7 or 8.
前記スポット位置を調整した後に、前記レーザ光および前記レーザ光によって励起されて前記蛍光体光学素子から発せられた蛍光を反射する反射部材に設けられたボスを、前記貫通穴に嵌合することで、前記反射部材を前記保持部材に取付ける
投光装置の製造方法。 The spot of the laser light on the phosphor optical element is adjusted by adjusting the position of the condensing member that condenses the laser light emitted from the semiconductor light emitting element with reference to the position of the through hole formed in the holding member. Adjust the position,
After adjusting the spot position, a boss provided on a reflection member that reflects the fluorescence emitted from the phosphor optical element by being excited by the laser light and the laser light is fitted into the through hole. A method of manufacturing a light projecting device, wherein the reflecting member is attached to the holding member.
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