(57)【要約】【課題】波長変換部材の脱落の判断及び脱落の予知の判断を行って半導体発光素子をオフ及びアラームをオンできる光源装置を提供すること。【解決手段】保持部材２１の上面には、その内部応力を検出するためのひずみゲージ２１ａが形成されている。ひずみゲージ２１ａはその両端の電極２１ａ−１、２１ａ−２と共に、保持部材２１の上面に形成される。引出電極２２ｂ−１、２２ｂ−２も保持部材２１の上面に形成される。波長変換部材２２の下面には、その内部応力を検出するためのひずみゲージ２２ａが形成されている。ひずみゲージ２２ａはその両端の電極２２ａ−１、２２ａ−２と共に、波長変換部材２２ａの下面に形成される。波長変換部材２２が金属バンプ２３１を介して保持部材２１に接合され、ひずみゲージ２２ａの電極２２ａ−１、２２ａ−２も金属バンプ２３１’を介して保持部材２１の引出電極２２ｂ−１、２２ｂ−２に接続される。【選択図】        図３
2016092288.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体発光素子と、
前記半導体発光素子からの出射光の一部を波長変換する波長変換部材と、
前記波長変換部材を保持する保持部材と、
前記波長変換部材及び前記保持部材の少なくとも一方に設けられたひずみゲージと
を具備する光源装置。
【請求項２】
さらに、
前記ひずみゲージの電圧に応じて前記半導体発光素子を制御する制御ユニットを具備する請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記制御ユニットは前記ひずみゲージの電圧が第１の所定値以上のときに前記波長変換部材の脱落とみなして前記半導体発光素子をオフにする請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記制御ユニットは前記ひずみゲージの電圧が第１の所定値未満かつ該第１の所定値より小さい第２の所定値以上のときに前記波長変換部材の脱落の予知としてアラームをオンにする請求項３に記載の光源装置。
【請求項５】
前記半導体発光素子はレーザダイオード素子である請求項１に記載の光源装置。
【請求項６】
さらに、前記ひずみゲージ近傍に設けられた温度センサを具備し、
前記制御ユニットは前記温度センサの温度に応じて前記ひずみゲージの電圧を補正する請求項１に記載の光源装置。
【請求項７】
半導体発光素子と、
前記半導体発光素子からの出射光の一部を波長変換する波長変換部材と、
前記波長変換部材を保持する保持部材と、
前記保持部材の前記波長変換部材側に設けられた第１のひずみゲージ、該第１のひずみゲージに接続された第１の電極、及び引出電極と、
前記波長変換部材の前記保持部材側に設けられた第２のひずみゲージ及び該第２のひずみゲージに接続された第２の電極と、
前記第２の電極と前記引出電極とを接続する金属バンプと
を具備する光源装置。
【請求項８】
さらに、
前記第１の電極及び前記引出電極に接続され、前記第１、第２のひずみゲージの電圧を検出して該第１、第２のひずみゲージの電圧に応じて前記半導体発光素子を制御する制御モジュールを具備する請求項７に記載の光源装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の光源装置と、
前記光源装置の出射光を所定方向に投影する投影光学ユニットと
を具備する照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえばレーザ光を利用した光源装置及びこれを用いた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ光を利用した光源装置においては、波長変換部材を設け、レーザ光の一部を吸収して波長変換し、波長変換された光と波長変換されない光とを混色して混色光たとえば白色光を出射する。この場合、レーザ光は、コヒーレント光であるので、人、物に対して直接照射されると、損傷を引き起こし、特に、人間の目に照射されると失明になる等の重大な悪影響を及ぼす。しかし、通常、レーザ光は上述の波長変換部材で散乱されてインコヒーレント光となりかつランバーシアン状に広がるので、人間に対して悪影響を及ぼすことはない。
【０００３】
ところで、何らかの内的要因、外的要因で波長変換部材が脱落した場合、レーザ光が直接外部に出射され、人、物に対して直接照明されることになる。従って、このようなレーザ光の直接外部に出射されないようにするフェールセーフ機構が必要である。
【０００４】
フェールセーフ機構を設けた第１の従来の光源装置においては、波長変換部材の出射光の一部の光を分離する光路上に出射光の光強度を検出する光センサを設ける。このとき、コヒーレント光が波長変換部材によってインコヒーレント光に変換されれば、出射光はインコヒーレント光となって出射光の光強度は小さくなるが、波長変換部材が脱落していれば、出射光はコヒーレント光のままで出射光の強度は大きくなる。従って、光センサにより検出された光強度が閾値を超えているか否かを判別し、この光強度が閾値を超えたときに波長変換部材の脱落と判断してレーザ光の発光を停止する（参照：特許文献１）。この場合、光センサの出力に応じて波長変換部材の脱落の予知も可能である。
【０００５】
フェールセーフ機構を設けた第２の従来の光源装置においては、レーザダイオード素子の第１の通電経路と、波長変換部材に導体パターンを接続した第２の通電経路とを直列接続する。これにより、第２の通電経路が波長変換部材の脱落によって切断されたときに第１の通電経路も切断されてレーザ光の発光を停止する（参照：特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−２８７１号公報
【特許文献２】特開２０１４−１６５４５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の第１の従来の光源装置においては、光センサを光学系近傍に設けるので、装置が大型化し、また、光センサは高価であるので、製造コストが高くなるという課題がある。
【０００８】
また、上述の第２の従来の光源装置においては、波長変換部材に導体パターンを接続した第２の通電経路の切断で波長変換部材の脱落を判断できるが、波長変換部材の脱落の予知は不可能であるという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の課題を解決するために、本発明に係る光源装置は、半導体発光素子と、半導体発光素子からの出射光の一部を波長変換する波長変換部材と、波長変換部材を保持する保持部材と、波長変換部材及び保持部材の少なくとも一方に設けられたひずみゲージとを具備するものである。さらに、ひずみゲージの電圧に応じて半導体発光素子を制御する制御ユニットを具備する。制御ユニットはひずみゲージの電圧により波長変換部材の脱落を判断したときには半導体発光素子をオフし、また、制御ユニットはひずみゲージの電圧により波長変換部材の脱落しそうな状態と判断したときにはアラームをオンする。
【００１０】
本発明によれば、装置を大型化することなく、また、製造コストを上昇させることなく、波長変換部材の脱落の判断及び脱落の予知の判断を行って半導体発光素子をオフ及びアラームをオンできる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る光源装置の第１の実施の形態を示す断面図である。
【図２】図１の波長変換モジュールの詳細を示す断面図である。
【図３】図１のひずみゲージを示し、（Ａ）は保持部材の上面図、（Ｂ）は波長変換部材の下面図である。
【図４】図１の制御モジュールの詳細な回路図である。
【図５】図４の制御ユニットの動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】図５のステップ５０４、５０７の補正係数αの例を示すグラフである。
【図７】図１の光源装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図８】本発明に係る光源装置の第２の実施の形態を示す断面図である。
【図９】図８の光源装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図１０】図１もしくは図８の光源装置を用いた車両用前照灯を示し、（Ａ）はプロジェクタ型車両用前照灯を示す図、（Ｂ）はリフレクタ型車両用前照灯を示す図、（Ｃ）は直射投影型車両用前照灯を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は本発明に係る光源装置の第１の実施の形態を示す断面図である。図１において、光源モジュール１と波長変換モジュール２とは離隔しており、光ファイバ３によって接続されている。光ファイバ３の両端には、入射側光ファイバコネクタ３１及び出射側光ファイバコネクタ３２が設けられている。制御モジュール４は波長変換モジュール２からのひずみゲージ電圧Ｖｇ１、Ｖｇ２を検出して光源モジュール１及びアラーム５を制御する。制御モジュール４には光源スイッチ６が接続されている。また、波長変換モジュール２のひずみゲージ近傍にはサーミスタ等よりなる温度センサ７が設けられており、制御モジュール４は温度センサ７の温度Ｔに応じてひずみゲージ電圧Ｖｇ１、Ｖｇ２を補正する。尚、光ファイバ３の代わりに、ミラー、レンズ等の光学系を用いることもできる。
【００１３】
光源モジュール１は、レーザダイオード素子１１、レーザダイオード素子１１が搭載されたステム１２、ステム１２上に設けられレーザダイオード素子１１の出射光を光ファイバ３の入射側光ファイバコネクタ３１の入射端面に集束させるたとえば非球面レンズよりなる凸レンズ１３、凸レンズ１３を保持する金属たとえばステンレス製の筐体１４、及びステム１２に設けられた外部端子１５よりなるＣＡＮ型パッケージによって構成されている。レーザダイオード素子１１は、たとえばＧＡＩｎＮ系青色半導体レーザダイオード素子で約４００〜４６０ｎｍの青色光を出射する。
【００１４】
波長変換モジュール２は、光源モジュール１から出射されたレーザ光を光ファイバ３を介して入射し、光ファイバ３の出射側光ファイバコネクタ３２に接続される保持部材２１と、波長変換部材２２と、波長変換部材２２を保持部材２１上に接合する接合部２３と、波長変換部材２２及び接合部２３からの光を反射する反射部材２４とからなる。
【００１５】
たとえば、レーザ光が青色レーザ光であり、波長変換部材２２は青色レーザ光を黄色光に変換するＹＡＧ蛍光体及び酸化アルミニウム（アルミナ）等の拡散材料を含む。この場合、補色関係にある一部波長変換された黄色光と変換されない青色光とが混色して白色光が波長変換部材２２から出射する。
【００１６】
保持部材２１の上面には保持部材２１の内部応力を検出する後述のひずみゲージ２１ａ（図３の（Ａ）参照）が設けられ、また、波長変換部材２２の下面には波長変換部材２２の内部応力を検出する後述のひずみゲージ２２ａ（図３の（Ｂ）参照）が設けられている。
【００１７】
図２は図１の波長変換モジュール２の詳細を示す断面図である。
【００１８】
保持部材２１は波長変換部材２２を保持するためであり、光ファイバ３の出射側光ファイバコネクタ３２が挿入されるアルミニウム、ニッケル、ステンレス、ジルコニア等の金属よりなるキャップ２１１、及び窒化アルミニウム、酸化アルミニウム等のセラミックよりなるサブマウント２１２によって構成されている。キャップ２１１とサブマウント２１２との接合は熱伝導性接着層２１３（あるいはろう剤層、ＡｕＳｎはんだ層）によって行われる。図１の光ファイバ３は保持部材２１のキャップ２１１の貫通孔２１１ａを通過して波長変換部材２２の中央に当接する。
【００１９】
波長変換部材２２は、光源モジュール１からの出射されたレーザ光の一部を吸収して波長変換し、波長変換された光と波長変換されない光とを混色して混色光を出射するものであり、波長変換層２２１よりなり、さらに好ましくは、光散乱層２２２、誘電体多層反射層２２３及び金属反射層２２４を有する。
【００２０】
波長変換層２２１は、蛍光体を含有する透光性材料よりなる。たとえば、蛍光体をガラスへ分散した蛍光体分散ガラス、ガラス母体に発光中心イオンを添加したガラス蛍光体、蛍光体粒子をたとえばシリコーン樹脂へ分散した蛍光体分散樹脂、蛍光体材料を焼結した蛍光体焼結体、蛍光体材料を分散したセラミックを焼結した蛍光体セラミック焼結体、またはガラスあるいはセラミックをコーティングした蛍光体粒子を相互に固定したガラス・セラミックコーティング蛍光体粒子固着体よりなる。特に、耐熱性の比較的高い蛍光体分散ガラス、ガラス蛍光体、蛍光体焼結体、または蛍光体セラミック焼結体を好適に用いることができる。たとえば、ＹＡＧ蛍光体を酸化アルミニウムに分散した厚さ約５０μｍのＹＡＧセラミック焼結体を用いる。
【００２１】
尚、上述の蛍光体は、光源モジュール１からの照射光の波長、光源装置の所望の発光色に応じて適宜選択することができ、複数種類の蛍光体を含有してもよく、また、積層してもよい。
【００２２】
蛍光体としては、たとえば、波長が約４４０ｎｍ乃至約４７０ｎｍの青色光により励起されるものとして、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋，（Ｃａ，Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋，Ｃａ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋，（Ｃａ，Ｓｒ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋，ＫＳｉＦ６：Ｍｎ４＋，ＫＴｉＦ６：Ｍｎ４＋等の赤色蛍光体、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２（ＹＡＧ）：Ｃｅ３＋，（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋，Ｃａｘ（Ｓｉ，Ａｌ）１２（Ｏ，Ｎ）１６：Ｅｕ２＋，（Ｌａ，Ｙ）３Ｓｉ６Ｎ１１：Ｃｅ３＋等の黄色蛍光体、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋，（Ｌｕ，Ｙ）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋，Ｙ３（Ｇａ，Ａｌ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋，Ｃａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ３＋，ＣａＳｃ２Ｏ４：Ｅｕ２＋，（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋，Ｂａ３Ｓｉ６Ｏ１２Ｎ２：Ｅｕ２＋，（Ｓｉ，Ａｌ）６（Ｏ，Ｎ）８：Ｅｕ２＋等の緑色蛍光体を用いることができる。
【００２３】
光散乱層２２２は多結晶の酸化アルミニウム（アルミナ）等のセラミックよりなる光散乱粒子を含有するガラス、樹脂等の厚さ約３００μｍの透光性材料、特に、耐熱性の高い透光性材料よりなる。尚、光散乱層２２２は、図２に示すごとく、波長変換層２２１と光源モジュール１との間に設けることが好ましい。
【００２４】
誘電体多層反射層２２３は、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２等の誘電体材料を交互に積層してたとえば厚さ約３μｍとして構成され、光源モジュール１から出射されるたとえば青色光を透過し、波長変換層２２１の蛍光体により変換されたたとえば黄色光を反射するように光学設計されている。これにより、光源モジュール１への戻り光を抑制する。誘電体多層反射層２２３は波長変換層２２１の光源モジュール１側の全体に亘って形成される。
【００２５】
金属反射層２２４は光モジュール１からの出射光に対して高い反射率たとえば８５％以上を有するアルミニウム等の金属よりなる。金属反射層２２４は光ファイバ３が存在する領域以外の領域に形成される。
【００２６】
保持部材２１と波長変換部材２２との間の接合部２３は金属バンプ２３１を有する。金属バンプ２３１は、熱伝導性の高いものが好ましく、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ等の金属、ＳｎＡｇ等のはんだ、あるいはＡｕＳｎ等の合金よりなる。金属バンプ２３１は、たとえば、直径約７５μｍ、高さ約２０μｍであり、金属ワイヤの先端を溶融してボール状として、あるいは、金属粒子の焼結材たとえばＡｕ粒子、Ａｇ粒子、またはＣｕ粒子の焼結材として、保持部材２１上へ供給することにより形成する。
【００２７】
金属バンプ２３１を介して接合される保持部材２１及び波長変換層２２の接合領域には、Ｔｉ（０．０６μｍ）/Ｐｔ（０．２μｍ）/Ａｕ（１．０μｍ）あるいはＴｉ（０．０６μｍ）/Ｎｉ（０．２μｍ）/Ａｕ（１．０μｍ）よりなる接合用金属層２３２、２３３を形成する。これにより金属バンプ２３１と接合用金属層２３２、２３３との間に金属原子を相互に拡散させて固相拡散接合させ、機械的強度を十分に確保する。金属バンプ２３１の形成方法としては、バンプの組成によりめっき法、またはワイヤーボンディング時に用いるボールボンダにより金属細線を使用したボールボンディング法により形成することができる。この金属バンプ２３１を利用した接合部２３は低融点ガラス、樹脂等の熱伝導性接着剤に比較して接合信頼性及び放熱性に優れている。
尚、保持部材２１及び波長変換部材２２の線膨張係数は、接合部２３への熱応力発生を抑制するために、互いに近いことが好ましい。
【００２８】
反射部材２４は、保持部材２１上に配置され保持部材２１と波長変換部材２２との接合部２３を囲む枠２４１、保持部材２１上に配置され枠２４１及び波長変換部材２２の側面を離間して囲む枠２４２、及び波長変換部材２２の側面と枠２４１との間に充填配置される反射層２４３によって構成されている。
【００２９】
枠２４１は反射層２４３が波長変換部材２２の底部に回り込むのを防止すると共に、接合部２３からの光が波長変換部材２２の側面に入射しないようにする。枠２４１は、流動性を有する材料で塗布形成する場合、高粘度で保持部材２１上に供給できチクソ性の樹脂あるいはガラスにより形成する。たとえば、二酸化チタンからなる光散乱粒子を含有するシリコーン樹脂により形成する。
枠２４２は反射層２４３を堰止める役目をなす。枠２４２は、流動性を有する材料で塗布形成する場合、高粘度で保持部材２１上に補給できチクソ性の樹脂あるいはガラスにより形成する。
反射層２４３は波長変換部材２２の側面に密着しているので、波長変換部材２２の発光面形状及びサイズを確定し、発光部と非発光部との輝度差を明確にし、これにより、明暗境界を明瞭にできる。たとえば、光源装置を車両用前照灯として用いると、カットオフラインを明瞭にできる。反射層２４３は透光性散乱粒子を分散した透光性材料たとえば樹脂もしくはガラスにより形成する。
【００３０】
保持部材２１の上面、正確には、サブマウント２１２上の接合用金属層２３２上には、保持部材２１の内部応力を検出するためのひずみゲージ２１ａが、金属バンプ２３１に接触しないように、形成されている。すなわち、図３の（Ａ）に示すように、ひずみゲージ２１ａはジグザク形状の抵抗体で、変形により電気抵抗の変化の大きいたとえば銅ニッケル合金、白金タングステン合金等の合金、あるいは応力により電気抵抗率が変化するいわゆるピエゾ抵抗効果を奏する適宜不純物を添加した炭素、ゲルマニウム、シリコン等の半導体よりなる。この場合、波長変換部材２２が脱落もしくはクラック等により脱落しそうな状態になると、ひずみゲージ２１ａの抵抗値は大きくなる。ひずみゲージ２１ａはその両端の電極２１ａ−１、２１ａ−２と共に、保持部材２１の接合用金属層２３２の上面に絶縁層たとえば酸化シリコン層２１ｂ（図２参照）を介して形成される。尚、このとき、後述のひずみゲージ２２ａの電極２２ａ−１、２２ａ−２に接続される引出電極２２ｂ−１、２２ｂ−２も保持部材２１の上面に形成される。また、図３の（Ａ）において、貫通孔２１ｃは図２のキャップ２１１の貫通孔２１１ａに対応する。
【００３１】
波長変換部材２２の下面には、正確には、接合用金属層２３３の下面には、波長変換部材２２の内部応力を検出するためのひずみゲージ２２ａが、金属バンプ２３１に接触しないように、形成されている。すなわち、図３の（Ｂ）に示すように、ひずみゲージ２２ａもジグザク形状の抵抗体で、変形により電気抵抗の変化の大きい合金、あるいは応力により電気抵抗率が変化するいわゆるピエゾ抵抗効果を奏する半導体よりなる。この場合も、波長変換部材２２の脱落もしくはクラック等により脱落しそうな状態になると、ひずみゲージ２２ａの抵抗値は大きくなる。ひずみゲージ２２ａはその両端の電極２２ａ−１、２２ａ−２と共に、波長変換部材２２ａの下面に絶縁層たとえば酸化シリコン層２２ｃ（図２参照）を介して形成される。波長変換部材２２は平板状に多面取り可能な所定形状をなしており、車両用前照灯の場合、たとえば約０．４ｍｍ×約０．８ｍｍの矩形をなしている。尚、図３の（Ｂ）において、レーザ光照射範囲２２ｄは図２のキャップ２１１の貫通孔２１１ａにほぼ対応する。
【００３２】
波長変換部材２２が金属バンプ２３１を介して保持部材２１に接合されたときに、ひずみゲージ２２ａの電極２２ａ−１、２２ａ−２も金属バンプ２３１’を介して保持部材２１の引出電極２２ｂ−１、２２ｂ−２に接続される。この場合、金属バンプ２３１’は金属バンプ２３１と同一材料であり、同時に形成されるが、金属バンプ２３１に比較して少し小さい。
【００３３】
保持部材２１のひずみゲージ２１ａの電極２１ａ−１、２１ａ−２、及び波長変換部材２２のひずみゲージ２２ａの引出電極２２ｂ−１、２２ｂ−２は図２の枠２４１の外側まで突出し、図１の制御モジュール４にＡｕワイヤ、リボン、フレキシブル基板等によって接続される。これにより、ひずみゲージ２１ａ、２１ｂの電圧Ｖｇ１、Ｖｇ２が制御モジュール４に取出される。
【００３４】
図４は図１の制御モジュール４の詳細な回路図である。
【００３５】
図４において、制御モジュール４は、保持部材２１のひずみゲージ電圧Ｖｇ１を検出する電圧検出回路４１、波長変換部材２２のひずみゲージ電圧Ｖｇ２を検出する電圧検出回路４２、光源モジュール１のレーザダイオード素子１１を駆動するレーザダイオード素子駆動回路４３、及びマイクロコンピュータよりなる制御ユニット４４よりなる。尚、マイクロコンピュータは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、アナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器等を内蔵している。
【００３６】
電圧検出回路４１は、抵抗４１１１、４１１２、４１１３を有し、ひずみゲージ２１ａと共に構成されるブリッジ回路４１１と、オペアンプ４１２１及び抵抗４１２２、４１２３よりなり、ブリッジ回路４１１の２つの出力の差電圧を増幅する差動増幅器４１２とを有する。同様に、電圧検出回路４２は、抵抗４２１１、４２１２、４２１３を有し、ひずみゲージ２２ａと共に構成されるブリッジ回路４２１と、オペアンプ４２２１及び抵抗４２２２、４２２３よりなり、ブリッジ回路４２１の２つの出力の差電圧を増幅する差動増幅器４２２とを有する。
【００３７】
図５は図１の制御ユニット４４の動作を説明するためのフローチャートである。尚、図５のルーチンは所定時間毎に実行される。
【００３８】
始めに、ステップ５０１にて、光源スイッチ６がオンか否かを判別し、光源スイッチ６がオンのときのみステップ５０２に進む。他方、光源スイッチ６がオフのときには、ステップ５１１にてレーザダイオード素子１１をオフとすると共に、ステップ５１２にてアラーム５をオフとする。
【００３９】
ステップ５０２にて、温度センサ７の温度ＴをＡ／Ｄ変換して取込む。
【００４０】
次に、ステップ５０３にて、ひずみゲージ２１ａのひずみゲージ電圧Ｖｇ１（実際には、電圧検出回路４１の出力電圧Ｖｄ１）をＡ/Ｄ変換して取込む。
【００４１】
次に、ステップ５０４にて、ひずみゲージ電圧Ｖｇ１の温度依存性を補正する。たとえば、温度Ｔが上昇すると、ひずみゲージ電圧Ｖｇ１は上昇するので、図６の実線に示す補正係数αをＲＯＭより読出し、
Ｖｇ１←Ｖｇ１・α
としてひずみゲージ電圧Ｖｇ１を補正する。尚、ひずみゲージ２１ａが半導体で形成されているときには、負温度依存性を示すので、図６の点線に示す補正係数αを読出す。
【００４２】
次に、ステップ５０５にて、Ｖｇ１≧ＶＲ１（所定値）か否かによって波長変換部材２２が脱落したか否かを判別する。この結果、Ｖｇ１≧ＶＲ１のときには、波長変換部材２２が脱落したとみなしてステップ５１１にてレーザダイオード素子１１をオフにしてコヒーレント光の発生を阻止すると共に、ステップ５１２にてアラーム５はオフとする。他方、Ｖｇ１＜ＶＲ１のときには、ステップ５０６に進む。
【００４３】
ステップ５０６にて、ひずみゲージ電圧Ｖｇ２（実際には、電圧検出回路４２の出力電圧Ｖｄ２）をＡ/Ｄ変換して取込み、次いで、ステップ５０７にて、ステップ５０４と同様に、ひずみゲージ電圧Ｖｇ２を、
Ｖｇ２←Ｖｇ２・α
と補正し、ステップ５０８にて、Ｖｇ２≧ＶＲ１か否かによって波長変換部材２２が脱落したか否かを判別する。この結果、Ｖｇ２≧ＶＲ１のときには、波長変換部材２２が脱落したとみなしてステップ５１１にてレーザダイオード素子１１をオフにしてコヒーレント光の発生を阻止すると共に、ステップ５１２にてアラーム５はオフとする。他方、Ｖｇ２＜ＶＲ１のときには、ステップ５０９に進む。
【００４４】
このように、ひずみゲージの電圧Ｖｇ１、Ｖｇ２のいずれかがＶＲ１以上のときに、波長変換部材２２が脱落したとみなしてレーザダイオード素子１１をオフとし、これにより、コヒーレント光の出射を阻止する。
【００４５】
ステップ５０９にて、ひずみゲージ電圧Ｖｇ１がＶｄ１≧ＶＲ２（所定値）、但し、ＶＲ２はＶＲ１より小さい、か否かによってたとえば接合部２３等にクラックが発生して波長変換部材２２が脱落しそうな状態にあるか否かを判別する。この結果、Ｖｇ１≧ＶＲ２のときには、波長変換部材２２が脱落しそうな状態とみなし、ステップ５１３にてレーザダイオード素子１１をオンとするが、ステップ５１４にて脱落の予知としてアラーム５をオンにする。他方、Ｖｇ１＜ＶＲ２のときに、ステップ５１０に進む。
【００４６】
ステップ５１０にて、ひずみゲージ電圧Ｖｇ２がＶｇ２≧ＶＲ２か否かによって波長変換部材２２が脱落しそうな状態にあるか否かを判別する。この結果、Ｖｇ２≧ＶＲ２のときには、波長変換部材２２が脱落しそうな状態とみなしてステップ５１３ではレーザダイオード素子１１をオンとするが、ステップ５１４にて脱落の予知としてアラーム５をオンにする。他方、Ｖｇ２＜ＶＲ２のときに、ステップ５１５に進む。
【００４７】
このように、たとえ波長変換部材２２が脱落していないとみなされても、ひずみゲージ電圧Ｖｇ１、Ｖｇ２のいずれかがＶＲ１未満かつＶＲ２以上のときに、波長変換部材２２が脱落しそうな状態とみなし、レーザダイオード素子１１をオンとしつつ、レーザダイオード素子１１の脱落の予知としてアラーム５をオンにする。
【００４８】
他方、ステップ５１５では、正常状態としてレーザダイオード素子１１をオンにし、次いで、ステップ５１６では、アラーム５をオフとする。
【００４９】
そして、ステップ５１７にてこのルーチンは終了する。
【００５０】
図７は図１の光源装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【００５１】
保持部材（キャップ除く）形成工程７０１において、たとえばＡｌＮよりなるサブマウント２１２上にたとえば厚さ約０．６μｍのＴｉ、厚さ約０．２μｍのＰｔ及び厚さ約１．０μｍのＡｕをスパッタリング法によって順次成膜することによって接合用金属層２３２を形成する。次いで、酸化シリコン層２１ｂをＣＶＤ法によって形成し、その上にひずみゲージ用合金もしくは半導体をスパッタリング法等によって形成し、フォトリソグラフィ／エッチング法によってパターニングして図３の（Ａ）のひずみゲージ２１ａ、電極２１ａ−１、２１ａ−２、引出電極２２ｂ−１、２２ｂ−２を形成する。次いで、キャップ２１１の貫通孔２１１ａに対応する貫通孔２１ｃを開口すると共に、ダイシングにより個片化する。
【００５２】
他方、波長変換部材形成工程７０２においては、たとえばＹＡＧセラミック焼結体を波長変換層２２１として準備し、この波長変換層２２１上に薄い多結晶アルミナを分散積層して一体焼結して光散乱層２２２を形成する。次いで、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２の交互積層よりなる誘電体多層反射層２２３、アルミニウムよりなる金属反射層２２４、たとえば厚さ約０．６μｍのＴｉ、厚さ約０．２μｍのＰ及び厚さ約１．０μｍのＡｕよりなる接合用金属層２３３をスパッタリング法によって形成する。次いで、酸化シリコン層２２ｃをＣＶＤ法によって形成し、その上にひずみゲージ用合金もしくは半導体をスパッタリング法等によって形成し、フォトリソグラフィ／エッチング法によってパターニングして図３の（Ｂ）のひずみゲージ２２ａ、電極２２ａ−１、２２ａ−２を形成する。次いで、ダイシングにより個片化する。
【００５３】
次に、波長変換部材／保持部材（キャップ除く）接合工程７０３においては、金線を用いたワイヤボンディング装置を用い、保持部材２１の接合用金属層２３２上にＡｕよりなる金属バンプ２３１を形成し、また、同時に引出電極２２ｂ−１、２２ｂ−２上にＡｕよりなる金属バンプ２３１’を形成する。尚、金属バンプ２３１’のサイズは金属バンプ２３１のサイズより少し小さい。次いで、波長変換部材２２を保持部材２１の金属バンプ２３１、２３１’上に超音波振動を付与した熱圧着により接合する。この結果、保持部材２１上の接合用金属層２３２と波長変換部材２２上の接合用金属層２３３とが金属バンプ２３１によって接続され、また、同時に、波長変換部材２２側のひずみゲージ２２ａの電極２２ａ−１、２２ａ−２が金属バンプ２３１’によって保持部材２１側の引出電極２２ｂ−１、２２ｂ−２に接続される。
【００５４】
次に、キャップ接合工程７０４においては、キャップ２１１に波長変換部材２２が接合させたサブマウント２１２をＡｇフィラを含有した熱伝導性接着層２１３によって接合する。
【００５５】
次に、反射部材工程７０５においては、液体定量吐出装置を用いて二酸化チタンからなる光散乱粒子を含有したシリコーン樹脂を接合部２３を覆うようにサブマウント２１２上に塗布して高さ約２００μｍの枠２４１を形成する。この場合、波長変換層２２１は覆われない。これにより、接合部２３は閉空間となる。次いで、液体定量吐出装置を用いて二酸化チタンからなる光散乱粒子を含有したシリコーン樹脂をキャップ２１１上に塗布して波長変換層２２１とほぼ同一高さ約８８０μｍの枠２４２を形成する。この段階で、保持部材２１上の電極２２ａ−１、２２ａ−２及び引出電極２２ｂ−１、２２ｂ−２を制御モジュール４に接続できるように、フレキシブル基板等を接続しておく。次いで、液体定量吐出装置を用いて枠２４１と枠２４２との間に流動性の大きい二酸化チタンからなる光散乱粒子を含有したシリコーン樹脂を充填して反射層２４３を形成し、波長変換層２２１の側面は反射層２４３によって完全に覆われることになる。これにより、波長変換モジュール２が完成する。
【００５６】
最後に、波長変換モジュール／光源モジュール接合工程７０６において、光ファイバ３の一端を光源モジュール１に入射側光ファイバコネクタ３１を介して取付け、また、光ファイバ３の他端を出射側光ファイバコネクタ３２を介し波長変換モジュール２に取付ける。このとき、光ファイバ３はキャップ２１１の貫通孔２１１ａを通過して波長変換部材２２に当接する。これにより、図１の光源装置が完成する。
【００５７】
図８は本発明に係る光源装置の第２の実施の形態を示す断面図である。図１において、光源モジュール１と波長変換モジュール２とはリング状の取付部材３’によって接続されており、従って、図１の光ファイバ３、その入射側光ファイバコネクタ３１及び射側光ファイバコネクタ３２は設けられていない。
【００５８】
図８においては、非球面レンズよりなる凸レンズ１３はレーザダイオード素子１１からの出射光をキャップ２１１の入射端面に集結させる。これにより、レーザダイオード素子１１からのレーザ光はキャップ２１１の貫通孔２１１ａを通過して波長変換部材２２を照射する。
【００５９】
図９は図８の光源装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。図９においては、図７の波長変換モジュール／光源モジュール接合工程７０６の代りに波長変換モジュール／光源モジュール接合工程７０６’を設けてある。
【００６０】
波長変換モジュール／光源モジュール接合工程７０６’においては、光源モジュール１上に調芯機を用いてＳＵＳよりなる取付部材３’の下端を溶接にて接合する。次いで、波長変換モジュール２のキャップ２１１と取付部材３’の上端とを熱伝導性接着層（図示せず）によって接続する。これにより、図８の光源装置は完成する。
【００６１】
上述の実施の形態における光源装置は図１０に示す車両用前照灯に適用される。
【００６２】
たとえば、図１０の（Ａ）はプロジェクタ（投影）型車両用前照灯を示し、光源装置１０１は、図１もしくは図８の光源装置を上向きに配置したものである。光源装置１０１の側方から前方にかけて覆うように設けられたリフレクタ１０２と、車両の前方側に配置された投影レンズ１０３との間に設けられ、対向車両が眩しくならないようにするカットオフライン形成用遮光部材（シェード）１０４とが、投影光学ユニットＵ１を構成している。
【００６３】
リフレクタ１０２は成形樹脂基材及びその内面に形成されたＡｌ、Ａｇ等よりなる高反射率の金属反射層よりなる回転楕円体をなしている。この場合、リフレクタ１０２の第１焦点Ｆ１は光源装置１０１の波長変換部材２２（図１、図８参照）近傍に存在し、他方、リフレクタ１０２の第２焦点Ｆ２はシェード１０４近傍に存在する。従って、光源装置１０１の波長変換部材２２近傍の像が投影光学ユニットＵ１によって車両前端部に正対した仮想垂直スクリーン上に配光パターンとして形成される。このとき、投影される配光パターンはシェード１０４によって遮光されてカットオフラインを形成する。
【００６４】
また、図１０の（Ｂ）はリフレクタ型車両用前照灯を示し、光源装置２０１は、図１もしくは図８の光源装置を上向きに配置したものである。光源装置２０１の側方から前方にかけて覆うように設けられたリフレクタ２０２が投影光学ユニットＵ２を構成している。
【００６５】
リフレクタ２０２は成形樹脂基材及びその内面に形成されたＡｌ、Ａｇ等よりなる高反射率の金属反射層よりなる放物面体をなしている。但し、この場合、リフレクタ２０２は小反射領域に区画されていてもよい。また、回転放物面だけでなく、放物面を基本とした自由曲面を含むものである。リフレクタ２０２の焦点Ｆ３は光源装置２０１の波長変換部材２２（図１、図８参照）近傍に存在する。従って、光源装置２０１の波長変換部材２２近傍の像が投影光学ユニットＵ２つまりリフレクタ２０２によって車両前端部に正対した仮想垂直スクリーン上に配光パターンとして形成される。
【００６６】
さらに、図１０の（Ｃ）は直射投影型車両用前照灯を示し、光源装置３０１は、図１もしくは図８の光源装置を横向きに配置したものである。車両の前方側に配置された投影レンズ３０２と、光源装置３０１と投影レンズ３０２との間に設けられたシェード３０３とが、投影光学ユニットＵ３を構成している。
【００６７】
投影レンズ３０２の焦点Ｆ４は光源装置３０１の波長変換部材２２（図１、図８参照）近傍に存在する。従って、光源装置３０１の波長変換部材２２近傍の像が投影光学ユニットＵ３によって車両前端部に正対した仮想垂直スクリーン上に配光パターンとして形成される。このとき、投影される配光パターンはシェード３０３によって遮光されてカットオフラインを形成する。
【００６８】
尚、上述の実施の形態においては、電圧検出回路４１、４２を常時オンとしてひずみゲージ２１ａ、２２ａの電圧Ｖｇ１、Ｖｇ２を検出しているが、電圧検出回路４１、４２を間欠的にオンにしてもよい。これにより、消費電力を低減できる。但し、この場合、図６のルーチンの実行も電圧検出回路４１、４２のオン動作に同期させる。
【００６９】
また、光源装置を自動車用前照灯に適用した場合、環境温度が高くなり、ひずみゲージ２１ａ、２２ａの電圧Ｖｇ１、Ｖｇ２に影響する場合がある。この場合、図５のステップ５０４、５０７にて環境温度を用いてひずみゲージ２１ａ、２２ａの電圧Ｖｇ１、Ｖｇ２を補正しているので、環境温度による誤動作を防止できる。
【００７０】
さらにまた、保持部材２１及び波長変換部材２２の両方にひずみゲージを設けているが、いずれか一方でもよい。この場合には、図５におけるひずみゲージ電圧Ｖｇ１に関するステップもしくはひずみゲージ電圧Ｖｇ２に関するステップを省略する。
【００７１】
さらにまた、上述の実施の形態においては、レーザダイオード素子１１の代りに、発光ダイオード（ＬＥＤ）素子を用いることもできる。
尚、接合部２３として、金属バンプ２３１、接合用金属層２３２，２３２の代わりに、熱伝導性接着剤を用いてもよい。
【００７２】
さらにまた、本発明は上述の実施の形態の自明の範囲内のいかなる変更にも適用し得る。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は車両用前照灯の照明装置以外に、他の車両用灯具、室内照明、街路灯、内視鏡等の照明装置にも利用できる。
【符号の説明】
【００７４】
１：光源モジュール
１１：レーザダイオード素子
１２：ステム
１３：凸レンズ
１４：筐体
２：波長変換モジュール
２１：保持部材
２１１：キャップ
２１１ａ：貫通孔
２１２：サブマウント
２１３：熱伝導性接着層
２１ａ：ひずみゲージ
２１ａ−１、２１ａ−２：電極
２１ｂ：酸化シリコン層
２１ｃ：貫通孔
２２：波長変換部材
２２１：波長変換層
２２２：光散乱層
２２３：誘電体多層反射層
２２４：金属反射層
２２ａ：ひずみゲージ
２２ａ−１、２２ａ−２：電極
２２ｂ−１、２２ｂ−２：引出電極
２２ｃ：酸化シリコン層
２２ｄ：レーザ光照射範囲
２３：接合部
２３１：金属バンプ
２３１’：金属バンプ
２３２、２３３：接合用金属層
Ｖｇ１：ひずみゲージ２１ａの電圧
Ｖｇ２：ひずみゲージ２２ａの電圧
２４：反射部材
２４１：枠
２４２：枠
２４３：反射層
３：光ファイバ
３１：入射側光ファイバコネクタ
３２：出射側光ファイバコネクタ
３’：取付部材
４：制御モジュール
４１、４２：電圧検出回路
４１１、４２１：ブリッジ回路
４１２、４２２：差動増幅器
４３：レーザダイオード素子駆動回路
４４：制御ユニット
５：アラーム
６：光源スイッチ
７：温度センサ
１０１：光源装置
１０２：リフレクタ
１０３：投影レンズ
１０４：シェード
２０１：光源装置
２０２：リフレクタ
３０１：光源装置
３０２：投影レンズ
３０３：シェード
Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３：投影光学ユニット
【図１】
2016092288.tif 000003
【図２】
2016092288.tif 000004
【図３】
2016092288.tif 000005
【図４】
2016092288.tif 000006
【図５】
2016092288.tif 000007
【図６】
2016092288.tif 000008
【図７】
2016092288.tif 000009
【図８】
2016092288.tif 000010
【図９】
2016092288.tif 000011
【図１０】
2016092288.tif 000012