JPWO2018150889A1 - 光源装置および投光装置 - Google Patents

Abstract

波長変換部材上における光の走査軌跡の湾曲を円滑に抑制することが可能な光源装置（２）およびそれを備えた投光装置（１）を提供する。光源装置（２）は、レーザ光を出射するレーザ光源と、レーザ光の波長を他の波長に変換するとともに波長変換後の光を拡散させる波長変換部材（１５）と、レーザ光が入射するミラー（１７）を回動させることにより、レーザ光を波長変換部材（１５）の入射面上において少なくとも１次元に走査させる光偏向器（１４）と、を備える。ミラー（１７）は、波長変換部材（１５）の入射面にレーザ光が斜め方向から入射するよう配置される。光偏向器（１４）は、ミラー（１７）の回動に伴い、波長変換部材（１５）上におけるレーザ光の軌跡の湾曲を抑制する力を駆動部に付与する構成を備える。

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、固体光源からの励起光を蛍光体（波長変換部材）に向けて反射する反射手段を備え、該反射手段の向きを制御することで、反射手段によって反射される励起光の方向を変化させる照明装置が記載されている。このような構成を用いることにより、光学系（レンズ系）を含めた装置全体を機械的に駆動する機構を用いることなく、配光を変化させることができる。よって、装置の大型化、重量の増加を防止し、製造コストが高くなることを防ぐことができる。

特開２０１１−１３４６１９号公報

しかしながら、上記特許文献１の構成によれば、蛍光体（波長変換部材）に対して励起光が斜め方向から入射するため、反射手段の回動に伴い、反射手段と蛍光体（波長変換部材）との間の相対角度および相対距離が変化する。このため、蛍光体（波長変換部材）上における光の走査軌跡（光が走査してできる軌跡）が湾曲するとの課題が生じる。蛍光体（波長変換部材）からの光を投射光学系で目標領域に投射する場合、走査軌跡の湾曲は、投射光学系によってさらに拡大される。このため、蛍光体（波長変換部材）上の走査軌跡が湾曲すると、目標領域における配光の軌跡が大きく湾曲することとなってしまう。

かかる課題に鑑み、本開示は、波長変換部材の入射面上においてレーザ光の走査軌跡が湾曲することを抑制し、波長変換部材上における光の走査軌跡を直線に近づけ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、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、レーザ光の波長を他の波長に変換するとともに波長変換後の光を拡散させる。光偏向器はミラーと、ミラーを支持する駆動部とを有し、レーザ光が入射するミラーを回動させることにより、レーザ光を波長変換部材の表面上において少なくとも１次元に走査させる。ミラーは、波長変換部材の表面にレーザ光が斜め方向から入射するよう配置される。光偏向器は、ミラーの回動に伴い、波長変換部材上においてレーザ光が走査してできる軌跡の湾曲を抑制するよう駆動部を変位させる構成を備える。

本態様に係る光源装置によれば、駆動部の回動に伴い、波長変換部材上におけるレーザ光の走査軌跡の湾曲を抑制するよう駆動部が変位する。これにより、波長変換部材の入射面上においてレーザ光の走査軌跡が湾曲することが抑制され、走査軌跡を直線に近づけることができる。

本開示の第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、光偏向器に対してレーザ光が斜め方向から入射する場合に、波長変換部材の入射面上においてレーザ光の走査軌跡が湾曲することを抑制でき、波長変換部材上における光の走査軌跡を直線に近づけることができる。

本開示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、本開示に係る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実施形態に係る光偏向器の構成を示す断面斜視図である。 図４Ａは、第１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実施形態に係る板バネの構成を示す平面図である。 図５Ｂは、第１比較例に係る板バネの構成を示す平面図である。 図６Ａは、第１比較例に係る支持部およびミラーの回動過程を模式的に示す図である。 図６Ｂは、第１比較例に係る支持部およびミラーの回動過程を模式的に示す図である。 図６Ｃは、第１比較例に係る支持部およびミラーの回動過程を模式的に示す図である。 図６Ｄは、第１比較例に係る波長変換部材の入射面上におけるレーザ光の走査軌跡を模式的に示す図である。 図７Ａは、第１実施形態に係る支持部およびミラーの回動過程を模式的に示す図である。 図７Ｂは、第１実施形態に係る支持部およびミラーの回動過程を模式的に示す図である。 図７Ｃは、第１実施形態に係る支持部およびミラーの回動過程を模式的に示す図である。 図７Ｄは、第１実施形態に係る波長変換部材の入射面上におけるレーザ光の走査軌跡を模式的に示す図である。 図８Ａは、第１比較例に係る光偏向器を用いた場合の波長変換部材の入射面上におけるレーザ光の走査軌跡のシミュレーション結果を示す図である。 図８Ｂは、第１実施形態に係る光偏向器を用いた場合の波長変換部材の入射面上におけるレーザ光の走査軌跡のシミュレーション結果を示す図である。 図９Ａは、第１実施形態の変更例に係る板バネの構成を模式的に示す断面図である。 図９Ｂは、第１実施形態の他の変更例に係る板バネの構成を示す平面図である。 図１０は、第２実施形態に係る光偏向器の構成を示す斜視図である。 図１１Ａは、第２実施形態に係る光偏向器の構成を示す断面図である。 図１１Ｂは、第２実施形態に係る光偏向器の構成を示す断面図である。 図１２Ａは、第２実施形態に係る板バネの構成を示す平面図である。 図１２Ｂは、第２比較例に係る板バネの構成を示す平面図である。 図１３Ａは、第２実施形態に係る波長変換部材の入射面上におけるレーザ光の走査軌跡を模式的に示す図である。 図１３Ｂは、第２比較例に係る波長変換部材の入射面上におけるレーザ光の走査軌跡を模式的に示す図である。 図１４は、第３実施形態に係る光偏向器１４の構成を示す斜視図である。 図１５Ａは、第３実施形態に係る光偏向器１４の構成を示す側面図である。 図１５Ｂは、第３実施形態に係る光偏向器１４の構成を示す平面図である。 図１６は、第３実施形態の変更例に係る光偏向器１４の構成を示す斜視図である。

以下、本開示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。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実施形態＞
図１は、実施形態１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とを備えている。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、レンズ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。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収束させ得るように、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。

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断面図である。図３Ｂには、ｘ−ｚ平面に平行な平面で、図３Ａの光偏向器１４をｙ軸方向の中央位置において切断したIIIＢ−IIIＢ断面図が示されている。

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。すなわち、２つの梁部１０２ｃは、ミラー１７の回動軸Ｌ１に沿うように設けられている。一対の梁部１０２ｃは、回動軸Ｌ１に沿ってｙ軸方向の両側から支持部１０２ｂおよびミラー１７を弾性支持している。

なお、レーザ光源１２からのレーザ光は、ミラー１７の入射面に対して斜め方向から、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。このとき、板バネ１０２の一対の梁部１０２ｃが弾性変形する。

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。なお、ここでｖｏｌ％とは、体積％のことである。

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。

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および図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。

ところで、図１および図２に示したように、波長変換部材１５に対してレーザ光が斜めから入射する場合、ミラー１７が回動軸Ｌ１についてＸ−Ｚ平面に平行に回動すると、ミラー１７の反射面と波長変換部材１５の入射面１５ａとの間の相対角度が変化する。また、このミラー１７の回動に伴い、ミラー１７におけるレーザ光の入射位置と波長変換部材１５におけるレーザ光の入射位置との間の相対距離が変化する。このため、波長変換部材１５の入射面１５ａにおけるレーザ光（ビームスポットＢ１）の走査軌跡は、走査軌跡の中央から両端に向かってＹ軸負方向に徐々にシフトするように湾曲する。このような走査軌跡の湾曲は、投射光学系３によってさらに拡大される。このため、目標領域における配光の軌跡が大きく湾曲してしまう。

そこで、第１実施形態では、波長変換部材１５の入射面１５ａ上においてレーザ光の走査軌跡が湾曲することを抑制し、これにより、波長変換部材１５上における光の走査軌跡を直線に近づけるための構成が光源装置２に設けられている。具体的には、上記図３Ａ、図３Ｂに示した光偏向器１４の板バネ１０２に、走査軌跡の湾曲を抑制するための構成が設けられている。以下、この構成について説明する。

図５Ａは、第１実施形態に係る板バネ１０２の構成を示す平面図である。また、図５Ｂは、比較例に係る板バネ１０２の構成を示す平面図である。なお、ここでは、特に、ｙ軸正側の梁部１０２ｃのことを梁部１０２ｃ１と称し、ｙ軸負側の梁部１０２ｃのことを梁部１０２ｃ２と称する。

図５Ｂに示すように、第１比較例の板バネ１０２では、梁部１０２ｃ１、梁部１０２ｃ２の幅が何れもＨ１に設定されている。梁部１０２ｃ１、梁部１０２ｃ２のｙ軸方向の長さと厚みは互いに同じである。この場合、梁部１０２ｃ１、梁部１０２ｃ２の撓み易さは互いに同じである。したがって、コイル１０４に駆動信号（電流）を印加して、回動軸Ｌ１を軸とする回動力が付与されると、支持部１０２ｂは、回動軸Ｌ１を軸としてｘ−ｚ平面に平行に回動する。

これに対し、第１実施形態の板バネ１０２では、図５Ａに示すように、ｙ軸正側の梁部１０２ｃ１の幅がＨ１に設定され、ｙ軸負側の梁部１０２ｃ２の幅は、Ｈ１よりも狭いＨ２に設定されている。このように梁部１０２ｃ１、梁部１０２ｃ２の幅を調整することにより、梁部１０２ｃ１、１０２ｃ２の撓み易さを互いに相違させることができる。具体的には、梁部１０２ｃ１に比べて、梁部１０２ｃ２がより撓みやすくなる。

この場合、コイル１０４に駆動信号（電流）を印加して、回動軸Ｌ１を軸とする回動力が付与されると、支持部１０２ｂは、撓みにくい梁部１０２ｃ１側の部分よりも撓み易い梁部１０２ｃ２側の部分の方が大きく回動する。たとえば、図５Ａにおいて、支持部１０２ｂの４つの角部Ｃ１、Ｃ２のうち、撓みにくい梁部１０２ｃ１側の角部Ｃ１よりも撓み易い梁部１０２ｃ２側の角部Ｃ２の方が大きく回動する。これにより、支持部１０２ｂには、回動に伴い、対角方向の捻れが生じる。したがって、支持部１０２ｂに支持されたミラー１７も、同様に、回動に伴い対角方向に捻れが生じる。この捻れは、支持部１０２ｂおよびミラー１７の回動に伴って大きくなる。

第１実施形態の構成では、支持部１０２ｂおよびミラー１７がこのような挙動をとることにより、波長変換部材１５の入射面１５ａ上におけるレーザ光（ビームスポットＢ１）の走査軌跡が直線化される。

図６Ａ〜図６Ｃは、第１比較例に係る支持部１０２ｂおよびミラー１７の回動過程を模式的に示す図である。図６Ｄは、第１比較例に係る波長変換部材１５の入射面１５ａ上におけるレーザ光の走査軌跡を模式的に示す図である。

図６Ｂは、ミラー１７が中立位置にある状態を示し、図６Ａ、図６Ｃは、それぞれ、ミラー１７の回動範囲における各回動方向の境界位置にミラー１７がある状態を示している。ミラー１７は、図６Ａの状態から図６Ｂの状態を経て図６Ｃの状態へと時計方向に回動し、その後、図６Ｂの状態を経て図６Ａの状態に戻る。その後、ミラー１７は、同様の回動動作を繰り返す。

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。

第１比較例の構成では、梁部１０２ｃ１、１０２ｃ２の撓み易さが互いに同じであるため、図６Ａ〜図６Ｃに示すように、ミラー１７は、支持部１０２ｂとともに回動軸Ｌ１についてｘ−ｚ平面に平行に回動する。このため、上記のように、ミラー１７の回動に伴い、ミラー１７の反射面と波長変換部材１５の入射面１５ａとの間の相対角度が変化し、また、ミラー１７と波長変換部材１５との間の相対距離が変化する。これにより、図６Ｄに示すように、波長変換部材１５の入射面１５ａにおけるレーザ光（ビームスポットＢ１）の走査軌跡ＳＬが、走査軌跡ＳＬの中央から両端に向かってＹ軸負方向に徐々にシフトするように湾曲する。この場合、走査軌跡ＳＬの中央と両端との間に、ΔＤのシフトが生じる。

図７Ａ〜図７Ｃは、第１実施形態に係る支持部１０２ｂおよびミラー１７の回動過程を模式的に示す図である。図７Ｄは、第１実施形態に係る波長変換部材１５の入射面１５ａ上におけるレーザ光（ビームスポットＢ１）の走査軌跡を模式的に示す図である。

図６Ａ〜図６Ｃの場合と同様、図７Ｂは、ミラー１７が中立位置にある状態を示し、図７Ａ、図７Ｃは、それぞれ、ミラー１７の回動範囲における各回動方向の境界位置にミラー１７がある状態を示している。ミラー１７の回動動作の流れは、図６Ａ〜図６Ｃの場合と同様である。

第１実施形態の構成では、梁部１０２ｃ２の方が、梁部１０２ｃ１よりも撓み易いため、図７Ａ〜図７Ｃに示すように、ミラー１７と支持部１０２ｂは、中立位置から回動範囲の境界に近づくにつれて、回動軸Ｌ１について回動しつつ、対角方向に捻れるように変位する。このため、中立位置に対してミラー１７が何れの方向に回動した場合も、ミラー１７の反射面と波長変換部材１５の入射面１５ａとの間の相対角度の変化が抑制され、また、ミラー１７と波長変換部材１５との間の相対距離の変化が抑制される。これにより、第１実施形態の構成によれば、第１比較例の場合と異なり、波長変換部材１５の入射面１５ａにおいて、レーザ光（ビームスポットＢ１）の走査軌跡ＳＬが湾曲することが抑制される。その結果、図７Ｄに模式的に示すように、波長変換部材１５の入射面１５ａにおけるレーザ光（ビームスポットＢ１）の走査軌跡ＳＬが、直線に近づけられる。

このように、第１実施形態の構成によれば、波長変換部材１５の入射面１５ａにおけるレーザ光（ビームスポットＢ１）の走査軌跡ＳＬを直線化できる。よって、波長変換部材１５によって生じた光を投射光学系３によって目標領域に投射した場合に、目標領域における配光軌跡が湾曲することを抑制でき、目標領域に直線状の配光軌跡で光を投射できる。

なお、梁部１０２ｃ１、梁部１０２ｃ２の撓み易さは、波長変換部材１５の入射面１５ａ上におけるレーザ光（ビームスポットＢ１）の走査軌跡ＳＬがなるべく直線に近づくように調整される。ここでは、梁部１０２ｃ１、梁部１０２ｃ２の幅Ｈ１、幅Ｈ２の比率が所望の値に調整される。具体的には、ミラー１７の回動に伴って、走査軌跡ＳＬを直線化できる状態で、ミラー１７に対角方向の捻れが生じるように、梁部１０２ｃ１、梁部１０２ｃ２の幅Ｈ１、幅Ｈ２の比率が調整される。

＜検証＞
発明者らは、第１実施形態の構成により走査軌跡ＳＬが直線化されることについて、シミュレーションに基づく検証を行った。以下、この検証について説明する。

検証において、板バネ１０２の厚みは、全領域において０．１２ｍｍであった。板バネ１０２の材料は、ベリリウム銅を想定した。梁部１０２ｃ１の幅Ｈ１は２．５ｍｍに設定し、梁部１０２ｃ２の幅Ｈ２は０．５ｍｍに設定した。また、ミラー１７に対するレーザ光の入射角は３７．５度とし、波長変換部材１５の入射面１５ａに対するレーザ光の入射角は７５度とした。

以上の条件で、ミラー１７を中立位置に対して正負方向に２．５度回動させたときの波長変換部材１５の入射面１５ａにおけるビームスポットＢ１の走査軌跡ＳＬを検証した。比較例として、梁部１０２ｃ１、梁部１０２ｃ２の幅Ｈ１、幅Ｈ２を何れも２．５ｍｍに設定した場合のビームスポットＢ１の走査軌跡ＳＬを検証した。比較例におけるその他の条件は、上記と同様である。

図８Ａ、図８Ｂは、それぞれ、比較例および第１実施形態に係る光偏向器１４を用いた場合の波長変換部材１５の入射面１５ａ上におけるレーザ光の走査軌跡ＳＬのシミュレーション結果を示す図である。

図８Ａ、図８Ｂにおいて、横軸は、入射面１５ａの長手方向（Ｘ軸方向）におけるビームスポットＢ１の移動距離、縦軸は、入射面１５ａの短手方向（Ｙ軸方向）におけるビームスポットＢ１の変位量である。縦軸および横軸は、ミラー１７が中立位置にあるときのビームスポットＢ１の位置が０に設定されている。

図８Ａに示すように、比較例の構成によれば、両端が中央部に対して０．３ｍｍ程度変位する走査軌跡ＳＬとなった。これに対し、第１実施形態の構成によれば、図８Ｂに示すように、ミラー１７の全ての回動範囲においてレーザ光の走査軌跡ＳＬが湾曲することが抑制された。第１実施形態の構成では、走査軌跡ＳＬの変異幅が０．１ｍｍ程度に抑制され、走査軌跡ＳＬが直線化された。

このように、第１実施形態の構成では、梁部１０２ｃ１、１０２ｃ２の幅を調整することにより、波長変換部材１５の入射面１５ａにおけるレーザ光（ビームスポットＢ１）の走査軌跡ＳＬを直線化できることが確認できた。

＜第１実施形態の効果＞
第１実施形態によれば、以下の効果が奏される。

支持部１０２ｂ（駆動部）の回動に伴い、波長変換部材１５上におけるレーザ光の走査軌跡ＳＬの湾曲を抑制するよう支持部１０２ｂ（駆動部）が変位する。これにより、図７Ｄおよび図８Ｂに示したように、波長変換部材１５の入射面１５ａ上においてレーザ光の走査軌跡ＳＬが湾曲することを抑制でき、走査軌跡ＳＬを直線に近づけることができる。

光偏向器１４は、一対の梁部１０２ｃ１、梁部１０２ｃ２（弾性支持部）の撓み易さを互いに相違させることにより、回動に伴い、レーザ光の走査軌跡ＳＬの湾曲を抑制するよう支持部１０２ｂ（駆動部）を変位させる構成となっている。具体的には、光偏向器１４は、一対の梁部１０２ｃ１、１０２ｃ２（弾性支持部）の幅を互いに相違させることにより、回動に伴い、走査軌跡ＳＬの湾曲を抑制するよう支持部１０２ｂ（駆動部）を変位させる構成となっている。このように、第１実施形態では、一対の梁部１０２ｃ１、梁部１０２ｃ２（弾性支持部）の幅を互いに相違させるといった極めてシンプルな構成によって、走査軌跡ＳＬの湾曲を抑制でき、走査軌跡ＳＬを直線化できる。

支持部１０２ｂと一対の梁部１０２ｃ１、１０２ｃ２は、枠状の板バネ１０２の一部として板バネ１０２に設けられている。このため、図３Ａ、図３Ｂに示すように、板バネ１０２をハウジング１０１に設置するだけで、ミラー１７を回動支持するための構成と、走査軌跡ＳＬの湾曲を抑制するための構成を、同時に、光偏向器１４に配置することができる。

光偏向器１４は、支持部１０２ｂに装着されたコイル１０４と、コイル１０４に磁界を印加するための磁石１０５、磁石１０６とを備え、コイル１０４に電流を印加することにより、支持部１０２ｂとともにミラー１７が回動するよう構成されている。このように、電磁力を用いて支持部１０２ｂとともにミラー１７を回動させることにより、多層の誘電体膜が形成された高反射率の重いミラー１７が支持部１０２ｂに設置された場合も、ミラー１７を円滑に回動させることができる。また、コイル１０４に励起された電磁力を用いて、回動に伴いミラー１７を対角方向に捻るように円滑に変位させることができる。

＜第１実施形態の変更例＞
上記第１実施形態では、一対の梁部１０２ｃ１、梁部１０２ｃ２の幅を互いに相違させることにより、一対の梁部１０２ｃ１、梁部１０２ｃ２の撓み易さを互いに相違させた。しかし、一対の梁部１０２ｃ１、梁部１０２ｃ２の撓み易さを互いに相違させる方法は、これに限られるものではない。

図９Ａは、変更例に係る板バネ１０２の構成を模式的に示す断面図、図９Ｂは、他の変更例に係る板バネの構成を示す平面図である。なお、図９Ａには、板バネ１０２をｙ−ｚ平面に平行な平面によりｘ軸方向の中間位置で切断したときの断面図が示されている。

図９Ａの変更例において、梁部１０２ｃ１、梁部１０２ｃ２のｘ軸方向の幅は、互いに同じである。ここでは、梁部１０２ｃ１、梁部１０２ｃ２のｚ軸方向の厚みを互いに相違させることにより、一対の梁部１０２ｃ１、梁部１０２ｃ２の撓み易さを互いに相違させている。梁部１０２ｃ１の厚みはＤ１に設定され、梁部１０２ｃ２の厚みは、厚みＤ１よりも薄い厚みＤ２に設定されている。これにより、上記第１実施形態と同様、梁部１０２ｃ２が、梁部１０２ｃ１よりも撓み易くなっている。

図９Ｂの他の変更例では、梁部１０２ｃ１、梁部１０２ｃ２のｘ軸方向の幅が互いに同じであり、且つ、梁部１０２ｃ１、梁部１０２ｃ２のｚ軸方向の厚みも互いに同じである。ここでは、梁部１０２ｃ１のｚ軸負側の面に、可撓性の板部材Ｓ１が装着され、これにより、一対の梁部１０２ｃ１、梁部１０２ｃ２の撓み易さを互いに相違させている。この構成においても、上記第１実施形態と同様、梁部１０２ｃ２が、梁部１０２ｃ１よりも撓み易くなっている。

図９Ａ、図９Ｂの構成によっても、上記第１実施形態と同様、一対の梁部１０２ｃ１、梁部１０２ｃ２の撓み易さが調整され得るため、支持部１０２ｂの回動に伴い、支持部１０２ｂを対角方向に捻るように変位させることができる。よって、上記第１実施形態と同様、ミラー１７を、回動に伴い対角方向に捻るように変位させることができ、これにより、波長変換部材１５の入射面１５ａ上におけるレーザ光の走査軌跡ＳＬの湾曲を抑制できる。

これらの変更例においても、上記第１実施形態と同様、波長変換部材１５の入射面１５ａ上におけるレーザ光（ビームスポットＢ１）の走査軌跡ＳＬがなるべく直線に近づくように、梁部１０２ｃ１、１０２ｃ２の撓み易さ、すなわち、梁部１０２ｃ１、梁部１０２ｃ２の厚みＤ１、厚みＤ２および板部材Ｓ１の可撓性が調整される。走査軌跡ＳＬがなるべく直線に近づくように、ミラー１７を捻るように変位可能であれば、梁部１０２ｃ１、梁部１０２ｃ２の撓み易さが、他の方法により調整されてもよい。

＜第２実施形態＞
上記第１実施形態では、光偏向器１４が、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実施形態と異なっている。第２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（走査軌跡）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の開口数等を調整して、コリメータレンズ１３によりレーザ光を収束させることにより、より小さく絞ることができる。この他、ミラー１７の反射面を凹面形状として、レーザ光を収束させるようにしてもよい。

図１０は、第２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１１Ａ、図１１Ｂは、それぞれ、第２実施形態に係る光偏向器１４の構成を示す断面図である。図１０および図１１Ａ、図１１Ｂには、図３Ａ、図３Ｂと同様のｘ、ｙ、ｚ軸が示されている。図１１Ａには、ｘ−ｚ平面に平行な平面で図１０の光偏向器１４をｙ軸方向の中央位置において切断したXIＡ−XIＡ断面図が示され、図１１Ｂには、ｙ−ｚ平面に平行な平面で図１０の光偏向器１４をｘ軸方向の中央位置において切断したXIＢ−XIＢ断面図が示されている。

図１０および図１１Ａ、図１１Ｂ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１０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。

第２実施形態においても、上記第１実施形態と同様、一対の梁部１１２ｅの撓み易さが互いに相違するように、これら梁部１１２ｅのｘ軸方向の幅が調整されている。なお、一対の梁部１１２ｃの撓み易さは互いに同じである。

図１２Ａは、第２実施形態に係る板バネ１１２の構成を示す平面図、図１２Ｂは、第２比較例に係る板バネ１１２の構成を示す平面図である。なお、ここでは、特に、ｙ軸正側の梁部１１２ｅのことを梁部１１２ｅ１と称し、ｙ軸負側の梁部１１２ｅのことを梁部１１２ｅ２と称する。

図１２Ｂに示すように、第２比較例の板バネ１１２では、上記第１比較例と同様、梁部１１２ｅ１、梁部１１２ｅ２の幅が何れもＨ１に設定されている。梁部１１２ｅ１、梁部１１２ｅ２のｙ軸方向の長さと厚みは互いに同じである。したがって、第２比較例の板バネ１１２において、梁部１１２ｅ１、梁部１１２ｅ２の撓み易さは、互いに同じである。

これに対し、第２実施形態の板バネ１１２では、図１２Ａに示すように、上記第１実施形態と同様、ｙ軸正側の梁部１１２ｅ１の幅がＨ１に設定され、ｙ軸負側の梁部１１２ｅ２の幅は、Ｈ１よりも狭いＨ２に設定されている。このように梁部１１２ｅ１、梁部１１２ｅ２の幅を調整することにより、梁部１１２ｅ１、梁部１１２ｅ２の撓み易さが互いに相違している。具体的には、梁部１１２ｅ１に比べて、梁部１１２ｅ２がより撓みやすくなっている。

図１３Ａ、図１３Ｂは、それぞれ、第２実施形態および第２比較例における波長変換部材１５上のレーザ光の走査状態を模式的に示す図である。

図１３Ａに示すように、第２実施形態では、波長変換部材１５の入射面に複数の走査ラインＳＬ１が設定される。図１３Ａ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。

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１０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１０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１３Ａの送りラインＴＬ１、送りライン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、送りライン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、各々の走査ライン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の入射面がレーザ光で走査される構成であってもよい。

第２実施形態の構成によれば、梁部１１２ｅ１に比べて、梁部１１２ｅ２がより撓み易くなっているため、上記第１実施形態と同様、ミラー１７は、回動軸Ｌ１周りの回動に伴い、対角方向に捻れるように変位する。このため、第２実施形態の構成によれば、図１３Ａに示すように、波長変換部材１５の入射面１５ａ上における３つの走査ラインＳＬ１（走査軌跡）は、何れも、湾曲が抑制されて直線に近づくようになる。

これに対し、第２比較例の構成によれば、一対の梁部１１２ｅ１、梁部１１２ｅ２の撓み易さが互いに同じであるため、上記第１比較例と同様、ミラー１７は、対角方向に捻れることなく回動軸Ｌ１周りを回動するのみである。このため、第２比較例の構成によれば、図１３Ｂに示すように、波長変換部材１５の入射面１５ａ上における３つの走査ラインＳＬ１（走査軌跡）は、何れも、中央から端に向かうにつれてＹ軸負方向にシフトするように湾曲する。

このように、第２実施形態の構成によれば、一対の梁部１１２ｅ１、梁部１１２ｅ２の幅を互いに相違させることにより、波長変換部材１５の入射面１５ａ上においてレーザ光の走査軌跡が湾曲することを抑制でき、複数の走査軌跡をそれぞれ直線に近づけることができる。

なお、第２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、図９Ａ、図９Ｂに示した２つの変更例の構成は、何れも、図１０、図１１Ａ、図１１Ｂおよび図１２Ａに示した一対の梁部１１２ｅ（梁部１１２ｅ１、梁部１１２ｅ２）の変更例としても適用可能である。

＜第３実施形態＞
上記第１および第２実施形態では、梁部１０２ｃ、梁部１１２ｅを調整することによって、波長変換部材１５の入射面１５ａ上におけるレーザ光の走査軌跡の湾曲が抑制された。これに対し、第３実施形態では、磁気回路を調整することによって、波長変換部材１５上におけるレーザ光の走査軌跡の湾曲が抑制される。

図１４は、第３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１５Ａ、図１５Ｂは、それぞれ、第３実施形態に係る光偏向器１４の構成を示す側面図および平面図である。

便宜上、図１４および図１５Ａ、図１５Ｂでは、磁気回路に係る部分の構成のみが示されている。板バネ１０２については、支持部１０２ｂと一対の梁部１０２ｃの部分のみが図示されている。光偏向器１４のその他の構成は、図３Ａ、図３Ｂに示した第１実施形態に係る光偏向器１４と略同様である。

ただし、第３実施形態では、第１実施形態に比べて、２つの磁石１２１が追加されるため、これら磁石１２１を支持するようにヨーク１０７が修正され、且つ、これら磁石１２１を収納可能に、ハウジング１０１が修正される。なお、第３実施形態において、一対の梁部１０２ｃは、互いに同じ幅、厚み、長さとなっており、互いに同じ撓み易さとなっている。

図１４および図１５Ａ、図１５Ｂに示すように、第３実施形態では、支持部１０２ｂ（駆動部）を回動させるための力を生じさせる磁界をコイル１０４に付与するための磁石１０５、磁石１０６（第１の磁石）の他に、走査軌跡の湾曲を抑制する力を生じさせるための磁界をコイル１０４に付与するための２つの磁石１２１（第２の磁石）が磁気回路に配置されている。２つの磁石１２１は、コイル１０４のｙ軸負側に配置されている。これら磁石１２１は、それぞれ、コイル１０４のｙ軸負側の２つの角部分に対向するように、ヨーク１０７に装着されている。磁石１２１は、磁極面における磁束密度が略均一の永久磁石である。

図１５Ｂに示すように、ｘ軸正側の磁石１２１は、ｘ軸正側の磁石１０５と同じ磁極（ここではＳ極）がコイル１０４に対向し、ｘ軸負側の磁石１２１は、ｘ軸負側の磁石１０５と同じ磁極（ここではＮ極）がコイル１０４に対向するように配置されている。また、図１５Ｂに示すように、２つの磁石１２１は、コイル１０４の角付近に印加される磁界の強度分布を調整可能なように、回動軸Ｌ１に垂直な平面に対してｘ−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ている。

このように２つの磁石１２１を配置することにより、コイル１０４に駆動信号（電流）が印加されると、コイル１０４は、２つの磁石１２１からの磁界により励起される駆動力によって、ｙ軸正側に比べてｙ軸負側がより大きく回動する。このとき、２つの磁石１２１からの磁界によって励起される駆動力は、コイル１０４に印加される駆動信号（電流）が大きくなるほど増大する。このため、上記のように三角波状の駆動信号がコイル１０４に印加される場合、コイル１０４の回動が進むに伴い、ｙ軸正側のコイル１０４の回動幅とｙ軸正側のコイル１０４の回動幅の差が次第に大きくなっていく。

このようなコイル１０４の挙動により、支持部１０２ｂに支持されたミラー１７もまた、回動が進むに伴い、ｙ軸負側の部分がｙ軸正側の部分に比べてより大きく回動する。これにより、上記第１実施形態と同様、ミラー１７の回動に伴い、ミラー１７に対角方向の捻れが生じ、この捻れが、支持部１０２ｂおよびミラー１７の回動に伴って大きくなる。つまり、第３実施形態においても、ミラー１７は、第１実施形態と同様の挙動で回動する。

したがって、第３実施形態の構成においても、上記第１実施形態と同様、波長変換部材１５の入射面１５ａ上におけるレーザ光の走査軌跡ＳＬの湾曲を抑制でき、走査軌跡ＳＬを直線に近づけることができる。ここで、２つの磁石１２１からコイル１０４に印加される磁界の強度ないし強度分布は、走査軌跡ＳＬをより直線化できるように調整される。

また、第３実施形態では、図１５Ｂに示すように磁石１２１が斜めに配置されているため、磁石１２１の傾き角を調整することにより、所望の強度分布で磁界をコイル１０４に付与できる。この場合、磁石１２１の傾き角は、波長変換部材１５の入射面１５ａ上におけるレーザ光の走査軌跡ＳＬが最も直線に近づくように調整される。

なお、第３実施形態の構成は、図１０に示した２軸駆動の光偏向器１４のコイル１１４部分の磁気回路にも適用可能である。

また、図１４および図１５Ａ、図１５Ｂの構成では、一対の梁部１０２ｃの撓み易さが互いに同じであったが、第３実施形態の構成においても、ｙ軸負側の梁部１０２ｃがより撓み易くなるように、一対の梁部１０２ｃの幅や厚み等が調整されてもよい。

さらに、磁石１２１は、必ずしも、図１５Ｂに示すように斜めに配置されなくてもよく、図１６に示すように、コイル１０４に対向する面がｘ−ｚ平面に平行となるように配置されてもよい。この場合、磁石１２１は、波長変換部材１５の入射面１５ａ上におけるレーザ光の走査軌跡ＳＬが最も直線に近づく状態で、支持部１０２ｂとミラー１７に捻れ方向の変位が生じるように、磁力の強度分布やｘ軸方向の配置位置が調整される。すなわち、磁石１２１をコイル１０４のｙ軸負側の面に平行に配置し、磁石１２１の左右方向（ｘ軸方向）の位置を調整して、コイル１０４に対する磁界の強度を調整してもよい。

また、磁石１２１を省略して、コイル１０４のｙ軸負側の２つの角付近に対向する磁石１０５の部分の磁界の強度がその他の部分よりも高まるように、磁石１０５が構成されてもよい。

＜変更例＞
以上、本開示の実施形態および変更例について説明したが、本発明は上記実施形態および変更例に何らの制限を受けるものではない。

たとえば、上記実施の形態では、光源装置２が、反射型の波長変換部材１５を用いる構成であったが、光源装置２は、透過型の波長変換部材１５を用いる構成であってもよい。

また、板バネ１０２、１１２の形状は、必ずしも、上記第１および第２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。

上記第１実施形態では、図３Ａに示すように、板バネ１０２の設けられた２つの孔１０２ｄの一方を長孔としたが、２つの孔１０２ｄの両方を長孔として、ネジ１０３を締める前に、板バネ１０２が長手方向に僅かに移動可能であってもよい。この場合、所望の厚みを有する隙間ゲージを差し込んで板バネ１０２の位置を確定してから、ネジ１０３を締める構成であってもよい。あるいは、コイル１０４と磁石１０５、磁石１０６とのギャップを測定装置で測定しながら長手方向に板バネ１０２を位置調整して位置を決めてから、ネジ１０３を締める構成であってもよい。

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、ミラー１７の反射面は、必ずしも、平面でなくてもよく、レーザ光に収束作用を付与し得る凹面形状であってもよい。この場合、凹面形状は、波長変換部材１５の入射面１５ａ上のビームスポットＢ１、Ｂ２の形状をＹ軸方向に略線状の形状に成形し得るように調整されてもよい。あるいは、ミラー１７の反射面に、波長変換部材１５の入射面１５ａ上のビームスポットＢ１、Ｂ２の形状を所定の形状に成形するためのレンズが装着されてもよい。

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、本開示の実施の形態は、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、光偏向器に対してレーザ光が斜め方向から入射する場合に、波長変換部材の入射面上においてレーザ光の走査軌跡が湾曲することを抑制でき、波長変換部材上における光の走査軌跡を直線に近づけることができ、産業上有用である。

１ 投光装置
２ 光源装置
３ 投射光学系
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
１０２，１１２ 板バネ
１０２ｂ，１１２ｄ 支持部（駆動部）
１０２ｃ，１０２ｃ１，１０２ｃ２ 梁部（弾性支持部）
１１２ｃ，１１２ｅ，１１２ｅ１，１１２ｅ２ 梁部（弾性支持部）
１０４，１１４，１１８，１４１ コイル
１０５，１０６，１１５，１１６，１１９，１２１ 磁石
ＳＬ 走査軌跡
ＳＬ１ 走査ライン

Claims (9)

1. レーザ光を出射するレーザ光源と、
   前記レーザ光の波長を他の波長に変換するとともに波長変換後の光を拡散させる波長変換部材と、
   前記レーザ光が入射するミラーと、前記ミラーを支持する駆動部とを有し、かつ前記ミラーを回動させることにより、前記レーザ光を前記波長変換部材の表面上において少なくとも１次元に走査させる光偏向器と、
   を備え、
   前記ミラーは、前記波長変換部材の前記表面に前記レーザ光が斜め方向から入射するよう配置され、
   前記光偏向器は、前記ミラーの回動に伴って、前記波長変換部材上において前記レーザ光が走査してできる軌跡の湾曲を抑制するよう前記駆動部を変位させる、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、前記光偏向器は、前記駆動部を回動軸に沿って両側から弾性支持する一対の弾性支持部を備え、前記一対の弾性支持部の撓み易さを互いに相違させることにより、前記ミラーの回動に伴い、前記軌跡の湾曲を抑制するよう前記駆動部を変位させる、ことを特徴とする光源装置。
3. 請求項２に記載の光源装置において、前記光偏向器は、前記一対の弾性支持部の幅を互いに相違させることにより、前記ミラーの回動に伴い、前記軌跡の湾曲を抑制するよう前記駆動部を変位させる、ことを特徴とする光源装置。
4. 請求項２または３に記載の光源装置において、前記光偏向器は、枠状の板バネを備え、前記板バネは、前記ミラーを支持する支持部と、前記支持部の前記回動軸に沿って両側から繋がる一対の梁部と、を備える、ことを特徴とする光源装置。
5. 請求項４に記載の光源装置において、前記光偏向器は、前記支持部に装着されたコイルと、前記コイルに磁界を印加するための磁石とを備え、前記コイルに電流を印加することにより、前記支持部とともに前記ミラーが回動する、ことを特徴とする光源装置。
6. 請求項１に記載の光源装置において、前記光偏向器は、前記駆動部に装着されたコイルと、前記コイルに磁界を印加するための磁気回路とを備え、前記コイルに電流を印加することにより、前記駆動部とともに前記ミラーが回動するよう構成され、前記磁気回路は、前記駆動部を回動させるための力を生じさせる磁界とともに、前記軌跡の湾曲を抑制する力を生じさせるための磁界を前記コイルに付与する、ことを特徴とする光源装置。
7. 請求項６に記載の光源装置において、前記磁気回路は、前記駆動部を回動させるための力を生じさせる磁界を前記コイルに付与するための第１の磁石と、前記軌跡の湾曲を抑制する力を生じさせるための磁界を前記コイルに付与するための第２の磁石とを備える、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、前記第２の磁石は、前記コイルに対向する磁極面が前記駆動部の回動軸に垂直な面に対して所定角度で傾くように配置されている、ことを特徴とする光源装置。
9. 請求項１から８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。

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