JP6033586B2 - Lighting device and vehicle headlamp - Google Patents
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Description
本発明は、特定の配光パターンを実現することが可能な照明装置および車両用前照灯に関する。 The present invention relates to a lighting device and a vehicle headlamp capable of realizing a specific light distribution pattern.
励起光源から出射された励起光を蛍光体に照射することによって生じる蛍光を照明光として利用した照明装置の一例が特許文献1〜4に開示されている。 Patent Documents 1 to 4 disclose examples of an illumination device that uses fluorescence generated by irradiating a phosphor with excitation light emitted from an excitation light source as illumination light.
特許文献1に記載の光源装置では、複数の励起光源から出射された励起光を、それぞれ光ファイバにより導光し、導光された励起光によって複数の蛍光体を励起することで、色切り替えを行っている。 In the light source device described in Patent Document 1, excitation light emitted from a plurality of excitation light sources is guided by optical fibers, and a plurality of phosphors are excited by the guided excitation light, thereby switching colors. Is going.
また、特許文献2に記載の発光装置では、複数の光ファイバにより導光された励起光を、発光部の互いに異なる部分に対して照射することにより、励起光が一箇所に集中的に照射されることによって発光部が著しく劣化する可能性を低減している。また、特許文献2には、発光部の中央部における光ファイバの出射端部の密度を高くすることにより、中央部を他の部分よりも強く光らせ、ヘッドランプによって照射される領域の中央部の照度を高める構成が開示されている。 Further, in the light emitting device described in Patent Document 2, the excitation light guided by a plurality of optical fibers is irradiated to different portions of the light emitting unit, so that the excitation light is intensively irradiated to one place. This reduces the possibility that the light emitting portion will be significantly deteriorated. Further, in Patent Document 2, by increasing the density of the emission end portion of the optical fiber in the central portion of the light emitting portion, the central portion is made to emit light more strongly than the other portions, and the central portion of the region irradiated by the headlamp is A configuration for increasing the illuminance is disclosed.
また、所定の配光パターンを実現する照明装置の例として、特許文献3に記載の車両用前照灯が挙げられる。この車両用前照灯は、レーザ光(紫外光)を蛍光体に照射することにより白色光を発生させる複数の光源ユニットを備え、各光源ユニットの光軸の方向を調整することにより、所定の配光パターンを実現している。 Moreover, the vehicle headlamp described in Patent Document 3 is an example of a lighting device that realizes a predetermined light distribution pattern. This vehicle headlamp includes a plurality of light source units that generate white light by irradiating a phosphor with laser light (ultraviolet light), and by adjusting the direction of the optical axis of each light source unit, Realizes light distribution pattern.
また、特許文献4に記載の照明装置では、半導体レーザから射出され、光ファイバにより導波された励起光を蛍光体ユニットに照射することで、照明光を得る構成が開示されている。 Further, the illumination device described in Patent Document 4 discloses a configuration in which illumination light is obtained by irradiating a phosphor unit with excitation light emitted from a semiconductor laser and guided by an optical fiber.
しかしながら、特許文献3に記載の車両用前照灯では、所望の配光パターンを実現するために、複数の光源ユニットを設けており、車両用前照灯が大型化するという問題がある。なお、特許文献1、2および4には、所望の配光パターンを実現するための構成として特筆すべき構成は開示されていない。 However, the vehicle headlamp described in Patent Document 3 has a problem that a plurality of light source units are provided in order to realize a desired light distribution pattern, and the vehicle headlamp is increased in size. Note that Patent Documents 1, 2, and 4 do not disclose a configuration that should be noted as a configuration for realizing a desired light distribution pattern.
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、所望の配光パターンを実現できる小型の照明装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a small illuminating device capable of realizing a desired light distribution pattern.
本発明に係る照明装置は、上記の課題を解決するために、
入射部から入射した複数の入射光からなる光線束であり、特定の光強度分布を有する光線束を、当該光強度分布を維持したまま導光し、出射部から出射する導光部と、
光源、および上記光源が出射した光を反射することによって上記入射部に入射する上記入射光を生成するミラーを備える光源部と、
上記出射部から出射された出射光または当該出射光を変換した光を外部へ投光する投光部と、
上記光源の出力を制御するとともに、上記ミラーの位置または角度を制御することにより、各上記入射光の光強度および光路を変化させ、上記光線束の上記光強度分布を変化させる光強度分布制御部と、
を備えることを特徴としている。
また、上記ミラーは、機械部品と電子回路とを融合し微細部品を形成した微小ミラーを備えたMEMSミラーであり、
上記光強度分布制御部は、上記微小ミラーの位置または角度を制御することにより、各上記入射光の光強度および光路を変化させ、上記光線束の上記光強度分布を変化させることが好ましい。
また、上記光源部は、複数の上記ミラーを備え、
上記光強度分布制御部は、各上記ミラーの位置または角度を制御することにより、各上記入射光の光強度および光路を変化させ、上記光線束の上記光強度分布を変化させることが好ましい。
In order to solve the above-described problem, an illumination device according to the present invention
A light bundle composed of a plurality of incident light incident from the incident section, and guides the light bundle having a specific light intensity distribution while maintaining the light intensity distribution, and a light guide section that emits from the output section;
A light source unit including a light source and a mirror that generates the incident light incident on the incident unit by reflecting the light emitted from the light source;
A light projecting unit that projects the emitted light emitted from the emitting unit or the light converted from the emitted light to the outside;
A light intensity distribution controller that changes the light intensity distribution of the light flux by changing the light intensity and optical path of each incident light by controlling the output or the angle of the mirror while controlling the output of the light source. When,
It is characterized by having.
In addition, the mirror is a MEMS mirror including a micro mirror formed by fusing a mechanical part and an electronic circuit to form a fine part.
Preferably, the light intensity distribution control unit changes the light intensity distribution of the light flux by changing the light intensity and the optical path of each incident light by controlling the position or angle of the micromirror.
In addition, the light source unit includes a plurality of the mirrors,
The light intensity distribution control unit preferably changes the light intensity distribution of the light flux by changing the light intensity and optical path of the incident light by controlling the position or angle of each mirror.
上記の構成により、光源部にて生成した入射光であって、特定の光強度分布を有する入射光を、入射部へ入射させ、導光部により当該光強度分布を維持したまま導光し、出射部から出射された出射光を投光部により外部へ投光する。または、上記出射光を変換し投光部により外部へ投光する。これにより、投光部から投光される照明光の配光パターンは、光源部にて生成した入射光の光強度分布に対応したものとなる。 With the above configuration, the incident light generated by the light source unit and incident light having a specific light intensity distribution is incident on the incident unit, and is guided by the light guide unit while maintaining the light intensity distribution. The emitted light emitted from the emitting part is projected to the outside by the light projecting part. Alternatively, the emitted light is converted and projected to the outside by a light projecting unit. Thereby, the light distribution pattern of the illumination light projected from the light projecting unit corresponds to the light intensity distribution of the incident light generated by the light source unit.
それゆえ、所望の配光パターンを実現できる小型の照明装置を実現することができる。 Therefore, a small illuminating device that can realize a desired light distribution pattern can be realized.
また、上記入射光の光強度分布を生成する光強度分布生成部をさらに備えることが好ましい。 Moreover, it is preferable to further include a light intensity distribution generation unit that generates a light intensity distribution of the incident light.
上記の構成によれば、光源部で生成する入射光の光強度分布を生成し、これに応じた投光パターンを得ることができる。 According to said structure, the light intensity distribution of the incident light produced | generated by a light source part can be produced | generated, and the light projection pattern according to this can be obtained.
なお、光強度分布生成部には、例えば、レーザ素子などを複数配列することにより、所定の光強度分布を生成する構成が含まれ、さらには、制御装置などを用いて、所定の光強度分布を生成する構成も含まれる。 The light intensity distribution generation unit includes, for example, a configuration that generates a predetermined light intensity distribution by arranging a plurality of laser elements and the like, and further, a predetermined light intensity distribution using a control device or the like. A configuration for generating
上記入射光の光強度分布を変化させる光強度分布制御部をさらに備えることが好ましい。 It is preferable to further include a light intensity distribution control unit that changes the light intensity distribution of the incident light.
上記の構成によれば、光源部で生成する入射光の光強度分布を変化させることにより、投光パターンを変化させることができる。そのため、複数の光源ユニットの光軸を変化させるという従来の投光パターンの変更機構よりも、小型の機構により投光パターンを変化させることができる。なお、光強度分布制御部は、光強度分布生成部と同一の部材であってもよい。 According to said structure, a light projection pattern can be changed by changing the light intensity distribution of the incident light produced | generated by a light source part. Therefore, the light projection pattern can be changed by a smaller mechanism than the conventional light projection pattern changing mechanism in which the optical axes of the plurality of light source units are changed. The light intensity distribution control unit may be the same member as the light intensity distribution generation unit.
また、上記光源部は、励起光を受けて蛍光を発する発光部を備え、
上記光源は、上記励起光を出射し、
上記ミラーは、上記励起光を反射することによって上記発光部へ照射し、上記入射部に入射する上記入射光として上記蛍光を生成し、
上記光強度分布制御部は、上記励起光の上記発光部における照射パターンを変化させることにより上記光線束の光強度分布を変化させることが好ましい。
The light source unit includes a light emitting unit that emits fluorescence in response to excitation light,
The light source emits the excitation light,
The mirror irradiates the light emitting part by reflecting the excitation light, generates the fluorescence as the incident light incident on the incident part,
Preferably, the light intensity distribution control unit changes the light intensity distribution of the light beam by changing an irradiation pattern of the excitation light in the light emitting unit.
上記の構成によれば、発光部における励起光の照射パターンを変化させることにより、投光パターンを変化させることができる。そのため、複数の光源ユニットの光軸を変化させるという従来の投光パターンの変更機構よりも、小型の機構により投光パターンを変化させることができる。特に、投光パターンを変化させる機構は光源部に設けられているため、投光部を小型化することができる。 According to said structure, a light projection pattern can be changed by changing the irradiation pattern of the excitation light in a light emission part. Therefore, the light projection pattern can be changed by a smaller mechanism than the conventional light projection pattern changing mechanism in which the optical axes of the plurality of light source units are changed. In particular, since the mechanism for changing the projection pattern is provided in the light source unit, the projection unit can be reduced in size.
また、上記光源部は、
励起光を受けて蛍光を発する発光部と、
上記発光部が発した蛍光を上記入射光として上記入射部に集光する集光部とを備えるこが好ましい。
The light source unit is
A light emitting section that emits fluorescence in response to excitation light;
It is preferable to include a condensing unit that condenses the fluorescence emitted from the light emitting unit as the incident light on the incident unit.
上記の構成によれば、発光部が発した蛍光を集光部によって入射部に集光することにより、導光部に蛍光を効率良く入射させることができる。例えば、発光部および入射部を、集光部により互いに光学的共役関係となる位置に配置することによって、発光部で発した光を、入射部に集光することができる。 According to said structure, fluorescence can be efficiently entered into a light guide part by condensing the fluorescence which the light emission part emitted on the incident part by the condensing part. For example, the light emitted from the light emitting part can be condensed on the incident part by arranging the light emitting part and the incident part at positions where they are optically conjugate with each other by the light collecting part.
また、上記集光部は、楕円ミラーであることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said light collection part is an elliptical mirror.
上記の構成によれば、集光部として楕円ミラーを用いることにより、導光部に蛍光を効率良く入射させることができる。例えば、発光部を、楕円ミラーが有する2つの焦点のうちの一方の焦点(第1焦点)近傍に配置することによって、発光部から発せられた光を、楕円ミラーの反射曲面によって反射させることで、楕円ミラーの他方の焦点(第2焦点)に集光することができる。 According to said structure, fluorescence can be efficiently incident on a light guide part by using an elliptical mirror as a condensing part. For example, by arranging the light emitting unit in the vicinity of one of the two focal points (first focus) of the elliptical mirror, the light emitted from the light emitting unit is reflected by the reflection curved surface of the elliptical mirror. The light can be condensed on the other focal point (second focal point) of the elliptical mirror.
また、励起光を受けて蛍光を発する発光部をさらに備え、
上記導光部は、上記出射光として上記励起光を上記出射部から出射し、
上記投光部は、上記発光部が発した蛍光を投光することが好ましい。
上記の構成によれば、所望の投光パターンに対応する光強度分布を有する励起光を光源部において生成し、導光部は、生成された励起光を、その光強度分布を維持したまま導光する。そして、発光部は、励起光を蛍光に変換し、投光部は、当該蛍光を外部へ投光する。そのため、投光部から投光される照明光は、所望の投光パターンを形成するものとなる。
In addition, a light emitting unit that emits fluorescence in response to excitation light is further provided,
The light guide part emits the excitation light from the emission part as the emitted light,
The light projecting unit preferably projects the fluorescence emitted from the light emitting unit.
According to the above configuration, the light source unit generates excitation light having a light intensity distribution corresponding to a desired projection pattern, and the light guide unit guides the generated excitation light while maintaining the light intensity distribution. Shine. The light emitting unit converts excitation light into fluorescence, and the light projecting unit projects the fluorescence to the outside. Therefore, the illumination light projected from the light projecting unit forms a desired light projecting pattern.
それゆえ、複数の光源ユニットを設けて特定の配光パターンを実現する従来の構成に比べて、小型の照明装置を実現することができる。 Therefore, a small illuminating device can be realized as compared with the conventional configuration in which a plurality of light source units are provided to realize a specific light distribution pattern.
また、上記導光部は、マルチコアファイバであることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said light guide part is a multi-core fiber.
導光部として、マルチコアファイバを用いることにより、入射部に入射した光を、その光強度分布を概ね損なうことなく出射部まで導光できる。 By using a multi-core fiber as the light guide unit, light incident on the incident unit can be guided to the output unit without substantially damaging the light intensity distribution.
また、上記導光部は、バンドルファイバであることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said light guide part is a bundle fiber.
導光部として、バンドルファイバを用いることにより、入射部に入射した光を、その光強度分布を概ね損なうことなく出射部まで導光できる。 By using a bundle fiber as the light guide unit, the light incident on the incident unit can be guided to the output unit without substantially damaging the light intensity distribution.
また、上記照明装置を備える車両用前照灯も本発明の技術的範囲に含まれる。 Moreover, the vehicle headlamp provided with the said illuminating device is also contained in the technical scope of this invention.
本発明に係る照明装置は、以上のように、
入射部から入射した、特定の光強度分布を有する入射光を、当該光強度分布を維持したまま導光し、出射部から出射する導光部と、
上記入射部に入射する上記入射光を生成する光源部と、
上記出射部から出射された出射光または当該出射光を変換した光を外部へ投光する投光部とを備える構成である。
The lighting device according to the present invention is as described above.
A light guide unit that guides incident light having a specific light intensity distribution incident from the incident unit while maintaining the light intensity distribution;
A light source unit that generates the incident light incident on the incident unit;
And a light projecting unit that projects the emitted light emitted from the emitting unit or the light converted from the emitted light to the outside.
それゆえ、所望の配光パターンを実現できる小型の照明装置を実現することができるという効果を奏する。特に、小型の投光部を実現することができるという効果を奏する。 Therefore, there is an effect that a small illuminating device that can realize a desired light distribution pattern can be realized. In particular, there is an effect that a small light projecting unit can be realized.
ここでは、本発明の照明装置として、ヘッドランプ(車両用前照灯)を例に挙げて説明する。ただし、本発明の照明装置は、自動車以外の車両・移動物体(例えば、人間・船舶・航空機・潜水艇・ロケットなど)のヘッドランプとして実現されても良いし、その他の照明装置として実現されても良い。その他の照明装置として、例えば、サーチライト、プロジェクター、家庭用照明器具、商業用照明装置、屋外照明装置を挙げることができる。 Here, a headlamp (vehicle headlamp) will be described as an example of the illumination device of the present invention. However, the illuminating device of the present invention may be realized as a headlamp of a vehicle other than an automobile or a moving object (for example, a human, a ship, an aircraft, a submersible craft, a rocket) or other illuminating device. Also good. Examples of other lighting devices include a searchlight, a projector, a home lighting device, a commercial lighting device, and an outdoor lighting device.
なお、以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付している。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。 In the following description, the same parts and components are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.
〔実施形態1〕
本発明の実施の一形態について図1〜図7に基づいて説明すれば、以下のとおりである。本実施形態のヘッドランプ1は、特定の投光パターン(所望の投光パターン)を形成する照明装置である。
Embodiment 1
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. The headlamp 1 of this embodiment is an illuminating device that forms a specific light projecting pattern (a desired light projecting pattern).
<ヘッドランプ1の構成>
図1は、ヘッドランプ1の構成を示す図である。図1に示すように、ヘッドランプ1は、光源部(光強度分布生成部)10、マルチコアファイバ20(導光部)、投光部30および点灯制御部(光強度分布生成部、光強度分布制御部)50を備えている。
<Configuration of headlamp 1>
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of the headlamp 1. As shown in FIG. 1, the headlamp 1 includes a light source unit (light intensity distribution generation unit) 10, a multi-core fiber 20 (light guide unit), a
(光源部10)
光源部10は、投光パターンに対応する光強度分布を有する光(投光用光線束と称する)を生成し、当該投光用光線束を、マルチコアファイバ20の入射端面20aへ入射させる。すなわち、光源部10は、入射端面20aに入射する入射光を生成する。
(Light source unit 10)
The
図1に示すように、光源部10は、レーザ素子11、放熱部12、立上ミラー13、発光部14、支持部15、楕円ミラー16およびレーザ光カットフィルタ17を備えている。
As shown in FIG. 1, the
(レーザ素子11)
レーザ素子11は、励起光としてのレーザ光を出射する励起光源として機能する発光素子である。図1に示すように、光源部10には、レーザ素子11が複数設けられており、複数のレーザ素子11のそれぞれからレーザ光が発振される。レーザ素子11は、1チップに1つの発光点を有するものであってもよく、1チップに複数の発光点を有するものであっても良い。
(Laser element 11)
The
励起光としてレーザ光を用いることにより、後述する発光部14に含まれる蛍光体を効率的に励起して、従来の光源よりも輝度の高い光を発光することができ、さらに、発光部14自体のサイズを小径化することができる。また、レーザ素子11は高輝度光源であるため、効率良く、発光部14のレーザ光照射面14aに形成される照射領域を絞ることが可能となり、その結果、配光角の狭い投光が可能となる。
By using laser light as the excitation light, it is possible to efficiently excite phosphors included in the
なお、レーザ素子11の個数および配置は、特に限定されず、所望の投光パターンを形成するために好ましい数のレーザ素子11を、好ましい配置で用いれば良い。
The number and arrangement of the
レーザ素子11のレーザ光の波長は、例えば、395nm(青紫色)または450nm(青色)であるが、これらに限定されず、発光部14に含める蛍光体の種類に応じて適宜選択されれば良い。例えば、レーザ素子11は、直径5.6mmの金属パッケージに実装され、出力2Wで、波長395nmのレーザ光を発振するものである。
The wavelength of the laser light of the
また、図1では、複数のレーザ素子11が放熱部12の上に均等に配置された構成を示しているが、これに限らず、隣接するレーザ素子11の間隔をそれぞれ任意に規定しても良い。
In addition, FIG. 1 shows a configuration in which a plurality of
(放熱部12)
放熱部12は、レーザ素子11で発生した熱をレーザ素子11から受け取ることにより、レーザ素子11から放熱させる放熱機構として機能する。このため、放熱部12には、熱伝導率の高い金属材料(アルミニウムなど)を用いることが好ましい。
(Heat dissipation part 12)
The
放熱部12を備える光源部10は、投光部30とは別体として形成されているため、投光部30を小型化することができる。
Since the
(立上ミラー13)
立上ミラー13は、複数のレーザ素子11から出射されたレーザ光のそれぞれを反射し、発光部14へ導光することにより、発光部14のレーザ光照射面14aにおいて、投光パターンに対応する光強度分布を有するレーザ光照射パターン(以下、単に照射パターンと称する)を形成する光学部材である。レーザ光照射面14aとは、発光部14が有する面のうち、主にレーザ光が照射される面である。
(Rising mirror 13)
The rising
具体的には、立上ミラー13は、例えば、軸外し放物ミラーであり、複数のレーザ素子11の発光点とそれぞれ対向するように、複数の立上ミラー13が一対一に配置されている。また、立上ミラー13の略焦点位置にレーザ素子11の発光点が位置するように立上ミラー13が配置されている。
Specifically, the
複数のレーザ素子11のそれぞれから出射されたレーザ光は、立上ミラー13によって反射されることで略コリメート光となり、かつ、ビーム幅を縦方向に圧縮された後、楕円ミラー16の図示していない窓部を通って発光部14へ導かれる。
The laser light emitted from each of the plurality of
立上ミラー13の設置角度や、レーザ素子11との相対位置を調整することにより、レーザ素子11から出射されるレーザ光の光路を制御できるため、レーザ光照射面14aにおいて所望の照射パターンを形成することが容易になる。ヘッドランプ1の投光パターンは、図5(e)に示すように、最終的に横長の配光となる。立上ミラー13を用いることにより、レーザ素子11から出射されたレーザ光を縦方向に圧縮し、発光部14のレーザ光照射面14aにおいて横長の照射パターンを形成することができる。
The optical path of the laser light emitted from the
なお、立上ミラー13として、レーザ素子11の非点隔差を補正し、コリメート光とするような非球面ミラーを用いると更に良い。その場合、さらにコリメート性を向上させることができる。また、立上ミラー13は、これに限らず、その他の放物ミラーなどで実現されていても良い。
It is more preferable to use an aspherical mirror that corrects the astigmatic difference of the
なお、図1では、立上ミラー13を備えた構成を示しているが、レーザ光照射パターンを形成する光学部材は、これに限らず、コリメートレンズと平面鏡とを用いることによっても、立上ミラー13と同様の機能を実現することが可能である。また、レーザ素子11の内部にコリメートレンズあるいはコリメートミラーを設けることにより、レーザ素子11からコリメート光を出射可能な構成の場合には、立上ミラー13を平面鏡にすることで、立上ミラー13と同様の機能を実現することが可能である。
Although FIG. 1 shows a configuration including the rising
(立上ミラー13の素材)
立上ミラー13は、機材であるAlNセラミックに、反射膜であるAlおよび酸化防止膜としての酸化アルミをコートしたものであるが、本構成に限定されるものではない。
(Material of rising mirror 13)
The
例えば、機材としては、BK7、石英ガラスなどのガラス類、ポリカーボネート、アクリル、FRP、SiC、Al2O3など、熱膨張係数の小さい素材を用いることが望ましいが、最終的なコリメート精度があまり求められない場合には、Alなどの金属を用いても良い。 For example, as materials, it is desirable to use materials such as BK7, glass such as quartz glass, polycarbonate, acrylic, FRP, SiC, Al 2 O 3 and the like with a small coefficient of thermal expansion, but the final collimation accuracy is not much required. If not, a metal such as Al may be used.
また、反射膜としては、Ag、Ptなどの金属が望ましいが、SiO2/TiO2多層膜などの多層膜構造による反射膜でも良い。 The reflective film is preferably a metal such as Ag or Pt, but may be a reflective film having a multilayer structure such as a SiO 2 / TiO 2 multilayer film.
さらに、酸化防止膜は、酸化ケイ素などを用いても良い。なお、酸化防止膜が必ずしもコートされている必要はない。 Further, silicon oxide or the like may be used for the antioxidant film. Note that the antioxidant film is not necessarily coated.
また、立上ミラー13の表面には、増反射膜(増反射構造、例えばHRコート膜)が設けられていても良い。この場合、レーザ光の立上ミラー13による反射損失(ミラーロス)を低減することができる。
Further, the surface of the rising
(発光部14)
発光部14は、レーザ光を吸収して蛍光を発する蛍光体(蛍光物質)を含んでおり、レーザ素子11から発振されたレーザ光を受けて蛍光を発するものである。
(Light Emitting Unit 14)
The
例えば、発光部14は、封止材の内部に蛍光体の粒子が分散されているもの(封止型)、蛍光体の粒子を固めたもの、または、熱伝導率の高い材質からなる基板上に蛍光体の粒子を塗布した(堆積させた)もの(薄膜型)、などの蛍光体を含有した発光体である。
For example, the light-emitting
このような蛍光体を含む発光部14を用いることにより、演色性が高い照明光を生成することが可能となる。
By using the
本実施の形態では、発光部14は、2mm×0.5mmの矩形で、厚さ0.1mmの薄膜状となるように、蛍光体の粉末を支持部15の傾斜部15aにTiO2をバインダーとして塗布することで形成されている。
In the present embodiment, the
この発光部14は、支持部15によって、楕円ミラー16が有する2つの焦点のうちの一方の焦点(第1焦点)近傍に配置されている。このため、発光部14から発せられた光は、楕円ミラー16の反射曲面によって反射されることで、その光路が制御される。
The
この発光部14は、十分に小さいことが好ましい。この場合、発光部14が発した光を、楕円ミラー16の他方の焦点(第2焦点)に効率良く集光することができる。
The
また、発光部14は、レーザ光照射パターンよりも大きいことが望ましい。
Moreover, it is desirable that the
(発光部14の傾斜配置)
発光部14から発せられた蛍光が、効率的に楕円ミラー16で反射して、制御されることが可能なように、発光部14は、支持部15の傾斜部15a上に傾いて配置されている。傾斜部15aは、レーザ光の入射方向に対して垂直な面を基準として、その入射方向に15°程度傾斜して構成されている。
(Inclined arrangement of the light emitting unit 14)
The
発光部14から発せられた光は、略ランバーシアン配光となる。そのため、発光部14のレーザ光照射面14aがレーザ光の入射方向に対して垂直となるように発光部14が配置されていると、発光部14で発せられた光の最も光度の高い領域が楕円ミラー16の窓部に位置するため、投光効率が悪くなる。
The light emitted from the
この投光効率を考慮すれば、発光部14のレーザ光照射面14aが15°程度傾斜していることが望ましいが、当該投光効率を考慮しなければ、レーザ光照射面14aがレーザ光の入射方向に対して垂直となるように発光部14が配置されていても良い。
In consideration of the light projection efficiency, it is desirable that the laser
さらに、楕円ミラー16の窓部をレーザ光が透過し、発光部14から発せられた光を反射するような構造とした場合には、製造コストは上昇するが、レーザ光照射面14aがレーザ光の入射方向に対して垂直となるように発光部14が形成されていても、投光効率は向上する。
Further, when the laser beam is transmitted through the window portion of the
(蛍光体の種類)
本実施形態では、レーザ素子11によって発振された波長395nmのレーザ光を受けて、白色の蛍光を発するように、発光部14の蛍光体として、BAM(BaMgAl10O17:Eu)、BSON(Ba3Si6O12N2:Eu)、Eu−α(Ca−α−SiAlON:Eu)など、複数種類の蛍光体を混合して用いている。しかし、上記蛍光体は、これらに限定されるものではなく、例えば、自動車用にヘッドランプ1が使用される場合、ヘッドランプ1の照明光が、法律により規定されている所定の範囲の色度を有する白色となるように適宜選択されれば良い。また、照明などの用途であれば、適宜必要な色度が出るように、蛍光体を単独で用いても良いし、複数種類の蛍光体を適宜混合して用いても良い。
(Type of phosphor)
In the present embodiment, BAM (BaMgAl 10 O 17 : Eu), BSON (Ba) is used as the phosphor of the
例えば、他の酸窒化物蛍光体(例えば、JEM(LaAl(SiAl)6N9O:Ce)、β-SiAlONなどのサイアロン蛍光体)、窒化物蛍光体(例えば、CASN(CaAlSiN3:Eu)蛍光体、SCASN((Sr,Ca)AlSiN3:Eu)蛍光体)、Apataite((Ca,Sr)5(PO4)3Cl:Eu)系、Silicate((Ba,Sr,Mg)2SiO4:Eu,Mn)系蛍光体または、III−V族化合物半導体ナノ粒子蛍光体(例えば、インジュウムリン:InP)を用いることができる。 For example, other oxynitride phosphors (for example, sialon phosphors such as JEM (LaAl (SiAl) 6 N 9 O: Ce) and β-SiAlON), nitride phosphors (for example, CASN (CaAlSiN 3 : Eu)) Phosphor, SCASN ((Sr, Ca) AlSiN 3 : Eu) phosphor), Apatite ((Ca, Sr) 5 (PO 4 ) 3 Cl: Eu) system, Silicate ((Ba, Sr, Mg) 2 SiO 4 : Eu, Mn) -based phosphor or III-V compound semiconductor nanoparticle phosphor (for example, indium phosphorus: InP).
また、黄色の蛍光体(または緑色および赤色の蛍光体)を発光部14に含め、450nm(青色)のレーザ光(または、440nm以上490nm以下の波長範囲にピーク波長を有する、いわゆる青色近傍のレーザ光)を照射することでも白色光が得られる。この場合には、レーザ光の一部を照明光として利用することになるためレーザ光カットフィルタ17を設けないようにする。
In addition, a yellow phosphor (or green and red phosphor) is included in the light-emitting
(封止型)
発光部14を封止型とした場合の封止材は、例えば、ガラス材(無機ガラス、有機無機ハイブリッドガラス)、シリコーン樹脂などの樹脂材料である。ガラス材として低融点ガラスを用いても良い。封止材は、透明性の高いものが好ましく、レーザ光が高出力の場合には、耐熱性の高いものが好ましい。ゾルゲル法により、酸化ケイ素や酸化チタンなどにより封止する構造でも良い。
(Sealed type)
The sealing material in the case where the
発光部14の上面(レーザ光照射面14a)にレーザ光の反射を防止する反射防止構造が形成されていても良い。封止型の場合には、発光部14の上面形状の制御が容易であるため、特に反射防止膜を形成することが望ましい。
An antireflection structure for preventing the reflection of the laser beam may be formed on the upper surface (laser
(薄膜型)
発光部14を薄膜型とした場合は、Al、Cu、AlNセラミック、SiCセラミック、酸化アルミ、Siなどを基板として用いる。なお、基板と蛍光体との間に、Al、Ag、BaSO4などを光学特性向上を目的として、挿入しても良い。その基板の上に蛍光体の粒子を塗布あるいは堆積させた後、基板毎に、所望の大きさに分割する。その後、支持部15に高熱伝導接着剤により固定する。
(Thin film type)
When the
基板にAlやCuなどを用いた場合には、バリアメタルとしてTiNやTi、TaN、Taなどを、基板の蛍光体の粒子を堆積しない側(支持部15に対向する側)にコートしておくことが望ましい。さらに、バリアメタル上にPtやAuなどをコートしても良い。 When Al, Cu or the like is used for the substrate, TiN, Ti, TaN, Ta, or the like is coated as a barrier metal on the side where the phosphor particles are not deposited (the side facing the support portion 15). It is desirable. Furthermore, Pt or Au may be coated on the barrier metal.
高熱伝導性接着剤としては、SnAgCu、AuSnなどの共晶半田を用いることが望ましいが、限定はされない。 Although it is desirable to use eutectic solder such as SnAgCu and AuSn as the high thermal conductive adhesive, it is not limited.
(支持部15)
熱伝導性の高い金属などからなる支持部15は、その一端の傾斜部15aにおいて発光部14を支持し、発光部14が楕円ミラー16の略焦点位置に位置するように、楕円ミラー16に接続されている。
(Supporting part 15)
The
支持部15の材質として、本実施の形態ではAlを用いているが、AlN、SiCなどの高熱伝導セラミックスを用いても良い。
Although Al is used as the material of the
また、本実施の形態では、支持部15に、酸化チタンをバインダーとして蛍光体を塗布することにより、発光部14を固定している。このバインダーとしては、酸化ケイ素などを用いても良い。
Moreover, in this Embodiment, the
また、発光部14が薄膜型の場合、支持部15の発光部14と対向する面に、TiNやTi、TaN、Taなどをバリアメタルとしてコートしておくことが望ましい。さらに、バリアメタル上にPtやAuなどをコートしておいても良い。
When the
なお、支持部15の他端は、楕円ミラー16を貫通して、熱伝導性が高い放熱部材(図示せず)に接続されていても良い。このため、レーザ光によって発熱する発光部14の熱は、支持部15および放熱部材に伝播し、効率よく放熱される。
Note that the other end of the
(楕円ミラー16)
楕円ミラー16は、発光部14が発した蛍光をマルチコアファイバ20の入射端面20aに集光する反射鏡である。この楕円ミラー16は、楕円を、当該楕円の対称軸を中心として回転させたときに形成される曲面の一部を反射面の形状として有している。また、楕円ミラー16は、レーザ光が入射される側に第1焦点を有しており、第1焦点近傍に発光部14が設置されている。また、楕円ミラー16の第2焦点近傍に、マルチコアファイバ20の入射端面20aが位置している。
(Elliptical mirror 16)
The
この構成により、発光部14によって発せられた光は楕円ミラー16により反射され、楕円ミラー16の第2焦点近傍に集光された後、マルチコアファイバ20によりレンズ31へ導光される。
With this configuration, the light emitted by the
なお、レーザ素子11から出射されたレーザ光は、楕円ミラー16に形成された窓部を透過または通過して発光部14に照射される。この窓部は、貫通孔であってもよく、或いは、レーザ光を透過可能な透明部材を含むものであっても良い。
The laser light emitted from the
(楕円ミラー16の材質)
本実施の形態では、楕円ミラー16は、FRPを基材とし、その上に反射膜としてAlコート、さらにその上に、Alの酸化防止を目的とした酸化ケイ素をコートしたものを用いている。
(Material of elliptical mirror 16)
In this embodiment, the
ただし、楕円ミラー16の構成は、上述のものに限定されるものではなく、配光制御機能を有するものであれば良い。例えば、基材としてアクリルやポリカーボネートといった他の樹脂やAlなどの金属製の部材を用いても良いし、反射膜としてAgやPtなどを用いていても良い。また、酸化防止膜としては、酸化アルミ系などを用いても良く、酸化ケイ素および酸化チタンの多層膜とした増反射機能を兼ね備えた膜を用いても良い。
However, the configuration of the
(レーザ光カットフィルタ17)
レーザ光カットフィルタ17は、特定の波長域の光を遮断する。本実施の形態では、レーザ光カットフィルタ17は、400nm以下の波長の光をカットし、レーザ素子11から出射される波長395nmのレーザ光を遮断することができる。それゆえ、発光部14によって蛍光に変換されなかったレーザ光が楕円ミラー16の外部へ出射されることを防止できる。
(Laser light cut filter 17)
The laser light cut
これにより、レーザ光を投光しない、人の目に優しい照明装置を実現できる。なお、遮断する波長は、レーザ光カットフィルタ17の種類に応じて適宜調整できる。また、レーザ光カットフィルタ17の代わりに波長カットフィルタを用いることもできる。
As a result, it is possible to realize a lighting device that does not project laser light and that is gentle to the human eye. The wavelength to be cut off can be adjusted as appropriate according to the type of the laser light cut
(マルチコアファイバ20)
マルチコアファイバは、共通のクラッドに複数のコアが形成された光ファイバである。このマルチコアファイバ20は、入射端面(入射部)20aから入射した特定の光強度分布を有する投光用光線束を、当該光強度分布を維持したまま導光し、出射端面20bから出射する。光源部10が生成した投光用光線束を受け入れるために、マルチコアファイバ20の入射端面20a(入射瞳)との楕円ミラー16の第2焦点(出射瞳)とが一致するように配置されている。
(Multi-core fiber 20)
A multi-core fiber is an optical fiber in which a plurality of cores are formed in a common cladding. The
図2(a)および(b)は、マルチコアファイバ20の入射端面20aを示す図である。マルチコアファイバ20は、図2に示すように、複数のコア20cを備えており、各コア20cが互いに接触しないように、クラッド20d内に包含されている。そして、クラッド20dの外部を被覆部20eが覆っている。
2A and 2B are views showing the
コア20cおよびクラッド20dは、光を透過する材質からなっており、コア20cの屈折率はクラッド20dよりも高くなっている。このような構成をとることにより、コア20cの一方の端面に入射した光は、略全反射により、コア20cの他方の端面に導光される。 The core 20c and the clad 20d are made of a material that transmits light, and the refractive index of the core 20c is higher than that of the clad 20d. By adopting such a configuration, light incident on one end face of the core 20c is guided to the other end face of the core 20c by substantially total reflection.
複数のコア20cの内部をそれぞれ伝搬する光は、互いに独立に(干渉することなく)伝搬するため、入射端面20aに入射した投光用光線束は、その光強度分布を概ね損なうことなく出射端面20bまで導光される。
Since the light propagating through the
図2(a)は、クラッド20dに、同一形状の7個のコア20cが最密充填されている充填形式を示しているが、コア20cの配置は、このような充填形式に限定されるわけではない。例えば、図2(b)に示すように、形状を横長にしたコア20cを充填しても良いし、コア20cの個数を変更しても良い。
FIG. 2A shows a filling form in which seven
なお、各コア20c相互の間隔は、それぞれのコアを伝播する光が独立に伝播することができる範囲で、近いことが望ましい。 In addition, as for the space | interval of each core 20c, as long as the light which propagates each core can propagate independently is desirable.
また、投光パターンに応じて、コアの形状および配置を設計しても良く、図2(b)の場合、コアの形状に応じた楕円形、大円形および小円形の投光パターンが、コアの配置に応じた位置へ投光される。なお、コアの形状は円形に限定されるわけではなく、四角形や三角形であっても良い。 Further, the shape and arrangement of the core may be designed according to the light projection pattern. In the case of FIG. 2B, the elliptical, large circular, and small circular light projection patterns corresponding to the core shape are used. The light is projected to a position according to the arrangement of. The shape of the core is not limited to a circle, but may be a quadrangle or a triangle.
(バンドルファイバ)
マルチコアファイバ20のかわりに、バンドルファイバを使用することができる。バンドルファイバは、複数の光ファイバを束ねた構成となっている。図3は、バンドルファイバ21の入射端面21aを示す図である。バンドルファイバ21は、図3に示すように、複数のコア21cを備えており、各コア21cが、各々別個に、クラッド20dにより包含されている。つまり、コア21cを包含したクラッド20dが複数束ねられた構成となっている。バンドルファイバ21は、例えば、コア径が50μmであり、ファイバ数(コア数)が100本のものを用いることができる。
(Bundle fiber)
In place of the
なお、各クラッド20dの間には、充填材20fが充填されている。さらに、充填材20fは、一般的に光を透過し難い材質からなっている。ここで、コア21cおよびクラッド21dは、光を透過する材質からなっており、コア21cの屈折率はクラッド21dの屈折率よりも高くなっている。
A filler 20f is filled between the clads 20d. Furthermore, the filler 20f is generally made of a material that hardly transmits light. Here, the
このように、図2(a)に示すマルチコアファイバ20と同様の構成をとることにより、マルチコアファイバ20と同様に、入射端面21aに入射した投光用光線束は、その光強度分布を概ね損なうことなく入射端面21aとは反対側の出射端面に導光される。
As described above, by adopting the same configuration as that of the
(マルチコアファイバおよびバンドルファイバにおけるコアの数)
図4(a)は、マルチコアファイバ20のコア20cの配置を示す断面図であり、図4(b)は、バンドルファイバ21のコア21cの配置を示す断面図である。マルチコアファイバ20であってもバンドルファイバ21であっても、コアの数が多く、密に充填されているほど、入射端面における光強度分布をより精密に出射端面において再現できる。換言すれば、入射端面においてコアが占める割合が高いほど、入射端面における光パターンは、出射端面においてより忠実に再現できる。
(Number of cores in multi-core fiber and bundle fiber)
4A is a cross-sectional view showing the arrangement of the
マルチコアファイバ20におけるコア20cの数は、例えば、100〜10000個であるが、図4(a)に示すように、最低2個のコア20cがあれば、入射端面20aにおける光強度分布を出射端面20bにおいて再現できる。このことは、図4(b)に示すように、バンドルファイバ21の場合にも言える。
The number of the
(投光部30)
投光部30は、マルチコアファイバ20の出射端面20bから出射された投光用光線束(出射光)を照明光として外部へ投光する。概ね輝度不変則が成り立つように光源部10およびマルチコアファイバ20が設計されているため、光源部10において生成された光の輝度が投光部30においても保たれている。この投光部30は、レンズ31を備えている。
(Light Projecting Unit 30)
The
(レンズ31)
レンズ31は、マルチコアファイバ20の出射端面20bから出射した投光用光線束を略平行光にして、その平行光を照明光としてヘッドランプ1の前方へ投光する光学部材である。なお、略平行光とは、完全に平行な光である必要はなく、投光角(光度が半値となる頂角)が20°以下であれば良い。レンズ31の直径は、例えば、90mmである。
(Lens 31)
The
また、マルチコアファイバ20の出射端面20bとレンズ31の焦点位置とは概ね一致している。
Further, the
(点灯制御部50)
点灯制御部50は、マルチコアファイバ20に入射端面20aに入射する入射光の光強度分布を変化させる制御部である。より具体的には、点灯制御部50は、複数のレーザ素子11のそれぞれについて出力制御(点灯および消灯)を行うとともに、立上ミラー13の位置または角度を制御することにより、発光部14のレーザ光照射面14aにおけるレーザ光の照射パターンを形成および変更する。
(Lighting control unit 50)
The
例えば、点灯制御部50は、レーザ光の発光部14における照射パターンを変化させることにより、マルチコアファイバ20の出射端面20bに入射する入射光の光強度分布を変化させる。
For example, the
この点灯制御部50は、制御プログラムの命令を実行するCPU(central processing unit)であってもよく、専用の処理を実行する論理回路であっても良い。
The
<ヘッドランプ1の機能>
図5は、ヘッドランプ1において、光源部10で生成された投光用光線束が、マルチコアファイバ20および投光部30を経て、外部へ投光されるまでの過程を示す図である。図5(a)には、ヘッドランプ1の構成が示されている。
<Function of headlamp 1>
FIG. 5 is a diagram illustrating a process in the headlamp 1 until the light beam for projection generated by the
まず、レーザ素子11から出射されたレーザ光の光路が立上ミラー13によって制御されることにより、図5(b)に示すように、発光部14のレーザ光照射面14aにおいて最終的な投光パターンに対応する光強度分布を有する照射パターン40(レーザ照射スポット)が形成される。これにより発光部14は、照射パターンに対応する光強度分布を有する蛍光を発する。
First, the optical path of the laser light emitted from the
この蛍光は、楕円ミラー16により反射されるとともに集光され、マルチコアファイバ20の入射端面20aに入射する。このとき、図5(c)に示すように、入射端面20aには、照射パターン40と略相似の光パターン40aが形成される。
This fluorescence is reflected and collected by the
入射端面20aに入射した光は、マルチコアファイバ20の内部を導光され、出射端面20bから出射される。このとき、入射端面20aから入射した光の強度分布は維持されたまま導光される。そのため、出射端面20bから出射する光の強度分布(光パターン40b)は、入射端面20aにおける光パターン40aと実質的に同一のものとなる。なお、図5では、光パターン40aと光パターン40bとの左右が逆転しているが、見る方向が異なっているためである。
The light incident on the
出射端面20bから出射した光は、レンズ31により平行光にされて外部へ投光され、照射対象(ここでは、ヘッドランプ1が搭載された車の前方の道路など)において投光パターン41が形成される。
The light emitted from the
このように、マルチコアファイバ20を用いることにより、所望の投光パターンに対応する光強度分布を有する蛍光を光源部10において生成し、その光強度分布を維持したまま当該蛍光を照明光として投光部30から外部へ投光することができる。
In this way, by using the
所望の投光パターンに対応する光強度分布を有する光は、投光部30とは別体として形成された光源部10において生成されるため、投光部30の大きさを小さくすることができる。
Since light having a light intensity distribution corresponding to a desired light projecting pattern is generated in the
(投光パターンを変更する機構)
上述のように、発光部14のレーザ光照射面14aにおける照射パターンが最終的な投光パターンに対応する光強度分布を有している。よって、当該照射パターンを変更することにより、投光パターンを変更することができる。そこで、以下では上記照射パターンを変更する機構の例について説明する。
(Mechanism to change the projection pattern)
As described above, the irradiation pattern on the laser
複数のレーザ素子11から出射されたレーザ光は、対応する立上ミラー13によって発光部14のレーザ光照射面14aに照射される。このとき、複数の立上ミラー13の傾きや、レーザ素子11との相対位置を変化させることで、上記照射パターンを変更することができる。この構成では、立上ミラー13は、マルチコアファイバ20の入射端面20aに入射する入射光の光強度分布を変化させる光強度分布制御部として機能する。立上ミラー13は、レーザ光の発光部14における照射パターンを変化させることにより上記入射光の光強度分布を変化させる。
Laser light emitted from the plurality of
また、複数のレーザ素子11のうち、レーザ光を発振させるレーザ素子11を切り替える(または、各レーザ素子11の出力を制御する)ことによっても上記照射パターンを変更することができる。この構成において、複数のレーザ素子11は、レーザ光照射面14aにおいてマトリクス状にレーザ光のスポットを形成することができるように配置されていても良い。なお、この構成では、立上ミラー13の傾きを調整する必要は必ずしもないため、立上ミラー13を稼動させる必要は必ずしもない。
The irradiation pattern can also be changed by switching the
また、立上ミラー13の代わりにレンズを設けても良い。このレンズは、レーザ素子11の発光点と対向するように、1つのレーザ素子11に対して1つずつ配されており、拡がりをもって進行するレーザ光を略平行光にする。このレンズの位置(例えば、レーザ素子11と当該レンズとの距離)を変更することにより、レーザ素子11から出射されたレーザ光の光路を変更することができ、上記照射パターンを変更することができる。
Further, a lens may be provided in place of the rising
上記照射パターンを変更するための機構は、上述のものに限定されず、どのような機構でレーザ光照射面14aにおけるレーザ光の照射パターンを変更しても良い。
The mechanism for changing the irradiation pattern is not limited to that described above, and the laser light irradiation pattern on the laser
なお、照射パターンの変更とは、レーザ光照射面14aに照射されるレーザ光の光強度分布の変更を意味する。そのため、レーザ光のスポットの形状が一定であるが、当該スポット内での光強度分布が変化する場合も照射パターンが変化する一例である。
In addition, the change of an irradiation pattern means the change of the light intensity distribution of the laser beam irradiated to the laser
(投光パターンの変更様式)
照射パターンの変更は、点灯制御部50を介して行われる。ヘッドランプ1の投光パターンとして、予め複数の投光パターン(所定投光パターン)が定められており、点灯制御部50は、これら複数の所定投光パターンを上述の機構を用いて切り替えても良い。複数の所定投光パターンとは、例えば、ハイビーム(走行用前照灯)の配光特性基準を満たす投光パターンおよびロービーム(すれ違い用前照灯)の配光特性基準を満たす投光パターン、夕方用配光パターンおよび夜間用配光パターン、雨天時用配光パターンおよび非雨天時用配光パターンである。
(Lighting pattern change style)
The irradiation pattern is changed through the
このような所定投光パターンの切り替えは、ユーザからの指示に従って行われても良い。または、ヘッドランプ1の周囲の環境の変化を検出する検出器を設け、当該検出器の検出結果に基づいて点灯制御部50が所定投光パターンを切り替えても良い。
Such switching of the predetermined light projection pattern may be performed according to an instruction from the user. Or the detector which detects the change of the environment around the headlamp 1 may be provided, and the
上記検出器とは、例えば、ヘッドランプ1の周囲の明るさを検出する外光センサであり、この外光センサが検出した明るさに応じて夕方用配光パターンと夜間用配光パターンとを切り替えても良い。また、上記検出器は、温度センサなど、光センサ以外の検出器であっても良い。 The detector is, for example, an external light sensor that detects the brightness around the headlamp 1, and an evening light distribution pattern and a night light distribution pattern are obtained according to the brightness detected by the external light sensor. You may switch. The detector may be a detector other than an optical sensor such as a temperature sensor.
また、ヘッドランプ1が搭載された車両の前方(または周囲)の物体を検出する物体検出装置を設け、当該物体検出装置の検出結果に基づいて、投光パターンを任意に変化させても良い。 Further, an object detection device that detects an object in front of (or around) a vehicle on which the headlamp 1 is mounted may be provided, and the light projection pattern may be arbitrarily changed based on the detection result of the object detection device.
上記物体検出装置は、例えば、車両に搭載された撮像装置(例えば、CCD(charge-coupled device)カメラ)によって撮影された画像を解析して、当該画像中の配光可能エリア内の物体を検出する。検出対象の物体が検出された場合、ヘッドランプ1は、当該物体が検出された座標に基づいて投光パターンを変化させる。 The object detection device, for example, analyzes an image taken by an imaging device (for example, a CCD (charge-coupled device) camera) mounted on a vehicle and detects an object in a light distribution possible area in the image. To do. When an object to be detected is detected, the headlamp 1 changes the light projection pattern based on the coordinates where the object is detected.
物体検出装置の検出対象として、例えば、車両前方に飛び出してきた人、動物、他の車(自動車、バイクまたは自転車)を予め設定し、これらの検出対象を物体検出装置が検出した場合に、検出された物体に対して、その他の領域よりも照度の高い照明光が当たるように投光パターンを変化させても良い。 Detected when the object detection device detects, for example, a person, animal, or other vehicle (automobile, motorcycle, or bicycle) that has jumped out ahead of the vehicle, and the object detection device detects these detection targets. The projected pattern may be changed so that illumination light having higher illuminance than other regions is applied to the object that has been applied.
また、通常時には、ヘッドランプ1前方の領域に最大限に広がった広範な投光パターンを投光し、上記物体検出装置が対向車を検出したときには、当該対向車に投光している部分のみ、照明光の輝度を低くしても良い。この構成により、対向車のドライバなどに不快な眩しさを与えてしまうことを防止できる。 Further, in a normal state, when a wide light projection pattern that spreads to the maximum area in front of the headlamp 1 is projected and the object detection device detects an oncoming vehicle, only the portion that is projecting to the oncoming vehicle is used. The brightness of the illumination light may be lowered. With this configuration, it is possible to prevent an unpleasant glare from being given to the driver of an oncoming vehicle.
さらに、例えば、雨天の夕方には、センターラインが特に見えにくいという問題がある。そのため、当該センターラインに投光している部分のみ、照明光の照度を高くしても良い。この場合には、上記物体検出装置の検出対象は、センターラインになる。この構成により、雨天時のセンターラインの視認性を向上させることができ、上記の悪天候下において事故の発生を低減させることができる。 Furthermore, for example, there is a problem that the center line is particularly difficult to see in the rainy evening. For this reason, the illuminance of the illumination light may be increased only in the portion that is projected onto the center line. In this case, the detection target of the object detection device is a center line. With this configuration, the visibility of the center line in rainy weather can be improved, and the occurrence of accidents can be reduced under the bad weather described above.
<ヘッドランプ1の効果>
以上のように、ヘッドランプ1では、光源部10にて生成した、特定の光強度分布を有する投光用光線束を、マルチコアファイバ20により上記光強度分布を維持したまま投光部30へ導光し、投光部30から略平行光として外部へ投光する。投光部30から投光される照明光の配光パターンは、光源部10にて生成した投光用光線束の光強度分布に対応したものとなる。
<Effect of headlamp 1>
As described above, in the headlamp 1, the light beam for projection having a specific light intensity distribution generated by the
それゆえ、複数の光源ユニットを設けて特定の配光パターンを実現する従来の構成に比べて、ヘッドランプ1を小型にすることができる。 Therefore, the headlamp 1 can be made smaller than the conventional configuration in which a plurality of light source units are provided to realize a specific light distribution pattern.
また、発光部14のレーザ光照射面14aにおけるレーザ光の照射パターンを変化させることにより、投光パターンを変化させることができる。そのため、複数の光源ユニットの光軸を変化させるという従来の投光パターンの変更機構よりも、小型の機構により投光パターンを変化させることができる。特に、投光パターンを変化させる機構は光源部10に設けられているため、投光部30を小型化することができる。
Moreover, the light projection pattern can be changed by changing the laser light irradiation pattern on the laser
それゆえ、所望の配光パターンを実現でき、投光部を小型化することができるヘッドランプ(照明装置)を実現できる。 Therefore, it is possible to realize a headlamp (illuminating device) that can realize a desired light distribution pattern and can reduce the size of the light projecting unit.
〔変形例1〕
<ヘッドランプ1Aの構成>
図6は、ヘッドランプ1の変形例であるヘッドランプ1Aを説明するための図である。図6に示すように、ヘッドランプ1Aは、図1に示すヘッドランプ1とは異なり、光源部10にかえて光源部10Aを備えている。
[Modification 1]
<Configuration of headlamp 1A>
FIG. 6 is a diagram for explaining a headlamp 1 </ b> A that is a modification of the headlamp 1. As shown in FIG. 6, the headlamp 1 </ b> A includes a
ヘッドランプ1では、必ずしも楕円ミラー16を用いる必要はない。ヘッドランプ1Aは、図6に示すように、ヘッドランプ1の光源部10に備えられている楕円ミラー16のかわりに、光源部10Aにて半球面ミラー16Aを備えている。ここで、発光部14およびマルチコアファイバ20の入射端面20aは、半球面ミラー16Aにより互いに光学的共役関係となる位置に配置されている。このように配置することにより、発光部14で発した光を、入射端面20aに集光することができる。
In the headlamp 1, the
〔変形例2〕
上述の実施形態では、投光部30における投光手段としてレンズ31を用いる構成について説明したが、投光手段として反射鏡(リフレクタ)を用いても良い。
[Modification 2]
In the above-described embodiment, the configuration in which the
図7は、ヘッドランプ1の変形例であるヘッドランプ1Bを説明するための図である。図7に示すように、ヘッドランプ1Bは、図1に示すヘッドランプ1とは異なり、投光部30にかえて投光部30Bを備えている。
FIG. 7 is a diagram for explaining a
ヘッドランプ1では、必ずしもレンズ31を用いる必要はない。ヘッドランプ1Bは、図7に示すように、ヘッドランプ1の投光部30に備えられているレンズ31のかわりに、投光部30Bにて軸外し放物ミラー31Bを備えている。
In the headlamp 1, the
(軸外し放物ミラー31B)
軸外し放物ミラー31Bは、マルチコアファイバ20の出射端面20bから出射した投光用光線束を略平行光にして、その平行光を照明光としてヘッドランプ1Bの前方へ投光する光学部材である。
(Off-axis
The off-axis
また、マルチコアファイバ20の出射端面20bと軸外し放物ミラー31Bの焦点位置とは概ね一致している。なお、軸外し放物ミラー31Bの開口は、マルチコアファイバ20の出射端面20bの開口数(NA)と同一または当該開口数より広いことが好ましい。
Further, the
また、反射鏡として軸外し放物ミラーを用いる例を説明したが、楕円ミラー、パラボラミラー、球面ミラーなどを用いることもでき、反射鏡の種類は特に限定されない。 Moreover, although the example which uses an off-axis parabolic mirror as a reflecting mirror was demonstrated, an elliptical mirror, a parabolic mirror, a spherical mirror, etc. can also be used and the kind of reflecting mirror is not specifically limited.
〔実施形態2〕
本発明の別の実施の形態であるヘッドランプ100について図8および図9に基づいて説明すれば、以下のとおりである。ここで、ヘッドランプ100も、ヘッドランプ1と同様に、所望の投光パターンを形成する照明光を出射する照明装置である。
[Embodiment 2]
A
<ヘッドランプの100構成>
図8は、ヘッドランプ100の構成を示す図である。図8に示すように、ヘッドランプ100は、図1に示すヘッドランプ1とは異なり、光源部10にかえて光源部110を、投光部30にかえて投光部130を備えている。
<100 configuration of headlamp>
FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of the
(光源部110)
光源部110は、図1に示す光源部10とは異なり、発光部14を備えておらず、レーザ素子11から出射されたレーザ光は蛍光に変換されずにマルチコアファイバ20によって投光部130まで導光される。
(Light source unit 110)
Unlike the
具体的には、レーザ素子11から出射されたレーザ光は、立上ミラー13によって配光制御され、投光パターンに対応する光強度分布を有する励起光である励起用光線束が生成される。生成された励起用光線束が集光レンズ111によってマルチコアファイバ20の入射端面20aに集光される。集光された励起光は、マルチコアファイバ20の内部を伝搬し、出射端面20bから出射される。
Specifically, the laser light emitted from the
(集光レンズ111)
集光レンズ111は、レーザ素子11から出射され立上ミラー13によって反射および配光制御されたレーザ光を入射端面20aに集光する光学部材である。この集光レンズ111は、一方の面からレーザ光を受け入れ、透過および屈折させることにより当該レーザ光を集光する。ここで、マルチコアファイバ20の入射端面20aと集光レンズ111の焦点位置とは概ね一致している。
(Condenser lens 111)
The condensing
(投光部130)
投光部130は、マルチコアファイバ20の出射端面20bから出射されたレーザ光(出射光)を波長変換した光(蛍光)を外部へ投光する。この投光部130は、結像レンズ131、パラボラミラー132、発光部14、支持部15およびレーザ光カットフィルタ17を備えている。また、投光部130は、マルチコアファイバ20の出射端面20bから出射された励起用光線束を、結像レンズ131に受け入れる。
(Light Projecting Unit 130)
The
(結像レンズ131)
結像レンズ131は、マルチコアファイバ20の出射端面20bと発光部14との間に配置されており、出射端面20bから出射された励起用光線束を発光部14のレーザ光照射面14aに集光することにより、励起用光線束が有する光強度分布に対応する光パターンを結像させる。結像された光パターンを照射パターンと称する。
(Imaging lens 131)
The
ここで、マルチコアファイバ20の出射端面20bおよび発光部14は、結像レンズ131により互いに光学的共役関係となる位置に配置されている。このように配置することにより、マルチコアファイバ20の出射端面20bから出射された励起用光線束を、発光部14のレーザ光照射面14aに結像させることができる。
Here, the emission end face 20 b and the
(パラボラミラー132)
パラボラミラー132は、励起用光線束を受けることで発光部14が発した蛍光を配光制御し、外部に向けて投光することにより、特定の投光パターンを形成する。発光部14は、パラボラミラー132の略焦点位置に配置されている。
(Parabolic mirror 132)
The
このパラボラミラー132は、例えば、金属薄膜がその表面に形成された部材であっても良いし、金属製の部材であっても良い。
The
パラボラミラー132は、放物線の対称軸を回転軸として当該放物線を回転させることによって形成される曲面(放物曲面)を、上記回転軸を含む平面で切断することにより得られる部分曲面の少なくとも一部をその反射面に含んでいる。
The
このような形状のパラボラミラー132が、発光部14のレーザ光照射面14aに対向するようにその一部が配置されている。別の観点から説明すれば、発光部14から見て、発光部14から発せられる光の光度が最も高い放射角度にパラボラミラー132の少なくとも一部が配置される。
Part of the
発光部14とパラボラミラー132との位置関係を上記のようにすることで、発光部14の蛍光を所定の立体角内に効率的に投光することができ、その結果、蛍光の利用効率を高めることができる。
By making the positional relationship between the
<ヘッドランプ100の機能>
図9は、ヘッドランプ100において、光源部110で生成された励起用光線束が、マルチコアファイバ20によって投光部130に導光され、蛍光に変換された後、外部へ投光されるまでの過程を示す図である。図9(a)には、ヘッドランプ100の構成が示されている。
<Functions of the
FIG. 9 shows a state in which in the
まず、レーザ素子11から出射されたレーザ光の光路が立上ミラー13によって制御される。さらに集光レンズ111により当該レーザ光が集光され、マルチコアファイバ20の入射端面20aに入射される。このとき、図9(b)に示すように、入射端面20aには、光パターン40aが形成される。この光パターン40aは、投光パターンに対応する光強度分布を有するものである。
First, the optical path of the laser light emitted from the
入射端面20aに入射したレーザ光は、マルチコアファイバ20の内部を導光され、出射端面20bから出射される。このとき、入射端面20aから入射したレーザ光の強度分布は維持されたまま導光される。そのため、出射端面20bから出射するレーザ光の強度分布(光パターン40b)は、入射端面20aにおける光パターン40aと実質的に同一のものとなる。
The laser light incident on the
出射端面20bから出射したレーザ光は、結像レンズ131により、発光部14のレーザ光照射面14aに結像される。これにより、図9(d)に示すように、レーザ光照射面14aにおいて、最終的な投光パターンに対応する光強度分布を有する照射パターン40(レーザ照射スポット)が形成される。これにより、発光部14は、照射パターン40に対応する光強度分布を有する蛍光を発する。
The laser light emitted from the emission end face 20 b is imaged on the laser
この蛍光は、パラボラミラー132により反射されるとともに略平行光にされて外部へ投光され、照射対象(ここでは、ヘッドランプ100が搭載された車の前方の道路など)において投光パターン41が形成される。
This fluorescence is reflected by the
なお、投光パターンを変更する機構は、ヘッドランプ1と同様である。 The mechanism for changing the projection pattern is the same as that of the headlamp 1.
<ヘッドランプ100の効果>
上述のように、ヘッドランプ100は、所望の投光パターンに対応する光強度分布を有する励起用光線束を光源部110において生成し、生成した励起用光線束を、その光強度分布を維持したままマルチコアファイバ20により投光部130まで導光する。そして、投光部130において、励起用光線束を蛍光に変換し、外部へ投光する。そのため、投光部130から投光される照明光は、所望の投光パターンを形成するものとなる。
<Effect of
As described above, the
それゆえ、複数の光源ユニットを設けて特定の配光パターンを実現する従来の構成に比べて、小型のヘッドランプを実現することができる。 Therefore, a small headlamp can be realized as compared with the conventional configuration in which a plurality of light source units are provided to realize a specific light distribution pattern.
また、マルチコアファイバ20の入射端面20aに入射させるレーザ光の光強度分布を変化させることにより、投光パターンを変化させることができる。投光パターンを変化させる機構は光源部10に設けられているため、投光部130を小型化することができる。
Further, the light projection pattern can be changed by changing the light intensity distribution of the laser light incident on the
〔実施形態3〕
本発明のさらに別の実施の形態について図10に基づいて説明すれば、以下のとおりである。ヘッドランプ200も、ヘッドランプ1と同様に、特定の投光パターンを形成する照明光を出射する照明装置である。
[Embodiment 3]
The following will describe still another embodiment of the present invention with reference to FIG. Similarly to the headlamp 1, the
<ヘッドランプ200の構成>
図10は、ヘッドランプ200の構成を示す図である。ここで、図8に示すヘッドランプ100と比較すると、ヘッドランプ200は、図10に示すように、投光部130にかえて投光部230を備えている。
<Configuration of
FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of the
(投光部230)
投光部230は、発光部231、ハウジング232、投光レンズ233およびレーザ光カットフィルタ17を備えている。また、投光部230は、マルチコアファイバ20の出射端面20b側の一部分を含んでおり、マルチコアファイバ20の出射端面20bは、発光部231と近接または接触する位置に配置されている。
(Light Projecting Unit 230)
The
(発光部231)
ところで、上述のヘッドランプ100では、レーザ素子11から出射されたレーザ光が発光部14に照射され、レーザ素子11が位置する側に、主に蛍光が出射される。このような発光部14を、本願では「反射型の発光部」と称することにする。
(Light Emitting Unit 231)
By the way, in the above-mentioned
これに対して、本実施形態のヘッドランプ200では、発光部231として、レーザ素子11から出射されたレーザ光が発光部のレーザ光照射面に照射され、蛍光がレーザ光照射面とは反対側に主に出射されるタイプの発光部が用いられる。このような発光部を、本願では「透過型の発光部」と称することにする。
On the other hand, in the
なお、透過型の発光部を用いる場合には、当該発光部における励起光および蛍光の透過量を制御することが好ましい。つまり、透過型の発光部では、反射型の発光部と比較して蛍光体粒子の分布密度を、発光性能を損なわない程度に低くすることが好ましい。また、発光部に含まれる蛍光体として、SiO2粒子などの可視光域において光吸収の少ない微粒子を混合しておくことも、透過光量の制御に有効である。 In the case of using a transmissive light emitting unit, it is preferable to control the amount of excitation light and fluorescence transmitted through the light emitting unit. That is, in the transmissive light emitting part, it is preferable to lower the distribution density of the phosphor particles to such an extent that the light emitting performance is not impaired as compared with the reflective light emitting part. In addition, it is also effective for controlling the amount of transmitted light to mix fine particles with little light absorption in the visible light region, such as SiO 2 particles, as the phosphor contained in the light emitting part.
(ハウジング232)
ハウジング232は、発光部231、投光レンズ233およびレーザ光カットフィルタを包含するケースである。なお、ハウジング232は、ヘッドランプ100の投光部130が備えているパラボラミラー132のようなリフレクタではない。
(Housing 232)
The
(投光レンズ233)
投光レンズ233は、発光部231が発光した光を受け入れ、透過および屈折させ、略平行光に変換して外部へ投光する。
(Projection lens 233)
The
ここで、ヘッドランプ200の機能および投光パターンを変更する機構は、ヘッドランプ100と同様である。
Here, the function of the
<ヘッドランプ200の効果>
上述のように、ヘッドランプ200では、透過型の発光部231と投光レンズ233とを組み合わせて用いている。このような構成を用いた場合にも、反射型の発光部を用いた場合と同様に小型の投光部を実現できる。
<Effect of
As described above, the
また、上述のような透過型の構成を用いることにより、エッジの鋭さを抑えた投光パターンを形成することができる。当該投光パターンは、例えば、広範囲をぼんやりと照らしたい場合に有効である。 Further, by using the transmissive configuration as described above, it is possible to form a light projection pattern with suppressed edge sharpness. The projection pattern is effective, for example, when it is desired to dimly illuminate a wide area.
〔実施形態4〕
本発明のさらに別の実施の形態について図11に基づいて説明すれば、以下のとおりである。ヘッドランプ300も、ヘッドランプ1と同様に、特定の投光パターンを形成する照明光を出射する照明装置である。なお、ヘッドランプ300は、後述するように、光源部に発光部(蛍光体)を備えているとともに、レーザ光の照射形態がスキャンタイプであるヘッドランプに分類することができる。
[Embodiment 4]
A further embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. Similarly to the headlamp 1, the
<ヘッドランプ300の構成>
図11は、ヘッドランプ300の構成を示す図である。ここで、図1に示すヘッドランプ1と比較すると、ヘッドランプ300は、図11に示すように、光源部10にかえて光源部310を備えている。
<Configuration of
FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of the
(光源部310)
光源部310は、光源部10の立上ミラー13にかえて、導光制御部311、MEMS(Micro Electro Mechanical System)ミラー312およびMEMSミラー支持部313を備えている。以下では、光源部10と比較することにより、光源部310の構成を説明する。
(Light source unit 310)
The
まず、光源部10は、レーザ素子11を複数備えており、点灯制御部50が、複数のレーザ素子11を点灯制御している。次に、立上ミラー13が、複数のレーザ素子11から出射されたレーザ光のそれぞれを反射して、発光部14へ導光する。このように、光源部10は、最終的な投光パターンに対応する光強度分布を有する照射パターンを、発光部14のレーザ光照射面14a上に形成している。
First, the
一方、光源部310は、光源部10とは異なり、まず、導光制御部311が、レーザ素子11から出射されたレーザ光を、MEMSミラー312へ導光している。次に、MEMSミラー312は、導光制御部311から導光されたレーザ光を反射して、発光部14へ導光する。
On the other hand, unlike the
ここで、MEMSミラー312は、後述するように、レーザ光を発光部14のレーザ光照射面14a上の任意の場所へ照射することができる。つまり、レーザ光の照射形態をスキャンタイプにすることができるため、光源部310は、光源部10とは異なり、必ずしもレーザ素子11を複数必要としない。
Here, as will be described later, the
すなわち、光源部310では、発光部14へのレーザ光の照射をスキャンタイプにすることにより、光源部10と比較してレーザ素子11の個数を減らすことができる。
That is, in the
(導光制御部311)
導光制御部311は、レーザ素子11から出射されるレーザ光を、MEMSミラー312へ導光するための制御部である。ここで、導光制御部311は、レーザ素子11から出射されるレーザ光のエネルギー強度分布をトップハット分布にしている。導光制御部311として、例えば、光学ロッド、マルチモードファイバなどを用いることができる。
(Light guide controller 311)
The light
なお、導光制御部311は、レンズをさらに備えていても良い。
In addition, the light
(MEMSミラー312)
MEMSミラー312は、機械部品と電子回路とを融合し微細部品を形成した微小ミラーを備えたミラーであり、導光制御部311から出射されたレーザ光を反射して、発光部14のレーザ光照射面14a上へ照射する。
(MEMS mirror 312)
The
ここで、MEMSミラー312では、微小ミラーが、MEMSミラー駆動制御部350により制御されている。つまり、導光制御部311によるMEMSミラー312へのレーザ光の導光制御と、MEMSミラー駆動制御部350によるMEMSミラー312の微小ミラーの駆動制御とにより、レーザ素子11から出射されるレーザ光を、発光部14のレーザ光照射面14a上の任意の場所へ照射することができる。これにより、マルチコアファイバ20の入射端面20aへのレーザ光の照射位置を変更し、走査(スキャン)することができる。
Here, in the
すなわち、レーザ光の照射形態をスキャンタイプとすることができるため、MEMSミラー312などを用いることにより、光源部310は、光源部10とは異なり、必ずしもレーザ素子11を複数用いる必要がなくなる。また、MEMSミラー312の微小ミラーの位置または角度を、ソフトウェアを用いて変更することにより、発光部14のレーザ光照射面14aに形成するレーザ光の照射パターンを、簡単に変更することができる。
That is, since the laser beam irradiation form can be a scan type, the
なお、MEMSミラー312の微小ミラーのミラー面には、Alコートなどのコーティングが施されていても良い。
The mirror surface of the micro mirror of the
(MEMSミラー312の制御)
MEMSミラー312の微小ミラーは、例えば、MEMSミラー312が設置されている面内の方向であって、重力方向に垂直なX軸方向および/または当該方向と垂直なY方向に角度を変化させ、その角度変化により、発光部14のレーザ光照射面14aに照射するレーザ光の照射パターンを変化させる。つまり、MEMSミラー312の微小ミラーは、発光部14に照射されるレーザ光の照射位置を変化させる。
(Control of MEMS mirror 312)
The micro mirror of the
なお、MEMSミラー312は、その駆動範囲が、X軸方向よりもY軸方向に広いように設定されることが好ましい。これは、特に、ヘッドランプ300の投光範囲が横長である場合に有効である。一方、ヘッドランプ300の投光範囲が縦長である場合には、MEMSミラー312は、その駆動範囲が、Y軸方向よりもX軸方向に広いように設定されるなど、投光範囲に応じて適宜変更されてよい。
The
また、レーザ光の走査を連続して行い、レーザ光の強度を走査スピードと同期させる事により投光パターンを形成する場合は、走査スピードを高くすることが出来る共振形MEMSミラーを用いる事が望ましい。 Further, in the case where the light projection pattern is formed by continuously scanning the laser beam and synchronizing the intensity of the laser beam with the scanning speed, it is desirable to use a resonant MEMS mirror that can increase the scanning speed. .
例えば、垂直走査速度60Hzでスキャンし、レーザ光の強度をスキャンスピードに同期させる事により、発光部14にすれ違い灯の投光パターンとなる様な発光パターンを形成する様な使い方をする場合は、共振型を使用することが望ましい。
For example, when scanning at a vertical scanning speed of 60 Hz and synchronizing the intensity of the laser light with the scanning speed, the
一方、本システムを、スポットライトの投光位置を変更するといった使用法で使用する場合、対象物(例えば危険因子である鹿)を照らし続けるといった場合は、連続して対象物を照らした方が、(レーザ光の出力が同じであれば)対象物における照度が高くなる為、非共振形のMEMSミラーを使用することが望ましい。 On the other hand, when this system is used in a usage such as changing the light projection position of a spotlight, if you continue to illuminate an object (for example, a deer that is a risk factor), it is better to illuminate the object continuously. It is desirable to use a non-resonant type MEMS mirror (if the output of the laser beam is the same), since the illuminance at the object becomes high.
(MEMSミラー支持部313)
MEMSミラー支持部313は、MEMSミラー312を支持するための部材である。ここで、MEMSミラー支持部313は、MEMSミラー312が導光制御部311を介してレーザ素子11から照射されるレーザ光を発光部14の方向へ反射できるように、MEMSミラー312を所定の位置または角度に固定している。
(MEMS mirror support 313)
The MEMS
(MEMSミラー駆動制御部350)
MEMSミラー駆動制御部350は、MEMSミラー312が備えている微小ミラーの位置または角度を制御するための制御部である。より具体的には、MEMSミラー駆動制御部350は、MEMSミラー312の微小ミラーの位置または角度を制御することにより、発光部14のレーザ光照射面14aにおけるレーザ光の照射パターンを形成および変更する。
(MEMS mirror drive controller 350)
The MEMS mirror
例えば、MEMSミラー駆動制御部350は、レーザ光の発光部14における照射パターンを変化させることにより、マルチコアファイバ20の出射端面20bに入射する入射光の光強度分布を変化させる。
For example, the MEMS mirror
このMEMSミラー駆動制御部350は、制御プログラムの命令を実行するCPUであってもよく、専用の処理を実行する論理回路であっても良い。
The MEMS mirror
<ヘッドランプ300の効果>
上述のように、ヘッドランプ300は、導光制御部311およびMEMSミラー312を用いて、発光部14へのレーザ光の照射をスキャンタイプにすることにより、レーザ素子11の個数を減らすことができる。また、MEMSミラー312の微小ミラーの位置または角度を、ソフトウェアを用いて変更することにより、発光部14のレーザ光照射面14aに形成するレーザ光の照射パターンを、簡単に変更することができる。
<Effect of
As described above, the
なお、本実施形態では、MEMSミラーなどを使用して、レーザ光の照射をスキャンさせているが、この構成に限定されるわけではなく、ソレノイドアクチュエータなどを使用しても良い。 In this embodiment, a laser beam is scanned using a MEMS mirror or the like. However, the present invention is not limited to this configuration, and a solenoid actuator or the like may be used.
〔実施形態5〕
本発明のさらに別の実施の形態について図12および図13に基づいて説明すれば、以下のとおりである。ヘッドランプ400も、ヘッドランプ1と同様に、特定の投光パターンを形成する照明光を出射する照明装置である。なお、ヘッドランプ400は、後述するように、投光部に発光部(蛍光体)を備えているとともに、レーザ光の照射形態がスキャンタイプであるヘッドランプに分類することができる。
[Embodiment 5]
The following will describe still another embodiment of the present invention with reference to FIGS. Similarly to the headlamp 1, the
<ヘッドランプ400の構成>
図12は、ヘッドランプ400の構成を示す図である。ここで、図8に示すヘッドランプ100と比較すると、ヘッドランプ400は、図12に示すように、光源部110にかえて光源部410および集光レンズ駆動制御部450を備えている。
<Configuration of
FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration of the
(光源部410)
光源部410は、主に、光源部110の集光レンズ111にかえて、ソレノイドアクチュエータにより駆動される集光レンズ411を備えている。以下では、光源部110と比較することにより、光源部410の構成を説明する。
(Light source unit 410)
The
まず、光源部110は、レーザ素子11を複数備えており、点灯制御部50が、複数のレーザ素子11を点灯制御している。次に、立上ミラー13が、複数のレーザ素子11から出射されたレーザ光のそれぞれを反射して、集光レンズ111を介してマルチコアファイバ20の入射端面20aへ導光している。次に、当該レーザ光は、マルチコアファイバ20により導光され、出射端面20bから出射し、最終的に、投光部130の発光部14へ照射される。
First, the
一方、光源部410は、光源部110とは異なり、ソレノイドアクチュエータにより駆動されている集光レンズ411が、レーザ素子11から出射されたレーザ光を、マルチコアファイバ20の入射端面20aへ導光している。次に、当該レーザ光は、マルチコアファイバ20により導光され、出射端面20bから出射し、最終的に、投光部130の発光部14へ照射される。
On the other hand, in the
ここで、集光レンズ411は、後述するように、レーザ光を、最終的に、発光部14のレーザ光照射面14a上の任意の場所へ照射することができる。つまり、レーザ光の照射形態をスキャンタイプにすることができるため、光源部410は、光源部110とは異なり、必ずしもレーザ素子11を複数必要としない。
Here, as will be described later, the condensing
すなわち、光源部410では、投光部130における発光部14へのレーザ光の照射をスキャンタイプにすることにより、光源部110と比較してレーザ素子11の個数を減らすことができる。
That is, in the
(集光レンズ411)
集光レンズ411は、レーザ素子11から出射されたレーザ光をマルチコアファイバ20の入射端面20aに集光する光学素子である。この集光レンズ111は、一方の面からレーザ光を受け入れ、透過および屈折させることにより当該レーザ光を集光する。ここで、マルチコアファイバ20の入射端面20aと集光レンズ411の焦点位置とは概ね一致している。また、集光レンズ411は、ソレノイドアクチュエータにより駆動される。これにより、マルチコアファイバ20の入射端面20aへのレーザ光の集光位置を変更することができ、最終的には、投光部130の発光部14のレーザ光照射面14a上の照射パターンを変化させることができる。
(Condensing lens 411)
The condensing
つまり、レーザ光の照射形態をスキャンタイプとすることができるため、集光レンズ411とソレノイドアクチュエータを用いることにより、光源部410は、光源部110とは異なり、必ずしもレーザ素子11を複数必要としなくなる。
That is, since the laser beam irradiation form can be a scan type, the
上述のように、集光レンズ411は、ソレノイドアクチュエータを介して集光レンズ駆動制御部450により制御されている。以下では、当該制御について詳しく説明する。
As described above, the condensing
(集光レンズ411の制御)
図13は、集光レンズ411をソレノイドアクチュエータ412により制御する構成を示す図である。また、図13は、図12に示すヘッドランプ400を、別の視点から見た斜視図である。図13に示すように、集光レンズ411は、ソレノイドアクチュエータ412に取り付けられており、位置および角度を制御できるようになっている。
(Control of condensing lens 411)
FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration in which the
ソレノイドアクチュエータ412は、例えば、コイル、マグネット、サスペンションワイヤおよびこれらを支持する筐体などを備えていても良い。
The
なお、図13に示す例では、ソレノイドアクチュエータ412の形状は、直方形状であるが、これに限定されるわけではなく、種々の形状とすることができる。
In the example shown in FIG. 13, the shape of the
また、上記の例示した構成においては、コイルに電流を流すことで磁界が発生し、その磁界によってマグネットに回転力(回転トルク)が加えられる。そこで、電流の大きさを変えることで回転トルクを自在に変化させることができる。これにより筐体の動作を制御することができる。つまり、ソレノイドアクチュエータ412に設置された集光レンズ411の動作を制御することができる。また、コイルに流す電流の向きを変えることで、マグネットに働く回転力の向きを反対方向に変化させることができる。
In the above-described configuration, a magnetic field is generated by passing a current through the coil, and a rotational force (rotational torque) is applied to the magnet by the magnetic field. Therefore, the rotational torque can be freely changed by changing the magnitude of the current. Thereby, the operation of the housing can be controlled. That is, the operation of the
これにより、集光レンズ411は、図12に示す矢印の方向に自在に動作できるため、マルチコアファイバ20の入射端面20aに対する集光レンズ411の相対位置が変化して、最終的には、投光部130の発光部14におけるレーザ光の照射位置を変化させることができる。
Accordingly, the condensing
また、ソレノイドアクチュエータ412は、図12に示す矢印方向に集光レンズ411を動作させる機構を備えていれば別の方式でも良く、例えば“ラック アンド ピニオン式“やヘリコイド方式であっても良い。
The
(放熱部420)
放熱部420は、レーザ素子11で発生した熱をレーザ素子11から受け取ることにより、レーザ素子11から放熱させる放熱機構として機能する。このため、放熱部420には、熱伝導率の高い金属材料(アルミニウムなど)を用いることが好ましい。また、図12に示すように、放熱部420は、大気などの冷却媒体に触れる表面積を大きくするために、表面の一部分がフィン形状になっていても良い。
(Heat dissipation part 420)
The
放熱部420を備える光源部410は、投光部130とは別体として形成されているため、投光部130を小型化することができる。
Since the
(集光レンズ駆動制御部450)
集光レンズ駆動制御部450は、ソレノイドアクチュエータ412を介して集光レンズ411の位置または角度を制御するための制御部である。より具体的には、集光レンズ駆動制御部450は、ソレノイドアクチュエータ412を介して集光レンズ411の位置または角度を制御することにより、マルチコアファイバ20の入射端面20aにおけるレーザ光の光強度分布を形成および変更する。これにより、マルチコアファイバ20の出射端面20bから出射する出射光の光強度分布を変化させ、最終的には、投光部130の発光部14へ照射するレーザ光の照射パターンを変化させる。
(Condensing lens drive controller 450)
The condensing lens
この集光レンズ駆動制御部450は、制御プログラムの命令を実行するCPUであってもよく、専用の処理を実行する論理回路であっても良い。
The condenser lens
<ヘッドランプ400の効果>
上述のように、ヘッドランプ400は、集光レンズ411およびソレノイドアクチュエータ412を用いて、投光部130の発光部14へのレーザ光の照射をスキャンタイプにすることにより、レーザ素子11の個数を減らすことができる。
<Effect of
As described above, the
なお、本実施形態では、ソレノイドアクチュエータなどを使用して、レーザ光の照射をスキャンさせているが、この構成に限定されるわけではなく、MEMSミラーなどを使用しても良い。 In this embodiment, a laser beam is scanned using a solenoid actuator or the like, but the present invention is not limited to this configuration, and a MEMS mirror or the like may be used.
〔付記事項〕
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
[Additional Notes]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope shown in the claims. That is, embodiments obtained by combining technical means appropriately modified within the scope of the claims are also included in the technical scope of the present invention.
本発明は、特定の投光パターンの照明光を出射する照明装置、特に車両用などのヘッドランプに好適に適用することができる。 The present invention can be suitably applied to an illumination device that emits illumination light having a specific light projection pattern, particularly a headlamp for a vehicle or the like.
1 ヘッドランプ(照明装置、車両用前照灯)
1A ヘッドランプ(照明装置、車両用前照灯)
1B ヘッドランプ(照明装置、車両用前照灯)
10 光源部
10A 光源部
14 発光部
16 楕円ミラー(集光部)
16A 球面ミラー(集光部)
20 マルチコアファイバ(導光部)
20a 入射端面(入射部)
20b 出射端面(出射部)
21 バンドルファイバ(導光部)
21a 入射端面(入射部)
30 投光部
40 照射パターン
50 点灯制御部(光強度分布生成部、光強度分布制御部)
100 ヘッドランプ(照明装置、車両用前照灯)
110 光源部
130 投光部
200 ヘッドランプ(照明装置、車両用前照灯)
230 投光部
231 発光部
300 ヘッドランプ(照明装置、車両用前照灯)
400 ヘッドランプ(照明装置、車両用前照灯)
1 Headlamp (lighting device, vehicle headlamp)
1A Headlamp (lighting device, vehicle headlamp)
1B Headlamp (lighting device, vehicle headlamp)
DESCRIPTION OF
16A spherical mirror (condenser)
20 Multi-core fiber (light guide)
20a Incident end face (incident part)
20b Output end face (output part)
21 Bundle fiber (light guide)
21a Incident end face (incident part)
30
100 headlamps (lighting devices, vehicle headlamps)
DESCRIPTION OF
230
400 Headlamp (lighting device, vehicle headlamp)
Claims (10)
光源、および上記光源が出射した光を反射することによって上記入射部に入射する上記入射光を生成するミラーを備える光源部と、
上記出射部から出射された出射光または当該出射光を変換した光を外部へ投光する投光部と、
上記光源の出力を制御するとともに、上記ミラーの位置または角度を制御することにより、各上記入射光の光強度および光路を変化させ、上記光線束の上記光強度分布を変化させる光強度分布制御部と、
を備えることを特徴とする照明装置。 A light bundle composed of a plurality of incident light incident from the incident section , and guides the light bundle having a specific light intensity distribution while maintaining the light intensity distribution, and a light guide section that emits from the output section;
A light source unit including a light source and a mirror that generates the incident light incident on the incident unit by reflecting the light emitted from the light source;
A light projecting unit that projects the emitted light emitted from the emitting unit or the light converted from the emitted light to the outside ;
A light intensity distribution controller that changes the light intensity distribution of the light flux by changing the light intensity and optical path of each incident light by controlling the output or the angle of the mirror while controlling the output of the light source. When,
A lighting device comprising:
上記光強度分布制御部は、上記微小ミラーの位置または角度を制御することにより、各上記入射光の光強度および光路を変化させ、上記光線束の上記光強度分布を変化させることを特徴とする請求項1に記載の照明装置。 The light intensity distribution control unit changes the light intensity distribution of the light flux by changing the light intensity and the optical path of each incident light by controlling the position or angle of the micromirror. The lighting device according to claim 1.
上記光強度分布制御部は、各上記ミラーの位置または角度を制御することにより、各上記入射光の光強度および光路を変化させ、上記光線束の上記光強度分布を変化させることを特徴とする請求項1に記載の照明装置。 The light intensity distribution control unit changes a light intensity and an optical path of each incident light by controlling a position or an angle of each mirror, and changes the light intensity distribution of the light beam. The lighting device according to claim 1.
上記光源は、上記励起光を出射し、
上記ミラーは、上記励起光を反射することによって上記発光部へ照射し、上記入射部に入射する上記入射光として上記蛍光を生成し、
上記光強度分布制御部は、上記励起光の上記発光部における照射パターンを変化させることにより上記光線束の光強度分布を変化させることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の照明装置。 The light source unit includes a light emitting unit that emits fluorescence in response to excitation light,
The light source emits the excitation light,
The mirror irradiates the light emitting part by reflecting the excitation light, generates the fluorescence as the incident light incident on the incident part,
The said light intensity distribution control part changes the light intensity distribution of the said light bundle by changing the irradiation pattern in the said light emission part of the said excitation light, The any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. Lighting equipment.
励起光を受けて蛍光を発する発光部と、
上記発光部が発した蛍光を上記入射光として上記入射部に集光する集光部とを備えることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の照明装置。 The light source part is
A light emitting section that emits fluorescence in response to excitation light;
The illumination apparatus according to claim 1, further comprising a condensing unit that condenses the fluorescence emitted from the light emitting unit as the incident light on the incident unit.
上記導光部は、上記出射光として上記励起光を上記出射部から出射し、
上記投光部は、上記発光部が発した蛍光を投光することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の照明装置。 A light emitting part that emits fluorescence in response to excitation light is further provided,
The light guide part emits the excitation light from the emission part as the emitted light,
The lighting device according to claim 1, wherein the light projecting unit projects fluorescence emitted from the light emitting unit.
Vehicle headlamp comprising a lighting device according to any one of claims 1-9.
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