(57)【要約】【課題】製造コストを抑えて、蛍光体プレートの欠陥や欠落を検知することができる照明装置を提供する。【解決手段】車両用前照灯装置１は、光源５と、光源５から出射されるレーザ光を入射させて蛍光を出射する蛍光体プレート６と、光を集光する集光レンズ７と、集光レンズ７からの光を各ミラー素子により反射するデジタルミラー８と、デジタルミラー８で反射された光を照射領域Ｓに投影する投影レンズ９と、複数のミラー素子８ａの傾倒態様と光源５の出力とを制御する制御装置３と、を備えている。デジタルミラー８は、蛍光を検出するフォトダイオード８ｄを集光領域のうち複数のミラー素子の配列範囲以外の領域に備えており、制御装置３は、発光素子５ａ，５ｂが駆動しているときにフォトダイオード８ｄが蛍光を検出しない場合には、光源５の出力を停止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子からなる発光部と、
前記発光部から出射される光を入射させて、蛍光を出射する蛍光体と、
前記蛍光体から出射される蛍光を集光する集光光学部と、
傾倒可能な複数のミラー素子を配列して構成され、前記集光光学部からの蛍光を各ミラー素子により反射する集合ミラー部と、
前記集合ミラー部で反射された光を照射領域に投影する投影光学部と、
前記集合ミラー部の複数のミラー素子の傾倒態様と前記発光部の出力とを制御する制御部と、を備えた照明装置であって、
前記集光光学部から前記集合ミラー部へ出射される光は、前記複数のミラー素子の配列範囲を含み、かつ該配列範囲よりも広い集光領域を形成し、
前記集光領域のうち前記配列範囲の領域以外の領域に、前記集光光学部からの蛍光を検出する光検出部を備え、
前記制御部は、前記発光素子が駆動しているときに前記光検出部が蛍光を検出しない場合には、前記発光素子の出力を停止することを特徴とする照明装置。
【請求項２】
請求項１に記載の照明装置において、
前記集光光学部以外からの光が前記光検出部に入射しないように遮光する遮光部をさらに備えていることを特徴とする照明装置。
【請求項３】
請求項２に記載の照明装置において、
前記遮光部は、前記光検出部の周囲の少なくとも一部を覆う形状であることを特徴とする照明装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の照明装置において、
前記遮光部は、前記集光光学部からの蛍光の光軸と平行に配置されていることを特徴とする照明装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項に記載の照明装置において、
前記蛍光体は円形状であり、
前記複数のミラー素子の配列範囲は矩形であり、
前記集光光学部からの蛍光は、円形の集光領域を形成することを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光体を用いた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、レーザ装置から出射される光を蛍光体からなる発光部に照射して、さらに発光部で励起された蛍光を投影レンズにより前方に出射する照明装置が普及し、車両用ヘッドライト等に用いられている。
【０００３】
例えば、下記の特許文献１の発光装置は、レーザ光源、制御部、レンズ、蛍光体、基板、検出部等で構成されている。基板は、蛍光を反射して前方に投影するための多数の第１マイクロミラーと、第１マイクロミラーの配列の途中に設けられて、蛍光又はレーザ光を検出部へ反射するための第２マイクロミラーとを含んでいる。
【０００４】
検出部は、蛍光よりもレーザ光に対する検出感度が高くなるように構成されている。また、制御部は、検出信号の値が所定の閾値以上となった場合に、蛍光体の欠陥により、蛍光ではなくレーザ光が検出されていると判定して、レーザ光の出射を停止させる（特許文献１／段落００１７，００２５，００３０，図１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−１６２６８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の発光装置は、レーザ光の外部への漏れを防止することができるが、蛍光体の欠陥を検出するための専用の第２マイクロミラーを備えた特殊なデバイスであって、既存のデバイスを使用することはできない。このため、製造コストが高いという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、製造コストを抑えて、蛍光体の欠陥検知機能を備えた照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、発光素子からなる発光部と、前記発光部から出射される光を入射させて、蛍光を出射する蛍光体と、前記蛍光体から出射される蛍光を集光する集光光学部と、傾倒可能な複数のミラー素子を配列して構成され、前記集光光学部からの蛍光を各ミラー素子により反射する集合ミラー部と、前記集合ミラー部で反射された光を照射領域に投影する投影光学部と、前記集合ミラー部の複数のミラー素子の傾倒態様と前記発光部の出力とを制御する制御部と、を備えた照明装置であって、前記集光光学部から前記集合ミラー部へ出射される光は、前記複数のミラー素子の配列範囲を含み、かつ該配列範囲よりも広い集光領域を形成し、前記集光領域のうち前記配列範囲の領域以外の領域に、前記集光光学部からの蛍光を検出する光検出部を備え、前記制御部は、前記発光素子が駆動しているときに前記光検出部が蛍光を検出しない場合には、前記発光素子の出力を停止することを特徴とする。
【０００９】
本発明の照明装置では、蛍光体から出射された蛍光が集光光学部で集光され、集合ミラー部に入射する。そして、集合ミラー部は、集光光学部からの光を投影光学部に向けて反射する。このとき、制御部は、集合ミラー部の複数のミラー素子の傾倒態様と発光部の出力とを制御することにより、配光パターンを生成する。
【００１０】
集光光学部からの蛍光は、複数のミラー素子の配列範囲を含んで、その配列範囲よりも広い集光領域を形成する。また、光検出部は、集光領域のうち配列範囲以外の領域に配置されている。この場合、蛍光体の欠陥や欠落を検知するために、コストが高くなる専用の集合ミラー部を用いる必要がなく、汎用的な集合ミラー部を用いることができる。
【００１１】
この光検出部により蛍光が検出されている間は、蛍光が集合ミラー部に入射していることになる。しかし、蛍光が検出されなくなった場合、蛍光体の欠陥や欠落により発光素子の光が直接、集合ミラー部に入射している可能性がある。そこで、制御部は、発光素子への電力供給中に蛍光が検出されない場合、発光部の出力を停止して、発光素子の光が外部に出射されないように制御する。従って、既存のミラーデバイスを使用することで製造コストを抑えつつ、蛍光体の欠陥や欠落を検知可能な照明装置とすることができる。
【００１２】
本発明の照明装置において、前記集光光学部以外からの光が前記光検出部に入射しないように遮光する遮光部をさらに備えていることが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、光検出部に遮光部が設けられていることにより、光検出部には集光光学部以外から光が入射しなくなる。これにより、光検出部は、蛍光の入射を正確に検出することができる。
【００１４】
また、本発明の照明装置において、前記遮光部は、前記光検出部の周囲の少なくとも一部を覆う形状であることが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、光検出部に、例えば、円筒状の遮光部が設けることにより、光検出部に入射する様々な方向からの光を遮ることができる。これにより、光検出部は、蛍光の入射をより正確に検出することができる。
【００１６】
また、本発明の照明装置において、前記遮光部は、前記集光光学部からの蛍光の光軸と平行に配置されていることが好ましい。
【００１７】
この構成によれば、集光光学部からの蛍光が集合ミラー部又は光検出部に入射する際、遮光部で遮られてしまうことがなくなる。
【００１８】
また、本発明の照明装置において、前記蛍光体は円形状であり、前記複数のミラー素子の配列範囲は矩形であり、前記集光光学部からの蛍光は、円形の集光領域を形成することが好ましい。
【００１９】
この構成によれば、集光領域（円形）を複数のミラー素子の配列範囲（矩形）より広くすると、必然的に配列範囲の外側にある程度の集光領域が存在するようになる。そして、この外側の集光領域を、光検出器を配置する箇所として有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態の照明装置（車両用前照灯装置）の全体構成を示す図。
【図２Ａ】照明装置の光学系を説明する図。
【図２Ｂ】図２Ａのデジタルミラーの正面図。
【図３Ａ】第２実施形態の照明装置の光学系を説明する図。
【図３Ｂ】図３Ａのデジタルミラーの正面図。
【図４】図３Ａのデジタルミラーの正面図（異なる形状の遮光部）。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の照明装置の実施形態について説明する。
（第１実施形態）
【００２２】
図１は、照明装置の一例である車両用前照灯装置１の構成図である。車両用前照灯装置１は車両に搭載され、主に光学系装置２と、制御装置３と、撮像装置４とで構成される。
【００２３】
車両用前照灯装置１では、まず、車両の前方（例えば、バックミラーのフロントガラス側）に設けられた撮像装置４が車両の前方を撮像する。そして、制御装置３は、撮像された画像情報を取得、解析して、光学系装置２を制御する。これにより、車両の前方を所定の配光パターンで照射することができる。
【００２４】
光学系装置２は、光源５と、蛍光体プレート６と、集光レンズ７と、デジタルミラー８と、投影レンズ９とで構成され、これらの部材がケーシング１０内に収納されている。
【００２５】
光源５は、例えば、中心発光波長４５０ｎｍの青色レーザダイオード（以下、ＬＤという。）である。光源５を構成するＬＤ（本発明の「発光素子」）は、後述する光源制御部１３により、オン、オフ及び光量（出力）を制御することができる。
【００２６】
蛍光体プレート６（本発明の「蛍光体」）は、光源５と集光レンズ７との間に配置されている。蛍光体プレート６は、光源５から出射されたレーザ光が照射されると蛍光を発する。ここで、蛍光体プレート６は、円形状又は楕円形状であることが好ましい。これにより、集光レンズ７から出射され、デジタルミラー８に入射する蛍光の集光領域（スポット）が円形又は楕円形を示すようになる。
【００２７】
集光レンズ７（本発明の「集光光学部」）は、例えば、凸レンズであり、蛍光体プレート６からの光を集光して、デジタルミラー８へ光を出射する位置に配置されている。蛍光体プレート６から出射される光は所定の放射角をもって広がるが、集光レンズ７を通ることで集光され、デジタルミラー８に入射する。
【００２８】
デジタルミラー８（本発明の「集合ミラー部」）は、集光レンズ７から入射した光を反射させて、投影レンズ９に向けて出射する。デジタルミラー８は、それぞれ傾倒可能に設けられた複数のミラー素子をアレイ状に配列した矩形状の構造となっている。各ミラー素子の傾倒態様（反射角度）は、後述するアクチュエータ制御部１４により制御される。
【００２９】
デジタルミラー８は、数十μｍ角のミラー素子が配列されたミラー部が、ミラー用パッケージに収められたデバイスである。各ミラー素子は、入射した光を２方向（例えば、＋１２°と−１２°のうち、一方向）に反射させることができる。
【００３０】
光学系装置２では、ミラー素子が入射した光を一方向に反射させたとき、光が投影レンズ９の方向に進むので、配光パターンの明部を形成する光となる。また、ミラー素子が入射した光をもう一方の方向に反射させたとき、光は投影レンズ９から外れるので、配光パターンの暗部を形成する。
【００３１】
すなわち、アクチュエータ制御部１４によりミラー素子の傾倒態様を制御することで、照射領域Ｓに様々な配光パターンを生成することができる。
【００３２】
投影レンズ９（本発明の「投影光学部」）は、デジタルミラー８と照射領域Ｓとの間に配置されている。デジタルミラー８から入射した光は、投影レンズ９とケーシング１０の透光カバー１０ａを通過して、車両前方の照射領域Ｓに結像される。なお、光学系装置２は、少なくとも車両前部の左右にそれぞれ搭載されている。
【００３３】
制御装置３（本発明の「制御部」）は、例えば、コントローラ１１と、メモリ１２と、光源制御部１３と、アクチュエータ制御部１４とで構成される。コントローラ１１は、撮像装置４の車両前方の撮像画像信号に基づいて配光パターンを演算する。また、コントローラ１１は、演算した配光パターンで照射領域Ｓに光を照射する制御信号を、光源制御部１３及びアクチュエータ制御部１４へ出力する。これにより、コントローラ１１は、照射領域Ｓに照射される配光パターンの照度分布を変更することができる。
【００３４】
メモリ１２は、コントローラ１１が演算実行時に所定のデータを一時記憶するために使用されるＲＡＭ、コントローラ１１が実行するプログラムデータを記憶しているＲＯＭ及び所定の不揮発性記憶装置を含む。
【００３５】
光源制御部１３は、光学系装置２の光源５のオン、オフ及び光量の変更と、光源５に供給する駆動電力とを制御する。また、アクチュエータ制御部１４は、光学系装置２のデジタルミラー８に駆動電力を供給すると共に、各ミラー素子の傾倒態様を制御する。
【００３６】
撮像装置４は、車両前方を撮像可能なものであればよい。例えば、可視光と赤外線とを撮像可能なデジタルカメラが挙げられるが、車両の衝突防止等の目的で歩行者や障害物を監視するカメラを兼用していてもよい。
【００３７】
次に、図２Ａ、図２Ｂを参照して、図１の車両用前照灯装置１の光学系について説明する。
【００３８】
図２Ａに示されるように、光源５は、光量を確保するため２つのＬＤ５ａと、ＬＤ５ｂとで構成されている。光源５は、３つ以上のＬＤで構成されていてもよい。なお、光源５は、十分な光量が確保できるのであれば、発光ダイオード（ＬＥＤ）であってもよい。
【００３９】
ＬＤ５ａ、ＬＤ５ｂのレーザ光が蛍光体プレート６に入射すると蛍光体が励起されて蛍光を放出し、その蛍光を含む蛍光体プレート６からの光が集光レンズ７で集光される。そして、集光レンズ７で集光された光は、デジタルミラー８のミラー部８ａに入射する。ミラー部８ａは保護のためパッケージ内に封止され、ミラー部８ａの前面にはカバーガラス８ｂが取り付けられている。なお、カバーガラス８ｂはガラス保持部材８ｃに保持されており、ガラス保持部材８ｃからは光が入射しない。
【００４０】
また、カバーガラス８ｂの前面（下方）には、フォトダイオード８ｄ（本発明の「光検出部」）が配設されている。フォトダイオード８ｄは、集光レンズ７からの蛍光を検出するセンサである。
【００４１】
配光パターンの生成時は、フォトダイオード８ｄにより蛍光が検出されている状態であるが、検出されない場合（検出される蛍光が閾値を下回った場合を含む）には、蛍光体プレート６の欠陥又は欠落によりＬＤ５ａ、ＬＤ５ｂのレーザ光が直接、デジタルミラー８に入射している可能性がある。このとき、光源制御部１３は、光源５がオフとなるように制御するので、レーザ光がデジタルミラー８で反射されて直接外部に出射されることを防止することができる。
【００４２】
また、図２Ｂは、デジタルミラー８を、光が入射する正面側から見た様子を示している。配光パターンの生成時において、蛍光の集光像は、ミラー部８ａよりも大きい集光領域Ｒとなる。集光領域Ｒは蛍光体プレート６の大きさや集光レンズ７の倍率に依存するが、ここでは、蛍光がミラー部８ａの全体に入射する。また、フォトダイオード８ｄは、集光領域Ｒ内、かつ正面視でミラー部８ａと重ならない位置に配設されているので、ミラー部８ａに入射しない蛍光を有効活用して、蛍光体プレート６の欠陥を検知することができる。
【００４３】
そして、デジタルミラー８のミラー部８ａで反射された蛍光は、投影レンズ９に入射して、最終的に照射領域Ｓに配光パターンが生成される。
【００４４】
（第２実施形態）
次に、図３Ａ、図３Ｂ、図４を参照して、第２実施形態の車両用前照灯装置１’のデジタルミラー８’について説明する。なお、図２Ａ、図２Ｂと同じ構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
【００４５】
図３Ａに示されるように、デジタルミラー８’のフォトダイオード８ｄには、ＬＤ５ａ、ＬＤ５ｂのレーザ光から生成される蛍光の他、黄色成分を含む外乱光が入射することがある。
【００４６】
上述したように、配光パターンの生成時にフォトダイオード８ｄにより蛍光が検出されなくなった場合、光源制御部１３は光源５をオフにする。しかし、フォトダイオード８ｄが外乱光を検出してしまうことがあるため、デジタルミラー８’には、フォトダイオード８ｄの上側に外乱光の入射を遮る遮光板８ｅ（本発明の「遮光部」）が配設されている（図３Ａ、図３Ｂ参照）。
【００４７】
遮光板８ｅは、金属又はプラスチック製の黒色の薄板である。図３Ａに示されるように、遮光板８ｅは、少なくとも光源５とは異なる方向からの外乱光がフォトダイオード８ｄに入射することを防止することができる。
【００４８】
さらに、遮光板８ｅは、蛍光のミラー部８ａ及びフォトダイオード８ｄへの入射を妨げず、かつミラー部８ａによる反射を遮らないように、蛍光の光軸Ｌと平行にカバーガラス８ｂに取り付けられている。
【００４９】
また、図４に示されるように、フォトダイオード８ｄの下側部分を除いて、フォトダイオード８ｄの周囲を覆う形状の遮光板８ｅ’を用いることもできる。遮光板８ｅ’についても、フォトダイオード８ｄの上側部分は、蛍光の光軸Ｌと平行にカバーガラス８ｂに取り付けられている。
【００５０】
これにより、外乱光のフォトダイオード８ｄへの入射をより確実に防止することができるので、蛍光の検出をさらに正確に行うことができる。なお、フォトダイオード８ｄの全周囲を覆う円筒状の遮光部材を用いてもよい。
【００５１】
以上のように、車両用前照灯装置１は、集光レンズ７からの蛍光を検出するフォトダイオード８ｄをデジタルミラー８の前面側に備えている。そして、制御装置３は、配光パターンを変更する制御の実行中にフォトダイオード８ｄが蛍光を検出しない場合には、光源５（ＬＤ５ａ、ＬＤ５ｂ）の出力を停止する。これにより、既存のマイクロミラーデバイスを用いて、蛍光体プレート６の欠陥検知機能を備えた照明装置を、製造コストを抑えて提供することができる。
【００５２】
上記実施形態は、本発明の実施形態の一例であり、これ以外にも様々な変形例が考えられる。本発明の集光光学部として集光レンズ７を説明したが、例えば、曲面ミラーであってもよい。曲面ミラーによっても、蛍光を集光して、デジタルミラー８に導くことができる。
【符号の説明】
【００５３】
１，１’…車両用前照灯装置、２…光学系装置、３…制御装置（制御部）、４…撮像装置、５…光源、５ａ，５ｂ…ＬＤ（発光素子）、６…蛍光体プレート、７…集光レンズ（集光光学部）、８，８’…デジタルミラー（集合ミラー部）、８ａ…ミラー部、８ｂ…カバーガラス、８ｃ…ガラス保持部材、８ｄ…フォトダイオード（光検出部）、８ｅ，８ｅ’…遮光板、９…投影レンズ（投影光学部）、１０…ケーシング、１０ａ…透光カバー、１１…コントローラ、１２…メモリ、１３…光源制御部、１４…アクチュエータ制御部。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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