JPWO2018173802A1 - 光源装置および投光装置 - Google Patents

Abstract

波長変換部材に対して光を走査させるための走査手段として高反射率ミラー等の高重量の走査手段が用いられる場合も、適正かつ高精度に走査手段を制御することが可能な光源装置およびそれを備えた投光装置を提供する。レーザ光源と、波長変換部材と、光偏向器と、駆動部と、を備える。レーザ光源は、第１の波長を有する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、第１の波長を第１の波長とは異なる第２の波長に変換し、かつレーザ光を拡散させて第２の波長を有する拡散光を生じせしめる。光偏向器は、レーザ光を、入射面上において走査させる。駆動部は、光偏向器に駆動信号を供給する。ここで、駆動部は、光偏向器の可動部が所定の移動動作を実現するように、可動部の運動特性に基づいて、駆動信号の駆動波形を設定する。

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、ミラー部を備えた光偏向器を用いて励起用の光で波長変換部材を走査する車両用灯具が記載されている。この車両用灯具では、ミラー部の往復揺動の速度を遅くすることにより、光変換部材の一部の領域の光度が高められる。これにより、車両用灯具に求められる一部の領域（たとえば、中央付近の領域）の光度が相対的に高い光度分布を形成することができる。

特開２０１５−１５３６４５号公報

蛍光体を用いた光源装置では、より高光度の光を生成するために、波長変換部材を光で走査するためのミラーとして、たとえば、ガラス板に誘電体多層膜が形成された高反射率のミラーが用いられ得る。これに対し、上記特許文献１の構成では、光偏向器のミラー部として高反射率のミラーを用いると、ミラーの重量が大きいため、ミラーに慣性力が働いて、ミラーの揺動速度を適正に減速させることが困難となる。このため、上記特許文献１の構成では、ミラー部の揺動速度を適正に減速させるために、小型軽量の低反射率のミラーを用いざるを得ないものと想定され得る。

しかし、低反射率のミラーは反射膜の耐光性が低いため、より高光度の光を生成するために高出力かつ高密度の光をミラーに入射させると、ミラーの反射膜が破壊されることが起こり得る。このため、低反射率のミラーを用いる場合は、光度を高めるための方法として、高出力かつ高密度の光をミラーに入射させる方法を用いることができない。したがって、上記特許文献１の構成では、光源装置の高出力化の要請に応えることが困難であった。

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ための走査手段として高反射率ミラー等の高重量の走査手段が用いられる場合も、適正かつ高精度に走査手段を制御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、駆動部と、を備える。レーザ光源は、第１の波長を有する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、第１の波長を第１の波長とは異なる第２の波長に変換し、かつレーザ光を拡散させて第２の波長を有する拡散光を生じせしめる。光偏向器は、レーザ光を、入射面上において走査させる。駆動部は、光偏向器に駆動信号を供給する。ここで、駆動部は、光偏向器の可動部が所定の移動動作を実現するように、可動部の運動特性に基づいて、駆動信号の駆動波形を設定する。

本態様に係る光源装置によれば、光偏向器の可動部を駆動するための駆動信号の駆動波形が、可動部が所定の移動動作を実現するように、光偏向器の可動部の運動特性に基づいて設定される。このため、高反射率のミラー等、高重量の走査手段が用いられる場合も、適正かつ高精度に走査手段を制御することができる。

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、波長変換部材に対して光を走査させるための走査手段として高反射率ミラー等の高重量の走査手段が用いられる場合も、適正かつ高精度に走査手段を制御することができる。

本開示にかかる発明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、本開示にかかる発明を実施化する際の一つの例示であって、本開示は、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５は、第１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６Ａは、第１実施形態に係る移動プロファイルの波形を模式的に示すグラフである。 図６Ｂは、第１実施形態に係る移動プロファイルに従ってミラーが回動される場合のミラーの角速度の変化を模式的に示すグラフである。 図６Ｃは、第１実施形態に係る駆動プロファイルの波形を模式的に示すグラフである。 図７は、第１実施形態に係る駆動プロファイルを生成する処理を示すフローチャートである。 図８Ａは、第２実施形態に係る駆動プロファイルを生成する処理を示すフローチャートである。 図８Ｂは、第２実施形態に係る駆動プロファイルを第１実施形態に係る駆動プロファイルと比較して示す図である。 図９は、第３実施形態に係る駆動プロファイルの切替処理を示すフローチャートである。 図１０は、第４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４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１１Ｂは、第４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１２は、第４実施形態に係る波長変換部材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１３Ａは、第４実施形態に係る走査ラインに横切る方向に可動部を回動させるコイルに印加する駆動信号を模式的に示すグラフである。 図１３Ｂは、第４実施形態に係る目標領域に照射される光の強度を模式的に示す図である。 図１３Ｃは、第４実施形態の変更例に係る目標領域に照射される光の強度を模式的に示す図である。 図１３Ｄは、第４実施形態の変更例に係る波長変換部材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１４Ａは、その他の変更例に係る光を照射させる領域の一部が遮光状態となるようレーザ光を点灯および消灯させることを模式的に示す図である。 図１４Ｂは、その他の変更例に係る往路においてレーザ光の点灯および消灯のタイミングがずれることを模式的に示す図である。 図１４Ｃは、その他の変更例に係る復路においてレーザ光の点灯および消灯のタイミングがずれることを模式的に示す図である。

以下、本開示の実施形態について、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、第１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、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、複数のモードを持ったマルチモードレーザや１つのパッケージに複数の発光素子がマウントされたマルチエミッタ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および図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および図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、外部に露出しており、この端子部が光偏向器１４と電気的に接続され、ベース１１のＹ軸負側の回路基板１８に実装されているコネクタ１９によって回路基板１８が外部と接続される。

図３Ａおよび図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斜視図である。図３Ｂには、ｘ−ｚ平面に平行な平面で、図３Ａに示す光偏向器１４をｙ軸方向の中央位置において切断したIIIＢ−IIIＢ断面図がハッチングにて示されている。

なお、便宜上、図３Ａおよび図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および図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、剛性が高い非磁性の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に設置される。ヨーク１０７は、ハウジング１０１の凹部１０１ａの底面に設置される。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（電圧）が印加されると、コイル１０４に電流が流れ、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を軸として回動し、中立位置に対して傾く。

なお、「中立位置」とは、コイル１０４に駆動信号（電圧）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。以下では、便宜上、ミラー１７が中立位置にあるときの可動部の位置も中立位置と称する。

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。

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）上に成膜する。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。

なお、図４Ｂでは、ビームスポットＢ１が入射面１５ａ上を直線状に移動するように図示されているが、実際は、斜め方向からレーザ光が入射面１５ａに入射するため、ビームスポットＢ１は、Ｙ軸正方向に凸にやや湾曲した移動軌跡で、入射面１５ａ上を移動する。

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。

図５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５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、インタフェース３０４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３０１ａとを備え、メモリ３０１ａに記憶された所定の制御プログラムに従って各部を制御する。メモリ３０１ａは、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクなどにより構成される。

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の可動部（ミラー１７、支持部１０２ｂ、コイル１０４）を駆動する。インタフェース３０４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。

なお、本実施形態では、ミラー１７が中立位置付近の範囲を回動するときにミラー１７の回動速度がゼロ付近で一定となるように、コイル１０４に印加される駆動信号（電圧）の波形が調整されている。具体的には、予め規定されたミラー１７の１周期の往復動作が実現され得るように、可動部の運動特性（運動方程式）に基づいて、駆動信号（電圧）の波形（駆動プロファイル）が設定されている。駆動プロファイルは、予めメモリ３０１ａに記憶される。実動作時において、コントローラ３０１は、メモリ３０１ａに記憶された駆動プロファイルに基づいて、１周期ごとに、光偏向器１４の可動部を制御する。

図６Ａ〜図６Ｃを参照して、移動プロファイルに基づく駆動プロファイルの生成について説明する。

図６Ａは、移動プロファイルの波形を示すグラフである。移動プロファイルとは、ミラー１７の往復移動の動作を規定する情報のことである。ここでは、ミラー１７の回動角度の変化が時系列に規定されている。

図６Ａにおいて、縦軸はミラー１７（可動部）の中立位置からの回動角度を示し、横軸はミラー１７を往復移動させるための一周期分の経過時間を示している。移動プロファイルは、直線状に規定された時間と回動角度との関係を、単純移動平均法によって平滑化したものである。

図６Ａに示す移動プロファイルでは、時刻が０、ｔ２のときに回動角度がマイナス方向に最大となり、時刻ｔ１のときに回動角度がプラス方向に最大となっている。時刻が０〜ｔ１の範囲は往路に対応し、時刻がｔ１〜ｔ２の範囲は復路に対応する。時刻が０からｔ２に至る１周期のうち、０〜ｔ１の範囲の中間付近およびｔ１〜ｔ２の範囲の中間付近で、波形の傾きが小さくなっている。移動プロファイルにおいて傾きの小さい部分は、ミラー１７（可動部）の回動速度（角速度）が小さい状態を示している。すなわち、図６Ａの移動プロファイルでは、往路の中間付近と復路の中間付近で、ミラー１７（可動部）の回動速度（角速度）が小さくなっている。

図６Ｂは、図６Ａの移動プロファイルでミラー１７が回動した場合のミラー１７（可動部）の角速度の変化を示している。便宜上、図６Ｂには、レーザ光源１２の点灯期間が重ねて示されている。

図６Ｂに示すように、ミラー１７（可動部）の回動速度は、往路の中間付近と復路の中間付近において、ゼロに近い速度で略一定となっている。また、レーザ光源１２は、往路の始端および終端と、復路の始端および終端とにおいて、一定期間だけ消灯状態とされ、その他の期間においては点灯状態とされる。点灯状態において、レーザ光源１２は、一定の強度でレーザ光を出射する。

このように、ミラー１７（可動部）を回動制御することにより、ミラー１７（可動部）の回動角度が０°付近、すなわち、ミラー１７（可動部）が中立位置付近にあるときに、ミラー１７（可動部）の回動速度が極めて遅くなる。このため、波長変換部材１５の中央付近で生じる単位時間当たりの光の光量（光度）が高められる。

なお、往路の始端付近および終端付近と、復路の始端付近および終端付近においても、ミラー１７（可動部）の角速度が０付近となるが、これらの期間は、図６Ｂに示すように、レーザ光源１２が消灯されるため、波長変換部材１５から光が生じることが抑制される。

このように、波長変換部材１５の中央付近で生じる光の光量が高められることにより、投光装置１から投射される光は、目標領域の中央位置において光量が高められる。よって、投光装置１が車両用の前照灯に用いられる場合は、車両の前方領域のうち、特に中央の領域の照度が高められ得る。

図６Ｃは、図６Ａのようにミラー１７（可動部）を移動させる場合に、コイル１０４に印加されるべき駆動信号（電圧）のプロファイル（駆動プロファイル）を示している。図６Ｃにおいて、縦軸はコイル１０４に印加される電圧を示し、横軸はミラー１７を往復移動させるための一周期分の経過時間を示している。

図６Ｃの駆動プロファイルは、上記のように、光偏向器１４の可動部（ミラー１７、支持部１０２ｂ、コイル１０４）が、図６Ａに示した移動プロファイルで回動動作を行い得るように、可動部の運動特性（運動方程式）に基づいて生成され、メモリ３０１ａに記憶される。

以下に、移動プロファイルに基づいて駆動プロファイルを生成する工程について説明する。

駆動プロファイルを生成する工程では、以下に示す運動方程式（１）が用いられる。

Ｆ＝ｍ・ａ＋ｃ・ｖ＋ｋ・ｘ＝Ｋｔ・Ｅ …（１）
上記式（１）において、Ｆは、可動部の推力（Ｎ）である。可動部は、上述したように、コイル１０４、支持部１０２ｂおよびミラー１７により構成される。ｍは、可動部の質量（ｋｇ）である。ａは、可動部の角加速度（ｒａｄ／ｓ^２）である。ｃは、可動部の粘性係数（Ｎｓ／ｒａｄ）である。ｖは、可動部の角速度（ｒａｄ／ｓ）である。ｋは、梁部１０２ｃのバネ定数（Ｎ／ｒａｄ）である。ｘは、可動部の回動角度（ｒａｄ）である。Ｋｔは、可動部の推力定数（Ｎ／Ｖ）である。Ｅは、コイル１０４に印加される電圧（Ｖ）である。

駆動プロファイルは、図７に示すフローチャートに従ってコントローラ３０１により生成され、メモリ３０１ａに記憶される。コントローラ３０１は、図６Ａに示す移動プロファイルに図７の生成工程を適用して駆動プロファイルを生成する。

なお、図７に示す各ステップが外部装置によって実行されて駆動プロファイルが生成されてもよい。この場合、外部装置により生成された駆動プロファイルがメモリ３０１ａに記憶される。

以下の説明において、Ｅ（ｔ）は、時刻ｔにおいてコイル１０４に印加される電圧である。Ｘｔ（ｔ）は、移動プロファイルに基づく時刻ｔにおける可動部の回動角度である。Ｘ（ｔ）は、時刻ｔにおける可動部の現在の回動角度である。Ｆ（ｔ）は、時刻ｔにおける可動部の推力である。Ａ（ｔ）は、時刻ｔにおける可動部の角加速度である。Ｄ（ｔ）は、時刻ｔにおける可動部に付与される駆動力である。Ｖ（ｔ）は、時刻ｔにおける可動部の角速度である。ｄｔは、単位時間である。

コントローラ３０１は、初期値としてｔ＝０、Ｘ（０）＝−Ｘｍａｘ、Ｖ（０）＝０を設定する。ここで、−Ｘｍａｘは、図６Ａの移動プロファイルにおいて、時刻ｔ＝０のときの回動角度である。コントローラ３０１は、時刻ｔのときの目標の回動角度Ｘｔ（ｔ）を移動プロファイルから取得し、取得したＸｔ（ｔ）と、時刻ｔのときの可動部の回動角度Ｘ（ｔ）との差分を解消するように、電圧Ｅ（ｔ）の値を算出する。コントローラ３０１は、移動プロファイルが一周期終了するまで時刻ｔの値を単位時間ｄｔずつ増加させながら、時刻ｔにおけるＥ（ｔ）を取得する。

図７に示すように、コントローラ３０１は、移動プロファイルにおける回動角度Ｘｔ（ｔ）と、現在の回動角度Ｘ（ｔ）とに基づいて、以下に示す式（１１）に従って、時刻ｔにおいてコイル１０４に印加する電圧Ｅ（ｔ）を算出する（Ｓ１１）。

Ｅ（ｔ）＝Ｇ（Ｘｔ（ｔ）−Ｘ（ｔ）） …（１１）
ここで、式（１１）の右辺は、移動プロファイルにおける回動角度Ｘｔ（ｔ）と、現在の回動角度Ｘ（ｔ）との差分を解消するために必要な電圧を求めるための関数であって、Ｇはサーボゲインである。Ｇは、オープン制御の場合は係数が１となり、クローズド制御の場合は、任意の係数となる。

続いて、コントローラ３０１は、ステップＳ１１で算出したＥ（ｔ）と、光偏向器１４の可動部の推力定数Ｋｔとに基づいて、以下に示す式（１２）に従って、時刻ｔにおける可動部の推力Ｆ（ｔ）を算出する（Ｓ１２）。

Ｆ（ｔ）＝Ｋｔ・Ｅ（ｔ） …（１２）
続いて、コントローラ３０１は、すなわち、ステップＳ１２で算出したＦ（ｔ）と、可動部の粘性係数ｃと、可動部の角速度Ｖ（ｔ）と、梁部１０２ｃのバネ定数ｋと、現在の回動角度Ｘ（ｔ）とに基づいて、上記式（１）の運動方程式により導出される以下の式（１３）に従って、時刻ｔにおける可動部に対する駆動力Ｄ（ｔ）を算出する（Ｓ１３）。

Ｄ（ｔ）＝Ｆ（ｔ）−ｃ・Ｖ（ｔ）−ｋ・Ｘ（ｔ） …（１３）
続いて、コントローラ３０１は、ステップＳ１３で算出したＤ（ｔ）と、可動部の質量ｍとに基づいて、以下に示す式（１４）に従って、時刻ｔにおける可動部の角加速度Ａ（ｔ）を算出する（Ｓ１４）。

Ａ（ｔ）＝Ｄ（ｔ）／ｍ …（１４）
続いて、コントローラ３０１は、ステップＳ１４で算出したＡ（ｔ）と、可動部の角速度Ｖ（ｔ）と、単位時間ｄｔとに基づいて、以下に示す式（１５）に従って、現在の時刻から単位時間ｄｔか経過した後の時刻（ｔ＋ｄｔ）における可動部の角速度Ｖ（ｔ＋ｄｔ）を算出する（Ｓ１５）。

Ｖ（ｔ＋ｄｔ）＝Ｖ（ｔ）＋Ａ（ｔ）・ｄｔ …（１５）
続いて、コントローラ３０１は、現在の回動角度Ｘ（ｔ）と、可動部の角速度Ｖ（ｔ）と、単位時間ｄｔとに基づいて、以下に示す式（１６）に従って、現在の時刻から単位時間ｄｔか経過した後の時刻（ｔ＋ｄｔ）における回動角度Ｘ（ｔ＋ｄｔ）を算出する（Ｓ１６）。

Ｘ（ｔ＋ｄｔ）＝Ｘ（ｔ）＋Ｖ（ｔ）・ｄｔ …（１６）
なお、ステップＳ１５、１６でそれぞれ算出された角速度Ｖ（ｔ＋ｄｔ）および回動角度Ｘ（ｔ＋ｄｔ）は、それぞれ、ステップＳ１８でＮＯと判定されてステップＳ１１に戻ったときの現在の角速度Ｖ（ｔ）および現在の回動角度Ｘ（ｔ）として用いられる。

続いて、コントローラ３０１は、時刻ｔの値に単位時間ｄｔを加算した値を、新たな時刻ｔとする（Ｓ１７）。なお、単位時間ｄｔは、たとえば、２．５μ秒とされる。

続いて、コントローラ３０１は、移動プロファイル上の１周期について処理が終了したか否かを判定する（Ｓ１８）。具体的には、コントローラ３０１は、時刻ｔが、移動プロファイルの１周期の終了時刻を超えたか否かを判定する。移動プロファイルの１周期について処理が終了していない場合（Ｓ１８：ＮＯ）、コントローラ３０１は、処理をステップＳ１１に戻して、ステップＳ１１〜Ｓ１７の処理を再度行う。移動プロファイルの１周期の処理が終了した場合（Ｓ１８：ＹＥＳ）、コントローラ３０１は、図７に示す処理を終了する。

こうして、単位時間ｄｔごとに、コイル１０４に印加されるべき電圧Ｅ（ｔ）が取得される。ステップＳ１８の判定がＹＥＳになると、１周期の移動プロファイルについて、単位時間ｄｔの分解能で電圧Ｅ（ｔ）が取得される。こうして取得された電圧Ｅ（ｔ）の時系列上の集合が、図６Ｃに示す駆動プロファイルとなる。コントローラ３０１は、取得した１周期分の電圧Ｅを駆動プロファイルとしてメモリ３０１ａに記憶する。

実動作時において、コントローラ３０１は、メモリ３０１ａに記憶した駆動プロファイルをミラー駆動回路３０３に設定する。ミラー駆動回路３０３は、設定した駆動プロファイルに従って、コイル１０４に駆動信号（電圧）を印加する。これにより、光偏向器１４の可動部が、図６Ａの移動プロファイルと略同様の動作状態で駆動される。

＜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得る。

光偏向器１４の可動部（ミラー１７、支持部１０２ｂ、コイル１０４）を駆動するための駆動信号（電圧）の駆動波形が、光偏向器１４の可動部の運動特性（式（１）の運動方程式）に基づいて、可動部が所定の移動動作（移動プロファイル）を実現するように設定される。具体的には、図７に示す工程に従って駆動プロファイルが生成され、生成された駆動プロファイルがメモリ３０１ａに記憶される。そして、投光装置１の実動作時には、駆動プロファイルに基づいて可動部が駆動される。これにより、高反射率のミラー等、高重量の走査手段が用いられる場合も、適正かつ高精度に走査手段を制御することができる。

図３Ａおよび図３Ｂに示したように、光偏向器１４は、可動部を駆動するためのコイル１０４と磁石１０５、１０６とを備え、コイル１０４に駆動信号を印加することにより生じる電磁力により、可動部を移動させる。このように電磁力により可動部を駆動することにより、上記のように高反射率かつ高重量のミラー１７が可動部に設置された場合も、円滑にミラー１７を駆動することができる。

駆動信号の駆動プロファイルが図６Ｃに示すように設定されると、入射面１５ａ上におけるレーザ光の各方向に走査幅Ｗ１（図４Ｂ参照）の中央付近において、レーザ光の走査速度がゼロに近い速度で略一定となる。これにより、幅Ｗ１の中央付近で生じる光の光量が効果的に高められ、結果、投光装置１から投射される光の光量は、目標領域の中央位置付近において効果的に高められる。よって、投光装置１が車両用の前照灯に用いられる場合、車両の前方領域のうち、特に中央の領域の照度を効果的に高めることができる。

なお、上記のように可動部の運動特性（運動方程式）に基づいて駆動プロファイルを生成すると、駆動プロファイルの波形は、図６Ｃに示すように、往路と復路で非対称な形状となる。このように駆動プロファイルを非対称に設定することにより、ミラー１７の回動動作を図６Ａに示した目標の移動プロファイルに近付けることができる。よって、ミラー１７を所期の回動動作に従って円滑かつ精度良く回動させることができる。

＜第２実施形態＞
上記第１実施形態では、可動部とともにコイル１０４が回動する際に、電磁誘導によって、コイル１０４に逆起電圧が生じる。この逆起電圧のために、実際は、図７のステップＳ１２における可動部の推力Ｆ（ｔ）が減少する。よって、推力Ｆ（ｔ）をより正確に算出して駆動プロファイルの精度を高めるためには、コイル１０４に生じる逆起電圧を考慮して駆動プロファイルを生成する必要がある。

そこで、第２実施形態では、コイル１０４に生じる逆起電圧をさらに考慮して、駆動プロファイルが生成される。具体的には、図７に示すステップＳ１２が、図８Ａに示すステップＳ２１に変更される。ステップＳ２１において、コントローラ３０１は、コイル巻数と磁束によって定義される係数Ｋｄに基づいて、以下に示す式（２１）に従って、時刻ｔにおける逆起電圧Ｅｎ（ｔ）を算出する。なお、時刻ｔ＝０のときの逆起電圧の初期値Ｅｎ（０）は、０とされる。

Ｅｎ（ｔ）＝Ｋｄ・Ｖ（ｔ） …（２１）
そして、コントローラ３０１は、上記式により算出した逆起電圧Ｅｎ（ｔ）と、Ｓ１１で算出したＥ（ｔ）と、光偏向器１４の可動部の推力定数Ｋｔとに基づいて、以下に示す式（２２）に従って、時刻ｔにおける可動部の推力Ｆ（ｔ）を算出する（Ｓ２１）。

Ｆ（ｔ）＝Ｋｔ・（Ｅ（ｔ）−Ｅｎ（ｔ）） …（２２）
図８Ｂは、逆起電圧を考慮した場合に生成される駆動プロファイルと、逆起電圧を考慮しない場合に生成される駆動プロファイルとを比較する図である。点線の波形は、逆起電圧を考慮しない場合、すなわち、第１実施形態において生成される駆動プロファイルである。実線の波形は、逆起電圧を考慮した場合、すなわち、第２実施形態において生成される駆動プロファイルである。

図８Ｂに示すように、可動部を加速させるフェーズでは、逆起電圧を考慮した場合の駆動プロファイルのピークが、逆起電圧を考慮しない場合の駆動プロファイルに比べて大きくなる。他方、可動部を減速させるフェーズでは、逆起電圧を考慮した場合の駆動プロファイルのピークが、逆起電圧を考慮しない場合の駆動プロファイルに比べて小さくなる。

第２実施形態によれば、駆動プロファイルが逆起電圧を考慮して生成されるため、可動部の回動動作を移動プロファイルにさらに近付けることができる。よって、ミラー１７を所期の回動動作でより精度よく回動させることができ、波長変換部材１５における発光量の制御をより緻密に行うことができる。

＜第３実施形態＞
上記第１実施形態では、図４Ｂに示した幅Ｗ１の中央位置付近においてビームスポットＢ１の移動速度がゼロ付近で一定となるように、光偏向器１４の可動部（ミラー１７）が回動制御された。これに対し、第３実施形態では、図５に示した外部制御回路からスポット照明の制御指示を受信した場合に、スポット照明を指示された範囲においてビームスポットＢ１の移動速度がゼロ付近で一定となるように、光偏向器１４の可動部（ミラー１７）が回動制御される。

ここで、スポット照明とは、投光装置１からの光の投射範囲のうち所定の範囲のみにおいて光を投射させ、その他の範囲では光を投射させない制御のことである。コントローラ３０１は、外部制御回路からスポット照明の制御指示を受信した場合に、指示されたスポット照明の範囲に整合する移動プロファイルを設定し、設定した移動プロファイルに基づいて、図７または図８Ａのフローチャートに従って、可動部を駆動するための駆動プロファイルを生成する。そして、コントローラ３０１は、生成したスポット照明用の駆動プロファイルに従って、光偏向器１４を制御する。

なお、スポット照明用の移動プロファイルは、スポット照明の範囲に応じてコントローラ３０１が所定のアルゴリズムに従って生成してもよく、あるいは、スポット照明の範囲ごとに、予め、メモリ３０１ａに記憶されていてもよい。後者の場合、コントローラ３０１は、指示されたスポット照明の範囲に対応する移動プロファイルをメモリ３０１ａから読み出して、駆動プロファイルの生成に用いる。

なお、このようにコントローラ３０１が駆動プロファイルを生成する方法に代えて、スポット照明の範囲ごとに、予め、駆動プロファイルをメモリ３０１ａに記憶しておき、指示されたスポット照明の範囲に対応する駆動プロファイルをメモリ３０１ａから読み出して、スポット照明動作時の駆動プロファイルとして設定するようにしてもよい。

図９は、第３実施形態の駆動プロファイルの切替処理を示すフローチャートである。ここでは、予め、スポット照明の範囲ごとに、移動プロファイルがメモリ３０１ａに記憶され、移動プロファイルに基づいてコントローラ３０１が駆動プロファイルを生成することが想定されている。

コントローラ３０１は、図５に示す外部制御回路からスポット照明の指示を受信すると（Ｓ３１：ＹＥＳ）、受信したスポット照明の指示に基づいて移動プロファイルを選択する（Ｓ３２）。上記のようにメモリ３０１ａには、スポット照明の範囲に応じて、複数の移動プロファイルが記憶されている。各移動プロファイルは、それぞれ、スポット照明に対応する角度範囲において、可動部の回動速度がゼロ付近で一定となるように設定されている。

続いて、コントローラ３０１は、ステップＳ３２で選択した移動プロファイルに基づいて、上記第１実施形態の駆動プロファイルを生成する工程（図７参照）を実行し、駆動プロファイルを生成する（Ｓ３３）。なお、駆動プロファイルの生成は、上記第２実施形態の駆動プロファイルを生成する工程に基づいて行われてもよい。

続いて、コントローラ３０１は、ステップＳ３３で生成した駆動プロファイルに基づいて、可動部を駆動する（Ｓ３４）。この場合、スポット照明に対応する角度範囲において、レーザ光源１２が点灯され、それ以外の角度範囲において、レーザ光源１２は消灯される。コントローラ３０１は、外部制御回路からスポット照明の終了指示を受信するまで、生成した駆動プロファイルに基づいて可動部を駆動する。

コントローラ３０１は、外部制御回路からスポット照明の終了指示を受信すると（Ｓ３５：ＹＥＳ）、元の駆動プロファイル、すなわち、あらかじめメモリ３０１ａに記憶された第１実施形態と同様の駆動プロファイルに基づいて可動部を駆動する（Ｓ３６）。こうして、図９に示すスポット照明に関する工程が終了する。

第３実施形態の構成によれば、スポット照明を実現する際に、スポット照明に対応する角度範囲において可動部の回動速度が小さくなるようにミラー１７が制御される。このため、波長変換部材１５の入射面１５ａ上のスポット照明に対応する走査範囲において、発光光量を効果的に高めることができ、目標領域上のスポット照明の範囲における投射光量を効果的に高めることができる。よって、スポット照明の対象範囲を効果的に照明することができる。

＜第４実施形態＞
上記第１実施形態では、光偏向器１４が、ミラー１７を１軸で回動させる構成であった。これに対し、第４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４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４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４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および図１１Ｂは、それぞれ、第４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断面図がハッチングにて示されている。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断面図がハッチングにて示されている。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、剛性が高い非磁性の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の磁極の設定方法は、図３Ａおよび図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（電圧）が印加されると、コイル１１８に電流が流れ、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および図３Ｂの構成と同様、コイル１１４に駆動信号（電圧）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４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（電圧）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１２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１２に示すように、第４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１２の例では、５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軸負側の開始位置からＸ軸正負の方向に往復移動した後、２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。走査ラインＳＬ１が変更される期間は、レーザ光源１２が消灯される。その後、ビームスポットＢ２は、２段目の走査ラインＳＬ１をＸ軸正負方向に往復移動した後、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。このような移動が５段目の走査ラインＳＬ１まで繰り返される。

さらに、ビームスポットＢ２は、５段目の走査ラインＳＬ１から４段目の走査ラインＳＬ１へと戻され、４段目の走査ラインＳＬ１を往復移動する。同様の動作が、最上段の走査ラインＳＬ１まで繰り返される。こうして、ビームスポットＢ２が、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、５つの走査ラインＳＬ１について同様の走査が繰り返される。

図１２に示すように、本実施形態では、中央の３つの走査ラインＳＬ１のピッチＰ２１と、最上段および最下段の走査ラインＳＬ１とこれら走査ラインＳＬ１に隣接する走査ラインＳＬ１とのピッチＰ２２が同一に設定されている。

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、各々の走査ラインＳＬ１を一方向に移動した後、次の走査ラインＳＬ１の開始位置へとジャンプし、次の走査ラインＳＬ１を逆方向に走査するように、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。この場合、駆動プロファイルは、走査方向ごとに個別に生成することが好ましい。

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５に示したミラー駆動回路３０３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。

図１３Ａは、コイル１１８に印加する駆動信号（電圧）を示すグラフである。

時刻ｔ１１〜ｔ１２において、ビームスポットＢ２が最上段の走査ラインＳＬ１に位置し、時刻ｔ１２〜ｔ１３、ｔ１８〜ｔ１９において、ビームスポットＢ２が上から２段目の走査ラインＳＬ１に位置する。また、時刻ｔ１３〜ｔ１４、ｔ１７〜ｔ１８において、ビームスポットＢ２が中央の走査ラインＳＬ１に位置し、時刻ｔ１４〜ｔ１５、ｔ１６〜ｔ１７において、ビームスポットＢ２が下から２段目の走査ラインＳＬ１に位置し、時刻ｔ１５〜ｔ１６において、ビームスポットＢ２が最下段の走査ラインＳＬ１に位置する。時刻ｔ１３〜ｔ１４の中間タイミングおよび時刻ｔ１７〜１８の中間タイミングで、ミラー１７が図１０に示す中立位置に位置付けられる。時刻ｔ１３〜ｔ１４、ｔ１７〜ｔ１８において、コイル１１８に印加する電圧が０となる。

各々の走査ラインＳＬ１に対する走査は、第１実施形態と同様、図６Ｃの駆動プロファイルに従って行われる。これにより、中立位置付近の回動範囲において可動部の角速度が減速されるため、各々の走査ラインＳＬ１の中央付近におけるレーザ光の走査速度が減速する。よって、波長変換部材１５の入射面１５ａの中央付近において単位時間当たりの発光光量が高められる。これにより、目標領域に照射される光の光度は、図１３Ｂに示すように分布する。図１３Ｂに示す模式図おいて、白い部分は光の光度が高い領域を示し、黒い部分は光の光度が弱い領域を示している。このように、第４実施形態の構成においても、波長変換部材１５の中央付近において生じる光の光量を高めることができる。

また、第４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４実施形態では、図１２に示すように、走査ラインＳＬ１のピッチＰ２１、Ｐ２２が同一とされたが、図１３Ｄに示すように、中央側のピッチＰ２１を端側のピッチＰ２２よりも小さく設定してもよい。こうすると、走査ラインＳＬ１を横切る方向（Ｙ軸方向）においても、中央の発光光量を端部の発光光量よりも大きくすることができる。走査ラインＳＬ１のピッチＰ２１、Ｐ２２は、図１１Ａ、図１１Ｂに示したコイル１１８に印加する電圧を変更することにより調整できる。

また、第４実施形態では、回動軸Ｌ１についてミラー１７を回動するために、上記第１実施形態と同様、あらかじめ設定された固定の駆動プロファイルが用いられたが、走査ラインＳＬ１ごとに、互いに異なる駆動プロファイルが用いられてもよい。この場合、たとえば、Ｙ軸正負の端部側の走査ラインＳＬ１においてビームスポットＢ１の移動速度を減速させる期間が、中央の走査ラインＳＬ１に比べて短くなるように、各々の走査ラインＳＬ１の駆動プロファイルを設定してもよい。こうすると、図１３Ｃに示すように、目標領域に照射される光の光度を、中央の円形の領域において高めることができる。このように、各段の走査ラインＳＬ１における駆動プロファイルを変更させることにより、全光量を低下させることなく、様々な配光パターンで、目標領域に光を照射することができる。

＜その他の変更例＞
以上、本発明の実施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、上記第１実施形態では、コイル１０４を挟むようにして磁石１０５と磁石１０６が配置されたが、必ずしも、コイル１０４を挟むように磁石１０５、１０６が配置されなくてもよく、コイル１０４に所望の強度分布で磁界を付与できれば、磁石１０５、１０６の何れか一方が省略されてもよい。第４実施形態においても、同様の変更が可能である。

また、上記第１実施形態および第２実施形態では、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実施形態および第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。

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。

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、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。

上記実施形態では、コイル１０４、１１８に印加する駆動信号は電圧であったが、これに限らず、電流であってもよい。すなわち、コイル１０４、１１８に印加する駆動信号は、電圧で制御してもよく、電流で制御してもよい。また、上記実施形態では、光偏向器１４が、電磁式であったが、圧電式であってもよい。

上記実施形態では、コントローラ３０１が駆動プロファイルを生成し、生成された駆動プロファイルを、実動作時の駆動プロファイルとしてミラー駆動回路３０３に設定したが、ミラー駆動回路３０３が駆動プロファイルを生成し、生成した駆動プロファイルを、実動作時の駆動プロファイルとして設定してもよい。

上記実施形態において、投光装置１は、光を照射させる領域の全範囲のうち一部が遮光状態となるよう、所定のタイミングでレーザ光を点灯および消灯させてもよい。

図１４Ａは、この場合のレーザ光の点灯および消灯のタイミングを模式的に示す図である。図１４Ａにおいて、右向きの矢印で示すように、往路におけるミラー１７の回動の際に、時刻ｔ３１〜ｔ３２の間はレーザ光が消灯され、左向きの矢印で示すように、復路におけるミラー１７の回動の際に、時刻ｔ４１〜ｔ４２の間はレーザ光が消灯される。これにより、往路において消灯されるタイミングと復路において消灯されるタイミングとが一致し、図１４Ａに示すように、白抜きで示す所定の領域において遮光状態となる。

なお、図１４Ａのように往路および復路でそれぞれ消光および点灯のタイミングが設定される場合に、回路遅延等の要因によって、図１４Ｂおよび図１４Ｃに示すように、往路および復路で制御タイミングにずれが生じることが起こり得る。すなわち、図１４Ｂに示すように、往路において、消灯タイミングが時刻ｔ３３にずれ、点灯タイミングが時刻ｔ３４にずれる場合がある。同様に、図１４Ｃに示すように、復路において、消灯タイミングが時刻ｔ４３にずれ、点灯タイミングが時刻ｔ４４にずれる場合がある。

このように、往路および復路において消灯および点灯のタイミングにずれが生じる場合には、ずれ量をもとに、消灯および点灯のタイミングを補正するようにするとよい。たとえば、往路および復路における消灯および点灯のタイミングずれを測定装置で測定し、測定したタイミングずれ量をメモリ３０１ａに記憶させる。そして、コントローラ３０１は、メモリ３０１ａに記憶されたずれ量に基づいて、タイミングずれが解消されるように、レーザ駆動回路３０２を制御する。これにより、図１４Ａと同様に、往路および復路において、消灯されるタイミングを一致させることができる。

この他、本開示の実施の形態は、請求の範囲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。

本開示に係る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ための走査手段として高反射率ミラー等の高重量の走査手段が用いられる場合も、適正かつ高精度に走査手段を制御することができる。これらの光源装置および投光装置は、たとえば、車両用前照灯の光源装置に利用することができ、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
１７ ミラー
１０２ｂ、１１２ｄ 支持部
１０４、１１４、１１８ コイル
１０５、１０６、１１５、１１６、１１９ 磁石
３０３ ミラー駆動回路（駆動部）
ＳＬ１ 走査ライン
Ｐ２１、Ｐ２２ ピッチ

Claims (9)

1. 第１の波長を有する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、前記第１の波長を、前記第１の波長とは異なる第２の波長に変換し、かつ前記レーザ光を拡散させて前記第２の波長を有する拡散光を生じせしめる波長変換部材と、
   前記レーザ光を前記入射面上において走査させる光偏向器と、
   前記光偏向器に駆動信号を供給する駆動部と、を備え、
   前記駆動部は、前記光偏向器の可動部が所定の移動動作を実現するように、前記可動部の運動特性に基づいて、前記駆動信号の駆動波形を設定する、
   ことを特徴とする光源装置。
2. 第１の波長を有する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、前記第１の波長を、前記第１の波長とは異なる第２の波長に変換し、かつ前記レーザ光を拡散させて前記第２の波長を有する拡散光を生じせしめる波長変換部材と、
   前記レーザ光を前記波長変換部材の入射面上において少なくとも１次元に走査させる光偏向器と、
   前記光偏向器に駆動信号を供給する駆動部と、を備え、
   前記駆動部は、前記光偏向器の可動部が所定の移動動作を実現するように、前記可動部の運動特性に基づいて、往路と復路とで非対称な波形に、前記駆動信号の駆動波形を設定し、往復移動するよう前記光偏向器を駆動する、
   ことを特徴とする光源装置。
3. 請求項１または２に記載の光源装置において、
   前記光偏向器は、前記可動部を駆動するためのコイルと磁石とを備え、前記コイルに前記駆動信号を印加することにより生じる電磁力により、前記可動部を移動させる、
   ことを特徴とする光源装置。
4. 請求項３に記載の光源装置において、
   前記駆動部は、前記可動部の前記運動特性と、駆動時に前記コイルに生じる逆起電圧とに基づいて、前記駆動信号の駆動波形を設定する、
   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、
   前記駆動部は、前記レーザ光が前記入射面上を一方向に走査する走査幅の中央付近において、前記レーザ光の走査速度がゼロに近い速度で一定となるように、前記駆動信号の駆動波形を設定する、
   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、
   前記駆動部は、前記走査幅内の所定範囲のみにおいて前記レーザ光を生じさせる制御指示を前記光源装置が外部から受信した場合、前記所定範囲において、前記レーザ光の走査速度がゼロに近い速度で一定となるように、前記駆動信号の駆動波形を再設定する、
   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、
   前記光偏向器は、前記レーザ光を前記入射面上において２次元に走査させることが可能に構成され、
   前記駆動部は、前記入射面に一方向に並ぶように設定された複数の走査ラインに沿って前記レーザ光を走査させるように、前記光偏向器を駆動する、
   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、
   前記駆動部は、前記走査ラインの間隔が、中央であるほど小さくなるように前記光偏向器を駆動する、
   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、
   前記拡散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。