JP2019517951A - レーザベース光源 - Google Patents

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Abstract

レーザ、光ファイバ、変換装置、および検出器を含むレーザベース光源である。レーザはレーザピーク発光波長を有するレーザ光を放射し、光ファイバはレーザ光が変換装置の第１表面において受け取られるようにガイドし、変換装置は、レーザ光の少なくとも一部を、レーザピーク発光波長よりも長いピーク発光波長を有する変換光へ変換する。光ファイバは、さらに、変換光の一部をレーザの方向に戻りガイドし、かつ、検出器は、戻りガイドされた変換光の少なくとも一部を検出する。車両用ヘッドライトは、そうしたレーザベース光源を含み、かつ、照明システムは、そうした車両用ヘッドライトを含む。

Description

本発明は、レーザベース光源、そうしたレーザベース光源を有する車両用ヘッドライト、および、そうしたレーザベース光源を少なくとも１つ有する照明システムに関する。
高輝度光源においては、レーザによって放射される青色光により励起されるコンバータ（converter）として、しばしば、蛍光体が使用される。放射された光の測定および制御のために、コンバータヘッドは、センサまたは検出器を備えることができるだろう。検出器またはセンサのフィードバック信号は、レーザを制御するために使用される。そうしたレーザベース光源に係る眼の安全性（eye-safety）は、故障の場合にも保証されなければならない。さらに、レーザベース光源の物理的フォームファクタは、例えば、そうしたレーザベース光源を有する車両用ヘッドライトに係るデザインの自由度を増加させるためにフレキシブルであるべきである。
米国特許出願第20090296018号、独国特許出願第102013207841号、および独国特許出願第102013207841号は、コンバータ並びに励起放射線をコンバータへ輸送するために使用されるライトガイド（light guide）の機能をモニタリングするための様々な方法を提案した。特に、ライトガイドを光ファイバの束として、または、分岐光路（branched light path）の構造体として具現化することが提案された。構造体では、一方のファイバまたは光路は、次いで変換された光の一部をモニタリング検出器へ戻りガイド（back guiding）するために使用することができ、一方で、他のファイバまたは光路が、次いで励起放射線を変換器へ前進ガイド（forward guiding）するために機能する。いくつかのファイバまたは分岐構造体を使用するせいで、不運にも、これらのシステムは複雑であり、かつ、高価である。
本発明の目的は、レーザベースのヘッドライトを提供することである。特には、改善された眼の安全性およびフレキシブルな物理的フォームファクタを有するレーザベース光源である。
第１の態様に従って、レーザベース光源が提供される。レーザベース光源は、少なくとも１つのレーザ、少なくとも１つの光ファイバ、少なくとも１つの変換装置、および、少なくとも１つの検出器を含む。少なくとも１つのレーザは、レーザピーク発光波長を有するレーザ光を放射するように適合されている。少なくとも１つの光ファイバは、レーザ光が少なくとも１つの変換装置の第１表面において受け取られるように、レーザ光をガイドするように適合されている。変換装置は、レーザ光の少なくとも一部を変換光へ変換するように適合されている。変換光のピーク発光波長は、レーザピーク発光波長よりも長い波長の範囲内にある。少なくとも１つの光ファイバは、さらに、変換光の一部を少なくとも１つのレーザの方向に戻りガイドするように適合されている。検出器は、戻りガイドされた変換光（back guided converted light）の少なくとも一部を検出するように適合されている。
光ファイバによるレーザと変換装置の非干渉化（decoupling）は、レーザベース光源、および、特には車両用ヘッドライトといった光源の設計に関してフレキシビリティを増すことができる。電気的ドライバ（electrical driver）を有するレーザ（後者は、コントローラによって構成され、または、コントローラと組み合わされてよい）は、変換装置とは異なる場所に配置され得る。コントローラまたは電気的ドライバによるレーザの制御は、少なくとも部分的に検出器によって可能にされる。検出器信号が、戻りガイドされた変換光の検出された部分に反応して生成され得る。コントローラ及び／又は電気的ドライバによってレーザベース光源に係るクローズドループ制御のために使用され得るものである。
ガイドされたレーザ光および戻りガイドされた変換光は、同じ光ファイバを介して伝送される。変換光の一部を検出器へ転送するため、または、変換装置の隣りに配置された代替の検出器、及び／又は、レーザの隣りに配置された電気的ドライバによって生成された検出器信号をコントローラへ転送するために、レーザと変換装置との間には追加の光学的または電気的接続が必要とされない。信号線の数の減少は、さらに、レーザベース光源のフレキシビリティを増加させる。検出器は、さらに、光ファイバまたは変換装置の誤動作を検出するために使用され得る。検出された戻りガイドされた変換光の強度が低いとすぐにレーザがスイッチオフされ得る。低さは、例えば、光ファイバの破損、または、変換装置の置換または除去についての指標として理解され得るものである。
レーザベース光源は、レーザピーク発光波長の周辺で定義された波長範囲の光が、変換装置または変換モジュールの隣りにある光ファイバの側部によっては本質的に受け取られないように構成され得る。光ファイバによって本質的にレーザ光が戻りガイドされない場合、変換光の検出が単純化され得る。
変換装置は、変換装置の第１表面において受け取られるレーザ光全体を本質的に変換するように構成され得る。追加レーザのような追加の青色光源、および、変換器なしの対応する光学デバイス（例えば、光ガイド、レンズ、散乱装置、等）が、この場合に使用されてよく、変換光、および、例えば、既定の白色点（white point）のような既定の色点を有する追加の青色光を含む混合光を得るために十分な青色光を放射する。
変換装置は、代替的に、レーザ光の少なくとも一部が変換されないが、例えば、反射されるように、構成されてよい。変換光と変換されていないレーザ光との混合が、この場合には、既定の色点を有する白色光を生成するために使用され得る。
検出器は、戻りガイドされたレーザ光、特には戻りガイドされた反射レーザ光の検出が低減され、または、回避されるように構成され得る。検出器は、例えば、戻りガイドされたレーザ光が、より少なく、又は、ほぼ検出されないように、光ファイバの光軸に関してある角度で配置されてよい。戻りガイドされたレーザ光の強度および角度分布は、例えば、レーザ光を反射する変換装置の反射特性によって影響され得る。代替的または追加的に、レーザピーク発光波長の光と周辺の光とがフィルタされ、かつ、好ましくは変換光だけが伝送されるように、検出器の前にフィルタが配置されてよい。さらに、戻りガイドされた変換光の角度分布および戻りガイドされたレーザ光の角度分布に影響を及ぼすために、レンズ、アパーチャ（apertures）、等のような光学デバイスが使用され得る。
レーザベース光源は、２つ、３つ、４つ、またはそれ以上の検出器を含んでよい。レーザベース光源は、さらに、戻りガイドされた変換光の検出を抑制するためのフィルタ、等を任意的に用いて、戻りガイドされたレーザ光を検出するための追加の検出器を含んでよい。
レーザベース光源は、２つ、３つ、４つ、またはそれ以上のレーザを含んでよい。１つの光ファイバによってガイドされるレーザ光を放射するレーザのアレイのようなものである。代替的に、レーザベース光源は、レーザのアレイのような２つ、３つ、４つ、またはそれ以上のレーザと各レーザに対する１つの光ファイバ、および、任意的に各光ファイバに対する１つの検出器を含んでよい。
変換装置は、変換素子、取り付け構造体、ヒートシンク、および、任意的に反射構造体を含んでよい。変換素子は、例えば、青色レーザ光の少なくとも一部を黄色変換光へ変換するための蛍光体を含んでよい。蛍光体は、例えば、セリウムがドープされた（Cerium doped）イットリウム−アルミニウム−ガーネット（YAG）のセラミックブロックであってよい。セラミックブロックの表面のうち１つは、変換装置の第１表面であり得る。
少なくとも１つの光ファイバは、少なくとも１つの光ファイバの光軸に関して、第１開口数を有する少なくとも第１ガイド構造体および第２開口数を有する少なくとも第２ガイド構造体を含む。検出器は、光軸に関して第１境界角度より大きい、光軸に関する角度で、変換装置から少なくとも１つの光ファイバによって受け取られた戻りガイドされた変換光の一部を受け取るように構成されてよく、第１境界角度は、第１開口数と第２開口数のうち、より小さい開口数によって定められる。
検出器は、例えば、変換された光が、第１境界角度と、第１開口数および第２開口数のうち大きい方によって定められる第２境界角度との間の角度の範囲内で受け取られるように配置されてよい。異なる開口数を有する光ファイバの異なる領域の形状は、変換装置におけるレーザビームの形状を決定するだけでなく、変換装置のどの領域から戻りガイドされた変換光が検出されるか、および、戻りガイドされた反射レーザ光の角度分布も決定する。検出器の検出位置の選択は、従って、検出される戻りガイドされた変換光と、例えば、戻りガイドされたレーザ光の妨害との間のコントラストを増加させるために使用することができる。
検出器は、変換装置から少なくとも１つの光ファイバによって受け取られた戻りガイドされた変換光の一部を受け取るように構成されてよい。第１開口数および第２開口数のうち大きい方によって定められる光学軸に関する第２境界角度より大きい、光学軸に関する角度におけるものである。
光ファイバは、この場合に、より大きい開口数によって定められる第２境界角度よりも大きい、光ファイバの光軸に関する角度で受け取られた変換光が、検出器へ戻りガイドされるように、構成されてよい。
光ファイバは、例えば、コアの他に、異なる屈折率を有する２つ、３つ、４つ、またはそれ以上のクラッドを含む光ファイバであってよい。クラッドは、戻りガイドされた変換光が、より小さい開口数によって定められる第１境界角度とより大きい開口数によって定められる第２境界角度との間の角度範囲において、および、より大きい開口数によって定められる第２境界角度より大きい光ファイバの光軸に関する角度範囲においてさえも検出され得るように、配置されている。クラッドの数は、使用され得る異なる開口数の最大数を定めるものである。
少なくとも１つの光ファイバは、例えば、ダブルクラッド光ファイバであってよい。第１ガイド構造体は、ダブルクラッド光ファイバのコアである。第２ガイド構造体は、ダブルクラッド光ファイバの内側クラッドである。ダブルクラッド光ファイバは、さらに、外側クラッドを含む。
異なる開口数は、例えば、石英ガラスの異なるドーピングによって製造することができる。ダブルクラッド光ファイバにより、レーザ光と戻りガイドされた変換光を少なくとも部分的に非干渉化することができる。
コアの第１屈折率は、内側クラッドの第２屈折率よりも大きくてよい。内側クラッドの第２屈折率は、外側クラッドの第３屈折率よりも大きくてよい。
コアの第１開口数は、内側クラッドの第２開口数より小さい。
コアの屈折率の２乗と内側クラッドの屈折率の２乗との間の差異が、この場合には、内側クラッドの屈折率の２乗と外側クラッド屈折率の２乗との差異より小さくてよい。
レーザベース光源は、この場合に、好ましくは、レーザ光が、第１開口数によって定められる第１境界角度より小さい第１の角度範囲内でコアによって受け取られるように構成されてよく、レーザ光は、コアの中で変換装置に対してガイドされる。レーザベース光源は、さらに、変換光の一部が、第１境界角度より大きい第２の角度範囲内でコアまたは内側クラッドによって受け取られるように構成されてよく、変換光の一部は、コアおよび内側クラッドの中で検出器に対して戻りガイドされる。検出器は、光軸に関して第１境界角度より大きい角度で、戻りガイドされた変換光の一部を受け取るように構成されている。
レーザベース光源は、変換光の一部が、第２の角度範囲内でコアによって受け取られるように構成されてよく、変換光は、コアおよび内側クラッドの中で検出器に対して戻りガイドされる。第２の角度範囲は、第２開口数によって定められる第２境界角度より大きい。検出器は、光軸に関して、第２境界角度より大きく、かつ、コアの第１屈折率および外側クラッドの第３屈折率によって定められる最大角度より小さい角度で、戻りガイドされた変換光の一部を受け取るように構成されている。
コアと内側クラッドの組み合わせは、コアの第１開口数の２乗と外側クラッドの第３開口数の２乗との間の差異に係る平方根に比例する最大開口数を定める。最大角度は、最大開口数によって定められる。第２の角度範囲内でコアによって受け取られた光だけが、ダブルクラッド光ファイバによってガイドされる。光軸に関して第２境界角度よりも大きく、かつ、最大角度よりも小さい角度で戻りガイドされた変換光の一部を受け取るように構成された検出器は、変換装置の方向においてコア表面の画像を検知する。
レーザベース光源は、第１光学デバイスおよび第２光学デバイスを含む。第１光学デバイスは、レーザ光が第１の角度範囲内でコアによって受け取られるように、レーザ光をコアに対して焦点合わせされるように構成されている。第２光学デバイスは、変換光の一部が、第２開口数によって定められる第２境界角度より大きい角度でコアまたは内側クラッドによって受け取られるように、変換光の少なくとも一部がコアまたは内側クラッドに対して焦点合わせされるように構成されている。
第１光学デバイスおよび第２光学デバイスは、それぞれ、レンズ、アパーチャ、等のような１つ、２つ、３つ、または、それ以上の光学エレメントを含んでよい。第１光学デバイスおよび第２光学デバイスは、レーザ光、変換光、および、任意的に変換装置から戻って来るレーザ光の角度分離（angular separation）を改善するために使用され得る。レーザおよび第１光学デバイスは、好ましくは、第１光学デバイスを通過する実質的に全てのレーザ光がコアによってだけ受け取られるように構成されてよい。第１光学デバイスは、例えば、レーザ光をコアに対して焦点合わせさせるためのレンズ、または、アパーチャとレンズとの組み合わせを含んでよい。第２光学デバイスは、例えば、変換光の既定の部分が、コアまたは内側クラッドにおいて既定の角度の下で焦点合わせされるように適合されてよい。
コアの第１開口数は、一つの代替的な実施形態に従って、内側クラッドの第２開口数より大きい。
コアの屈折率の２乗と内側クラッドの屈折率の２乗との間の差異が、この場合には、内側クラッドの屈折率の２乗と外側クラッド屈折率の２乗との差異より小さくてよい。変換光は、コアのより大きい開口数によって定められる境界角度よりも小さい角度でコアによって受け取られ得る。コアは、この場合には、戻りガイドされた変換光を輸送するために使用されている。戻りガイドされた変換光により、検出器によって検出された変換装置の領域は、この場合には、変換装置の励起される領域のうち小さな部分である。第１光学デバイスおよび第２光学デバイスは、戻りガイドされた変換光によって検出される変換装置の領域の定義をサポートするために使用され得る。さらに、コア、内側クラッド、および外側クラッドの形状は、上述のように、戻りガイドされた変換光の検出を改善するために適合されてよい。加えて、検出器が戻りガイドされた変換光を受け取る光ファイバの光軸に関する角度は、検出角度がコアの屈折率および外側クラッドの屈折率によって定められる最大角度よりも小さい限り、コアのより大きい開口数によって定められる境界角度よりも大きい角度範囲内にあってよい。
レーザベース光源は、検出器から検出器信号を受け取るように構成されている少なくとも１つのコントローラを含んでよい。少なくとも１つのコントローラは、受け取った検出器信号に基づいて少なくとも１つのレーザを制御するために、制御信号を提供するように構成されている。
レーザベース光源の制御の少なくとも一部は、レーザを駆動するための電気的ドライバを含むことができる集積コントローラによって実行され得る。コントローラは、さらに、受け取った検出器信号に基づいて、そして、加えて、さらなる外部センサによって生成され得る外部制御信号に基づいて、レーザベース光源の発光を適合させるために外部制御信号を受信するように構成されてよい。
コントローラまたは電気的ドライバさえも、代替的なアプローチにおいては、レーザベース光源の外側に配置され得る。電気的ドライバおよびコントローラは、例えば、２つ、３つ、４つ、またはそれ以上のレーザベース光源を制御かつ駆動するように構成され得る。
少なくとも一つのコントローラは、代替的にまたは追加的に、検出器によって測定された戻りガイドされた変換光の強度が既定の閾値以下である場合に、少なくとも１つのレーザをスッチオフするように構成されてよい。
レーザまたは複数のレーザは、上述のように、内部または外部コントローラによってスイッチオフされ得る。
少なくとも１つのコントローラは、さらに、第１検出器から第１検出器信号を受信するように構成されてよく、第１検出器は第１レーザと関連付けられている。少なくとも１つのコントローラは、受け取った第１検出器信号に基づいて第１レーザを制御するための第１制御信号を提供するように構成されてよい。
２つ、３つ、４つ、またはそれ以上のレーザを含むレーザベース光源に係る全体的な光出力は、他のレーザの光出力の適合のために１つのレーザからの検出器信号を考慮に入れることによって制御され得る。
さらなる態様に従って、車両用ヘッドライトが提供される。車両用ヘッドライトは、上述のように、少なくとも１つのレーザベース光源を含む。車両用ヘッドライトは、上述のように、２つ、３つ、４つ、またはそれ以上のレーザベース光源を含んでよい。
さらなる態様に従って、照明システムが提供される。照明システムは、上述のように、例えばモーターバイクの場合には少なくとも１つの車両用ヘッドライト、そして、例えば自動車の場合には少なくとも２つの車両用ヘッドライト、および、少なくとも１つの発光制御装置を含んでいる。発光制御装置は、レーザベース光源に対して制御信号を提出するように構成されてよい。
本発明の好ましい実施形態は、また、従属請求項とそれぞれの独立請求項とのあらゆる組み合わせであってもよいことが理解されるべきである。
さらなる有利な実施形態が、以下に定められる。
本発明のこれら及び他の態様は、以降に説明される実施形態から明らかになり、かつ、実施形態を参照して説明される。
これから、添付の図面を参照して実施形態に基づいて、例として、本発明が説明される。
図１は、レーザベース光源の第１実施形態に係る原理図を示している。 図２は、レーザベース光源の第２実施形態に係る原理図を示している。 図３は、第１光ファイバの光軸に対して平行な断面に係る原理図を示している。 図４は、第１光ファイバの光軸に対して垂直な断面に係る原理図を示している。 図５は、第２光ファイバの光軸に対して平行な断面に係る原理図を示している。 図６は、第２光ファイバの光軸に対して垂直な断面に係る原理図を示している。
図面において、全体を通して同様な番号は同様なオブジェクトを参照する。図中のオブジェクトは、必ずしも縮尺通りに描かれてはいない。
本発明の様々な実施形態が、図面を用いてこれから説明される。
図１は、レーザベース光源100の第１実施形態に係る原理図を示している。レーザベース光源100は、レーザ光10を放射するように構成されたレーザ110を含む。レーザ110は、レーザ110を駆動するための電気ドライバを含むコントローラ150を用いて制御されている。コントローラ150は、光ファイバ120によって戻りガイドされた光を検出するように構成された検出器140から検出器信号を受信する。レーザ光10は、この場合には、光ファイバ120の入口ファセットに対するレンズである第１光学デバイス151を用いて焦点合わせされる。光ファイバ120の入口ファセットは、レーザ光10の反射を妨げるように構成することができる。レーザ110、第１光学デバイス151、コントローラ150、および検出器140は、光ファイバ120の同じ側に配置されており、そして、レーザモジュールとしてみなされ得る。レーザモジュールは、光ファイバ120をレーザモジュールに対して永続的に又は取り外し可能に結合するためのインターフェイス（図示なし）を備えてよい。光ファイバ120は、レーザ光10を変換装置130に対してガイドするように構成されているシングルクラッド（single cladded）の光ファイバである。光ファイバ120は、さらに、変換装置130の側面から受け取った光を、レーザ110又はより一般的なレーザモジュールの側面へ戻りガイドするよう構成されており、その結果、検出器140によって受信された戻りガイド光を用いて、フィードバック信号が生成され得る。
光ファイバ120によってガイドされたレーザ光10は、第２光学デバイス152、例えばレンズ、を用いて、変換装置130の第１表面に対して焦点合わせされる。変換装置130は、レーザ光10を変換光20へ変換するように構成された蛍光体のような光変換材料を含む。変換光は、異なる波長を有し、または、レーザ光10の波長とは異なる、特には、より長い、波長範囲内の波長を有する。レーザ光10のピーク波長は、好ましくは青色波長の範囲内であり、かつ、変換光20のピーク波長は、好ましくは可視スペクトルの黄色波長範囲内にある。変換装置130は、変換装置130によって受け取られたレーザ光10の本質的に全てが光変換材料によって変換光20へ変換されるように、さらに構成されている。変換光20の角度分布は、変換装置130の光放射面の表面構造によって影響を受け得る。光放射面は、それに対してレーザ光10が焦点合わせされる第１表面と同一であってよい。変換装置130および第２光学デバイス152は、それに応じて適合されたインターフェイス（図示せず）によって光ファイバ120に対して永続的に又は取り外し可能に結合することができる、変換モジュールとしてみなされ得る。変換光20の一部は、第２光学デバイス152によって、光ファイバ120の出口ファセットに対して（レーザ光10に関して）焦点合わせされる。変換光20の一部は、光ファイバ120によって戻りガイドされる。レーザモジュールにおける検出器140は、戻りガイドされた変換光20の一部が検出されるように構成されている。
図２は、レーザベース光源100の第２実施形態に係る原理図を示している。この構成は、図１に関して説明された第１実施形態と非常に類似している。シングルクラッドの光ファイバ120が、ダブルクラッド（double cladded）光ファイバに置き換えられている。ダブルクラッド光ファイバは、第１屈折率ｎ１を有するコア121、第２屈折率ｎ２＜ｎ１を有する内側クラッド122、および第３屈折率ｎ３＜ｎ２を有する外側クラッド123、を含む。主な相違は、レーザ光10の一部が変換装置130の第１表面で反射されることである。この反射レーザ光11は、また、光ファイバ120の出口ファセットでも受け取られ、そうして、反射レーザ光11の一部も、光ファイバ120によって戻りガイドされる。戻りガイドされた変換光20と戻りガイドされた反射光11との間の比率は、変換光20と反射光11の角度分布によって影響され得る。もしくは、例えば、蛍光体の異なる表面において変換光20を反射し、かつ、変換光20を抽出するように構成されているこの第１表面において反射コーティングを備えることにより、例えば、レーザ光11の一部を反射する第１表面と光放射面を分離することによって影響され得る。変換光20と反射光11は、この場合には、適切に適合された光ミキサによって混合されてよい。光ミキサは、レーザベース光源100により含まれてよく、または、外部に配置されてよい。ダブルクラッド光ファイバは、変換光20と反射レーザ光11との間の少なくとも部分的な非干渉化（decoupling）を可能にする。
図３は、図２に示されるようにダブルクラッド光ファイバとして構成された第１光ファイバ120の光軸125に対して平行な断面に係る原理図を示している。ダブルクラッド光ファイバは、ＮＡｃ＝√（ｎ１２−ｎ２２）として定義される、コアの開口数ＮＡｃが、ＮＡｉｃ＝√（ｎ２２−ｎ３２）として定義される、内側クラッドの開口数ＮＡｉｃより小さいように、構成されている。光軸125と、ＮＡｃによって定められる第１境界角度161との間の入射角でコア121の光入射面において受け取られた光は、コア121の内部でガイドされる。光軸125と、ＮＡｍａｘ＝√（ｎ１２−ｎ３２）として定義される、ダブルクラッド光ファイバの最大開口数ＮＡｍａｘによって定められる最大角度163との間の入射角で（変換装置130から入射する光に関して）コアの光入射面121aにおいて受け取られた光は、内側クラッド122の内部でガイドされる。ＮＡｉｃによって定められる第２境界角度162よりも小さい入射角で（変換装置130から入射する光に関して）内側クラッドの光入射面122aによって受け取られた光は、内側クラッド122の内部でガイドされる。最大角度163より大きい角度でコア121の光入射面において受け取られた光、または、光軸125に対して平行な内側クラッドの軸126に関して第２境界角度162よりも大きい角で内側クラッドの光入射面122aによって受け取られた光は、外側クラッド123に入った後で吸収される。
ダブルクラッド光ファイバは、第１境界角度161よりも大きい角度について、変換光20と反射レーザ光11の戻りガイドを少なくとも部分的に非干渉化するために使用され得る。内側クラッド122は、反射レーザ光11、例えば青色レーザ光、（しかし変換光20ではない）が、第１境界角度161より大きい角度で受け取られた戻りガイド反射レーザ光11の強度を減少させるために、吸収されるように、さらに構成されてよい。代替的または追加的に、青色レーザに対するフィルタまたは吸収体が、第１境界角度161より大きい角度の反射レーザ光11の戻りガイドを回避または低減するために、変換装置の側面、かつ、特にはレーザの側面で、ダブルクラッド光ファイバのファセットの一部において配置されてよい。
図４は、図３に関して説明された第１光ファイバ120の光軸125に対して垂直な断面に係る原理図を示している。より小さい開口数ＮＡｃを有するコアの光入射面121aは、この場合には、矩形であり、ここで、コアの光入射面121aを取り囲んでいる内側クラッドの光入射面122aは、外側クラッド123に対して円形の外側境界を有している。コア121の矩形形状は、第２光学デバイスと組み合わせて、変換装置130、および、特には、変換装置130に含まれる変換材料（蛍光体）上で既定の照明パターンを定めるために使用される。レーザ110によって放射されるレーザ光（青色レーザ光）を輸送するために使用されるコア121（低ＮＡ領域）は、内側クラッド122の高ＮＡ領域の内側に置かれている。変換装置130の領域、もしくは、より正確には、変換装置130に含まれ、検出器140によって検出される変換材料は、コア121の中でガイドされるレーザ光10によって励起される領域よりも大きい。検出器140が、第２境界角度162より大きいが最大角度163よりも小さい角度の下で検出している場合には、コアの光入射面121aに係る像が検出される。
図５は、図２に示されるようにダブルクラッド光ファイバとして構成された第２光ファイバ120の光軸125に対して平行な断面に係る原理図を示している。一般的な構成は、図３に関して説明されたものと非常に類似しているが、コア121の開口数ＮＡｃが、内側クラッド122の開口数ＮＡｉｃより大きい。ダブルクラッド光ファイバは、コア121の開口数ＮＡｃが、内側クラッド122の開口数ＮＡｉｃより大きいように、構成されている。光軸125と、第２境界角度162との間の入射角でコアの光入射面121aにおいて受け取られた光は、コア121の内部でガイドされる。光軸125と、最大角度163との間の入射角でコアの光入射面121aにおいて受け取られた光は、内側クラッド122の内部でガイドされる。第１境界角度161より小さい入射角で内側クラッドの光入射面122aにおいて受け取られた光は、内側クラッド122の内部でガイドされる。最大角度163より大きい角度コアの光入射面121aにおいて受け取られた光、もしくは、第１境界角度161より大きい（この場合には、第２境界角度162より小さい）入射角で内側クラッドの光入射面122aにおいて受け取られた光は、外側クラッド123に入った後で吸収される。
図６は、図５に関して説明された第２光ファイバ120の光軸125に対して垂直な断面に係る原理図を示している。より大きい開口数ＮＡｃを有するコアの光入射面121aは、この場合には、円形であり、ここで、コアの光入射面121aを取り囲んでいる内側クラッドの光入射面122aは、外側クラッド123に対して矩形の外側境界を有している。レーザ光10（青色レーザ光）を輸送するために使用されるコア121（高ＮＡ領域）は、内側クラッド122の低ＮＡ領域の内側に置かれている。変換装置130の領域、もしくは、より正確には、変換装置130に含まれ、検出器140によって検出される変換材料は、この場合、レーザ光10によって励起される変換材料の領域の小さい部分である。検出器140が、第２境界角度162より大きいが最大角度163よりも小さい角度の下で検出している場合には、コアの光入射面121aに係る像が検出され、変換材料の励起された領域から変換光20だけを受け取る。光ファイバ120の構成は、従って、変換装置130の変換材料上で検出領域を定めるために使用されてよい。
レーザ110によって放射されたレーザ光10を変換装置130までガイドするため、そして、変換装置130を用いて変換された変換光20をレーザ110の方向に戻りガイドするために、１つだけの光ファイバ120を使用することが、本発明の基本的なアイデアである。従って、レーザ110を制御するために検出信号をコントローラ150に戻すよう伝送するために使用し得る、２つの光ファイバ、または、電気信号ラインと組み合わせた１つの光ファイバを使用する代わりに、１つの光ファイバだけを使用することによって、広範囲にわたる配線が回避される。さらに、レーザ光10を放射する光ファイバ120の破損、または、変換装置130の移動のような誤動作は、戻りガイドされた変換光20が既定の閾値を下回る場合に、レーザ110の側面に配置された検出器140、例えばフォトダイオードなど、によって検出することができる。戻りガイドされた変換光20の検出は、ダブルクラッド、もしくは、さらにマルチクラッド光ファイバ120（３つ、４つ、またはそれ以上のクラッド）を使用することによって改善され得る。レーザ光の角度分布を、戻りガイドされた変換光20のうち１つから、および、任意的に、戻りガイドされたレーザ光10のうち１つ、例えば、反射レーザ光11のうち１つから非干渉化するために、コア、および、少なくとも１つのクラッド、例えば内側クラッドの異なる開口数が使用され得る。
図面および上記の説明において、本発明が詳細に図示され、かつ、説明されてきたが、そうした図示および説明は、説明的または例示的なものであって、限定的なものではないと考えられるべきである。
本開示を読むことから、当業者にとっては他の変更が明らかであろう。そうした変更は、当技術分野において既に知られており、かつ、ここにおいて既に説明されている特徴の代わりに、または、それに加えて使用され得る他の特徴を含み得るものである。
開示された実施形態に対する変形は、図面、明細書、および添付の請求項の研究から、当業者によって理解され、かつ、達成され得る。請求項において、単語「含む（”comprising”）」は、他のエレメントまたはステップを排除するものではなく、そして、不定冠詞「一つの（”a”または”an”）」は、複数のエレメントまたはステップを排除するものではない。所定の手段が相互に異なる従属請求項において引用されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に利用され得ないことを示すものではない。
請求項におけるいかなる参照符号も、その範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
１０ レーザ光
１１ 反射レーザ光
２０ 変換光
１００ レーザベース光源
１１０ （第１）レーザ
１２０ 光ファイバ
１２１ コア
１２１ａ コアの光入射面
１２２ 内側クラッド
１２２ａ 内側クラッドの光入射面
１２３ 外側クラッド
１２５ 光ファイバの光軸
１２６ 内側クラッドの軸
１３０ 変換装置
１４０ 検出器
１５０ コントローラ
１５１ 第１光学デバイス
１５２ 第２光学デバイス
１６１ 第１境界角度
１６２ 第２境界角度
１６３ 最大角度

Claims (15)

  1. 少なくとも１つのレーザ、少なくとも１つの光ファイバ、少なくとも１つの変換装置、および、少なくとも１つの検出器を含む、レーザベース光源であって、
    前記少なくとも１つのレーザは、レーザピーク発光波長を有するレーザ光を放射するように適合されており、
    前記少なくとも１つの光ファイバは、前記レーザ光が前記少なくとも１つの変換装置の第１表面において受け取られるように、前記レーザ光をガイドするように適合されており、
    前記変換装置は、前記レーザ光の少なくとも一部を変換光へ変換するように適合されており、
    前記変換光のピーク発光波長は、前記レーザピーク発光波長よりも長い波長の範囲内にあり、
    前記少なくとも１つの光ファイバは、さらに、前記変換光の一部を前記少なくとも１つのレーザの方向に戻りガイドするように適合されており、かつ、
    前記検出器は、前記戻りガイドされた変換光の少なくとも一部を検出するように適合されている、
    レーザベース光源。
  2. 前記少なくとも１つの光ファイバは、前記少なくとも１つの光ファイバの光軸に関して、第１開口数を有する第１ガイド構造体および第２開口数を有する第２ガイド構造体を含み、
    前記検出器は、前記光軸に関して第１境界角度より大きい、前記光軸に関する角度で、前記変換装置から前記少なくとも１つの光ファイバによって受け取られた前記戻りガイドされた変換光の一部を受け取るように適合されており、
    前記第１境界角度は、前記第１開口数と前記第２開口数のうち、より小さい開口数によって定められる、
    請求項１に記載のレーザベース光源。
  3. 前記検出器は、前記光軸に関して第２境界角度より大きい、前記光軸に関する角度で、前記変換装置から前記少なくとも１つの光ファイバによって受け取られた前記戻りガイドされた変換光の一部を受け取るように適合されており、
    前記第２境界角度は、前記第１開口数と前記第２開口数のうち、より大きい開口数によって定められる、
    請求項２に記載のレーザベース光源。
  4. 前記少なくとも１つの光ファイバは、ダブルクラッド光ファイバであり、
    前記第１ガイド構造体は、前記ダブルクラッド光ファイバのコアであり、
    前記第２ガイド構造体は、前記ダブルクラッド光ファイバの内側クラッドであり、かつ、
    前記ダブルクラッド光ファイバは、さらに、外側クラッドを含む、
    請求項２または３に記載のレーザベース光源。
  5. 前記コアの第１屈折率は、前記内側クラッドの第２屈折率より大きく、かつ、
    前記内側クラッドの前記第２屈折率は、前記外側クラッドの第３屈折率より大きい、
    請求項４に記載のレーザベース光源。
  6. 前記コアの前記第１開口数は、前記内側クラッドの前記第２開口数より小さい、
    請求項５に記載のレーザベース光源。
  7. 前記レーザベース光源は、前記レーザ光が、前記第１開口数によって定められる前記第１境界角度より小さい第１の角度範囲内で前記コアによって受け取られるように構成されており、前記レーザ光は、前記コアの中で前記変換装置に対してガイドされ、
    前記レーザベース光源は、前記変換光の一部が、前記第１境界角度より大きい第２の角度範囲内で前記コアまたは前記内側クラッドによって受け取られるように構成されており、前記変換光の前記一部は、前記コアおよび前記内側クラッドの中で前記検出器に対して戻りガイドされ、かつ、
    前記検出器は、前記光軸に関して前記第１境界角度より大きい角度で、前記戻りガイドされた変換光の前記一部を受け取るように構成されている、
    請求項６に記載のレーザベース光源。
  8. 前記レーザベース光源は、前記変換光の一部が、第３の角度範囲内で前記コアまたは前記内側クラッドによって受け取られるように構成されており、前記変換光の前記一部は、前記コアおよび前記内側クラッドの中で前記検出器に対して戻りガイドされ、
    前記第３の角度範囲は、前記第２開口数によって定められる第２境界角度より大きく、かつ、
    前記検出器は、前記光軸に関して、前記第２境界角度より大きく、かつ、前記コアの前記第１屈折率および前記外側クラッドの前記第３屈折率によって定められる最大角度より小さい角度で、前記戻りガイドされた変換光の前記一部を受け取るように適合されている、
    請求項７に記載のレーザベース光源。
  9. 前記レーザベース光源は、第１光学デバイスおよび第２光学デバイスを含み、
    前記第１光学デバイスは、前記レーザ光を前記コアに対して焦点合わせされるように構成されており、前記レーザ光は、前記第１の角度範囲内で前記コアによって受け取られ、かつ、
    前記第２光学デバイスは、前記変換光の少なくとも一部が前記コアまたは前記内側クラッドに対して焦点合わせされるように構成されており、前記変換光の前記一部は、前記第２開口数によって定められる第２境界角度より大きい角度で、前記コアまたは前記内側クラッドによって受け取られる、
    請求項７に記載のレーザベース光源。
  10. 前記コアの前記第１開口数は、前記内側クラッドの前記第２開口数より大きい、
    請求項５に記載のレーザベース光源。
  11. 前記レーザベース光源は、前記検出器から検出器信号を受け取るように構成されている少なくとも１つのコントローラを含み、かつ、
    前記少なくとも１つのコントローラは、受け取った前記検出器信号に基づいて前記少なくとも１つのレーザを制御するために、制御信号を提供するように構成されている、
    請求項１乃至３いずれか一項に記載のレーザベース光源。
  12. 前記少なくとも一つのコントローラは、前記検出器によって測定された前記戻りガイドされた変換光の強度が既定の閾値以下である場合に、前記少なくとも１つのレーザをスッチオフする、
    請求項１１に記載のレーザベース光源。
  13. 前記内側クラッドは、さらに、前記第１境界角度より大きい角度で前記コアまたは前記内側クラッドによって受け取られた、戻りガイドされたレーザ光の強度を低減するために、前記変換光ではなく、前記変換装置の前記第１表面で反射されたレーザ光が吸収されるように、構成されている、
    請求項５に記載のレーザベース光源。
  14. 請求項１乃至１３いずれか一項に記載のレーザベース光源を少なくとも１つ含む、
    車両用ヘッドライト。
  15. 少なくとも１つの請求項１４に記載の車両用ヘッドライト、および、少なくとも１つの発光制御装置を含み、
    前記発光制御装置は、少なくとも１つの前記車両用ヘッドライトに対して制御信号を提出するように適合されている、
    照明システム。
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