JP7065267B2 - 光源装置および投光装置 - Google Patents

Description

本開示は、光を発する光源装置およびそれを用いた投光装置に関する。

従来、レーザ光源から出射された光を波長変換部材に照射することにより所定波長の光を生成する光源装置が知られている。この光源装置では、たとえば、波長変換部材により波長変換されて拡散された光と、波長変換部材により波長変換されずに拡散された光とが合成されて、白色光等、所定の色の光が生成される。このような光源装置が、たとえば、車両用前照灯の光源装置として利用されている。

以下の特許文献１には、揺動自在なマイクロミラーによって蛍光体（波長変換部材）の発光面をレーザビームで走査して発光面に光像を生成し、生成した光像を、光学系を介して道路上に投影する車両用前照灯が記載されている。この車両用前照灯では、マイクロミラーの所定の揺動位置において発光面で反射されたレーザビームを検出する位置に光センサが配置され、光センサからの信号によりマイクロミラーの位置および運動が検出される。

特表２０１６－５２８６７１号公報

上記特許文献１では、マイクロミラーの傾き角が所定の角度にあるときにのみ反射光が光センサに入射する構成であるため、この角度以外の範囲において、マイクロミラーの動作状態を適正に検出することができない。たとえば、マイクロミラーが駆動信号に適正に応答しないために反射光が光センサに入射しなかったような場合、特許文献１の構成では、そのことを、光センサからの出力に基づいて直ちに検出することができない。

かかる課題に鑑み、本開示は、波長変換部材に対して光を走査させる偏向器の状態を正確かつ高精度に検出することが可能な光源装置およびそれを用いた投光装置を提供することを目的とする。

本開示の第１の態様は、光源装置に関する。第１の態様に係る光源装置は、レーザ光源と、波長変換部材と、光偏向器と、位置検出器とを備える。レーザ光源は、レーザ光を出射する。波長変換部材は、レーザ光の光路上に入射面を有し、レーザ光の波長を他の波長に変換して変換光を生じせしめるとともに変換光を拡散させる。光偏向器は、レーザ光を波長変換部材の入射面上において少なくとも１次元に走査させる。位置検出器は、波長変換部材の入射面において正反射したレーザ光を、入射面上の全ての走査範囲に対して受光するとともに、レーザ光の受光位置に応じた検出信号を出力する。なお、正反射とは、励起光が蛍光体で吸収、拡散されずに、入射角と同じ角度で反射されることをいう。正反射のことを直接反射ともいう。

本態様に係る光源装置によれば、波長変換部材の入射面上の全走査範囲に対して、位置検出器から検出信号が出力される。このため、この検出信号を監視することにより、全走査範囲において光偏向器の動作状態を検出できる。よって、光偏向器の動作状態を正確かつ高精度に検出することができる。

本発明の第２の態様は、投光装置に関する。第２の態様に係る投光装置は、第１の態様に係る光源装置と、波長変換部材により拡散された光を投射する投射光学系と、を備える。

本態様に係る投光装置によれば、第１の態様と同様の効果が奏され得る。

以上のとおり、本開示に係る光源装置および投光装置によれば、波長変換部材に対して光を走査させる偏向器の状態を正確かつ高精度に検出することができる。

本開示にかかる発明（以下、本発明という）の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。

図１は、第１の実施形態に係る投光装置の構成を示す斜視図である。 図２は、第１の実施形態に係る投光装置の構成を示す断面図である。 図３Ａは、第１の実施形態に係る光偏向器の構成を示す斜視図である。 図３Ｂは、第１の実施形態に係る光偏向器の一部を切り欠いた斜視図である。 図４Ａは、第１の実施形態に係る波長変換部材の構成を模式的に示す側面図である。 図４Ｂは、第１の実施形態に係る波長変換部材の構成を模式的に示す平面図である。 図５Ａは、第１の実施形態に係る位置検出器の構成および位置検出信号の生成方法を説明するための図である。 図５Ｂは、第１の実施形態に係る位置検出器の構成を模式的に示す断面図である。 図６Ａは、第１の実施形態に係る、波長変換部材の入射面におけるビームスポットの移動を模式的に示す図である。 図６Ｂは、第１の実施形態に係る、図６Ａのようにビームスポットが移動した場合の位置検出器上における正反射光スポットの移動を模式的に示す図である。 図７は、第１の実施形態に係る光源装置の主たる回路構成を示す回路ブロック図である。 図８Ａは、第１の実施形態に係る、ミラーの振り角が所定の振り角よりも低下した場合の波長変換部材の入射面上におけるビームスポットの移動を模式的に示す図である。 図８Ｂは、第１の実施形態に係る、図８Ａのようにビームスポットが移動した場合の位置検出器の受光面上における正反射光スポットの移動を模式的に示す図である。 図９は、第１の実施形態に係る、レーザ光源を所定の期間において消灯させる制御がなされた場合の位置検出信号の補間方法を説明するためのタイミングチャートである。 図１０Ａは、第１の実施形態に係る、波長変換部材の異常を検出するための閾値の設定処理を示すフローチャートである。 図１０Ｂは、第１の実施形態に係る、波長変換部材の異常を検出するための処理を示すフローチャートである。 図１１Ａは、第１の実施形態の第１変更例に係る投光装置の構成を示す部分断面図である。 図１１Ｂは、第１の実施形態の第２変更例に係る投光装置の構成を示す部分断面図である。 図１２Ａは、第１の実施形態の第３変更例に係る投光装置の構成を示す部分断面図である。 図１２Ｂは、第１の実施形態の第３変更例に係る投光装置の構成を示す部分断面図である。 図１３は、第２の実施形態に係る光偏向器の構成を示す斜視図である。 図１４Ａは、第２の実施形態に係る光偏向器の一部を切り欠いた斜視図である。 図１４Ｂは、第２の実施形態に係る光偏向器の一部を切り欠いた斜視図である。 図１５Ａは、第２の実施形態に係る、波長変換部材の入射面におけるビームスポットの移動を模式的に示す図である。 図１５Ｂは、第２の実施形態に係る、図６Ａのようにビームスポットが移動した場合の位置検出器上における正反射光スポットの移動を模式的に示す図である。 図１６は、第３の実施形態に係る投光装置の構成を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。便宜上、各図には互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸が付記されている。Ｘ軸方向およびＹ軸方向は、それぞれ、投光装置の幅方向および奥行き方向であり、Ｚ軸方向は投光装置の高さ方向である。以下の第１の実施形態および第２の実施形態では、Ｚ軸正方向が、投光装置における光の投射方向である。

＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態に係る投光装置１の構成を示す斜視図である。図２は、第１の実施形態に係る投光装置１の構成を示す断面図である。図２には、Ｙ－Ｚ平面に平行な平面で投光装置１をＸ軸方向の中央位置において切断した断面図が示されている。

図１および図２を参照して、投光装置１は、光を生成する光源装置２と、光源装置２により生成された光を投射するための投射光学系３とを備える。投射光学系３は、２つのレンズ３ａ、３ｂを備え、これらレンズ３ａ、３ｂによって光源装置２からの光を集光して目標領域へと投射する。なお、投射光学系３は、必ずしも２つのレンズ３ａ、３ｂのみから構成されなくともよく、たとえば、他のレンズやミラーを備えていてもよい。また、投射光学系３は、凹面ミラーによって光源装置２からの光を集光する構成であってもよい。

光源装置２は、ベース１１に、各種部材が設置された構成となっている。具体的には、投射用の光を生成するための構成として、レーザ光源１２と、コリメータレンズ１３と、光偏向器１４と、波長変換部材１５がベース１１に設置されている。コリメータレンズ１３は、ホルダ１６を介してベース１１に設置されている。

レーザ光源１２は、青色波長帯（たとえば、４５０ｎｍ）のレーザ光をＺ軸正方向に出射する。レーザ光源１２は、たとえば、半導体レーザからなっている。レーザ光源１２から出射されるレーザ光の波長は、適宜変更可能である。また、レーザ光源１２は、必ずしも単一波長帯のレーザ光を出射するものでなくともよく、たとえば、１基板に複数の発光素子がマウントされたマルチ発光の半導体レーザであってもよい。

コリメータレンズ１３は、レーザ光源１２から出射されたレーザ光を平行光に変換する。なお、レーザ光源１２から出射されたレーザ光が収束光となるように、コリメータレンズ１３の光軸方向の位置が調整されてもよい。

光偏向器１４は、ミラー１７を備え、ミラー１７を回動軸Ｌ１について回動させることにより、コリメータレンズ１３を通過したレーザ光の進行方向を変化させる。ミラー１７の入射面は平面である。ミラー１７は、たとえば、ガラス板に誘電体多層膜を形成した高反射率のミラーである。ミラー１７は、中立位置において、Ｘ－Ｚ平面に平行な面に対して、Ｙ－Ｚ平面に平行な方向に所定角度だけ傾くように配置される。ミラー１７の回動軸Ｌ１は、Ｙ－Ｚ平面に平行で、且つ、Ｚ軸方向に対して所定角度だけ傾いている。光偏向器１４の構成は、追って、図３Ａ、図３Ｂを参照して説明する。

波長変換部材１５は、ミラー１７によって反射されたレーザ光が入射する位置に配置されている。波長変換部材１５は、長方形形状の板状の部材であり、入射面がＸ－Ｙ平面に平行となり、且つ、長手方向がＸ軸に平行となるように、ベース１１に設置されている。上記のように、ミラー１７が回動軸Ｌ１について回動することにより、波長変換部材１５は、レーザ光によって長手方向に走査される。

波長変換部材１５は、入射したレーザ光の一部を、青色波長帯とは異なる波長に変換して、Ｚ軸方向に拡散させる。波長変換されなかった他のレーザ光は、波長変換部材１５によってＺ軸方向に拡散される。こうして拡散された２種類の波長の光が合成されて、所定の色の光が生成される。各波長の光は、投射光学系３に取り込まれて、目標領域に投射される。

第１の実施形態では、波長変換部材１５によって、レーザ光の一部が、黄色波長帯の光に変換される。波長変換後の黄色波長帯の拡散光と、波長変換されなかった青色波長帯の散乱光とが合成されて、白色の光が生成される。なお、波長変換後の波長は黄色波長帯でなくてもよく、生成される光の色は、白以外の色であってもよい。波長変換部材１５の構成は、追って、図４Ａ、図４Ｂを参照して説明する。

ベース１１の下面には、回路基板１８が設置されている。この回路基板１８に、レーザ光源１２および光偏向器１４を制御するための回路が実装されている。図１に示すように、回路基板１８の端子部が、ベース１１のＹ軸正側において、外部に露出している。

さらに、第１の実施形態では、波長変換部材１５の入射面で正反射されたレーザ光（以下、「正反射光」という）を受光する位置に、位置検出器１９が設置されている。位置検出器１９は、ミラー１７が中立位置にあるときに、正反射光の中心軸が位置検出器１９の入射面に対して垂直となるように、Ｘ－Ｚ平面に平行な面に対して所定角度だけＹ－Ｚ平面に平行な方向に傾いた状態で、ベース１１に設置されている。

位置検出器１９は、波長変換部材１５の入射面上の全ての走査範囲に対して正反射光を受光するとともに、受光位置に応じた検出信号を出力する。すなわち、位置検出器１９は、波長変換部材１５の入射面上の全ての走査範囲に対して正反射光を受光可能なように、Ｘ軸方向に長い受光面を有する。

また、位置検出器１９と波長変換部材１５の間の正反射の光路内に、例えば波長変換部材で変換された黄色光を除去し、正反射光である青色光を透過するバンドパスフィルタ３１と、正反射光を減光するための減光フィルタ３２を有することが望ましい。

位置検出器１９は、たとえば、ＰＳＤ（Position Sensitive Detector）からなっている。この他、位置検出器１９は、フォトディテクタがアレイ上に配置された構成であってもよく、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子であってもよい。

位置検出器１９の構成および位置検出信号の生成方法については、追って、図５Ａ、図５Ｂを参照して説明する。

図３Ａ、図３Ｂは、それぞれ、光偏向器１４の構成を示す斜視図および光偏向器１４の一部を切り欠いた斜視図である。図３Ｂには、図３Ａに示す光偏向器１４を、ｘ－ｚ平面に平行かつ光偏向器１４のｙ軸方向における中央位置を通る直線IIIＢ－IIIＢを含む平面で切った断面３ｂが示されている。

なお、便宜上、図３Ａ、図３Ｂには、光偏向器１４の構成を説明するために、新たにｘ、ｙ、ｚ軸が示されている。このうち、ｘ軸は、図１および図２に示したＸ軸と同一方向である。ｘ、ｙ、ｚ軸は、図１および図２に示したＸ、Ｙ、Ｚ軸を、Ｘ軸周りに、所定の角度だけ回転させたものである。ｙ軸は、光偏向器１４の短手方向に対応し、ｚ軸は、光偏向器１４の高さ方向に対応する。ここでは、便宜上、ｚ軸負側を光偏向器１４の上側と定義する。

図３Ａ、図３Ｂを参照して、光偏向器１４は、電磁力を利用してミラー１７を駆動する構成となっている。ハウジング１０１に、電磁駆動のための構成部材が設置されている。

ハウジング１０１は、ｘ軸方向に長い直方体形状を有する。ハウジング１０１の上面には、平面視において長方形の凹部１０１ａが形成されている。また、ハウジング１０１には、ｘ軸正負の縁の上面に、それぞれ、ボス１０１ｂが形成されている。２つのボス１０１ｂは、ハウジング１０１のｙ軸方向の中間位置に配置されている。ハウジング１０１は、剛性が高い金属材料からなっている。

ハウジング１０１の上面に、枠状の板バネ１０２が設置される。板バネ１０２は、枠部１０２ａと、支持部１０２ｂと、２つの梁部１０２ｃと、２つの孔１０２ｄとを有する。

ｘ軸方向の中間位置において、枠部１０２ａからｙ軸方向に平行に延びるように、２つの梁部１０２ｃが形成され、これら梁部１０２ｃによって、枠部１０２ａと支持部１０２ｂとが連結されている。支持部１０２ｂは、平面視において長方形であり、支持部１０２ｂのｘ軸方向の中間位置において、２つの梁部１０２ｃが支持部１０２ｂに繋がっている。ｘ軸正側の孔１０２ｄは、ボス１０１ｂと同様、平面視において円形で、ｘ軸負側の孔１０２ｄは、平面視においてｘ軸方向に長い形状である。板バネ１０２は、ｙ軸方向に対称な形状であり、また、２つの孔１０２ｄを除いてｘ軸方向に対称な形状である。板バネ１０２は、可撓性の金属材料により一体形成されている。

２つの孔１０２ｄは、それぞれ、２つのボス１０１ｂに対応する位置に設けられている。孔１０２ｄにボス１０１ｂが嵌められた状態で、４つのネジ１０３により、板バネ１０２がハウジング１０１の上面に固定される。支持部１０２ｂの上面にミラー１７が接着剤等によって固定される。ミラー１７は、平面視において略正方形である。２つの梁部１０２ｃを繋いだ軸が、ミラー１７の回動軸Ｌ１となる。

なお、レーザ光源１２からのレーザ光は、ミラー１７の中央位置に入射する。すなわち、回動軸Ｌ１とレーザ光の中心軸とが交差するように、レーザ光源１２からのレーザ光が、ミラー１７に入射する。

支持部１０２ｂの下面にコイル１０４が装着される。コイル１０４は、平面視において長方形の角が丸められた形状に周回している。コイル１０４は、長辺の中間位置が回動軸Ｌ１に一致するように、支持部１０２ｂの下面に設置される。コイル１０４、支持部１０２ｂおよびミラー１７が、光偏向器１４の可動部を構成する。

コイル１０４のｘ軸正側およびｘ軸負側の部分をそれぞれｘ軸方向に挟むように、磁石１０５および磁石１０６の組が２つ配置される。磁石１０５と磁石１０６は、ヨーク１０７に設置され、ヨーク１０７が、ハウジング１０１の凹部１０１ａの底面に設置されている。磁石１０５、１０６は、磁極面における磁束密度が略均一の永久磁石である。

ｘ軸正側の磁石１０５、１０６によって生じる磁界の向きと、ｘ軸負側の磁石１０５、１０６によって生じる磁界の向きは、同じである。たとえば、ｘ軸正側の磁石１０５は、Ｎ極がコイル１０４に対向し、ｘ軸負側の磁石１０５は、Ｓ極がコイル１０４に対向する。また、ｘ軸正側の磁石１０６は、Ｓ極がコイル１０４に対向し、ｘ軸負側の磁石１０６は、Ｎ極がコイル１０４に対向する。このように磁極（磁界の向き）を調整することにより、コイル１０４に駆動信号（電流）が印加されると、回動軸Ｌ１周りの駆動力がコイル１０４に励起される。これにより、ミラー１７が、回動軸Ｌ１を軸として回動する。本実施形態では電磁式の光偏向器としているが、光偏向器は、電磁式、圧電式、静電式のいずれを用いても良い。

図４Ａは、波長変換部材１５の構成を模式的に示す側面図である。

波長変換部材１５は、基板２０１の上面に、反射膜２０２と、蛍光体層２０３とを積層した構成となっている。

基板２０１は、たとえば、シリコンや窒化アルミニウムセラミックなどからなっている。

反射膜２０２は、第１の反射膜２０２ａと第２の反射膜２０２ｂとが積層されて構成されている。第１の反射膜２０２ａは、たとえば、Ａｇ、Ａｇ合金、Ａｌなどの金属膜である。第２の反射膜２０２ｂは、反射とともに第１の反射膜２０２ａを酸化などから保護する機能をも有し、たとえば、ＳｉＯ_２、ＺｎＯ、ＺｒＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ａｌ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、ＳｉＮ、ＡｌＮなど誘電体の１つまたは複数の層からなっている。反射膜２０２は、必ずしも、第１の反射膜２０２ａおよび第２の反射膜２０２ｂから構成されなくともよく、単層または３つ以上の層が積層された構成であってもよい。

蛍光体層２０３は、蛍光体粒子２０３ａをバインダ２０３ｂで固定することにより形成される。蛍光体粒子２０３ａは、レーザ光源１２から出射された青色波長帯のレーザ光が照射されることによって黄色波長帯の蛍光を発する。蛍光体粒子２０３ａとして、たとえば、平均粒子径が１μｍ～３０μｍの（Ｙ_ｎＧｄ_１－ｎ）_３（Ａｌ_ｍＧａ_１－ｍ）_５Ｏ_１２：Ｃｅ（０．５≦ｎ≦１、０．５≦ｍ≦１）が用いられる。また、バインダ２０３ｂとして、ポリメチルシルセスキオキサンなどのシルセスキオキサンを主に含む透明材料が用いられる。

蛍光体層２０３には、さらに、第２粒子として、平均粒子径が０．１～１０μｍで熱伝導率３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）のＡｌ_２Ｏ_３の微粒子が混合されるとよい。この場合、第２粒子は、蛍光体粒子２０３ａに対して１０ｖｏｌ％以上、９０ｖｏｌ％以下の比率で混合される。たとえば、第２粒子として、バインダ２０３ｂの材料であるシルセスキオキサン（屈折率１．５）と屈折率差が大きいＡｌ_２Ｏ_３（屈折率１．８）が用いられる。この構成により、蛍光体層２０３の内部での光散乱性が向上するとともに、蛍光体層２０３の熱伝導率を高くすることができる。

さらに、蛍光体層２０３の内部に、ボイド２０３ｃを設けることが好ましい。第１の実施形態では、蛍光体層２０３の中央付近に形成されたボイド２０３ｃと、反射膜２０２との界面付近に形成されたボイド２０３ｃが蛍光体層２０３に設けられる。

ここで、蛍光体層２０３の内部に形成されたボイド２０３ｃは、反射膜２０２に近いほど密度が高くなるように構成される。この構成により、内部に侵入したレーザ光をより効率的に散乱させて、光源装置２から取り出すことができる。また、反射膜２０２との界面付近に形成されたボイド２０３ｃは、誘電体である第２の反射膜２０２ｂと接するため、金属表面によるエネルギーロスを低減しつつ、効果的にレーザ光と蛍光を散乱させることができる。

上記のようなボイド２０３ｃの配置は、ＹＡＧ：Ｃｅからなる蛍光体粒子２０３ａと、ポリシルセスキオキサンからなるバインダ２０３ｂとを混合した、蛍光体ペーストを用いて波長変換部材１５を構成することで容易に形成できる。具体的には、蛍光体粒子２０３ａと第２粒子とを、ポリシルセスキオキサンを有機溶剤に溶かしたバインダ２０３ｂに混合した蛍光体ペーストを用いて基板２０１（反射膜２０２）上に成膜し、その後、２００℃程度の高温アニールを行うことで、ペースト中の有機溶剤を気化させる。このとき、波長変換部材１５の基板２０１に近い部分から気化した有機溶剤は保持されやすいため、基板２０１に近い部分では、ボイド２０３ｃが容易に形成され得る。このような製造方法により、容易に反射膜２０２の近傍に高い密度のボイド２０３ｃを形成することができる。

なお、蛍光体層２０３には、さらに、強度および耐熱性を高めるためのフィラー２０３ｄが含まれる。フィラー２０３ｄとバインダ２０３ｂとの屈折率差も、蛍光体粒子２０３ａとバインダ２０３ｂとの屈折率差と同様、大きく設定される。

レーザ光源１２から出射されたレーザ光は、図４Ａに示す励起領域Ｒ１に照射され、蛍光体層２０３の表面または内部で、散乱、吸収される。このとき、レーザ光の一部は、蛍光体粒子２０３ａにより黄色波長帯の光に変換されて、蛍光体層２０３から放射される。また、レーザ光の他の一部は、黄色波長帯の光に変換されずに散乱されて青色波長帯の光のまま蛍光体層２０３から放射される。このとき、各波長帯の光は、蛍光体層２０３内を伝搬しながら散乱されるため、励起領域Ｒ１よりも広い発光領域Ｒ２から放射される。

なお、上記のようにバインダ２０３ｂと蛍光体粒子２０３ａの屈折率差、および、バインダ２０３ｂとフィラー２０３ｄの屈折率差が何れも大きくなるように蛍光体層２０３が構成されることにより、光を散乱し易くでき、また、光の蛍光体層２０３内部での伝搬を抑制することができる。この結果、励起領域Ｒ１よりも微小に広い発光領域Ｒ２から光を放射させることができる。また、第１の実施形態では、さらに、蛍光体層２０３にボイド２０３ｃを配置して、光の散乱を増強させている。この結果、さらに励起領域Ｒ１と発光領域Ｒ２とを近づけることができる。

図４Ｂは、波長変換部材１５の構成を模式的に示す平面図である。

波長変換部材１５は、平面視において、Ｘ軸方向に長い長方形の形状を有する。波長変換部材１５は、光偏向器１４のミラー１７が回動されることにより、レーザ光でＸ軸方向に走査される。図４Ｂにおいて、Ｂ１は、レーザ光のビームスポットを示している。ビームスポットＢ１は、波長変換部材１５の入射面１５ａを幅Ｗ１において往復移動する。

たとえば、コイル１０４に、ゼロレベルを振幅中心とする三角波状の駆動信号（電流）が印加される。この駆動信号によりコイル１０４に励起される駆動力によって、支持部１０２ｂとともにミラー１７が中立位置を中心に所定の回動幅で回動する。これにより、ミラー１７で反射されたレーザ光（ビームスポットＢ１）が、波長変換部材１５の入射面１５ａを幅Ｗ１において往復移動する。

なお、「中立位置」とは、コイル１０４に駆動信号（電流）が印加されていない場合のミラー１７の位置のことであり、第１の実施形態の構成では、図３Ａのように、支持部１０２ｂおよびミラー１７が、回動軸Ｌ１について何れの方向にも回動しておらず、ｘ－ｙ平面に平行な状態にあるときのミラー１７の位置をいう。

また、図４Ｂには、ビームスポットＢ１の往復移動が直線の矢印で示されているが、レーザ光が斜め方向から波長変換部材１５に入射するため、実際のビームスポットＢ１の移動軌跡は、Ｘ軸方向の中央位置に対してＸ軸正負方向の両端がＹ軸負方向に変位した、やや湾曲した軌跡となる。

入射面１５ａ上におけるビームスポットＢ１の領域は、図４Ａの励起領域Ｒ１に対応する。波長変換部材１５の入射面１５ａをビームスポットＢ１が移動する間に、ビームスポットＢ１の領域よりもやや広い発光領域Ｒ２から青色波長帯の拡散光と黄色波長帯の拡散光がＺ軸正方向に放射される。

こうして放射された２つの波長帯の光が、図１、２に示した投射光学系３により取り込まれ、目標領域に投射される。これにより、青色波長帯の光と黄色波長帯の光が合成された白色の光が、投光装置１から目標領域に投射される。

なお、図２に示す構成において、レーザ光源１２にマウントされたレーザ素子の活性層は、Ｘ－Ｚ平面に平行となっている。このため、コリメータレンズ１３に入射するレーザ光のビーム形状は、Ｙ軸方向に長い楕円形状となる。これにより、図４Ｂに示すように、Ｙ軸方向に長いビームスポットＢ１でレーザ光が波長変換部材１５の入射面１５ａに照射される。

ただし、ビームスポットＢ１の形状は、楕円に限らず、Ｙ軸方向に長い他の形状であってもよい。この場合、たとえば、コリメータレンズ１３にビーム形状を調整するための光学作用を持たせてもよく、あるいは、ミラー１７の反射面を所定の凹面形状にして、ミラー１７にビーム形状を調整するための光学作用を持たせてもよい。

図５Ａは、位置検出器１９の構成および位置検出信号の生成方法を説明するための図である。図５Ｂは、位置検出器１９の構成を模式的に示す断面図である。

図５Ｂに示すように、位置検出器１９は、Ｎ型高抵抗シリコン基板の表面に、受光面と抵抗層を兼ねたＰ型抵抗層を形成した構造となっている。表面側の抵抗層には、横方向における光電流を出力するための電極Ｘ１、Ｘ２が形成され、裏面側の抵抗層には共通電極Ｘ３が形成されている。電極Ｘ１、Ｘ２に流入した光電流は、端子１９ｂ、１９ｃから出力される。

次に、位置検出器１９における照射位置の算出方法について説明する。位置検出器１９の受光面１９ａに正反射光（正反射光スポットＲＢ１）が照射されると、照射位置に光量に比例した電荷が発生する。この電荷は光電流として抵抗層に到達し、各電極Ｘ１、Ｘ２までの距離に逆比例して分割されて、電極Ｘ１、Ｘ２に接続された端子１９ｂ、１９ｃから出力される。

ここで、位置検出器１９において、端子１９ｂ、１９ｃから出力される光電流は、正反射光の照射位置から電極Ｘ１、Ｘ２までの距離に逆比例して分割された大きさを有する。よって、端子１９ｂ、１９ｃから出力される光電流の電流値をもとに、受光面上におけるＸ軸方向の正反射光の照射位置を検出することができる。

たとえば、位置検出器１９について、図５Ａの位置に正反射光スポットＲＢ１が照射されたとする。この場合、受光面１９ａの横方向のセンター位置Ｌｍｘを基準とする照射位置の横方向の座標Ｐｘは、電極Ｘ１、Ｘ２から出力される光電流の電流値をそれぞれＩｘ１、Ｉｘ２、横方向における電極Ｘ１、Ｘ２間の距離をＬｘとすると、以下の式によって算出される。

こうして、位置検出器１９の端子１９ｂ、１９ｃから出力された光電流の電流値Ｉｘ１、Ｉｘ２をもとに、式（１）の演算を行うことにより、受光面１９ａ上における正反射光スポットＲＢ１の位置を示す位置検出信号（座標Ｐｘ）を算出できる。

図６Ａは、波長変換部材１５の入射面１５ａにおけるビームスポットＢ１の移動を模式的に示す図である。図６Ｂは、図６ＡのようにビームスポットＢ１が移動した場合の位置検出器１９の受光面１９ａ上における正反射光スポットＲＢ１の移動を模式的に示す図である。

波長変換部材１５の入射面１５ａ上をビームスポットＢ１が図６Ａに示すように移動すると、これに伴い、正反射光スポットＲＢ１は、位置検出器１９の受光面１９ａ上を図６Ｂのように移動する。ここで、正反射光スポットＲＢ１の横方向の移動位置は、入射面１５ａ上におけるビームスポットＢ１のＸ軸方向の各移動位置に１対１で対応する。また、ビームスポットＢ１が幅Ｗ１の範囲をＸ軸方向に移動すると、正反射光スポットＲＢ１は、位置検出器１９の受光面１９ａを幅Ｌｗの範囲で横方向に移動する。

ここで、入射面１５ａ上におけるビームスポットＢ１の位置は、光偏向器１４におけるミラー１７の回動角に対応する。したがって、位置検出器１９の受光面１９ａ上における正反射光スポットＲＢ１のセンター位置Ｌｍｘに対する横方向の位置は、光偏向器１４におけるミラー１７の中立位置に対する回動角に対応する。よって、上記式（１）に基づいて算出される位置検出信号（座標Ｐｘ）により、波長変換部材１５の入射面１５ａ上におけるビームスポットＢ１の走査位置のみならず、光偏向器１４のミラー１７の回動角をも検出することができる。

第１の実施形態では、こうして取得される位置検出信号（座標Ｐｘ）に基づいて、波長変換部材１５の入射面１５ａに対するレーザ光の走査状態が所定の走査状態となるように、光偏向器１４が制御される。

図７は、光源装置２の主たる回路構成を示す回路ブロック図である。

図７に示すように、光源装置２は、回路部の構成として、コントローラ３０１と、レーザ駆動回路３０２と、ミラー駆動回路３０３と、位置検出回路３０４と、インタフェース３０５と、を備えている。これらの回路は、図１、２に示した回路基板１８に実装されている。回路基板１８には、さらにレーザ光源１２も設置されている。なお、上記各回路の一部または全部が回路基板１８とは別の回路基板に実装され、回路基板１８側の回路とケーブルで接続された構成であってもよい。

コントローラ３０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理回路と、メモリとを備え、所定の制御プログラムに従って各部を制御する。レーザ駆動回路３０２は、コントローラ３０１からの制御信号に従って、レーザ光源１２を駆動する。ミラー駆動回路３０３は、コントローラ３０１からの制御信号に従って、光偏向器１４のミラー１７を駆動する。

位置検出回路３０４は、位置検出器１９から入力された検出信号、すなわち、図５Ａ、図５Ｂの端子１９ｂ、１９ｃから出力された電流に基づいて、上記式（１）の演算を実行し、この演算により得られた位置検出信号（座標Ｐｘ）をコントローラ３０１に出力する。インタフェース３０５は、たとえば、車両側の制御回路等、外部制御回路との間でコントローラ３０１が信号の送受信を行うための入出力回路である。

コントローラ３０１は、位置検出回路３０４から入力された位置検出信号（座標Ｐｘ）に基づいて、波長変換部材１５の入射面１５ａに対するレーザ光の走査状態を監視し、随時、レーザ光の走査状態の適否を判定する。そして、波長変換部材１５の入射面１５ａに対するレーザ光の走査状態が所定の走査状態から外れた場合、走査状態が適正となるように、光偏向器１４を制御する。

以下、光偏向器１４の制御例について、説明する。

図８Ａは、ミラー１７の振り角が所定の振り角よりも低下した場合の波長変換部材１５の入射面１５ａ上におけるビームスポットＢ１の移動を模式的に示す図である。図８Ｂは、図８ＡのようにビームスポットＢ１が移動した場合の位置検出器１９の受光面１９ａ上における正反射光スポットＲＢ１の移動を模式的に示す図である。

たとえば、光偏向器１４の経年劣化等によって、駆動信号に応じたミラー１７の回動幅が、所定の回動幅から低下することが起こり得る。この場合、図８Ａに示すように、波長変換部材１５の入射面１５ａ上におけるビームスポットＢ１の移動幅が、所定の幅Ｗ１に対してΔＷだけ低下する。このように、ビームスポットＢ１の移動幅が低下すると、これに伴い、位置検出器１９の受光面１９ａにおける正反射光スポットＲＢ１の移動幅も、所定の幅ＬｗからΔＬだけ低下する。

この場合、コントローラ３０１は、位置検出器１９の受光面１９ａにおける正反射光スポットＲＢ１の移動幅が、所定の幅Ｌｗとなるように、ミラー駆動回路３０３に対し、駆動信号の振り幅、すなわち、ゼロレベルを振幅中心とする三角波状の駆動信号の振幅を増加させる制御を行う。この制御により、波長変換部材１５の入射面１５ａ上におけるビームスポットＢ１の移動幅が、所定の幅Ｗ１に整合するようになる。

また、光偏向器１４に印加される駆動信号の周波数によっては、ミラー１７の動作に共振が生じることが起こり得る。この場合、コントローラ３０１は、たとえば、正反射光スポットＲＢ１が幅Ｌｗの両側の境界間を移動するのに要した時間を計測し、計測結果に基づいて、正反射光スポットＲＢ１の往復移動の周波数（周期）を取得する。そして、コントローラ３０１は、取得した周波数（周期）が、光偏向器１４の駆動信号の周波数（周期）から大きく乖離する場合に、ミラー１７の動作に共振が生じていると判定する。この判定結果に基づき、コントローラ３０１は、正反射光スポットＲＢ１の往復移動の周波数（周期）が駆動信号の周波数に整合するように、駆動信号の周波数を変化させる。

なお、コントローラ３０１における位置検出信号に基づく制御は、上記の制御に限られるものではない。たとえば、コントローラ３０１は、正反射光スポットＲＢ１の移動幅が所定の幅Ｌｗから横方向にずれているか否かを位置検出信号に基づいて判定し、正反射光スポットＲＢ１の移動幅が所定の幅Ｌｗに整合するように、光偏向器１４の駆動信号を調整する制御を行ってもよい。あるいは、センター位置Ｌｍに対して、正反射光スポットＲＢ１の右側の移動幅と左側の移動幅とが相違する場合、これらの移動幅が互いに等しくなるように、光偏向器１４の駆動信号を調整する制御を行ってもよい。

ところで、光源装置２においては、たとえば車両側の制御回路からの制御指令によって、位置検出信号をレーザと光偏向器１４の同期信号として使用することにより、幅Ｗ１中の所定の区間においてレーザ光源１２を消灯させる制御が行われ得る。たとえば、車両側において、前照灯の範囲内に前走車や対向車を検出された場合、前走車や対向車の位置を消灯する制御や、人の領域のみに光を照射し、その他の領域は非照射状態とする、いわゆるスポット照明の制御が、車両側から光源装置２に指示される。この指示は、図７のインタフェース３０５を介してコントローラ３０１に入力される。この場合、コントローラ３０１は、車両側からの指示に応じて、幅Ｗ１中の所定の区間にレーザ光源１２を消灯させる制御を、レーザ駆動回路３０２に対し行う。

この制御では、レーザ光源１２が消灯されている期間において、正反射光が位置検出器１９の受光面１９ａに入射しなくなるため、この期間において、位置検出信号の出力が途切れてしまう。したがって、レーザ光源１２の消灯期間においては、波長変換部材１５の入射面１５ａにおけるレーザ光の走査状態や、ミラー１７の回動状態を検出することができなくなってしまう。

このような不都合を解消するため、第１の実施形態では、レーザ光源１２の点灯期間において取得された位置検出信号に基づいて、レーザ光源１２の非点灯期間における位置検出信号を補間する処理が、コントローラ３０１において行われる。

図９は、レーザ光源１２を所定期間において消灯させる制御がなされた場合の位置検出信号の補間方法を説明するためのタイミングチャートである。図９の最上段および中段には、それぞれ、ミラー駆動回路３０３およびレーザ駆動回路３０２から出力される駆動信号が示され、図９の最下段には、位置検出回路３０４から出力される位置検出信号が示されている。上記のように、光偏向器１４には、ゼロレベルを振幅中心とする三角波状の駆動信号が供給される。

図９に示すように、位置検出回路３０４からは、レーザ光源１２が点灯されている期間（Ｔ１－Ｔ２、Ｔ４－Ｔ５、Ｔ７－Ｔ８、Ｔ１０－Ｔ１１）においてのみ、位置検出信号が出力される。この場合、コントローラ３０１は、出力された駆動信号の傾きおよび値によって、非点灯期間の駆動信号を、最下段の点線のように相似的に補間する。

たとえば、コントローラ３０１は、タイミングＴ１、Ｔ２における駆動信号の値およびタイミングＴ１、Ｔ２間の駆動信号の傾きによって、タイミングＴ１、Ｔ２間の駆動信号に重なる直線を求める。同様に、コントローラ３０１は、タイミングＴ４、Ｔ５間の駆動信号に重なる直線、タイミングＴ７、Ｔ８間の駆動信号に重なる直線、および、タイミングＴ１０、Ｔ１１間の駆動信号に重なる直線を求める。そして、コントローラ３０１は、これら直線の交点を求め、各直線の交点までの線分により、レーザ光源１２の非点灯期間における位置検出信号を補間する。コントローラ３０１は、こうして取得した補間後の位置検出信号に基づいて、上述の制御処理を実行する。

なお、コントローラ３０１は、以上に述べた各種処理の他、位置検出器１９から出力される信号に基づいて、波長変換部材１５の状態を判定する処理を実行する。

すなわち、図４Ａに示す波長変換部材１５は、高パワーのレーザ光が照射され続けること等の要因によって、蛍光体層２０３の厚みが初期の厚みから次第に減少することが起こり得る。このように蛍光体層２０３の厚みが減少すると、励起される蛍光が減少し、所望の色の光が出力されなくなってしまう。また、一部の領域において蛍光体層２０３が完全に消失すると、その領域に照射された光は、略全てが反射膜２０２で側方に反射されて、投射光学系３に取り込まれなくなる。

このように、一部の領域において、蛍光体層２０３の厚みが減少し、あるいは、蛍光体層２０３が消失すると、その部分で生成される光の色が所望の色から変化し、あるいは、その部分に照射された光が投射光学系３に取り込まれなくなってしまう。

ここで、レーザ光が照射される蛍光体層２０３の領域の厚みが初期の厚みから減少すると、それに伴い、位置検出器１９に向かう正反射光の光量が上昇する。また、蛍光体層２０３の一部が完全に消失した場合は、この部分に照射されたレーザ光は、略そのまま反射膜２０２で反射されて、位置検出器１９に入射する。したがって、位置検出器１９に入射した正反射光の光量を監視することにより、波長変換部材１５における蛍光体層２０３の状態を判定できる。

そこで、第１の実施形態では、位置検出器１９から出力された信号から位置検出器１９の受光面１９ａに入射した正反射光の光量に応じた光量信号が取得され、取得された光量信号に基づいて、波長変換部材１５の状態が判定される。

ここで、光量信号は、図５Ａ、図５Ｂに示した端子１９ｂ、１９ｃから出力される光電流の電流値Ｉｘ１、Ｉｘ２を加算した信号として取得される。したがって、図７に示した位置検出回路３０４は、光電流の電流値Ｉｘ１、Ｉｘ２を加算して光量信号を算出する演算処理をさらに実行し、当該演算処理により取得した光量信号を、随時、コントローラ３０１に出力する構成も備える。

コントローラ３０１は、こうして取得した光量信号に基づいて、波長変換部材１５における異常の有無を判定する。具体的には、コントローラ３０１は、光量信号が所定の閾値を超えた場合に、波長変換部材１５の蛍光体層２０３に異常が生じたと判定する。

ただし、レーザ光源１２の出力は、経年劣化によって次第に低下するため、これに伴い、位置検出器１９に受光される正反射光の光量も低下していく。このため、光量信号と比較すべき閾値も、レーザ光源１２の経年劣化に応じて徐々に低下させる必要がある。そこで、コントローラ３０１は、光量信号と比較すべき閾値を、レーザ光源１２の総点灯時間に基づいて更新する処理を実行する。

図１０Ａは、波長変換部材１５の異常を検出するための閾値Ｄｔｈの設定処理を示すフローチャートである。

光源装置２が起動されると、コントローラ３０１は、レーザ光源１２の総起動時間Ｔの計測を開始する（Ｓ１１）。ここで、総起動時間Ｔは、レーザ光源１２が最初に起動された後のレーザ光源１２の総起動時間である。総起動時間Ｔは、光源装置２が起動された後、レーザ光源１２が点灯状態にある期間のみ計測され、レーザ光源１２が非点灯状態にある期間は計測されない。

次に、コントローラ３０１は、総起動時間Ｔが、予め設定された更新時間Ｔｃに到達したか否かを判定する（Ｓ１２）。総起動時間Ｔが更新時間Ｔｃに到達すると（Ｓ１２：ＹＥＳ）、コントローラ３０１は、閾値Ｄｔｈを更新する（Ｓ１３）。総起動時間Ｔが更新時間Ｔｃに到達していない場合（Ｓ１２：ＮＯ）、コントローラ３０１は、ステップＳ１３をスキップする。コントローラ３０１は、ステップＳ１１～Ｓ１３の処理を、光源装置２の電源が遮断されるまで（Ｓ１４：ＹＥＳ）、繰り返し実行する。光源装置２に対する電源が遮断されると（Ｓ１４：ＹＥＳ）、コントローラ３０１は、総起動時間Ｔの計測を終了し、計測後の総起動時間Ｔを内部メモリに記憶させる（Ｓ１５）。

なお、ステップＳ１２における更新時間Ｔｃは、予め、コントローラ３０１において複数保持されている。たとえば、４段階の更新時間Ｔｃが保持されている場合、コントローラ３０１は、まず、総起動時間Ｔが最初の更新時間Ｔｃに到達したタイミングで、閾値Ｄｔｈを低下させ、その後、総起動時間Ｔが次の更新時間Ｔｃに到達したタイミングで、閾値Ｄｔｈをさらに低下させる。以降、同様に、コントローラ３０１は、総起動時間Ｔが３番目および４番目の更新時間Ｔｃに到達するごとに、閾値Ｄｔｈを低下させる。

ここで、各更新時間Ｔｃの閾値Ｄｔｈは、たとえば、レーザ光源１２において標準的に起こり得る、出射パワーの経時変化を考慮して設定される。すなわち、各更新時間Ｔｃにおける出射パワーを標準的な経時変化に基づいて設定し、設定した出射パワーでレーザ光が出射された場合に生じ得る光量信号の値に、所定の比率（たとえば、１．５）を乗じた値を、その更新時間Ｔｃにおける閾値Ｄｔｈに設定する。各更新時間Ｔｃにおける閾値Ｄｔｈは、予め、コントローラ３０１の内部メモリに保持されている。

図１０Ｂは、図１０Ａの処理により設定された閾値Ｄｔｈを用いて波長変換部材１５の異常を検出するための処理を示すフローチャートである。

コントローラ３０１は、位置検出回路３０４から光量信号Ｄａを取得すると（Ｓ２１）、取得した光量信号Ｄａが閾値Ｄｔｈを超えたか否かを判定する（Ｓ２２）。ここで、光量信号Ｄａが閾値Ｄｔｈを超えた場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、コントローラ３０１は、レーザ光源１２の点灯を終了し、波長変換部材１５に異常が生じたことを示すフラグを設定する（Ｓ２３）。この場合、コントローラ３０１は、インタフェース３０５を介して、外部制御回路（たとえば、車両側の制御回路）に、波長変換部材１５に異常が生じたことを示す報知信号を出力してもよい。

他方、光量信号Ｄａが閾値Ｄｔｈを超えていない場合（Ｓ２２：ＮＯ）、コントローラ３０１は、ステップＳ２３をスキップする。コントローラ３０１は、ステップＳ２１～Ｓ２３の処理を、光源装置２に対する電源が遮断されるまで（Ｓ２４：ＹＥＳ）、繰り返し実行する。光源装置２に対する電源が遮断されると（Ｓ２４：ＹＥＳ）、コントローラ３０１は、波長変換部材１５の異常検出処理を終了する。

＜第１の実施形態の効果＞
以上、第１の実施形態によれば、以下の効果が奏される。

図６Ａ、図６Ｂを参照して説明したとおり、波長変換部材１５の入射面１５ａ上の全走査範囲（幅Ｗ１）に対して、位置検出器１９から検出信号が出力される。このため、この検出信号を監視することにより、全走査範囲（幅Ｗ１）において光偏向器１４の動作状態を検出できる。よって、光偏向器１４の動作状態を正確かつ高精度に検出することができる。

またバンドパスフィルター３１を有することによって、信号光として不要な黄色光を除去することで、さらに正確に信号を検出することが可能となり、減光フィルター３２を有することで、信号光が飽和しないように信号量を調整することが可能となる。

図８Ａ、図８Ｂを参照して説明したとおり、コントローラ３０１は、位置検出器１９からの検出信号に基づいて、波長変換部材１５の入射面１５ａに対するレーザ光の走査状態が所定の走査状態となるように、光偏向器１４を制御する。これにより、経年劣化等により光偏向器１４の動作が劣化した場合も、波長変換部材１５の入射面１５ａに対するレーザ光の走査状態が所定の走査状態に調整することができ、消灯位置や、スポット照明となる点灯位置を決めるためのレーザ光源１２と光偏向器１４の同期信号としても使用することができる。

図９を参照して説明したとおり、コントローラ３０１は、レーザ光源１２が非点灯状態にあるために位置検出器１９からの検出信号に消失期間が生じた場合、点灯期間の検出信号に基づいて消失期間の検出信号を補間し、補間後の検出信号に基づいて、光偏向器１４を制御する。これにより、スポット照射等、レーザ光源１２を非点灯とする制御が行われた場合においても、波長変換部材１５の入射面１５ａに対するレーザ光の走査状態を所定の走査状態に調整することができる。

図１０Ａ、図１０Ｂを参照して説明したとおり、コントローラ３０１は、波長変換部材１５の入射面１５ａにおいて正反射したレーザ光（正反射光）の光量に応じた光量信号Ｄａを位置検出器１９からの信号に基づいて取得し、取得した光量信号Ｄａに基づいて、波長変換部材１５の状態を判定する。これにより、位置検出器１９からの検出信号に基づいて、さらに、波長変換部材１５の異常を検出でき、適宜、コントローラ３０１において、レーザ光源１２の点灯を停止させる等の対応をとることができる。

＜第１の実施形態の変更例＞
投光装置１において、正反射光を検出するための構成は、上記第１の実施形態に示した構成以外に、種々の変更が可能である。

（第１変更例）
たとえば、図１１Ａに示すように、光源装置２において、位置検出器１９が回路基板１８に設置され、波長変換部材１５の入射面１５ａで正反射された正反射光が、ミラー２０（導光部材）によって位置検出器１９へと導かれる構成とされてもよい。この場合、ベース１１には、ミラー２０で反射された正反射光を位置検出器１９へと導くための孔１１ａが設けられる。この構成では、回路基板１８に位置検出器１９が実装されるため、別途、位置検出器１９と回路基板１８とをケーブル等で接続しなくてよい。よって、回路系の構成を簡素化できる。

（第２変更例）
なお、図１１Ａの構成では、たとえば、図１１Ｂに示すように、さらに、正反射光を位置検出器１９の受光面１９ａに集光するための集光部材として、集光レンズ２１がベース１１に設置されてもよい。このように、受光面１９ａに正反射光を集光することにより、正反射光スポットＲＢ１のサイズをより小さく絞ることができる。これにより、受光面１９ａ上における正反射光スポットＲＢ１の位置検出精度を高めることができる。このため、波長変換部材１５の入射面１５ａ上におけるビームスポットＢ１の走査位置およびミラー１７の回動位置をより精度良く検出することができる。

（第３変更例）
この場合、図１２Ａに示すように、集光レンズ２１に代えて、凹面ミラー２２により、正反射光を位置検出器１９の受光面１９ａに集光するようにしてもよい。この構成では、凹面ミラー２２が、正反射光を位置検出器１９へと導く導光部材、および、正反射光を位置検出器１９の受光面１９ａに集光する集光部材としての機能を発揮する。この構成によれば、図１１Ｂの構成から集光レンズ２１を省略できるため、構成の簡素化を図ることができる。

また、上記第１の実施形態の構成においても、図１２Ｂに示すように、波長変換部材１５の入射面１５ａで正反射された正反射光を位置検出器１９の受光面１９ａに集光するための集光レンズ２３を、ベース１１に設置してもよい。この場合も、受光面１９ａ上における正反射光スポットＲＢ１の位置検出精度を高めることができるため、波長変換部材１５の入射面１５ａ上におけるビームスポットＢ１の走査位置およびミラー１７の回動位置をより精度良く検出することができる。

＜第２の実施形態＞
上記第１の実施形態では、光偏向器１４が、被駆動部を１軸で回動させる構成であった。これに対し、第２の実施形態では、ミラー１７が互いに直交する２つの回動軸について回動可能なように、光偏向器１４が構成されている。

第２の実施形態では、ミラー１７が２軸駆動可能であるため、波長変換部材１５の入射面１５ａにおけるレーザ光の走査軌跡が第１の実施形態と異なっている。第２の実施形態では、後述のように、波長変換部材１５の入射面１５ａに複数の走査ラインが設定され、これに伴い、波長変換部材１５の入射面１５ａを走査するビームスポットのサイズが、第１の実施形態に比べて絞られている。投光装置１および光源装置２のその他の構成は、上記第１の実施形態と同様である。

なお、ビームスポットのサイズは、レーザ光源１２とコリメータレンズ１３との間の距離や、コリメータレンズ１３の開口数等を調整することにより、より小さく絞ることができる。また、コリメータレンズ１３またはミラー１７に、ビームスポットのサイズおよび形状を調整する光学作用がさらに付与されてもよい。

図１３は、第２の実施形態に係る光偏向器１４の構成を示す斜視図である。また、図１４Ａ、図１４Ｂは、それぞれ、第２の実施形態に係る光偏向器１４の一部を切り欠いた斜視図である。図１３および図１４Ａ、図１４Ｂには、図３Ａ、図３Ｂと同様のｘ、ｙ、ｚ軸が示されている。図１４Ａには、図１３に示す光偏向器１４を、ｘ－ｚ平面に平行かつ光偏向器１４のｙ軸方向における中央位置を通る直線XIVＡ－XIVＡを含む平面にて切断した断面１４ａが示されている。また、図１４Ｂには、ｙ－ｚ平面に平行な平面で図１３に示す光偏向器１４を、ｙ－ｚ平面に平行かつｘ軸方向における中央位置を通る直線XIVＢ－XIVＢを含む平面にて切断した断面１４ｂが示されている。

図１３および図１４Ａ、図１４Ｂを参照して、ハウジング１１１は、ｘ軸方向に長い直方体形状を有する。ハウジング１１１の上面には、平面視において長方形の凹部１１１ａが形成されている。ハウジング１１１は、剛性が高い金属材料からなっている。

ハウジング１１１の上面に、枠状の板バネ１１２が設置される。板バネ１１２は、外枠部１１２ａと、内枠部１１２ｂと、２つの梁部１１２ｃと、支持部１１２ｄと、２つの梁部１１２ｅとを有する。ｙ軸方向の中間位置において、外枠部１１２ａからｘ軸方向に平行に延びるように、２つの梁部１１２ｃが形成され、これら梁部１１２ｃによって、外枠部１１２ａと内枠部１１２ｂとが連結されている。また、ｘ軸方向の中間位置において、内枠部１１２ｂからｙ軸方向に平行に延びるように、２つの梁部１１２ｅが形成され、これら梁部１１２ｅによって、内枠部１１２ｂと支持部１１２ｄとが連結されている。

内枠部１１２ｂは、平面視において長方形の角が丸められた輪郭を有し、内枠部１１２ｂのｙ軸方向の中間位置において、２つの梁部１１２ｃが内枠部１１２ｂに繋がっている。また、支持部１１２ｄは、平面視において長方形の輪郭を有し、支持部１１２ｄのｘ軸方向の中間位置において、２つの梁部１１２ｅが支持部１１２ｄに繋がっている。板バネ１１２は、ｘ軸方向およびｙ軸方向に対称な形状である。板バネ１１２は、可撓性の金属材料により一体形成されている。

外枠部１１２ａをハウジング１１１の上面に載せた状態で、４つのネジ１１３により、板バネ１１２がハウジング１１１の上面に固定される。支持部１１２ｄの上面にミラー１７が接着剤等によって固定される。ミラー１７は、平面視において略正方形である。２つの梁部１１２ｅを繋いだ軸が、上記第１の実施形態と同様、レーザ光を波長変換部材１５の長手方向に走査させるための、ミラー１７の回動軸Ｌ１となる。また、２つの梁部１１２ｃを繋いだ軸が、波長変換部材１５におけるレーザ光の走査ラインを変更するための、ミラー１７の回動軸Ｌ２となる。

なお、上記第１の実施形態と同様、レーザ光源１２からのレーザ光は、ミラー１７の中央位置に入射する。すなわち、回動軸Ｌ１、Ｌ２が交わる位置をレーザ光の中心軸が貫くように、レーザ光源１２からのレーザ光が、ミラー１７に入射する。

支持部１１２ｄの下面にコイル１１４が装着される。コイル１１４は、平面視において長方形の角が丸められた形状に周回している。コイル１１４は、長辺の中間位置が回動軸Ｌ１に一致するように、支持部１１２ｄの下面に設置される。コイル１１４、支持部１１２ｄおよびミラー１７が、光偏向器１４の第１の可動部を構成する。

コイル１１４をｘ軸方向に挟むように、磁石１１５および磁石１１６の組が２つ配置される。磁石１１５と磁石１１６は、ヨーク１１７に設置され、ヨーク１１７が、ハウジング１１１の凹部１１１ａの底面に設置されている。各組の磁石１１５および磁石１１６の磁極の調整方法は、図３Ａ、図３Ｂに示した磁石１０５および磁石１０６と同様である。

さらに、内枠部１１２ｂの下面にコイル１１８が装着される。コイル１１８は、平面視において内枠部１１２ｂと同様の形状である。コイル１１８は、短辺の中間位置が回動軸Ｌ２に一致するように、内枠部１１２ｂの下面に設置される。コイル１１８および内枠部１１２ｂが、光偏向器１４の第２の可動部を構成する。

コイル１１４に対して、ｙ軸正側とｙ軸負側に、それぞれ、磁石１１９が配置される。これら磁石１１９は、ヨーク１１７に設置されている。また、これら２つの磁石１１９は、コイル１１８に対向する磁極が互いに異なるように、ヨーク１１７に設置されている。磁石１１９は、磁極面における磁束密度が略均一の永久磁石である。

このように２つの磁石１１９の磁極を調整することにより、コイル１１８に駆動信号（電流）が印加されると、回動軸Ｌ２について内枠部１１２ｂが回動し、駆動信号の大きさに応じた角度だけ、内枠部１１２ｂが傾く。すなわち、内枠部１１２ｂは、梁部１１２ｃに生じる弾性復帰力とコイル１１８に励起された電磁力とが釣り合う角度だけ図１３に示した中立位置から傾く。このとき、内枠部１１２ｂの回動に伴って、支持部１１２ｄとともにミラー１７が回動する。

支持部１１２ｄは、図３Ａ、図３Ｂの構成と同様、コイル１１４に駆動信号（電流）を印加することにより、回動軸Ｌ１を軸として回動する。支持部１１２ｄの回動に伴い、ミラー１７が回動軸Ｌ１を軸として回動する。このように、第２の実施形態の光偏向器１４によれば、コイル１１４、１１８にそれぞれ独立して駆動信号（電流）を印加することにより、ミラー１７を、回動軸Ｌ１、Ｌ２について個別に回動させることができる。

図１５Ａは、波長変換部材１５におけるレーザ光の走査状態を模式的に示す図である。

図１５Ａに示すように、第２の実施形態では、波長変換部材１５の入射面１５ａに複数の走査ラインＳＬ１が設定される。図１５Ａの例では、３つの走査ラインＳＬ１が、入射面１５ａに設定されている。ただし、走査ラインＳＬ１の数は、これに限られるものではない。

なお、ここでは、ビームスポットＢ２が、上記第１の実施形態の場合に比べてより小さく絞られるとともに、ビームスポットＢ２の形状が円形に調整されている。このようなビームスポットＢ２のサイズおよび形状の調整は、たとえば、波長変換部材１５の入射面１５ａにおいてレーザ光を円形に収束させる光学作用を、コリメータレンズ１３に付与することにより実現される。この他、このような光学作用が、ミラー１７の反射面に付与されてもよい。この場合、ミラー１７の反射面は、このような光学作用をレーザ光に付与可能な凹面形状に調整される。

レーザ光のビームスポットＢ２は、最上段の走査ラインＳＬ１をＸ軸正方向に終端位置まで移動した後、２段目の走査ラインＳＬ１のＸ軸正側の開始位置に位置付けられる。その後、ビームスポットＢ２は、２段目の走査ラインＳＬ１をＸ軸負方向に終端位置まで移動した後、３段目の走査ラインＳＬ１のＸ軸負側の開始位置に位置付けられる。同様に、３段目の走査ラインＳＬ１のＸ軸正側の終端位置までビームスポットＢ２が移動すると、ビームスポットＢ２は、２段目の走査ラインＳＬ１の開始位置に位置付けられる。その後、ビームスポットＢ２は、２段目の走査ラインＳＬ１をＸ軸負方向に終端位置まで移動した後、１段目の走査ラインＳＬ１のＸ軸負側の開始位置に位置付けられる。以下、３つの走査ラインＳＬ１について同様の走査が繰り返される。

走査ラインＳＬ１に沿ったビームスポットＢ２の移動は、図１３に示した回動軸Ｌ１についてミラー１７を回動させることにより行われる。走査ラインＳＬ１の変更は、図１３に示した回動軸Ｌ２についてミラー１７を回動させて傾けることにより行われる。光偏向器１４は、図１の回路基板１８に実装された制御回路によって、ビームスポットＢ２が上記のように波長変換部材１５の入射面１５ａを走査するように制御される。

なお、ビームスポットＢ２が、１つの走査ラインＳＬ１の終端位置から次の走査ラインＳＬ１の開始位置に移動する期間は、レーザ光源１２からのレーザ光の出射が停止される。すなわち、図１５Ａの送りラインＴＬ１、ＴＬ２は、仮にレーザ光が出射されている場合のビームスポットＢ２の移動軌跡を示すものであって、実際の制御では、送りラインＴＬ１、ＴＬ２において、レーザ光源１２は消灯状態に制御される。

なお、波長変換部材１５の入射面１５ａに対するレーザ光の走査方法は、上記に限られるものではない。たとえば、ビームスポットＢ２が、各走査ラインＳＬ１を往復移動した後、次の走査ラインＳＬ１の開始位置へとジャンプするように、波長変換部材１５の入射面１５ａがレーザ光で走査される構成であってもよい。

第２の実施形態の構成では、各走査ラインＳＬ１におけるビームスポットＢ２の走査位置が検出可能となるように、位置検出器１９が、図１５Ｂに示す２次元検出用の位置検出器１９’に置き換えられる。ここで、位置検出器１９’は、上記第１の実施形態の位置検出器１９の構造に加えて、図５Ｂに示した表面側の抵抗層に、縦方向における光電流を出力するための一対の電極が縦方向の端縁にそれぞれ形成され、これら電極に流入した光電流が、それぞれ、端子１９ｄ、１９ｅから出力される構造となっている。

この位置検出器１９’では、受光面１９ａの縦方向のセンター位置Ｌｍｙを基準とする照射位置の縦方向の座標Ｐｙが、以下の式によって算出される。ここで、Ｉｙ１、Ｉｙ２は、端子１９ｄ、１９ｅから出力される光電流の電流値、Ｌｙは、縦方向における電極間の距離である。

こうして、位置検出器１９’の端子１９ｄ、１９ｅから出力された光電流の電流値Ｉｙ１、Ｉｙ２をもとに、式（２）の演算を行うことにより、受光面１９ａ上における正反射光スポットＲＢ２の縦方向の位置を示す位置検出信号（座標Ｐｙ）を算出できる。なお、この場合も、受光面１９ａ上における正反射光スポットＲＢ２の横方向の位置を示す位置検出信号（座標Ｐｘ）は、上記式（１）に基づいて算出できる。

図１５Ａのように波長変換部材１５の入射面１５ａ上をビームスポットＢ１が移動すると、これに伴い、正反射光スポットＲＢ２が、位置検出器１９’の受光面１９ａ上を、図１５Ｂに示すように移動する。入射面１５ａ上におけるビームスポットＢ１の位置と、受光面１９ａ上における正反射光スポットＲＢ１の位置は、１対１に対応する。したがって、この場合も、上記式（１）、（２）により算出された２種類の位置検出信号によって、入射面１５ａ上におけるビームスポットＢ１の位置およびミラー１７の回動位置を検出できる。

第２の実施形態において、位置検出回路３０４は、上記式（１）、（２）に基づいて、横方向および縦方向の正反射光スポットＲＢ２の位置を示す２種類の位置検出信号を取得し、これら位置検出信号を随時、コントローラ３０１に出力する。また、位置検出回路３０４は、端子１９ｂ～１９ｅから出力される光電流の電流値Ｉｘ１、Ｉｘ２、Ｉｙ１、Ｉｙ２を加算して光量信号を取得し、取得した光量信号をコントローラ３０１に出力する。

コントローラ３０１は、上記式（１）、（２）により算出された２種類の位置検出信号に基づいて、走査ラインＳＬ１ごとに、ビームスポットＢ２の走査状態を判定し、ビームスポットＢ２が所定の走査ラインＳＬ１に従って適正に波長変換部材１５の入射面１５ａ上を走査するように、光偏向器１４を制御する。また、コントローラ３０１は、端子１９ｂ～１９ｅから出力される光電流の電流値Ｉｘ１、Ｉｘ２、Ｉｙ１、Ｉｙ２を加算して得られた光量信号に基づいて、上記第１の実施形態と同様、波長変換部材１５の異常を検出する処理を実行する。

第２の実施形態の構成によれば、上記第１の実施形態と同様、波長変換部材１５の入射面１５ａ上の全走査範囲（幅Ｗ１、走査ラインＳＬ１）に対して、位置検出器１９から検出信号が出力されるため、この検出信号を監視することにより、全走査範囲（幅Ｗ１、走査ラインＳＬ１）において光偏向器１４の動作状態を検出できる。よって、光偏向器１４の動作状態を正確かつ高精度に検出することができる。

また、第２の実施形態の構成によれば、より絞られたビームスポットＢ２で、波長変換部材１５が複数の走査ラインＳＬ１に沿って走査されるため、たとえば、発光領域Ｒ２上において、白色光の発光を停止させる領域や、白色光の発光を生じさせる領域を、より細かく設定できる。このため、光源装置２から生じた白色光を投射光学系３で目標領域に投射する場合に、目標領域上において、白色光の投射を停止させる領域や、白色光の投射を行う領域を、より細かく設定できる。よって、たとえば、投光装置１が車両の前照灯に組み込まれた場合には、対向車の位置や歩行者の位置に応じて、より細かく、白色光の照射領域および非照射領域を設定することができる。

なお、第２の実施形態においても、図１１Ａ～図１２Ｂに示した各変更例の構成を適宜適用可能である。

＜第３の実施形態＞
上記第１の実施形態および第２の実施形態では、反射型の波長変換部材１５が用いられた。これに対し、第３の実施形態では、透過型の波長変換部材１５が用いられる。

透過型の波長変換部材１５では、図４Ａに示す基板２０１が光透過性に優れた材料で形成され、反射膜２０２が、青色波長帯のレーザ光を透過し、黄色波長帯の蛍光を反射するダイクロイック膜に変更される。レーザ光は、蛍光体層２０３と反対側の基板２０１の下面から入射される。

図１６は、第３の実施形態に係る投光装置１の構成を示す断面図である。

図１６の構成では、波長変換部材１５が、ミラー１７に対してＹ軸負側から対向するように、ベース１１に設置される。また、波長変換部材１５に対してレーザ光を照射可能に、ミラー１７の傾き角が調整されている。波長変換部材１５で正反射された正反射光が入射する位置に、位置検出器１９が設置されている。上記第１の実施形態と同様、位置検出器１９は、正反射光を、波長変換部材１５の入射面１５ａ上の全ての走査範囲に対して受光可能に配置されている。

図１６の構成において、ミラー１７が回動することにより波長変換部材１５がレーザ光で走査される。この走査により、波長変換部材１５のＹ軸負側から黄色波長帯の拡散光と青色波長帯の拡散光が放射され、これら拡散光が投射光学系３のレンズ３ａ、３ｂに取り込まれる。こうして、投射光学系３から白色の光が出射される。このとき、位置検出器１９から出力される検出信号に基づいて、上記第１の実施形態と同様、波長変換部材１５の入射面１５ａに対するレーザ光の走査状態が、コントローラ３０１によって監視される。コントローラ３０１は、波長変換部材１５の入射面１５ａに対するレーザ光の走査状態が所定の走査状態となるように、光偏向器１４を制御する。

第３の実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果が奏され得る。また、第３の実施形態においても、適宜、第２の実施形態の構成または図１１Ａ～図１２Ｂに示した各変更例の構成を適用可能である。

＜他の変更例＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に何らの制限を受けるものではない。

たとえば、板バネ１０２、１１２の形状は、必ずしも、上記第１の実施形態および第２の実施形態に示した形状に限られるものではなく、たとえば、図３Ａにおいて、ｘ軸方向に隣り合う２つのネジ１０３で挟まれた領域以外の枠部１０２ａの領域が省略されてもよい。

また、ミラー１７の形状は、必ずしも、平面視において正方形でなくともよく、平面視において長方形または円形であってもよい。支持部１０２ｂの形状も、適宜変更可能である。

また、波長変換部材１５の蛍光体層２０３に含まれる蛍光体粒子２０３ａの種類は、必ずしも１種類でなくてもよく、たとえば、レーザ光源１２からのレーザ光によって互いに異なる波長の蛍光を生じる複数種類の蛍光体粒子２０３ａが蛍光体層２０３に含まれてもよい。この場合、各種類の蛍光体粒子２０３ａから生じた蛍光の拡散光と、これら蛍光体粒子２０３ａによって波長変換されなかったレーザ光の拡散光とによって、所定の色の光が生成される。

この他、本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。

本開示の光源装置および投光装置は、波長変換部材に対して光を走査させる偏向器の状態を正確かつ高精度に検出することができるものであり、例えば車両用前照灯の光源装置として大変有用である。

１ 投光装置
２ 光源装置
３ 投射光学系
３ｂ，１４ａ，１４ｂ 断面
１２ レーザ光源
１４ 光偏向器
１５ 波長変換部材
１５ａ 入射面
１７ ミラー（導光部材）
１８ 回路基板
１９，１９’ 位置検出器
２０ ミラー（導光部材）
２１ 集光レンズ（集光部材）
２２ 凹面ミラー（導光部材、集光部材）
２３ 集光レンズ（集光部材）
３１ バンドパスフィルタ
３２ 減光フィルタ
３０１ コントローラ

Claims (10)

1. レーザ光を出射するレーザ光源と、
   前記レーザ光の光路上に入射面を有し、前記レーザ光の波長を他の波長に変換して変換光を生ずるとともに前記変換光を拡散させる波長変換部材と、
   前記入射面上において前記レーザ光を少なくとも１次元に走査させる光偏向器と、
   前記入射面において正反射した前記レーザ光を、前記入射面上の全ての走査範囲に対して受光するとともに、前記レーザ光の受光位置に応じた検出信号を出力する位置検出器と、を備える、
   ことを特徴とする光源装置。
2. 請求項１に記載の光源装置において、
   前記正反射した前記レーザ光の光路中に、前記変換光を除去し、前記正反射した前記レーザ光を透過するバンドパスフィルタと、を備える、
   ことを特徴とする光源装置。
3. 請求項１に記載の光源装置において、
   前記正反射した前記レーザ光の光路中に、前記正反射した前記レーザ光を減光するための減光フィルタと、を備える、
   ことを特徴とする光源装置。
4. 請求項１から３の何れか一項に記載の光源装置において、
   前記波長変換部材の前記入射面において正反射した前記レーザ光を、前記位置検出器の受光面上に集光する集光部材を備える、
   ことを特徴とする光源装置。
5. 請求項１から４の何れか一項に記載の光源装置において、
   前記位置検出器は、前記入射面で正反射した前記レーザ光の進行方向と異なる位置において回路基板に設置され、
   前記正反射したレーザ光を前記位置検出器へと導く導光部材を備える、
   ことを特徴とする光源装置。
6. 請求項５に記載の光源装置において、
   前記導光部材は、前記入射面において正反射した前記レーザ光を、前記位置検出器の受光面上に集光する機能をさらに備える、
   ことを特徴とする光源装置。
7. 請求項１から６の何れか一項に記載の光源装置において、
   前記光偏向器を制御するコントローラを備え、
   前記コントローラは、前記位置検出器からの検出信号に基づいて、前記波長変換部材の前記入射面に対する前記レーザ光の走査状態が所定の走査状態となるように、前記光偏向器を制御する、
   ことを特徴とする光源装置。
8. 請求項７に記載の光源装置において、
   前記コントローラは、前記レーザ光源が非点灯状態にあるために前記位置検出器からの検出信号に消失期間が生じた場合、前記レーザ光源の点灯期間の前記検出信号に基づいて前記消失期間の前記検出信号を補間し、補間後の前記検出信号に基づいて、前記光偏向器を制御する、
   ことを特徴とする光源装置。
9. 請求項７から８の何れか一項に記載の光源装置において、
   前記コントローラは、前記波長変換部材の前記入射面において正反射した前記レーザ光の光量に応じた光量信号を前記位置検出器からの信号に基づいて取得し、取得した前記光量信号に基づいて、前記波長変換部材の状態を判定する、
   ことを特徴とする光源装置。
10. 請求項１から９の何れか一項に記載の光源装置と、
    前記波長変換部材により拡散された光を投射する投射光学系と、を備える、
    ことを特徴とする投光装置。

Images