JP5352686B2 - Light projecting device, light projecting unit and light collecting member - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、投光装置、投光ユニットおよび集光部材に関し、特に、レーザ光が照射される蛍光部材を備えた投光装置、投光ユニットおよびレーザ光を蛍光部材に照射するための集光部材に関する。 The present invention relates to a light projecting device, a light projecting unit, and a condensing member, and in particular, a light projecting device including a fluorescent member that is irradiated with laser light, a light projecting unit, and a light condensing unit for irradiating the fluorescent member with the laser light It relates to members.
従来、レーザ光が照射される蛍光部材を備えた投光装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a light projecting device including a fluorescent member that is irradiated with laser light is known (for example, see Patent Document 1).
上記特許文献1には、レーザ光源として機能する紫外線LD素子と、紫外線LD素子から出射したレーザ光を可視光に変換する蛍光体(蛍光部材)と、蛍光体から出射した可視光を反射する可視光反射鏡とを備えた光源装置(投光装置)が開示されている。この光源装置では、蛍光体から出射した可視光を反射する可視光反射鏡を設けることによって、光源装置の前方の所定領域が照明される。
ところで、上記特許文献1の光源装置を例えば自動車用の前照灯として用いる場合、光源装置から出射される光の投光パターンを制御する必要がある。具体的には、投光パターンが横長形状になるように、光源装置を構成する必要がある。上記特許文献1には投光パターンに関する記載はないが、投光パターンは円形状になると推察される。このため、上記特許文献1の光源装置を横長形状の投光パターンが必要な例えば自動車用の前照灯として用いるのは困難であるという問題点がある。
By the way, when using the light source device of the said
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、長形状の投光パターンを得ることが可能な投光装置、投光ユニットおよび集光部材を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a light projecting device, a light projecting unit, and a light collecting member capable of obtaining a long light projecting pattern. Is to provide.
上記目的を達成するために、この発明の投光装置は、励起光により励起される蛍光部材と、蛍光部材から出射した光を反射し、または、透過して外部に出射する投光部材と、を備え、蛍光部材は励起光が照射される照射領域を含み、照射領域の第1方向の長さは、照射領域の第1方向と直交する第2方向の長さよりも大きい。 In order to achieve the above object, a light projecting device of the present invention includes a fluorescent member excited by excitation light, a light projecting member that reflects or transmits light emitted from the fluorescent member, and emits the light to the outside. The fluorescent member includes an irradiation region irradiated with excitation light, and the length of the irradiation region in the first direction is larger than the length of the irradiation region in the second direction orthogonal to the first direction.
この発明の投光装置では、上記のように、照射領域の第1方向の長さは、照射領域の第1方向と直交する第2方向の長さよりも大きい。これにより、蛍光部材は第1方向に長く励起される。このため、蛍光部材から出射した光が投光部材により外部に出射される際に、第1方向に長い長形状の投光パターンを得ることができる。 In the light projecting device of the present invention, as described above, the length of the irradiation region in the first direction is larger than the length of the irradiation region in the second direction orthogonal to the first direction. Thereby, the fluorescent member is excited long in the first direction. For this reason, when the light emitted from the fluorescent member is emitted to the outside by the light projecting member, a long light projecting pattern that is long in the first direction can be obtained.
なお、本明細書において、長形状とは、所定方向の長さが所定方向と直交する方向の長さよりも大きい形状を意味し、例えば、楕円形状、長方形状および長円形状などを含む概念であり、上下左右方向に非対称な形状であってもよい。 In the present specification, the long shape means a shape in which the length in a predetermined direction is larger than the length in a direction orthogonal to the predetermined direction, and includes, for example, a concept including an elliptical shape, a rectangular shape, and an oval shape. There may be an asymmetric shape in the vertical and horizontal directions.
上記投光装置において、好ましくは、励起光が入射される光入射面、および、光入射面よりも小さい面積を有するとともに励起光を出射する光出射面を含む集光部材をさらに備え、光出射面の第1方向の長さは光出射面の第2方向の長さよりも大きい。このように、光出射面の第1方向の長さを光出射面の第2方向の長さよりも大きくすることによって、蛍光部材の照射領域の第1方向の長さを照射領域の第2方向の長さよりも容易に大きくすることができる。また、集光部材の光出射面を光入射面よりも小さい面積を有するように形成することによって、光入射面に入射した励起光は、集光された状態で光出射面から出射される。 Preferably, the light projecting device further includes a light condensing member including a light incident surface on which excitation light is incident and a light emitting surface having an area smaller than the light incident surface and emitting the excitation light. The length of the surface in the first direction is larger than the length of the light emitting surface in the second direction. Thus, by making the length of the first direction of the light emitting surface longer than the length of the second direction of the light emitting surface, the length of the irradiation region of the fluorescent member in the first direction is set to the second direction of the irradiation region. It can be easily made larger than the length. Further, by forming the light emitting surface of the light collecting member so as to have an area smaller than that of the light incident surface, the excitation light incident on the light incident surface is emitted from the light emitting surface in a condensed state.
上記投光装置において、好ましくは、照射領域は長方形状、楕円形状または長六角形状である。 In the above light projecting device, the irradiation area is preferably rectangular, elliptical, or long hexagonal.
上記投光装置において、好ましくは、照射領域は第1方向に非対称な形状である。このように構成すれば、投光パターンを容易に第1方向に非対称な形状にすることができる。 In the light projecting device, preferably, the irradiation region has an asymmetric shape in the first direction. If comprised in this way, a light projection pattern can be easily made into an asymmetrical shape in a 1st direction.
上記投光装置において、好ましくは、投光部材の焦点は照射領域の縁部に配置されている。このように構成すれば、投光パターンのうちの、投光部材の焦点が配置される照射領域の縁部に対応する部分において、明暗を急峻に切り替えることができる。 In the light projecting device, preferably, the focal point of the light projecting member is disposed at an edge of the irradiation region. If comprised in this way, in the part corresponding to the edge part of the irradiation area | region where the focus of a light projection member is arrange | positioned among light projection patterns, light and dark can be switched sharply.
上記投光部材の焦点が照射領域の縁部に配置されている投光装置において、好ましくは、投光装置は自動車用の前照灯に用いられ、投光部材の焦点は、照射領域のうちの投光パターンのカットオフラインを投影する縁部に配置されている。このように構成すれば、カットオフラインにおいて明暗を急峻に切り替えることができるので、特に効果的である。 In the light projecting device in which the focal point of the light projecting member is disposed at the edge of the irradiation region, preferably, the light projecting device is used for a headlamp for an automobile, and the focus of the light projecting member is in the irradiation region. The projection pattern is arranged at the edge to project the cut-off line. This configuration is particularly effective because the brightness can be switched sharply in the cut-off line.
なお、本明細書および特許請求の範囲において、カットオフラインとは、ロービーム(すれ違い用前照灯)の投光パターンの明暗の区切り線のことを言う。カットオフラインでは、明暗が急峻に切り替わることが要求される。 In the present specification and claims, the cut-off line refers to a light / dark separation line of a low beam (passing headlight) projection pattern. In the cut-off line, it is required that the light and dark are switched sharply.
この場合、好ましくは、投光部材の焦点は、照射領域のうちの投光パターンのエルボー点を投影する位置に配置されている。このように構成すれば、エルボー点近傍において明暗を急峻に切り替えることができるので、より効果的である。また、エルボー点近傍を最も明るくすることができる。すなわち、自動車の真正面の領域を最も明るく照らすことができる。 In this case, preferably, the focal point of the light projecting member is arranged at a position where an elbow point of the light projection pattern in the irradiation area is projected. This configuration is more effective because the brightness can be switched sharply in the vicinity of the elbow point. In addition, the vicinity of the elbow point can be brightened. That is, the area directly in front of the automobile can be illuminated most brightly.
なお、本明細書および特許請求の範囲において、エルボー点とは、ロービーム(すれ違い用前照灯)の投光パターンの左半分および右半分のカットオフラインの交点のことを言う。 In the present specification and claims, the elbow point refers to the intersection of the cut-off line on the left half and the right half of the projection pattern of the low beam (passing headlight).
上記投光装置において、好ましくは、照射領域の第1方向の長さは照射領域の第2方向の長さよりも3倍以上大きい。このように構成すれば、投光パターンの第1方向の長さと第2方向の長さとの比率を約3倍以上にすることができる。例えば、自動車用の前照灯では適切な投光パターンの縦横比は1:3〜1:4程度であるので、投光装置を自動車用の前照灯として用いれば、適切に前方を照明することができる。 In the light projecting device, preferably, the length of the irradiation region in the first direction is three times or longer than the length of the irradiation region in the second direction. If comprised in this way, the ratio of the length of the 1st direction and the length of a 2nd direction of a light projection pattern can be about 3 times or more. For example, in an automobile headlamp, the aspect ratio of an appropriate projection pattern is about 1: 3 to 1: 4. Therefore, if the projector is used as an automobile headlamp, the front is appropriately illuminated. be able to.
上記集光部材を備える投光装置において、好ましくは、光出射面は長方形状、楕円形状または長六角形状に形成されている。このように構成すれば、蛍光部材の照射領域の形状を容易に規定することができる。 In the light projecting device including the light collecting member, the light exit surface is preferably formed in a rectangular shape, an elliptical shape, or a long hexagonal shape. If comprised in this way, the shape of the irradiation area | region of a fluorescent member can be prescribed | regulated easily.
上記集光部材を備える投光装置において、好ましくは、光出射面は第1方向に非対称な形状である。このように構成すれば、照射領域を容易に第1方向に非対称な形状にすることができるので、投光パターンを容易に第1方向に非対称な形状にすることができる。 In the light projecting device including the light collecting member, preferably, the light exit surface has an asymmetric shape in the first direction. If comprised in this way, since an irradiation area | region can be easily made into an asymmetrical shape in a 1st direction, a light projection pattern can be easily made into an asymmetrical shape in a 1st direction.
上記光出射面が第1方向に非対称な形状である投光装置において、好ましくは、投光装置は自動車用の前照灯に用いられ、光出射面は、すれ違い用前照灯の投光パターンに対応する形状に形成されている。このように構成すれば、すれ違い用前照灯に必要な投光パターンを容易に実現することができる。 In the light projecting device in which the light emitting surface is asymmetric in the first direction, preferably, the light projecting device is used for a headlight for an automobile, and the light emitting surface is a light projecting pattern of a passing headlight. It is formed in the shape corresponding to. If comprised in this way, the light projection pattern required for the passing headlamp can be easily realized.
上記集光部材を備える投光装置において、好ましくは、光出射面の第1方向の長さは光出射面の第2方向の長さよりも3倍以上大きい。このように構成すれば、照射領域の第1方向の長さを照射領域の第2方向の長さよりも3倍以上大きくすることができる。これにより、投光パターンの第1方向の長さと第2方向の長さとの比率を約3倍以上にすることができる。例えば、自動車用の前照灯では適切な投光パターンの縦横比は1:3〜1:4程度であるので、投光装置を自動車用の前照灯として用いれば、適切に前方を照明することができる。 In the light projecting device including the light collecting member, preferably, the length of the light emitting surface in the first direction is three times or more larger than the length of the light emitting surface in the second direction. If comprised in this way, the length of the 1st direction of an irradiation area | region can be made 3 times or more larger than the length of the 2nd direction of an irradiation area | region. Thereby, the ratio between the length in the first direction and the length in the second direction of the light projection pattern can be increased to about three times or more. For example, in an automobile headlamp, the aspect ratio of an appropriate projection pattern is about 1: 3 to 1: 4. Therefore, if the projector is used as an automobile headlamp, the front is appropriately illuminated. be able to.
上記投光装置において、好ましくは、投光部材は蛍光部材から出射した光を反射して外部に出射する反射部材を含む。このように構成すれば、蛍光部材から出射した光を所定の方向に容易に投光することができる。 In the light projecting device, preferably, the light projecting member includes a reflecting member that reflects the light emitted from the fluorescent member and emits the light to the outside. If comprised in this way, the light radiate | emitted from the fluorescent member can be easily projected in a predetermined direction.
上記投光装置において、好ましくは、投光部材は蛍光部材から出射した光を透過して外部に出射するレンズを含む。このように構成すれば、蛍光部材から出射した光を所定の方向に容易に投光することができる。 In the light projecting device, preferably, the light projecting member includes a lens that transmits the light emitted from the fluorescent member and emits the light to the outside. If comprised in this way, the light radiate | emitted from the fluorescent member can be easily projected in a predetermined direction.
上記投光部材がレンズを含む投光装置において、好ましくは、投光部材は、蛍光部材から出射した光を反射する反射面を有する反射部材と、レンズとを含み、反射面は楕円面により形成され、反射面の第1焦点は照射領域に配置され、反射面の第2焦点とレンズの焦点とは一致している。このように構成すれば、照射領域から出射した光は、反射面で反射され、反射面の第2焦点を通過してレンズにより投光される。このとき、反射面の第2焦点とレンズの焦点とは一致しているので、レンズにより形成される投光パターンは、照射領域の形状を反映しやすくなる。なお、レンズを用いて投光する場合、レンズを設けずに光を反射部材により投光する場合に比べて、投光パターンは照射領域の形状をより反映しやすくなる。また、反射部材を設けることによって、反射部材を設けずに光をレンズにより投光する場合に比べて、蛍光部材から出射した光をより多く照明光として利用することができる。これにより、光の利用効率を向上させることができる。 In the light projecting device in which the light projecting member includes a lens, preferably, the light projecting member includes a reflective member having a reflective surface that reflects light emitted from the fluorescent member and a lens, and the reflective surface is formed of an elliptical surface. The first focal point of the reflecting surface is disposed in the irradiation area, and the second focal point of the reflecting surface coincides with the focal point of the lens. If comprised in this way, the light radiate | emitted from the irradiation area | region will be reflected by a reflective surface, will pass the 2nd focus of a reflective surface, and will be projected by a lens. At this time, since the second focal point of the reflecting surface coincides with the focal point of the lens, the light projection pattern formed by the lens easily reflects the shape of the irradiation region. In addition, when light is projected using a lens, the light projection pattern more easily reflects the shape of the irradiated region than when light is projected by a reflecting member without providing a lens. Further, by providing the reflecting member, more light emitted from the fluorescent member can be used as illumination light than when light is projected by a lens without providing the reflecting member. Thereby, the utilization efficiency of light can be improved.
なお、本明細書および特許請求の範囲において、第1焦点とは、反射面の頂点に近い方の焦点のことを言い、第2焦点とは、反射面の頂点から遠い方の焦点のことを言う。 In the present specification and claims, the first focus refers to a focus closer to the top of the reflecting surface, and the second focus refers to the focus far from the top of the reflecting surface. say.
上記投光部材が反射部材を含む投光装置において、好ましくは、反射部材は蛍光部材から出射した光を反射する反射面を含み、反射面は放物面により形成され、反射面の焦点は照射領域に配置されている。このように構成すれば、反射部材により形成される投光パターンは、照射領域の形状を反映しやすくなる。 In the light projecting device in which the light projecting member includes a reflective member, preferably, the reflective member includes a reflective surface that reflects light emitted from the fluorescent member, the reflective surface is formed by a parabolic surface, and the focal point of the reflective surface is irradiated. Arranged in the area. If comprised in this way, the light projection pattern formed with a reflective member will reflect the shape of an irradiation area | region easily.
上記投光装置において、好ましくは、投光部材は蛍光部材から出射した光を透過して外部に出射するレンズを含み、レンズの焦点は照射領域に配置されている。このように構成すれば、レンズにより形成される投光パターンは、照射領域の形状を反映しやすくなる。なお、レンズを用いて光を投光する場合、レンズを設けずに光を反射部材により投光する場合に比べて、投光パターンは照射領域の形状をより反映しやすくなる。 In the light projecting device, preferably, the light projecting member includes a lens that transmits the light emitted from the fluorescent member and emits the light to the outside, and the focal point of the lens is disposed in the irradiation region. If comprised in this way, the light projection pattern formed with a lens will reflect the shape of an irradiation area | region easily. Note that when light is projected using a lens, the light projection pattern more easily reflects the shape of the irradiated region than when light is projected by a reflecting member without providing a lens.
上記集光部材を備える投光装置において、好ましくは、光出射面が、粗面あるいはモスアイ状である。このように構成すれば、光出射面の内側での反射が抑制され、光を効率的に外部に取り出すことができる。 In the light projecting device including the light collecting member, preferably, the light emitting surface is a rough surface or a moth-eye shape. If comprised in this way, reflection in the inner side of a light-projection surface will be suppressed, and light can be efficiently taken out outside.
上記投光装置において、好ましくは、励起光はレーザ光を含む。 In the above projector, the excitation light preferably includes laser light.
この発明の投光ユニットは、励起光が入射される光入射面、および、光入射面よりも小さい面積を有するとともに励起光を出射する光出射面を含む集光部材と、集光部材から出射した励起光が照射される蛍光部材と、蛍光部材から出射した光を所定の方向に向かって反射する反射面を含む反射部材と、を備え、蛍光部材は励起光が照射される照射領域を含み、反射面の焦点は照射領域内に配置されており、反射面の焦点から照射領域の第3方向の端部までの長さは、第3方向と直交する第4方向の照射領域の長さの半分よりも小さい。 The light projecting unit according to the present invention includes a light incident surface on which excitation light is incident, a light condensing member having an area smaller than the light incident surface and emitting the excitation light, and a light exiting from the light condensing member A fluorescent member that is irradiated with the excitation light, and a reflective member that includes a reflective surface that reflects the light emitted from the fluorescent member toward a predetermined direction, and the fluorescent member includes an irradiation region that is irradiated with the excitation light. The focal point of the reflecting surface is arranged in the irradiation region, and the length from the focal point of the reflecting surface to the end of the irradiation region in the third direction is the length of the irradiation region in the fourth direction orthogonal to the third direction. Less than half of
この発明の投光ユニットでは、上記のように、反射面の焦点から照射領域の第3方向の端部までの長さは、第3方向と直交する第4方向の照射領域の長さの半分よりも小さい。これにより、照射領域の第3方向の端部から反射面の焦点までの距離は、照射領域の第4方向の端部から反射面の焦点までの距離よりも小さくなる。このため、投光パターンの第3方向の長さを投光パターンの第4方向の長さよりも小さくすることが可能である。すなわち、第4方向に長い長形状の投光パターンを得ることができる。 In the light projecting unit of the present invention, as described above, the length from the focal point of the reflecting surface to the end of the irradiation region in the third direction is half of the length of the irradiation region in the fourth direction orthogonal to the third direction. Smaller than. Thereby, the distance from the edge part of the 3rd direction of an irradiation area | region to the focus of a reflective surface becomes smaller than the distance from the edge part of the 4th direction of an irradiation area | region to the focus of a reflection surface. For this reason, it is possible to make the length of the 3rd direction of a light projection pattern smaller than the length of the 4th direction of a light projection pattern. That is, a long light projecting pattern that is long in the fourth direction can be obtained.
また、上記のように、集光部材の光出射面を光入射面よりも小さい面積を有するように形成することによって、光入射面に入射した励起光は、集光された状態で光出射面から出射される。また、反射部材を設けることによって、蛍光部材から出射した光を所定の方向に容易に投光することができる。 In addition, as described above, the light emitting surface of the light collecting member is formed to have a smaller area than the light incident surface, so that the excitation light incident on the light incident surface is condensed in the light emitting surface. It is emitted from. Further, by providing the reflecting member, the light emitted from the fluorescent member can be easily projected in a predetermined direction.
この発明の集光部材は、励起光を集光して蛍光部材に照射するための集光部材であって、励起光が入射される光入射面と、光入射面よりも小さい面積を有するとともに励起光を出射する光出射面と、を備え、光出射面の第1方向の長さは、光出射面の第1方向と直交する第2方向の長さよりも大きい。 The condensing member of the present invention is a condensing member for condensing excitation light and irradiating the fluorescent member, and has a light incident surface on which excitation light is incident and an area smaller than the light incident surface. A light emitting surface that emits excitation light, and the length of the light emitting surface in the first direction is greater than the length of the light emitting surface in the second direction orthogonal to the first direction.
この発明の集光部材では、上記のように、光出射面の第1方向の長さを光出射面の第2方向の長さよりも大きくすることによって、蛍光部材の照射領域の第1方向の長さを照射領域の第2方向の長さよりも大きくすることができる。これにより、蛍光部材は第1方向に長く励起される。このため、第1方向に長い長形状の投光パターンを得ることが可能である。また、集光部材の光出射面を光入射面よりも小さい面積を有するように形成することによって、光入射面に入射した励起光は、集光された状態で光出射面から出射される。 In the condensing member of the present invention, as described above, the length of the light emitting surface in the first direction is set to be larger than the length of the light emitting surface in the second direction, so that the irradiation direction of the fluorescent member in the first direction is increased. The length can be made larger than the length of the irradiation region in the second direction. Thereby, the fluorescent member is excited long in the first direction. For this reason, it is possible to obtain a long light projection pattern that is long in the first direction. Further, by forming the light emitting surface of the light collecting member so as to have an area smaller than that of the light incident surface, the excitation light incident on the light incident surface is emitted from the light emitting surface in a condensed state.
この発明の投光ユニットは、上記の構成の集光部材と、集光部材から出射した励起光が照射される蛍光部材とを備える。 The light projecting unit of the present invention includes the light collecting member having the above-described configuration and a fluorescent member to which the excitation light emitted from the light collecting member is irradiated.
以上のように、本発明によれば、長形状の投光パターンを得ることが可能な投光装置、投光ユニットおよび集光部材を容易に得ることができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to easily obtain a light projecting device, a light projecting unit, and a light collecting member capable of obtaining a long light projecting pattern.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、理解を容易にするために、断面図であってもハッチングを施さない場合や、断面図でなくてもハッチングを施す場合がある。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In order to facilitate understanding, hatching may be performed even in a cross-sectional view, or hatching may be performed even in a cross-sectional view.
(第1実施形態)
まず、図1〜図23を参照して、本発明の第1実施形態による投光装置1の構造について説明する。なお、図面簡略化のために、半導体レーザ素子11の数を省略して描いている場合がある。
(First embodiment)
First, with reference to FIGS. 1-23, the structure of the
本発明の第1実施形態による投光装置1は、例えば自動車などの前方を照明する前照灯として用いられるものである。投光装置1は図1および図2に示すように、レーザ光源(励起光源)として機能するレーザ発生装置10と、レーザ発生装置10から出射したレーザ光を利用して所定の方向(A方向)に光を投光する投光ユニット20とを備える。なお、図2では、理解を容易にするために、投光ユニット20の後述する取付部24b、フィルタ部材25および支持板26を省略している。
The
レーザ発生装置10は図3に示すように、複数の半導体レーザ素子11(レーザ発生器)と、複数の半導体レーザ素子11が実装されるヒートスプレッダ12と、これらを収納する金属製の収納部材13とを含んでいる。
As shown in FIG. 3, the
ヒートスプレッダ12は例えば窒化アルミニウム製の平板により形成されており、収納部材13の底面に半田付けされている。また、ヒートスプレッダ12は図4に示すように、例えば約15mmの幅(W12)と、約1mmの厚み(T12)と、約2mmの奥行き(L12)とを有する。また、ヒートスプレッダ12の実装面上には、細長形状の電極パターン12aおよび12bが形成されている。この電極パターン12a上には、複数の半導体レーザ素子11が一直線状に配列されて実装されている。本実施形態では、例えば13個の半導体レーザ素子11が実装されており、約10mmの幅(W12a)にわたって配置される。なお、この幅(W12a)は投光ユニット20の後述する集光部材21の光入射面21aの幅(W21a)(図9参照)よりも小さいことが望ましい。
The
半導体レーザ素子11は例えばブロードエリア型レーザであって、励起光として機能するレーザ光を出射する。また、半導体レーザ素子11は、例えば約405nmの中心波長を有する青紫色のレーザ光を出射するように構成されている。また、半導体レーザ素子11は図5に示すように、例えば約200μmの幅(W11)と、約100μmの厚み(T11)と、約1000μmの長さ(L11)とを有する。
The
また、半導体レーザ素子11は、n型GaNから成る厚さ約100μmの基板11aと、基板11a上に順に形成される層厚約0.5μmのn型GaNから成るバッファ層11b、層厚約2μmのn型Al0.05Ga0.95Nから成る下クラッド層11c、InGaNの多重量子井戸から成る活性層11d、および、層厚約0.5μm(最厚部)のp型Al0.05Ga0.95Nから成る上クラッド層11eとを含んでいる。
In addition, the
また、上クラッド層11eの所定の位置には、Z方向(半導体レーザ素子11の長さ方向)に延びるリッジが設けられている。このリッジ上には、層厚約0.1μmのp型GaNから成るコンタクト層11fと、Pdから成る電極11gとが形成されている。また、上クラッド層11eの上面と、コンタクト層11fおよび電極11gの側面とを覆うようにSiO2から成る絶縁膜11hが形成されている。また、絶縁膜11h上の所定領域には、リッジを覆うとともに、電極11gにオーミック接触するパッド電極11iが形成されている。また、基板11aの下面には、Hf/Alから成る裏面電極11jが形成されている。
A ridge extending in the Z direction (the length direction of the semiconductor laser element 11) is provided at a predetermined position of the
そして、図4に示すように、各半導体レーザ素子11のパッド電極11iはAuワイヤ14を介してヒートスプレッダ12の電極パターン12bに電気的に接続されている。また、各半導体レーザ素子11の裏面電極11j(図5参照)は図示しない半田層などを介して電極パターン12aに電気的に接続されている。なお、半導体レーザ素子11の発光部11k(図7参照)の幅を規定するのは上クラッド層11eのリッジ幅(図5のW11a)であり、このリッジ幅は例えば7μmに設定される。この場合、発光部11kの幅は約7μmとなる。
As shown in FIG. 4, the
また、収納部材13は図3に示すように、レーザ光の出射側に開口部を有する箱型に形成されている。また、収納部材13には、半導体レーザ素子11に電力を供給するための電極ピン15aおよび15bが挿入されている。この電極ピン15aおよび15bは、金属線16を用いてヒートスプレッダ12の電極パターン12aおよび12bにそれぞれ電気的に接続されている。また、収納部材13の開口部には図示しないガラス板が取り付けられており、収納部材13の内部には不活性ガスが封入されている。また、収納部材13には放熱フィンなど(図示せず)が設けられていてもよく、収納部材13は例えば空冷されてもよい。なお、図6に示すように、ガラス板の所定の位置には、投光ユニット20の後述する集光部材21が透明な接着層を介して固定されている。これにより、複数の半導体レーザ素子11から出射したレーザ光は、集光部材21に入射する。
Further, as shown in FIG. 3, the
また、半導体レーザ素子11のパッド電極11iと裏面電極11jとの間に直流電流を印加すると、図7に示すように、X方向(半導体レーザ素子11の幅方向)およびY方向(半導体レーザ素子11の厚み方向)に楕円状に広がるレーザ光が発光部11kから出射される。このレーザ光の進行方向(Z方向)に対して垂直なXY面に投影される楕円光の光強度分布は、X方向およびY方向において共にガウス分布となる。X方向の光強度分布の半値全幅(θx)は約10°で、Y方向の光強度分布の半値全幅(θy)は約20°であり、レーザ光の広がり角は、Y方向がX方向より約2倍大きくなっている。このことにより、このレーザ光は、X方向を短軸方向、Y方向を長軸方向として広がりながら進行する。
When a direct current is applied between the
なお、レーザ発生装置10に約57Wの電力を供給した場合、レーザ発生装置10の出力は約9.4Wになる。このとき、投光装置1の25m前方における最大照度点の照度は、約120ルクス(lx)になり、後述する反射部材23経由で外部に出射される光束は約530ルーメン(lm)になる。
When about 57 W is supplied to the
投光ユニット20は図1に示すように、レーザ発生装置10(半導体レーザ素子11)のレーザ光出射側に配置され、レーザ発生装置10からのレーザ光を集光しながら導光する集光部材21と、集光部材21から出射したレーザ光の少なくとも一部を蛍光に変換して出射する蛍光部材22と、蛍光部材22から出射した蛍光を所定の方向(A方向)に向かって反射する反射部材23(投光部材)と、蛍光部材22が固定される取付部材24と、反射部材23の開口部に設けられるフィルタ部材25とを含んでいる。
As shown in FIG. 1, the
集光部材21は透光性を有する部材により形成されている。集光部材21の材料としては、例えばホウケイ酸クラウン光学ガラス(BK7)または合成石英などのガラスや、樹脂などが挙げられる。また、集光部材21は図8に示すように、複数の半導体レーザ素子11から出射したレーザ光が入射される光入射面21aと、レーザ光を出射する光出射面21bと、光入射面21aおよび光出射面21bの間に配置される上面21c、下面21dおよび一対の側面21eとを含んでいる。
The condensing
光入射面21aは例えば略長方形状の平坦面により形成されている。光出射面21bは例えば略長方形状の平坦面により形成されているとともに、光入射面21aよりも小さい面積を有する。すなわち、集光部材21は幅方向(C方向)および厚み方向(D方向)に対して先細り形状に形成されている。具体的には、図9および図10に示すように、光入射面21aは約0.96mmの高さ(H21a)と、約10.51mmの幅(W21a)とを有する。また、光出射面21bは約0.34mmの高さ(H21b)と、約1.19mmの幅(W21b)とを有する。すなわち、光出射面21bのC方向(第1方向)の長さ(=W21b)は、光出射面21bのD方向(第2方向)の長さ(=H21b)よりも3倍以上(ここでは約3.5倍)大きい。光入射面21aおよび光出射面21b上には、図示しない反射防止(AR(Anti Reflection))膜が形成されていてもよい。なお、第1実施形態では、集光部材21の光出射面21bや蛍光部材22の照射領域が長方形状の場合において、長辺の延びる方向を本発明の「第1方向」としている。すなわち、光出射面21bや照射領域を形成する最も長い辺の延びる方向を本発明の「第1方向」としている。別の言い方をすれば、本発明の「第1方向」とは、投光方向(A方向)に対して直交し、かつ、水平な方向であると言える。また、本発明の「第2方向」とは、「第1方向」に対して直交し、かつ、蛍光部材の表面に平行な方向であると言える。
The
また、光出射面21bをすりガラス状の粗面あるいは所謂モスアイ状にしてもよい。この場合、集光部材21内部から光出射面21bを通して外部にレーザ光を取り出す際の取り出し効率を大きく向上させることができた。光出射面21bが平坦面である場合には、集光部材21内部においてレーザ光が光出射面21bに到達した際に、光出射面21bの内側で反射され、外部に取り出すことができないレーザ光成分が生じてしまう。それに対し、光出射面21bをすりガラス状の粗面あるいは所謂モスアイ状とすることによって、光出射面21bの内側での反射が抑制され、光を効率的に外部に取り出すことができる。
Further, the
上面21cおよび下面21dは互いに同じ形状に形成されており、一対の側面21eは互いに同じ形状に形成されている。また、上面21c、下面21dおよび一対の側面21eは約50mmの長さ(L21)を有する。
The
また、上面21cおよび下面21dの光入射面21aに対する角度(θ21cおよびθ21d)は、側面21eの光入射面21aに対する角度(θ21e)よりも大きい。
Also, the angles (θ21c and θ21d) of the
また、上面21c、下面21dおよび一対の側面21eは、光入射面21aに入射したレーザ光を反射して光出射面21bまで導く機能を有する。
The
ここで、集光部材21に入射したレーザ光の進行について簡単に説明する。図11および図12に示すように、半導体レーザ素子11から出射したレーザ光は、長軸方向および短軸方向に広がりながら進行し、集光部材21の光入射面21aに入射する。そして、レーザ光は上面21c、下面21dおよび一対の側面21eで全反射を繰り返すことにより、集光されながら光出射面21bまで導光され、光出射面21bから外部に出射する。すなわち、集光部材21は光入射面21aに入射したレーザ光の進行方向を集光部材21の内部で変更してレーザ光を光出射面21bまで導く機能を有する。なお、半導体レーザ素子11から出射したレーザ光は長軸方向の広がり角が短軸方向の広がり角よりも大きいので、上面21cおよび下面21dにおいて全反射条件を満たしにくくなる。このため、上面21cおよび下面21dの光入射面21aに対する角度(θ21cおよびθ21d)(図10参照)を、側面21eの光入射面21aに対する角度(θ21e)(図9参照)よりも大きくすることによって、上面21cおよび下面21dにおいて全反射条件を満たさなくなるのを抑制している。
Here, the progression of the laser light incident on the
また、図13に示すように、レーザ光の出射方向(レーザ光の光軸方向)が集光部材21の光出射面21bの中心付近を向くように半導体レーザ素子11を配置すれば、一対の側面21eにおいて全反射条件をより満たしやすくなるので、特に有効である。なお、レーザ光の出射方向が光出射面21bの中心付近を向くように半導体レーザ素子11を配置する場合、図14に示すように、各レーザ光の出射方向と光入射面21aとが直交するように光入射面21aを形成してもよい。これにより、レーザ光の集光部材21への入射効率が低下するのを抑制することが可能である。なお、集光部材21は全反射を利用して光を導光するものに限らず、単に反射を利用して光を導光するものであってもよい。
In addition, as shown in FIG. 13, if the
また、図15〜図17に示すように、集光部材21のエッジを面取りしてもよい。すなわち、集光部材21の導光方向に垂直な断面を、コーナー部が面取りされた矩形状にしてもよい。この場合、図15および図16に示すように、集光部材21のエッジ(断面におけるコーナー部)をC面取りしてもよい。また、図17に示すように、集光部材21のエッジをR面取りしてもよい。なお、集光部材21の導光方向とは、光入射面21aの中心から光出射面21bの中心に向かう方向である。集光部材21の導光方向に垂直な断面をコーナー部が面取りされた矩形状に形成すれば、集光部材21のエッジ(断面のコーナー部)におけるレーザ光の散乱を抑制することが可能である。これにより、集光部材21からレーザ光が漏れるのを抑制することが可能であるので、レーザ光の利用効率を向上させることが可能である。
Moreover, you may chamfer the edge of the condensing
本実施形態の集光部材21の光出射面21bにおけるレーザ光の光強度分布は図18に示すように、均一になる。すなわち、光出射面21bから出射するレーザ光の光強度分布はガウス分布状ではなくなる。このため、蛍光部材22の後述する照射面22aに光密度が高くなりすぎる部分が発生するのを抑制することが可能である。これにより、蛍光部材22に含有される蛍光体やバインダーが熱により劣化したり、光により化学反応を起こし劣化するのを抑制することが可能である。
As shown in FIG. 18, the light intensity distribution of the laser beam on the
また、図19に示すように、集光部材21はB方向(投光方向(所定の方向、A方向)とは反対側)に傾斜している。また、集光部材21の光出射面21bと蛍光部材22の照射面22aとの間には隙間(空間)が形成されている。なお、投光方向とは、投光装置1の例えば25m前方の最も照明したい部分に向かう方向であり、例えば反射面23aの開口部の中心から25m前方の最大照度点に向かう方向である。
Moreover, as shown in FIG. 19, the condensing
蛍光部材22はレーザ光が照射される照射面22aを有する。また、蛍光部材22の背面(照射面22aとは反対側の面)はアルミニウムからなる支持板26に接触されている。蛍光部材22は、例えば電気泳動により支持板26上に堆積されることにより形成されている。この支持板26は約10mmの幅と、約10mmの長さと、約1mmの厚みとを有する。また、蛍光部材22は約10mmの幅と、約10mmの長さと、約0.1mmの均一な厚みとを有する。この蛍光部材22の照射面22aの中央部に図20に示すように、集光部材21を通して集光されたレーザ光が照射される。集光部材21の光出射面21bのC方向の長さは光出射面21bのD方向の長さよりも3倍以上(ここでは約3.5倍)大きいので、図21に示すように照射面22aの中央部にてレーザ光が照射される照射領域SのC方向の長さ(Lc)は照射領域SのD方向の長さ(Ld)よりも3倍以上(ここでは約3.5倍)大きくなる。すなわち、蛍光部材22はC方向に長い略長方形状に励起される。言い換えると、反射面23aの後述する焦点F23を中心として、投光方向(A方向)と直交する方向(C方向)に拡がった分布で蛍光部材22が励起される。そして、略長方形状の領域から蛍光が出射する。なお、レーザ光を照射する面積に相当する面積分のみを有する蛍光部材22を用いて、レーザ光を蛍光部材22の照射面22aの全面に照射してもよい。
The
また、蛍光部材22は、例えば青紫色光(励起光)を赤色光、緑色光および青色光にそれぞれ変換して出射する3種類の蛍光体粒子を用いて形成されている。青紫色光を赤色光に変換する蛍光体としては、例えばCaAlSiN3:Euが挙げられる。青紫色光を緑色光に変換する蛍光体としては、例えばβ−SiAlON:Euが挙げられる。青紫色光を青色光に変換する蛍光体としては、例えば(Ba,Sr)MgAl10O17:Euが挙げられる。これらの蛍光体は無機のバインダー(シリカやTiO2など)により繋ぎ止められている。そして、蛍光部材22から出射する赤色光、緑色光および青色光の蛍光が混色されることによって、白色光が得られる。なお、赤色光は例えば約640nmの中心波長を有する光であり、緑色光は例えば約520nmの中心波長を有する光である。また、青色光は例えば約450nmの中心波長を有する光である。
The
また、蛍光部材22は図1に示すように、反射部材23の反射面23aの焦点F23を含む領域に配置されており、蛍光部材22の照射面22aの中心は、反射面23aの焦点F23と略一致している。なお、蛍光部材22は、反射部材23の反射面23aの焦点F23の近傍に配置されていてもよい。また、蛍光部材22の照射面22aは図19に示すように、投光方向(A方向)に向かって上側に傾斜している。
Further, as shown in FIG. 1, the
反射部材23の反射面23aは図22に示すように、蛍光部材22の照射面22aに対向するように配置されている。また、反射面23aは、例えば放物面の一部を含むように形成されている。具体的には、反射面23aは放物面を、その頂点V23と焦点F23とを結ぶ軸に直交(交差)する面で分割し、かつ、頂点V23と焦点F23とを結ぶ軸に平行な面で分割したような形状に形成されている。そして、反射面23aは図22および図23に示すように、約30mmの深さ(B方向の長さ)を有するとともに、投光方向(A方向)から見て約30mmの半径を有する略半円形状に形成されている。
As shown in FIG. 22, the reflecting
反射面23aは蛍光部材22からの光を所定の方向(A方向)に反射する機能を有する。なお、蛍光部材22のうちの反射面23aの焦点F23から出射した光は反射面23aにより平行光にされるが、焦点F23から例えばC方向にずれた位置から出射した光は反射面23aによりC方向に拡がった状態で出射される。また、反射部材23のうちの蛍光部材22の中心よりもB方向の部分には、貫通穴23bが形成されている。この貫通穴23bには、集光部材21の先端部分が挿入される。
The reflecting
なお、反射部材23は金属により形成されていてもよいし、樹脂の表面に反射膜を設けることにより形成されていてもよい。
The reflecting
反射部材23には取付部材24が固定されている。この取付部材24の上面24aは光を反射する機能を有するように形成されていることが好ましい。取付部材24は例えばAlやCuなどの良好な熱伝導性を有する金属により形成されており、蛍光部材22で発生した熱を放熱する機能を有する。また、取付部材24の上面24aには、蛍光部材22および支持板26を固定するための取付部24bが一体的に形成されている。また、図19に示すように、取付部24bの取付面24cは、投光方向(A方向)に向かって上側に傾斜している。なお、取付部材24の下面には、放熱フィン(図示せず)が設けられていることが好ましい。
An
また、図1に示すように、反射部材23の開口部(A方向の端部)には、励起光(約405nmの波長の光)を遮光(吸収または反射)し、蛍光部材22により波長変換された蛍光(赤色光、緑色光および青色光)を透過するフィルタ部材25が設けられている。具体的には、フィルタ部材25は例えば約418nm以下の波長の光を吸収し、約418nmよりも大きい波長の光を透過する、五鈴精工硝子株式会社製のITY−418や、例えば約420nm以下の波長の光を吸収し、約420nmよりも大きい波長の光を透過する、HOYA株式会社製のL42等のガラス材料を用いて形成することが可能である。反射部材23の開口部にフィルタ部材25を設けることによって、レーザ光が外部に漏れるのを抑制することが可能である。
Further, as shown in FIG. 1, excitation light (light having a wavelength of about 405 nm) is shielded (absorbed or reflected) at the opening (end in the A direction) of the reflecting
次に、図24を参照して、投光装置1から出射される光の投光パターンについて説明する。図24では、投光装置1の25m前方の位置に仮想スクリーンを配置したと仮定して、その仮想スクリーンに投影される投光パターンPについて説明する。反射部材23により投光された蛍光の投光パターンPは、水平方向(C方向)の長さ(Lpc)が上下方向(D方向)の長さ(Lpd)よりも3〜4倍大きい楕円形状になった。すなわち、投光パターンPを横長形状にすることができた。この横長形状の投光パターンPは、投光装置1を自動車の前照灯として用いる場合に、道路の中央と、左右の歩道および道路標識とを効率的に照明するのに必要な形状となる。なお、集光部材21の光出射面21bのC方向の長さとD方向の長さを同じにした場合、投光パターンPは水平方向の長さと上下方向の長さとが同じである円形状になる。
Next, a light projection pattern of light emitted from the light projecting
本実施形態では、上記のように、照射領域SのC方向の長さLcは、照射領域SのD方向の長さLdよりも大きい。これにより、蛍光部材22はC方向に長く励起される。このため、蛍光部材22から出射した光が反射部材23により外部に出射される際に、C方向に長い長形状(楕円形状)の投光パターンPを得ることができる。
In the present embodiment, as described above, the length Lc in the C direction of the irradiation region S is larger than the length Ld in the D direction of the irradiation region S. Thereby, the
また、上記のように、集光部材21の光出射面21bのC方向の長さ(幅W21b)を光出射面21bのD方向の長さ(高さH21b)よりも大きくすることによって、蛍光部材22の照射領域SのC方向の長さLcを照射領域SのD方向の長さLdよりも容易に大きくすることができる。また、集光部材21の光出射面21bを光入射面21aよりも小さい面積を有するように形成することによって、光入射面21aに入射したレーザ光は、集光された状態で光出射面21bから出射される。このため、集光部材21から出射するレーザ光を高密度化することができる。
Further, as described above, the length in the C direction (width W21b) of the
また、上記のように、光出射面21bのC方向の長さ(幅W21b)は光出射面21bのD方向の長さ(高さH21b)よりも3倍以上大きい。これにより、照射領域SのC方向の長さLcを照射領域SのD方向の長さLdよりも3倍以上大きくすることができる。これにより、投光パターンPのC方向の長さ(Lpc)とD方向の長さ(Lpd)との比率を約3倍以上にすることができる。例えば、自動車用の前照灯では適切な投光パターンPの縦横比は1:3〜1:4程度であるので、投光装置1を自動車用の前照灯として用いれば、適切に前方を照明することができる。
Further, as described above, the length in the C direction (width W21b) of the
本願では、レーザ光で蛍光部材を励起することによって得られる光を投光するシステムにおいて、蛍光部材を横長(所定の方向に長い形状)に励起することによって横長の投光ができるようにした点が特徴であり、さらにそれを好適に実施するために横長の光出射面を有する導光部材(集光部材)を用いることを提案した点にさらなる特徴がある。 In the present application, in a system for projecting light obtained by exciting a fluorescent member with a laser beam, it is possible to project horizontally long light by exciting the fluorescent member in a horizontally long shape (long shape in a predetermined direction). Is a feature, and there is a further feature in that it has been proposed to use a light guide member (light condensing member) having a horizontally long light exit surface in order to suitably implement it.
また、上記のように、反射部材23を設けることによって、蛍光部材22から出射した光を所定の方向に容易に投光することができる。
Further, as described above, by providing the reflecting
また、上記のように、光出射面21bを粗面あるいはモスアイ状に形成すれば、光出射面21bの内側での反射が抑制され、光を効率的に外部に取り出すことができる。
Further, as described above, if the
(第2実施形態)
この第2実施形態では、図25を参照して、上記第1実施形態と異なり、蛍光部材22の背面(照射面22aとは反対側の面)から出射した蛍光を反射部材23で反射する場合について説明する。
(Second Embodiment)
In the second embodiment, referring to FIG. 25, unlike the first embodiment, the fluorescence emitted from the back surface (surface opposite to the
本発明の第2実施形態による投光装置101では図25に示すように、投光ユニット120は、集光部材21と、蛍光部材22と、反射部材23と、副反射部材127とを含んでいる。
In the light projecting
蛍光部材22は0.1mm〜1mm程度の厚みを有しており、蛍光部材22の照射面22aおよび背面は集光部材21の光出射面21bと同じ大きさに形成されている。蛍光部材22は集光部材21の光出射面21b上に固定されている。このため、蛍光部材22は上記第1実施形態と同様、C方向(図25において紙面に垂直な方向)に長い長方形状に励起される。なお、蛍光部材22の照射領域(照射面22a全面)のC方向の長さは照射領域のD方向の長さよりも3倍以上(ここでは約3.5倍)大きくなる。そして、長方形状の領域から蛍光が出射する。
The
また、本実施形態の蛍光部材22は上記第1実施形態の蛍光部材22よりも蛍光体粒子の密度が低く、レーザ光が照射されると背面(照射面22aとは反対側の面)から蛍光を出射する。なお、蛍光部材22の側面(照射面22aと背面とを連結する面)からも蛍光が出射してもよい。
Further, the
反射部材23の反射面23aは放物面を、その頂点と焦点とを結ぶ軸に直交(交差)する面で分割したような形状に形成されている。そして、反射面23aは約15mmの深さ(B方向の長さ)を有するとともに、投光方向(A方向)から見て約15mmの半径を有する円形状に形成されている。
The reflecting
この投光装置101では、上記第1実施形態の投光装置1と同様、反射部材23により投光された蛍光の投光パターンPは、水平方向(C方向)の長さが上下方向(D方向)の長さよりも3〜4倍大きい楕円形状になる。
In the light projecting
副反射部材127は蛍光部材22の前方に配置されている。副反射部材127は、球面の一部を用いた形状に形成されているとともに、投光方向(A方向)から見て約5mmの直径を有する円形状に形成されている。この副反射部材127は、反射部材23に当たらず外部に出射してしまう蛍光や蛍光部材22を透過したレーザ光を、反射して蛍光部材22に再度入射させる機能を有する。蛍光部材22に再度入射した光は、蛍光部材22により散乱され、または蛍光に変換され、蛍光部材22から再度出射する。このとき、光は長方形状の領域から出射することになる。
The
なお、第2実施形態のその他の構造および効果は、上記第1実施形態と同様である。 The remaining structure and effects of the second embodiment are similar to those of the aforementioned first embodiment.
(第3実施形態)
この第3実施形態では、図26〜図29を参照して、上記第1および第2実施形態と異なり、集光部材21の光出射面21bが長六角形状に形成されている場合について説明する。
(Third embodiment)
In the third embodiment, with reference to FIGS. 26 to 29, unlike the first and second embodiments, a case where the
本実施形態の集光部材21では図26に示すように、光入射面21aおよび光出射面21bは長六角形状に形成されている。具体的には、光入射面21aは約3mmの高さ(H21a)と、約15mmの幅(W21a)とを有する。また、光出射面21bは約2mmの高さ(H21b)と、約6mmの幅(W21b)とを有する。また、上面21cおよび下面21dの光出射面21b側の端部は、約2mmの幅(W21c)を有する。
In the
このため、レーザ光が蛍光部材22に照射されると、蛍光部材22の照射領域Sは図27に示すようになり、照射領域SのC方向の長さ(Lc)は照射領域SのD方向の長さ(Ld)よりも3倍以上(ここでは約3倍)大きくなる。なお、C方向における蛍光部材22上のレーザ光の光強度分布は、図28に示すようになる。
Accordingly, when the
本実施形態の集光部材21を用いると、投光装置の25m前方における蛍光の光強度分布は、図29の実線で示したようになる。なお、図29の破線は、集光部材21の光出射面21bを約2mmの高さと約6mmの幅とを有する長方形状に形成した場合における、蛍光の光強度分布を示している。光出射面21bを長六角形状にした場合(図29の実線の場合)、光出射面21bを長方形状にする場合(図29の破線の場合)に比べて、正面の2mの領域R1(道路中央の領域)の光強度を高くし、かつ、周辺領域R2(歩道・街路樹・道路標識等の領域)の光強度を低くすることが可能である。すなわち、光出射面21bを長六角形状にすることにより、投光パターンを水平方向(C方向)に拡げることができるとともに、周辺領域R2に無駄に多くの光が分配されるのを抑制することが可能である。
When the
なお、第3実施形態では、光出射面21bや照射領域を横切る最も長い線の延びる方向を本発明の「第1方向」としている。別の言い方をすれば、本発明の「第1方向」とは、投光方向(A方向)に対して直交し、かつ、水平な方向である。また、本発明の「第2方向」とは、「第1方向」に対して直交し、かつ、蛍光部材の表面に平行な方向であると言える。
In the third embodiment, the direction in which the longest line extending across the
第3実施形態のその他の構造および効果は、上記第1および第2実施形態と同様である。 Other structures and effects of the third embodiment are the same as those of the first and second embodiments.
(第4実施形態)
次に、図30〜図33を参照して、本発明の第4実施形態による投光装置201の構造について説明する。
(Fourth embodiment)
Next, the structure of the light projecting
本発明の第4実施形態による投光装置201では図30に示すように、投光ユニット220は、集光部材21と、蛍光部材22と、反射部材23と、蛍光部材22を支持する基板228とを含んでいる。
In the light projecting
本実施形態の集光部材21では図31に示すように、光入射面21aは長方形状に形成されており、光出射面21bは逆台形状に形成されている。具体的には、光入射面21aは約3mmの高さ(H21a)と、約10mmの幅(W21a)とを有する。また、光出射面21bは約3mmの高さ(H21b)と、約3mmの幅(W21b)とを有する。また、上面21cの光出射面21b側の端部は約3mmの幅(W21c)を有し、下面21dの光出射面21b側の端部は約1mmの幅(W21d)を有する。
In the condensing
図30に示すように、蛍光部材22は反射部材23の反射面23aの頂点から約1.9mmの位置に配置されており、約7.5mmの直径を有する。蛍光部材22の外周面は反射部材23の反射面23aに接している。蛍光部材22は図32に示すように、反射部材23の反射面23aの焦点F23を含む領域に配置されており、蛍光部材22の照射面22aの中心は、反射面23aの焦点F23と略一致している。蛍光部材22は基板228上に設けられている。例えば、蛍光部材22は、蛍光体粒子を含有する樹脂を基板228上に塗布して硬化させることによって、形成されている。
As shown in FIG. 30, the
図30に示すように、基板228は蛍光部材22から出射した蛍光を透過する機能を有するとともに、反射部材23の反射面23aに固定されている。
As shown in FIG. 30, the
反射部材23の反射面23aは放物面を、その頂点と焦点とを結ぶ軸に直交(交差)する面で分割したような形状に形成されている。反射面23aは約30mmの深さ(B方向の長さ)を有するとともに、投光方向(A方向)から見て約15mmの半径を有する略円形状に形成されている。
The reflecting
本実施形態では、レーザ光が蛍光部材22に照射されると、蛍光部材22の照射領域Sは図32に示すように逆台形状になる。具体的には、照射領域Sは約3mmの高さ(Hs)を有し、照射領域Sの上辺は約3mmの幅(Ws1)を有し、照射領域Sの下辺は約1mmの幅(Ws2)を有する。
In the present embodiment, when the
また、照射領域Sの中心は反射面23aの焦点F23からずれた位置に配置されている。具体的には、焦点F23から照射領域SのD方向(第3方向)の端部までの長さ(Ls1)は、照射領域SのC方向(第4方向)の長さ(Ls2(=Ws1))の半分よりも小さい。すなわち、照射領域Sは焦点F23に対して左右方向および下方向(地面方向)に拡がるように形成される。
Further, the center of the irradiation region S is arranged at a position shifted from the focal point F23 of the reflecting
このため、投光装置201の25m前方の投光パターンPは、図33に示すようになる。具体的には、投光パターンPは、上方向には拡がらず、左右方向(水平方向)および下方向に拡がる。すなわち、空方向(上方向)を無駄に照明するのを抑制しながら、道路周辺も照明することが可能となる。また、正面の直径約2mの領域R1(道路中央の領域)の光強度は高くなり、かつ、周辺領域R2(歩道・街路樹・道路標識等の領域)の光強度は低くなる。
For this reason, the light projection pattern P 25 m ahead of the
なお、第4実施形態のその他の構造は、上記第1〜第3実施形態と同様である。 The remaining structure of the fourth embodiment is similar to that of the aforementioned first to third embodiments.
本実施形態では、上記のように、反射面23aの焦点F23から照射領域SのD方向の端部までの長さ(Ls1)は、D方向と直交するC方向の照射領域Sの長さ(Ls2)の半分よりも小さい。これにより、照射領域SのD方向の端部から反射面23aの焦点F23までの距離は、照射領域SのC方向の端部から反射面23aの焦点F23までの距離よりも小さくなる。このため、投光パターンPのD方向の長さ(Lpd)を投光パターンPのC方向の長さ(Lpc)よりも小さくすることが可能である。すなわち、C方向に長い長形状(楕円形状)の投光パターンPを得ることができる。
In the present embodiment, as described above, the length (Ls1) from the focal point F23 of the reflecting
第4実施形態のその他の効果は、上記第1〜第3実施形態と同様である。 Other effects of the fourth embodiment are the same as those of the first to third embodiments.
(第5実施形態)
次に、図34〜図38を参照して、本発明の第5実施形態による投光装置301の構造について説明する。
(Fifth embodiment)
Next, the structure of the light projecting
本発明の第5実施形態による投光装置301では図34に示すように、投光ユニット320は、集光部材21と、蛍光部材22と、反射部材23と、蛍光部材22を支持する支持部材329と、レンズ(投影レンズ)330とを含んでいる。
In the light projecting
本実施形態の集光部材21では図35に示すように、光入射面21aは長方形状に形成されている。光出射面21bは上記実施形態と異なり、左右非対称に形成されており、ロービーム(すれ違い用前照灯)の投光パターンPに対応する形状に形成されている。具体的には、光入射面21aは約3mmの高さ(H21a)と、約10mmの幅(W21a)とを有する。また、光出射面21bは右上部分を切り欠いたような形状に形成されており、左右で異なる高さを有する。なお、左とは、自動車の走行方向に向かって左側(C方向とは反対側)のことを意味し、図35では右になる。また、右とは、自動車の走行方向に向かって右側(C方向側)のことを意味し、図35では左になる。光出射面21bの左部分は約1.9mmの高さ(HL21b)を有し、右部分は約1.5mmの高さ(HR21b)を有する。また、下面21dの光出射面21b側の端部は約6mmの幅(W21d)を有する。また、図35のW21eは約3mmの幅を有し、W21fは約2.6mmの幅を有する。また、W21gは約0.4mmの幅を有する。
In the condensing
なお、本実施形態の集光部材21の光出射面21bにおけるレーザ光の光強度分布は、上記第1実施形態と同様、均一である。
In addition, the light intensity distribution of the laser beam on the
蛍光部材22は図34に示すように、反射部材23の反射面23aの第1焦点F23aを含む領域に配置されている。蛍光部材22は例えば金属からなる棒状の支持部材329上に設けられている。例えば、蛍光部材22は、蛍光体粒子を含有する樹脂を支持部材329上に塗布して硬化させることによって、形成されている。支持部材329は反射部材23の反射面23aに固定されている。なお、支持部材329は、蛍光部材22から出射した光を透過する例えばガラスや樹脂などにより形成されていてもよい。
As shown in FIG. 34, the
本実施形態では、レーザ光が蛍光部材22に照射されると、蛍光部材22の照射領域Sは図36に示すように左右非対称になる。具体的には、照射領域Sは集光部材21の光出射面21bと同様、ロービーム(すれ違い用前照灯)の投光パターンPが投影像となるように形成され、右上部分を切り欠いたような形状になる。また、照射領域Sには、投光パターンPの後述するカットオフラインM1、M2およびエルボー点Eが投影像となるラインSm1、Sm2および点Seが形成される。このラインSm1およびSm2は、照射領域Sの縁部の一部を構成している。点SeはラインSm1とラインSm2との交点である。
In the present embodiment, when the
反射部材23の反射面23aは図34に示すように、楕円面の一部を含むように形成されている。具体的には、反射面23aは楕円面を、その第1焦点F23aと第2焦点F23bとを結ぶ軸に直交(交差)する面で分割したような形状に形成されている。反射面23aは約30mmの深さ(B方向の長さ)を有するとともに、投光方向(A方向)から見て約15mmの半径を有する円形状に形成されている。
As shown in FIG. 34, the reflecting
反射部材23の反射面23aの第1焦点F23aは、蛍光部材22の照射領域Sの点Se(ラインSm1およびSm2の交点)に略一致するように配置されている。言い換えると、第1焦点F23aは、照射領域Sのうちの投光パターンPの後述するエルボー点Eを投影する位置に配置されている。
The first focal point F23a of the reflecting
レンズ330は反射部材23の前方に配置されている。レンズ330は約15mmの半径を有する。このレンズ330の焦点F330と反射部材23の反射面23aの第2焦点F23bとは略一致している。なお、レンズ330は平凸レンズであってもよいし、両凸レンズやその他の形状であってもよい。
The
本実施形態では、蛍光部材22の照射領域Sから出射した光は、反射部材23の反射面23aで反射され、反射面23aの第2焦点F23bを通過してレンズ330により投光される。そして、投光装置301の25m前方の投光パターンPは図37に示すように、照射領域Sを反映した形状になる。
In the present embodiment, the light emitted from the irradiation region S of the
具体的には、投光パターンPは、右上方向には拡がらず、左右方向(水平方向)および下方向に拡がる。この投光パターンPでは、カットオフラインM1およびM2において明暗が急峻に切り替わっており、カットオフラインM1およびM2の上側の領域には照明光が照射されない。すなわち、投光パターンPは右上部分を切り欠いたような形状に形成される。このため、対向車の運転者に与えるグレア光を抑制することが可能である。また、カットオフラインM1およびM2の交点であるエルボー点E近傍の領域R101(自動車の真正面の領域)の照度が最も高くなり、領域R101から離れるにしたがって照度が低くなる。すなわち、領域R101、R102およびR103の順に照度が低くなる。 Specifically, the light projection pattern P does not expand in the upper right direction but expands in the left and right direction (horizontal direction) and the lower direction. In this light projection pattern P, the brightness is sharply switched in the cut-off lines M1 and M2, and the illumination light is not irradiated to the area above the cut-off lines M1 and M2. That is, the light projection pattern P is formed in a shape in which the upper right portion is cut away. For this reason, it is possible to suppress the glare light given to the driver of the oncoming vehicle. In addition, the illuminance of the region R101 (region in front of the automobile) in the vicinity of the elbow point E, which is the intersection of the cut-off lines M1 and M2, is highest, and the illuminance decreases as the distance from the region R101 increases. That is, the illuminance decreases in the order of the regions R101, R102, and R103.
なお、日本などの左側走行の国では自動車のロービームは図38に示すように、右上部分を切り欠いたような投光パターンPが要求される。カットオフラインM1およびM2では、対向車の運転者にグレア光を与えないように、明暗が急峻に切り替わることが必要である。 Incidentally, in the left-side traveling country such as Japan, the low beam of the automobile requires a light projection pattern P with the upper right portion cut away as shown in FIG. In the cut-off lines M1 and M2, it is necessary to switch the brightness sharply so as not to give glare light to the driver of the oncoming vehicle.
以上のように、本実施形態の投光装置301では、自動車のロービームとして要求される投光パターンPを十分に満たしている。
As described above, the
なお、第5実施形態のその他の構造は、上記第1〜第4実施形態と同様である。 The remaining structure of the fifth embodiment is similar to that of the aforementioned first to fourth embodiments.
本実施形態では、上記のように、光出射面21bは左右方向に非対称な形状である。これにより、照射領域Sを容易に左右方向に非対称な形状にすることができるので、投光パターンPを容易に左右方向に非対称な形状にすることができる。
In the present embodiment, as described above, the
また、上記のように、反射部材23の反射面23aの第1焦点F23aは、照射領域Sのうちの投光パターンPのカットオフラインM1およびM2を投影する部分であるラインSm1およびSm2上に配置されている。これにより、カットオフラインM1およびM2において明暗を急峻に切り替えることができるので、特に効果的である。
Further, as described above, the first focal point F23a of the reflecting
また、上記のように、反射部材23の反射面23aの第1焦点F23aは、照射領域Sのうちの投光パターンPのエルボー点Eを投影する位置に配置されている。これにより、エルボー点E近傍において明暗を急峻に切り替えることができるので、より効果的である。また、エルボー点E近傍を最も明るくすることができる。すなわち、自動車の真正面の領域(領域R101)を最も明るく照らすことができる。また、第1焦点F23aを、照射領域Sのうちのエルボー点Eを投影する位置(照射領域Sの左右方向の中心位置)に配置することによって、投光パターンPの下側部分を左右方向に略対称に形成することができる。
Further, as described above, the first focal point F23a of the reflecting
また、上記のように、照射領域Sから出射した光は、反射面23aで反射され、反射面23aの第2焦点F23bを通過してレンズ330により投光される。このとき、反射面23aの第2焦点F23bとレンズ330の焦点F330とは一致しているので、レンズ330により形成される投光パターンPは、照射領域Sの形状を反映しやすくなる。なお、レンズ330を用いて投光する場合、レンズ330を設けずに光を反射部材23により投光する場合に比べて、投光パターンPは照射領域Sの形状をより反映しやすくなる。また、反射部材23を設けることによって、反射部材23を設けずに光をレンズ330により投光する場合に比べて、蛍光部材22から出射した光をより多く照明光として利用することができる。これにより、光の利用効率を向上させることができる。
Further, as described above, the light emitted from the irradiation region S is reflected by the reflecting
第5実施形態のその他の効果は、上記第1〜第4実施形態と同様である。 Other effects of the fifth embodiment are the same as those of the first to fourth embodiments.
(第6実施形態)
次に、図39および図40を参照して、本発明の第6実施形態による投光装置401の構造について説明する。
(Sixth embodiment)
Next, with reference to FIGS. 39 and 40, the structure of the light projecting
本発明の第6実施形態による投光装置401では図39に示すように、投光ユニット420は、集光部材21と、蛍光部材22と、蛍光部材22を支持する支持部材329と、レンズ330とを含んでいる。
In the light projecting
支持部材329は蛍光部材22から出射した光を透過するように形成されている。なお、支持部材329は励起光だけを遮光(吸収)するように形成されていてもよい。
The
レンズ330は蛍光部材22の前方に配置されている。このレンズ330の焦点F330は、蛍光部材22の照射領域Sの点Se(ラインSm1およびSm2の交点)に略一致するように配置されている。
The
本実施形態の集光部材21は図40に示すように、上記第5実施形態の集光部材21を180度回転させたように配置されている。これは、投光装置401では蛍光部材22の照射領域Sの形状が180度回転して投光パターンPに反映されるためである。
As shown in FIG. 40, the
この投光装置401では、蛍光部材23の背面から出射した光が、レンズ330により投光される。
In the light projecting
なお、第6実施形態のその他の構造は、上記第5実施形態と同様である。 The remaining structure of the sixth embodiment is similar to that of the aforementioned fifth embodiment.
本実施形態では、上記のように、レンズ330の焦点F330は照射領域Sに配置されている。これにより、レンズ330により形成される投光パターンPは、照射領域Sの形状を反映したものとなる。なお、レンズ330を用いて光を投光する場合、レンズ330を設けずに光を反射部材23により投光する場合に比べて、投光パターンPは照射領域Sの形状をより反映しやすくなる。
In the present embodiment, the focal point F330 of the
第6実施形態のその他の効果は、上記第5実施形態と同様である。 The other effects of the sixth embodiment are the same as those of the fifth embodiment.
(第7実施形態)
次に、図41を参照して、本発明の第7実施形態による投光装置501の構造について説明する。
(Seventh embodiment)
Next, with reference to FIG. 41, the structure of the
本発明の第7実施形態による投光装置501では図41に示すように、集光部材21は上記第6実施形態の集光部材21と同様に形成されている。
In the
反射部材23は、上記第1実施形態の反射部材23と同様に形成されている。
The
反射部材23の反射面23aの焦点F23は上記第5および第6実施形態と同様、蛍光部材22の照射領域Sの点Se(ラインSm1およびSm2の交点)に略一致するように配置されている。
Similar to the fifth and sixth embodiments, the focal point F23 of the reflecting
本実施形態では、蛍光部材22の照射領域Sから出射した光は、反射部材23の反射面23aで反射されることにより投光される。
In the present embodiment, the light emitted from the irradiation region S of the
なお、第7実施形態のその他の構造は、上記第1実施形態と同様である。 The remaining structure of the seventh embodiment is similar to that of the aforementioned first embodiment.
第7実施形態の効果は、上記第1および第5実施形態と同様である。 The effect of the seventh embodiment is the same as that of the first and fifth embodiments.
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and further includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.
例えば、上記実施形態では、本発明の投光装置を自動車の前照灯に用いた例について示したが、本発明はこれに限らない。本発明の投光装置を、飛行機、船舶、ロボット、バイクまたは自転車や、その他の移動体の前照灯に用いてもよい。 For example, in the said embodiment, although the example which used the light projector of this invention for the headlamp of the motor vehicle was shown, this invention is not restricted to this. You may use the light projection apparatus of this invention for the headlamp of an airplane, a ship, a robot, a motorcycle or a bicycle, and another moving body.
また、上記実施形態では、本発明の投光装置を前照灯に適用した例について示したが、本発明はこれに限らない。本発明の投光装置をダウンライトまたはスポットライトや、その他の投光装置に適用してもよい。 Moreover, although the said embodiment showed about the example which applied the light projector of this invention to the headlamp, this invention is not limited to this. You may apply the light projector of this invention to a downlight or a spotlight, and another light projector.
また、上記実施形態では、励起光を可視光に変換した例について示したが、本発明はこれに限らず、励起光を可視光以外の光に変換してもよい。例えば、励起光を赤外光に変換する場合には、セキュリティ用CCDカメラの夜間照明装置などにも適用可能である。 Moreover, although the example which converted excitation light into visible light was shown in the said embodiment, this invention is not limited to this, You may convert excitation light into light other than visible light. For example, when the excitation light is converted into infrared light, it can also be applied to a night illumination device of a security CCD camera.
また、上記実施形態では、白色光を出射するように、励起光源(半導体レーザ素子)および蛍光部材を構成した例について示したが、本発明はこれに限らない。白色光以外の光を出射するように、励起光源および蛍光部材を構成してもよい。 In the above embodiment, an example in which the excitation light source (semiconductor laser element) and the fluorescent member are configured to emit white light has been described. However, the present invention is not limited to this. The excitation light source and the fluorescent member may be configured to emit light other than white light.
また、上記実施形態では、レーザ光を出射するレーザ発生器として、半導体レーザ素子を用いた例について示したが、本発明はこれに限らず、半導体レーザ素子以外のレーザ発生器を用いてもよい。 In the above embodiment, an example in which a semiconductor laser element is used as a laser generator that emits laser light has been described. However, the present invention is not limited to this, and a laser generator other than a semiconductor laser element may be used. .
また、上記実施形態で示した数値は一例であり、各数値は限定されない。 Moreover, the numerical value shown by the said embodiment is an example, and each numerical value is not limited.
また、上記実施形態の半導体レーザ素子から出射するレーザ光の中心波長や、蛍光部材を構成する蛍光体の種類は、適宜変更可能である。例えば、約450nmの中心波長を有する青色のレーザ光を出射する半導体レーザ素子と、青色のレーザ光の一部を黄色光に変換する蛍光体とを用いてもよい。また、励起光(レーザ光)が蛍光部材により十分に拡散され安全性が確保できる場合は、励起光を遮光するフィルタ部材は設けなくてよい。この場合、青色光と黄色光とにより白色光が得られる。なお、青色のレーザ光の一部を黄色光に変換する蛍光体としては、例えば(Y1−x−yGdxCey)3Al5O12(0.1≦x≦0.55、0.01≦y≦0.4)などが挙げられる。また、これに限らず、半導体レーザ素子から出射するレーザ光の中心波長は、紫外光〜可視光の範囲で任意に選択されてもよい。 In addition, the center wavelength of the laser light emitted from the semiconductor laser element of the above embodiment and the type of phosphor constituting the fluorescent member can be appropriately changed. For example, a semiconductor laser element that emits blue laser light having a center wavelength of about 450 nm and a phosphor that converts part of the blue laser light into yellow light may be used. In addition, when the excitation light (laser light) is sufficiently diffused by the fluorescent member and safety can be ensured, it is not necessary to provide a filter member that blocks the excitation light. In this case, white light is obtained by blue light and yellow light. As the phosphor that converts some of the blue laser light into yellow light, for example, (Y 1-x-y Gd x Ce y) 3 Al 5 O 12 (0.1 ≦ x ≦ 0.55,0 .01 ≦ y ≦ 0.4). Moreover, the present invention is not limited to this, and the center wavelength of the laser light emitted from the semiconductor laser element may be arbitrarily selected in the range of ultraviolet light to visible light.
また、上記実施形態では、集光部材の光出射面を長方形状や長六角形状などに形成した例について示したが、本発明はこれに限らない。例えば図42に示した本発明の第1変形例による集光部材21のように、光出射面21bを楕円形状に形成してもよい。また、光出射面を上下左右非対称に形成してもよい。必要な投光パターンが得られるように、光出射面の形状を設定すればよい。
Moreover, although the said embodiment showed about the example which formed the light-projection surface of the condensing member in rectangular shape, long hexagonal shape, etc., this invention is not limited to this. For example, as in the
また、上記第5〜第7実施形態では、蛍光部材から所定の距離を隔ててレンズを設けた例について示したが、本発明はこれに限らない。例えば図43に示した本発明の第2変形例による投光装置のように、蛍光部材22を覆うようにレンズ630(投光部材)を設けてもよい。このように構成すれば、蛍光部材22から出射した光はレンズ630を透過・屈折して外部に出射し、長形状の投光パターンとなる。また、図44に示した本発明の第3変形例による投光装置701のように、反射部材23の反射面23aの内側に樹脂やガラスなどを充填することによりレンズ730を形成してもよい。また、上記第5〜第7実施形態のように、蛍光部材22の前方に投影レンズ(プロジェクションレンズ)(図示せず)を配置してもよい。また、投光部材として、反射部材やレンズ以外にプリズムなどを用いてもよい。
In the fifth to seventh embodiments, the example in which the lens is provided at a predetermined distance from the fluorescent member has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, a lens 630 (light projecting member) may be provided so as to cover the
また、上記実施形態では、反射部材の反射面を放物面の一部または楕円面の一部により形成した例について示したが、本発明はこれに限らない。反射面を多数の曲面(例えば放物面)からなるマルチリフレクタや、多数の微細な平面が連続して設けられた自由曲面リフレクタなどにより形成してもよい。 Moreover, although the said embodiment showed about the example which formed the reflective surface of the reflective member by a part of paraboloid or a part of elliptical surface, this invention is not limited to this. The reflecting surface may be formed by a multi-reflector composed of a large number of curved surfaces (for example, a parabolic surface) or a free curved surface reflector provided with a large number of fine flat surfaces.
また、例えば上記第5実施形態では、反射部材23の反射面23aが投光方向(A方向)から見て円形状に形成されている例について示したが、本発明はこれに限らない。例えば図45に示した本発明の第4変形例の投光装置801のように、反射部材23の反射面23aが、楕円面の一部を含むように形成され、かつ、投光方向から見て略半円形状に形成されていてもよい。この投光装置801では、上記第5実施形態と同様、反射部材23の反射面23aの第1焦点F23aは、蛍光部材22の照射領域Sの点Seに略一致するように配置されている。また、レンズ330の焦点F330と反射部材23の反射面23aの第2焦点F23bとは略一致している。なお、レンズ330の上半分は無くてもよい。
Further, for example, in the fifth embodiment, the example in which the reflecting
また、上記第6実施形態では、反射部材23を設けない場合に、蛍光部材22の背面から出射した光をレンズ330により投光する例について示したが、本発明はこれに限らない。例えば図46に示した本発明の第5変形例の投光装置901のように、レンズ330側から蛍光部材22にレーザ光を照射し、蛍光部材22の照射面22aから出射した光を、反射部材23を用いずレンズ330により投光してもよい。
Moreover, in the said 6th Embodiment, when the reflecting
また、上記第5〜第7実施形態では、遮光板を用いることなく、右上部分を切り欠いたような形状に投光パターンを形成した例について示したが、本発明はこれに限らない。例えば、反射部材(または蛍光部材)とレンズとの間に遮光板を設けてもよい。このように構成すれば、投光パターンの縁部の明暗をより急峻に切り替えることができ、または、より複雑な投光パターンを得ることができる。なお、上記第5〜第7実施形態のように集光部材の光出射面を投光パターンに対応する形状に形成することにより、照射領域および投光パターンの形状を予め設定しておくことができるので、遮光板で遮光される光の量を低減することができる。これにより、光の利用効率が低下するのを抑制することができる。 Moreover, although the said 5th-7th embodiment showed about the example which formed the light projection pattern in the shape which notched the upper right part, without using a light-shielding plate, this invention is not limited to this. For example, a light shielding plate may be provided between the reflecting member (or fluorescent member) and the lens. If comprised in this way, the brightness of the edge part of a light projection pattern can be switched more steeply, or a more complicated light projection pattern can be obtained. In addition, by forming the light emission surface of the light collecting member into a shape corresponding to the light projection pattern as in the fifth to seventh embodiments, the shape of the irradiation region and the light projection pattern can be set in advance. Therefore, the amount of light shielded by the light shielding plate can be reduced. Thereby, it can suppress that the utilization efficiency of light falls.
また、上記第5〜第7実施形態では、日本などの左側走行の国で用いる場合を例として、右上部分を切り欠いたような投光パターンを得る例について示したが、本発明はこれに限らない。右側走行の国で用いる場合、集光部材の光出射面の形状を左右反転すれば、左上部分を切り欠いたような投光パターンが得られる。 Moreover, in the said 5th-7th embodiment, although the case where it uses in the left-hand drive country, such as Japan, was shown as an example, the example which obtains the light projection pattern which notched the upper right part was shown, but this invention is shown to this Not exclusively. When used in a country traveling on the right side, if the shape of the light exit surface of the light collecting member is reversed left and right, a light projection pattern in which the upper left portion is cut out can be obtained.
また、上記実施形態では、励起光源として複数の半導体レーザ素子を用いた例について示したが、本発明はこれに限らない。励起光源として1つの半導体レーザ素子を用いてもよい。また、励起光源として、複数の発光部を備えた、いわゆる半導体レーザアレイを用いてもよい。 In the above embodiment, an example in which a plurality of semiconductor laser elements are used as the excitation light source has been described. However, the present invention is not limited to this. One semiconductor laser element may be used as the excitation light source. A so-called semiconductor laser array having a plurality of light emitting units may be used as the excitation light source.
また、上記実施形態では、集光部材の光入射面に入射したレーザ光を上面、下面、側面で反射して光出射面まで導光する例について示したが、本発明はこれに限らない。例えば、グレーデッドインデックス光ファイバのように、内側から外側に向かって屈折率が滑らかにまたは段階的に小さくなるように集光部材を形成することによって、レーザ光の進行方向を集光部材の内部で変更してレーザ光を光出射面まで導いてもよい。 Moreover, although the said embodiment showed the example which reflects the laser beam which injected into the light-incidence surface of the condensing member by the upper surface, a lower surface, and a side surface, and was guided to the light-projection surface, this invention is not limited to this. For example, by forming the condensing member so that the refractive index decreases smoothly or stepwise from the inside to the outside like a graded index optical fiber, the traveling direction of the laser light is changed to the inside of the condensing member. The laser beam may be guided to the light emitting surface by changing the above.
また、上記実施形態では、蛍光部材を横長(水平方向に長い形状)に励起した例について示したが、本発明はこれに限らない。蛍光部材を、例えば縦長(鉛直方向に長い形状)に励起してもよいし、斜め方向に長い形状に励起してもよい。 Moreover, in the said embodiment, although the example which excited the fluorescent member horizontally long (shape long in a horizontal direction) was shown, this invention is not limited to this. The fluorescent member may be excited, for example, in a vertically long shape (long shape in the vertical direction) or in a long shape in the oblique direction.
また、上述した実施形態および変形例の構成を適宜組み合わせて得られる構成についても、本発明の技術的範囲に含まれる。 Further, a configuration obtained by appropriately combining the configurations of the above-described embodiment and modification examples is also included in the technical scope of the present invention.
なお、上記第5〜第7実施形態では、長形状の投光パターンを得ることが可能な投光装置において、投光部材の焦点が照射領域の縁部に配置される例について示した。そして、投光パターンのうちの、投光部材の焦点が配置される照射領域の縁部に対応する部分(カットオフライン)において、明暗を急峻に切り替えることができることを説明した。しかしながら、長形状以外の投光パターンを得る投光装置においても、投光部材の焦点を照射領域の縁部(または縁部近傍)に配置すれば、同様の効果が得られる。すなわち、励起光により励起される蛍光部材と、前記蛍光部材から出射した光を反射し、または、透過して外部に出射する投光部材と、を備え、前記蛍光部材は前記励起光が照射される照射領域を含み、前記投光部材の焦点は前記照射領域の縁部または縁部近傍に配置されていることを特徴とする投光装置においては、投光パターンのうちの、投光部材の焦点が配置される照射領域の縁部に対応する部分において、明暗を急峻に切り替えることができる。このことは言うまでもなく、励起光源がレーザ光源以外の光源(例えば発光ダイオードなど)である場合にも言える。 In the fifth to seventh embodiments, the example in which the focal point of the light projecting member is arranged at the edge of the irradiation region in the light projecting device capable of obtaining a long light projecting pattern has been described. Then, it has been explained that light and dark can be sharply switched in a portion (cut-off line) corresponding to the edge of the irradiation region where the focal point of the light projecting member is arranged in the light project pattern. However, even in a light projection device that obtains a light projection pattern other than the long shape, the same effect can be obtained if the focal point of the light projection member is arranged at the edge (or in the vicinity of the edge) of the irradiation region. That is, a fluorescent member that is excited by excitation light and a light projecting member that reflects or transmits light emitted from the fluorescent member and emits the light to the outside. The fluorescent member is irradiated with the excitation light. In the light projecting device, the focal point of the light projecting member is arranged at or near the edge of the radiation region. Brightness and darkness can be switched sharply at a portion corresponding to the edge of the irradiation region where the focal point is arranged. Needless to say, this can also be said when the excitation light source is a light source other than the laser light source (for example, a light emitting diode).
1、101、201、301、401、501、701、801、901 投光装置
11 半導体レーザ素子
20、120、220、320、420 投光ユニット
21 集光部材
21a 光入射面
21b 光出射面
22 蛍光部材
23 反射部材(投光部材)
23a 反射面
330、630、730 レンズ(投光部材)
E エルボー点
F23 焦点
F23a 第1焦点(焦点)
F23b 第2焦点(焦点)
F330 焦点
H21b 高さ(光出射面の第2方向の長さ)
Lc 長さ(照射領域の第1方向の長さ)
Ld 長さ(照射領域の第2方向の長さ)
Ls1 長さ(焦点から照射領域の第3方向の端部までの長さ)
Ls2 長さ(第4方向の照射領域の長さ)
M1、M2 カットオフライン
P 投光パターン
S 照射領域
W21b 幅(光出射面の第1方向の長さ)
1, 101, 201, 301, 401, 501, 701, 801, 901
E Elbow point F23 Focus F23a First focus (focus)
F23b Second focus (focus)
F330 focus H21b height (length in the second direction of the light exit surface)
Lc length (length of irradiation region in first direction)
Ld length (length of irradiation region in second direction)
Ls1 length (length from the focal point to the end of the irradiation area in the third direction)
Ls2 length (length of irradiation area in the fourth direction)
M1, M2 Cut-off line P Projection pattern S Irradiation area W21b Width (length of light emitting surface in first direction)
Claims (8)
前記集光部材の光出射面から出射した前記励起光により励起される蛍光部材と、
前記蛍光部材から出射した光を反射し、または、透過して外部に出射する投光部材と、
を備え、
前記蛍光部材は前記励起光が照射される照射領域を含み、
前記照射領域の第1方向の長さは、前記照射領域の前記第1方向と直交する第2方向の長さよりも大きく、
前記光出射面の第1方向の長さは前記光出射面の第2方向の長さよりも大きく、
前記光出射面は前記第1方向に非対称な形状であることを特徴とする投光装置。 A light incident surface on which excitation light is incident, and a condensing member including a light exit surface that has an area smaller than the light incident surface and emits the excitation light;
A fluorescent member excited by the excitation light emitted from the light exit surface of the light collecting member;
A light projecting member that reflects or transmits light emitted from the fluorescent member,
With
The fluorescent member includes an irradiation region irradiated with the excitation light,
The length of the first direction of the irradiation region is much larger than the length in a second direction perpendicular to the first direction of the irradiation region,
The length of the light exit surface in the first direction is greater than the length of the light exit surface in the second direction,
The light projecting device, wherein the light emitting surface has an asymmetric shape in the first direction .
前記光出射面は、すれ違い用前照灯の投光パターンに対応する形状に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の投光装置。 The light projecting device according to claim 1, wherein the light emitting surface is formed in a shape corresponding to a light projecting pattern of a passing headlamp.
前記投光部材の焦点は、前記照射領域のうちの投光パターンのカットオフラインを投影する縁部に配置されていることを特徴とする請求項3に記載の投光装置。 Used for automotive headlamps,
The light projecting device according to claim 3 , wherein a focal point of the light projecting member is disposed at an edge portion that projects a cut-off line of a light projecting pattern in the irradiation region.
励起光が入射される光入射面と、
前記光入射面よりも小さい面積を有するとともに前記励起光を出射する光出射面と、
を備え、
前記光出射面の第1方向の長さは、前記光出射面の前記第1方向と直交する第2方向の長さよりも大きく、
前記光出射面は前記第1方向に非対称な形状であることを特徴とする集光部材。 A condensing member for condensing excitation light and irradiating the fluorescent member,
A light incident surface on which excitation light is incident;
A light exit surface having an area smaller than the light incident surface and emitting the excitation light;
With
Length in the first direction of the light exit surface is much larger than the second direction length perpendicular to the first direction of the light exit surface,
The light condensing member, wherein the light emitting surface has an asymmetric shape in the first direction .
前記集光部材から出射した励起光が照射される蛍光部材とを備えることを特徴とする投光ユニット。 The light collecting member according to claim 7 ;
A light projecting unit comprising a fluorescent member irradiated with excitation light emitted from the light collecting member.
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