(57)【要約】      （修正有）【課題】蛍光体プレートに微細クラック等の小さな欠損が生じた時も、その欠損を検出して安全対策を取れる光源装置を提供する。【解決手段】レーザ光源１と、レーザビーム照射領域１４内でレーザビームの照射を受け、レーザビームの照射に応じて波長を変換した光を出射できる蛍光体プレート３と、レーザビーム照射領域１４において、レーザビームを走査できる光走査機構２と、レーザビーム照射領域１４において蛍光体プレート３の上に配置された透明導電膜第１パターン１３と、レーザビーム照射領域１４外において蛍光体プレート３の上に配置され、透明導電膜第１パターン１３と接続されて一つなぎの直列接続配線を構成する透明導電膜第２パターン１３と、透明導電膜第２パターン１３と電気的に接続され、直列接続配線の抵抗値の変化を検出し、抵抗値が所定範囲外となった時はレーザ光源１の駆動を停止する機能を持つ電気回路と、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザビームを出射できるレーザ光源と、
レーザビーム照射領域を含み、前記レーザビーム照射領域内でレーザビームの照射を受け、レーザビームの照射に応じて波長を変換した光を出射できる蛍光体プレートと、
前記レーザビーム照射領域において、前記レーザビームを走査できる光走査機構と、
前記レーザビーム照射領域において前記蛍光体プレートの上に配置された透明導電膜第１パターンと、
前記レーザビーム照射領域外において前記蛍光体プレートの上に配置され、前記透明導電膜第１パターンと接続されて一つなぎの直列接続配線を構成する透明導電膜第２パターンと、
前記第２パターンと電気的に接続され、前記直列接続配線の抵抗値の変化を検出し、抵抗値が所定範囲外となった時は前記レーザ光源の駆動を停止する機能を持つ電気回路と、
を含む光源装置。
【請求項２】
前記透明導電膜第１パターンは前記レーザビーム照射領域内に分布配置されたラインアンドスペースパターンを有し、前記蛍光体パターンの前記レーザビーム照射領域内の各点から最近接する前記透明導電膜第１パターンのライン部までの距離は所定距離以下に設定されている、請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記透明導電膜第１パターンのライン部は、第１の方向に沿って延在し、前記光走査機構の走査方向は前記第１の方向と交差する第２の方向に沿う請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記レーザ光源から出射されたレーザビームは、前記レーザビーム照射領域上で、長軸と短軸とを有する楕円形状のスポットを形成し、前記短軸は前記第１の方向に沿っている、請求項３に記載の光源装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の光源装置と、
前記蛍光プレートから発する光を前方に投影する投影レンズと、
を含むことを特徴とする車両用ヘッドライト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両用ヘッドライトに関し、特にレーザ光源と光走査機構と蛍光体プレートを有する車両用ヘッドライトに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザからの出射光を支持部材に支持した蛍光体プレートに照射し、白色光を得る光源が知られている。振動や衝撃により、蛍光体プレートに剥がれが生じたり、蛍光体プレートが支持部材から脱離したりすると、レーザ光が直接外部に進行してしまう危険性がある。車両用前照灯等においては、対向車量の運転者にレーザ光が照射され得る。レーザ製品について安全性の規格もある。
【０００３】
図３Ａに示すように、半導体レーザ１０５上方に窓を有する回路パターン基板１１０を配置し、回路パターン基板１１０の窓を通過したレーザ光の照射領域を囲む反射電極１０８を備えた蛍光体プレート１１１を回路パターン基板１１０上に配置し、半導体レーザ１０５から反射電極１０８の開口部を介して蛍光体プレート１１１にレーザ光を照射する提案がある。半導体レーザの駆動電流は、蛍光体プレート１１１上の反射電極１０８を配線の一部として含む駆動回路から供給される。蛍光体プレート１１１が回路パターン基板１１０から脱落すると、駆動回路の配線が断線するので、半導体レーザ１０５の動作は停止する（例えば、特許文献１）。
【０００４】
レーザランプユニットにおいて、レーザ素子からの光がレンズによって集光され、蛍光体に入射し、透過するレーザ光と蛍光体による蛍光とが白色光を形成する構成も知られている。
【０００５】
ミラー等によってレーザ光を走査することにより、前方対向車の位置に応じて選択的な光照射を行うタイプのレーザランプユニットも提案されている（例えば、特許文献２）。
【０００６】
図３Ｂに示すように、例えば矩形形状の中心部１２１の縦方向中心部左右をトーションバー１２２ａ、１２２ｂで中間部１２３に結合し、中間部１２３の水平方向中心部上下をトーションバー１２４ａ、１２４ｂで外側部分１２５に結合する提案もある。中心部１２１と中間部１２３の間には溝部Ｇ１ａ，Ｇ１ｂが形成され、中間部１２３と外側部分１２５の間には溝部１２４ａ、１２４ｂが形成される。中心部１２１に鏡面Ｍを配置し、トーションバー部分１２２，１２４に圧電素子等の駆動機構を設けることにより２次元方向に反射光を走査できる鏡機構が形成される（例えば、特許文献３）。
【０００７】
レーザ光を走査するタイプのレーザヘッドライトにおいては、光強度の高いレーザ光が蛍光体プレート上で走査される。レーザ光の照射により蛍光体プレートが発する光は、あらゆる方向に進行し、蛍光体中を進行するレーザ光も蛍光体で散乱されるので、出射光の単位面積当たりの光強度は低くなり、アイセーフティが達成される。
【０００８】
レーザ光が蛍光体プレート表面を走査すると、蛍光体プレートに温度分布が生じる。ヘッドライトは、外界に曝され、外気温の影響も受ける。ヘッドライトに対して、例えば、−４０℃〜＋１００℃以上の温度変化が予想されている。温度変化により歪みなどの機械的外力が生じる。ヘッドライトは車両から振動、衝撃等の外力も受ける。これらの外力の影響などにより、蛍光体プレートは脱落するのみでなく、割れ、微小クラック等の欠損、破損を受ける可能性がある。
【０００９】
蛍光体プレート中に微小クラック等の欠損部が生じると、レーザ光が直接外部に出射する可能性が生じる。蛍光体プレートの脱落等の蛍光体プレート全体の異常を検出する機構では微小クラック等は検出できず、前方にいる人のアイセーフティが損なわれる可能性が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１４−１６５４５０号公報
【特許文献２】特開２０１７−０５６７６２号公報
【特許文献３】特開２００５−１４８４５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
蛍光体プレートに微小クラック等の小さな欠損が生じた時も、その欠損を検出して安全対策を取れることが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
実施例による光源は、レーザビームを出射できるレーザ光源と、レーザビーム照射領域を含み、レーザビーム照射領域内でレーザビームの照射を受け、レーザビームの照射に応じて波長を変換した光を出射できる蛍光体プレートと、レーザビーム照射領域において、レーザビームを走査できる光走査機構と、レーザビーム照射領域において蛍光体プレートの上に配置された透明導電膜第１パターンと、レーザビーム照射領域外において蛍光体プレートの上に配置され、透明導電膜第１パターンと接続されて一つなぎの直列接続配線を構成する透明導電膜第２パターンと、第２パターンと電気的に接続され、直列接続配線の抵抗値の変化を検知し、抵抗値が所定範囲外となった時はレーザ光源の駆動を停止する機能を持つ電気回路と、を含む。
【発明の効果】
【００１３】
微小なクラックによっても透明導電膜第１パターンが切断される配置を採用することにより、危険な強度のレーザ光露光を予防できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１Ａ，１Ｂは、実施例による車両用ヘッドライトの主要構成を示す断面図、及び蛍光体プレート上の透明導電膜形状の例を示す平面図である。
【図２】図２Ａは、実施例による透明導電膜パターンとレーザスポットの走査方向を示す概略平面図、図２Ｂは、比較例による透明導電膜パターンとレーザスポットの走査方向を示す概略平面図である。
【図３】図３Ａは外力などにより蛍光体プレートが脱落するとレーザ光源への電力供給が遮断する従来技術によるレーザ光源系の概略断面図、図３Ｂはトーションバーにより支持され、２次元走査が可能な鏡面を有する従来技術による光走査機構を概略的に示す平面図である。
【図４】図４は、別の実施例を示す回路図である。
【符号の説明】
【００１５】
１    レーザ光源、  ２    ２次元走査ミラー、  ３    蛍光体プレート、
１３    透明導電膜パターン、  １４    レーザビーム照射領域、  １５  電極、
１６    駆動配線、    １８駆動電源、    １９    投影レンズ、    
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図３Ａに示した従来技術の場合、蛍光体プレート１１１が脱落した時は電源配線が断線して異常を検出できる。しかし、蛍光体プレートに微細なクラックが生じても、蛍光体プレート自体は支持基板上に結合していると異常の検出はできない。
【００１７】
本発明者は、微細クラックが生じればいずれかの配線が断線するような微細ピッチの配線を蛍光体プレート上に形成することを検討した。例えばレーザビーム照射領域内に微細ピッチの平行配線（第１パターン）を形成する。一定ピッチの平行配線によって、レーザビーム照射領域内に一定分解能の異常検出感度を設定する。
【００１８】
レーザビーム照射領域内の平行配線間を接続する配線（第２パターン）をレーザビーム照射領域外に形成する。以下、第１パターンと第２パターンとを併せて配線と呼ぶこともある。平行配線を直列に接続して一つなぎの配線とすると、１本の配線で異常を検出できる。
【００１９】
少なくとも第１パターンの配線を、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ），インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）等の透明導電膜で形成し、レーザビーム照射領域内の配線は光を透過するようにして出力光の強度低下を抑制する。
【００２０】
第２パターンの配線も第１パターンの配線と同じ透明導電膜で形成すれば、同一製造プロセスで第１パターンと第２パターンの配線を形成できる。一つなぎの配線両端には接続性などの機能の優れた電極を接続するのが好ましい。
【００２１】
図１Ａは、実施例によるレーザ光走査方式の車両用ヘッドライトの構成を概略的に示す断面図である。レーザ光源１は、例えば（ＧａＩｎＡｌ）Ｎ系半導体を用いたレーザであり、青色光ビームを出射する。レーザビームは楕円形状の断面形状を有する。光走査機構２は、例えば図３Ｂに示したような２次元走査可能なミラー機構を有し、２次元走査の内容は制御装置１２が制御する。
【００２２】
蛍光体プレート３は、高エネルギー光の照射を受け波長を変換した（例えば黄色の）蛍光を発する材料の層であり、高エネルギー光を透過する石英基板等の支持基板３ｓ上に配置され、その表面上に透明導電膜パターン１３が形成されている。蛍光体プレートが黄色光のみでなく、２色乃至３色の光を発する構成も可能である。光走査機構２による走査により、蛍光体プレート３のレーザビーム照射領域の任意の点にレーザビームを照射することができる。典型的には、一定ピッチの平行パターンに沿う２次元走査を行う。
【００２３】
図１Ｂは蛍光体プレート３の表面上に形成された配線パターンを概略的に示す。蛍光体プレートは、例えば３０μｍ程度の厚さ、高さ８ｍｍ、幅１８ｍｍ程度の面積を有する。透明導電膜の配線パターン１３は、レーザビーム照射領域内外に延在する一つながりの配線である。レーザビーム照射領域１４内では一定ピッチの平行配線を形成し、レーザビーム照射領域１４外では透明導電膜パターンで平行配線を一つながりの配線に接続し、両端を金/白金等の多層構造で形成された電極１５ａ、１５ｂに接続する。平行配線部分における配線（ライン）幅をＬ，配線間隔（スペース）をＳとする。スペースＳ部分のみに微細クラックが生じると、配線は断線されず、微小クラックを検出できない。微小クラックが平行配線のいずれかを横断（断線）すれば電流は流れなくなり、微小クラックが明確に検出される。スペースＳと両側のライン幅２Ｌとを含む（２Ｌ＋Ｓ）が微小クラック検出の目途となる。微小クラックが平行配線のいずれかを横断（断線）すれば電流は流れなくなり、微小クラックを検出できる。隣接する平行配線Ｐ１を半分（Ｌ／２）ずつクラックが消費しても、残るＬ／２幅の平行配線で導電性は残る。クラック幅が（２Ｌ＋Ｓ）となれば、いずれかの配線は断線し、抵抗値は無限大となる。スペースＳと両側のライン幅２Ｌとを含む（２Ｌ＋Ｓ）が微小クラックを検出する指数とする。
【００２４】
レーザビームスポットＬＢＳは例えば長軸が３５０μｍ、短軸が４０μｍ程度の寸法を有する。平行配線のピッチは、検出したい微小クラックが検出できる寸法とする。レーザビームスポットの長軸方向と平行配線の延在方向とはほぼ直交するように配置されている。照射するレーザ光の強度によるが、平行配線のピッチは例えば数μｍ〜数十μｍとする。
【００２５】
平行配線を楕円形レーザビームスポットで走査する。楕円形レーザビームスポットを楕円長軸方向に移動させて高分解能を得る。レーザビームスポットＬＢＳの長軸方向と平行配線の延在方向について考察した。
【００２６】
図２Ａは平行配線の延在方向とＬＢＳの長軸方向が直交する設定、図２Ｂは平行配線の延在方向とＬＢＳの長軸方向が平行する設定を示す。配線（ライン）幅Ｌ，配線間距離（スペース）Ｓとする。シミュレーションの結果、一定量（短軸長さのクラス１）以下の露光量となる（２Ｌ＋Ｓ）の値は、図２Ａの場合２７μｍ以下であり、図２Ｂの場合２．４μｍ以下であった。つまり図２Ａの配置では、図２Ｂの配置の配線の１０倍以上のスケールにでき、配線作成の難易度は大幅に改善でき、コストメリットが生じる。透明導電膜の面積が減少すると、透明導電膜の吸収による光強度のロスも低減できる。
【００２７】
以上、レーザ光源１を駆動電源１８に接続する配線の一部を透明導電膜パターン１３を含む検出回路とした構成を説明した。検出回路をレーザ光源１の電源配線とは別にすることもできる。例えば、図４に示すように、レーザ光源１を検出回路を介さず、電源１８に直接接続して駆動する一方、検出用パターン１３に基準抵抗Ｒ０を直列接続して電源Ｖｄから常に電流を供給する。基準抵抗Ｒ０による電圧降下を増幅器Ａｍで検出して電源１８を制御する。検出する電圧が所定範囲内であればパターン１３は正常と判断できるので、電源１８をＯＮにできるようにする。パターン１３が断線すると、検出する電圧はゼロになるので、電源Ｖｄをオフにし、レーザ光が出射しないようにする。前記した実施例同様、対向車の運転者などの安全を確保できる。
【００２８】
以上、実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらの限定されるものではない。例えば、種々の変更、置換、改良、組み合わせ等が可能なことは、当業者に自明であろう。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
光源、車両用ヘッドライト。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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