(57)【要約】      （修正有）【課題】レーザ光線の光路からの離脱を検出できる小型の光モジュールを提供する。【解決手段】レーザ光線１４を放射する半導体レーザ素子１２と、フォトルミネッセンス素子１８と、フォトルミネッセンス素子１８から到来する光を出射光線に変換する光学的手段２２であって、第１の光コーン１６の中に放射された光の少なくとも一部を第２の光コーン２８の中に導くように配置されたガイド部２６Ｂを有する光学的手段２２と、入射光の検出装置３０とを備える光モジュール１０である。光モジュール１０は、第２の光コーン２８の光を、第２の光コーン２８の外側に配置された検出装置３０に向かう第３の光コーン３４に向かって偏向するように設計された偏向の手段である光学素子３６を備える。【選択図】図１
2017208331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出射光線（２４）を放射するように設計された、特に自動車に供される光モジュール（１０）であって、
第１の光コーン（１６）の中にレーザ光線（１４）を放射するように設計された少なくとも１つの半導体レーザ素子（１２）と、
前記レーザ光線（１４）の少なくとも一部を変換するように設計されたフォトルミネッセンス素子（１８）と、
前記フォトルミネッセンス素子（１８）から到来する光を、放射方向（Ａ）を向く前記出射光線（２４）に変換する光学的手段（２２）であって、前記第１の光コーン（１６）の中に放射された光の少なくとも一部を第２の光コーン（２８）の中に導くように配置されたガイド部（２６Ｂ）を有する光学的手段（２２）と、
所定閾値の光度より大きい入射光の検出に供される少なくとも１つの装置（３０）と
を備える光モジュール（１０）において、
前記検出装置（３０）は前記第２の光コーン（２８）の外側に配置され、前記光モジュール（１０）は、前記入射光を前記検出装置（３０）に向かう第３の光コーン（３４）の中に偏向するために前記第２の光コーン（２８）に交差して配置された偏向の手段（３２）を備えることを特徴とする光モジュール（１０）。
【請求項２】
請求項１に記載の光モジュール（１０）であって、
前記偏向の手段（３２）は、光が通過するとともに前記第２の光コーン（２８）の光に対する入射面（３７）と前記第３の光コーン（３４）の中の光に対する出射面（３８）とを有する、少なくとも１つの光学素子（３６，３６Ａ，３６Ｂ）を備えることを特徴とする光モジュール（１０）。
【請求項３】
請求項２に記載の光モジュール（１０）であって、
前記光学素子（３６，３６Ａ）は反射によって光を偏向することを特徴とする光モジュール（１０）。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の光モジュール（１０）であって、
前記偏向の手段（３２）は、前記第３の光コーン（３４）が前記第２の光コーン（２８）の開口角より大きい開口角を有するように光を拡げる手段を備えることを特徴とする光モジュール（１０）。
【請求項５】
請求項４に記載の光モジュール（１０）であって、
前記光学素子（３６）の前記入射面（３７）及び出射面（３８）のうちの少なくとも一方の面は、光を拡散する表面状態を有することを特徴とする光モジュール（１０）。
【請求項６】
請求項４または請求項５のいずれか１つに記載の光モジュール（１０）であって、
少なくとも２つの検出装置（３０Ａ，３０Ｂ）を備え、前記検出装置の各々は前記第３の光コーン（３４）の中に配置されていることを特徴とする光モジュール（１０）。
【請求項７】
請求項６に記載の光モジュール（１０）であって、
各検出装置（３０Ａ，３０Ｂ）は前記第２の光コーン（２８）の外側に配置されていることを特徴とする光モジュール（１０）。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか１つに記載の光モジュール（１０）であって、
前記光学的手段（２２）は、反射面（２６）であって、前記反射面の主部（２６Ａ）が前記フォトルミネッセンス素子（１８）から到来する光を反射して前記出射光線（２４）を形成する反射面（２６）を備えることを特徴とする光モジュール（１０）。
【請求項９】
請求項８に記載の光モジュール（１０）であって、
前記ガイド部は、前記第１の光コーン（１６）から到来する光を前記第２の光コーン（２８）の中に反射する、反射面（２６）の副部（２６Ｂ）からなることを特徴とする光モジュール（１０）。
【請求項１０】
請求項８に記載の光モジュール（１０）であって、前記ガイド部は、前記反射面（２６）の副部を貫通する開口（２６Ｂ）からなることを特徴とする光モジュール（１０）。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれか１つに記載の光モジュール（１０）であって、
前記検出装置（３０）及び前記レーザ素子（１２）は、共通支持部（４２）、特に共通の電子基板によって支持されていることを特徴とする光モジュール（１０）。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１１のいずれか１つに記載の光モジュール（１０）であって、
前記光モジュールは、前記検出装置（３０）が前記所定閾値より大きい強度を検出すると前記レーザ光線（１４）の放射を遮断するように設計された、前記レーザ素子（１２）の制御の手段（４０）を備えることを特徴とする光モジュール（１０）。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項１２のいずれか１つに記載の光モジュール（１０）であって、
前記光学的手段（２２）の前記ガイド部（２６Ｂ）は、前記第１の光コーン（１６）の中に放射された光の少なくとも一部を、前記出射光線（２４）の前記第１の放射方向（Ａ）と異なる第２の定められた方向（Ｂ）を向く第２の光コーン（２８）の中に導くことを特徴とする光モジュール（１０）。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項１３のいずれか１つに記載の光モジュール（１０）であって、
前記偏向の手段（３２）は、前記ガイド部を支持する部材から離間した少なくとも１つの光学素子（３６，３６Ａ，３６Ｂ）からなることを特徴とする光モジュール（１０）。
【請求項１５】
請求項１乃至請求項１４のいずれか１つに記載の光モジュール（１０）であって、
前記ガイド部（２６Ｂ）は、前記光学的手段（２２）によって固定状態に支持されていることを特徴とする光モジュール（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ素子を備え、光線を放射するように設計された光モジュールに関する。
【０００２】
より詳細には、本発明は、出射光線を放射するように設計された、特に自動車に供される光モジュールであって、
第１の光コーンの中にレーザ光線を放射するように設計された少なくとも１つの半導体レーザ素子と、
前記レーザ光線の少なくとも一部を変換するように設計されたフォトルミネッセンス素子と、
前記フォトルミネッセンス素子から到来する光を、放射方向を向く前記出射光線に変換する光学的手段であって、前記第１の光コーンの中に放射された光の少なくとも一部を第２の光コーンの中に導くように配置されたガイド部を有する光学的手段と、
所定閾値の光度より大きい入射光の検出に供される少なくとも１つの装置と
を備える光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００３】
半導体レーザ素子は、例えば、大幅に縮小された光放出面、非常に強度が大きく十分にコリメートされたレーザ光線といった、非常に有利な特性を有する。したがって、レーザ光に対する光学系は、白熱灯及び発光ダイオード（ＬＥＤ）などの、より低コリメートの光源を用いる系よりも大幅に焦点距離を低減して設計することが可能である。このように、レーザ光に対する光学系の全体規模は特に縮小される。
【０００４】
自動車に用いられるレーザ源は、一般に、全体としてある一定の波長を有する単色のレーザ光線を放射することが可能な半導体レーザ素子と、単色レーザ光線の一部を当該レーザ光線の波長スペクトルより広い波長スペクトルを有する光線に変換するフォトルミネッセンス素子とを備える。
【０００５】
しかしながら、このような、自動車の光モジュール用の光源として半導体レーザ素子を使用することは、フォトルミネッセンス素子が劣化した場合に、またはフォトルミネッセンス素子がレーザ源の光路外にずれた場合に、このような光源がほぼ単色のコヒーレント光線を放射することに特に起因して、一定の問題を引き起こす。したがって、自動車に搭載されて照明用途または発信用途に用いられる種類のレーザは、フォトルミネッセンス素子の異常発生時に、安全性に関する一定の問題を引き起こすおそれがある。このようなレーザ光線は、視認者の目に特に有害であり、または少なくとも道路使用者の目をくらませる危険がある。
【０００６】
また、自動車の照明機能または発信機能は、例えば白色光などの、レーザ光線のスペクトルより拡がったスペクトルの光を有する光線を要する。
【０００７】
レーザ光線を照明機能または発信機能に適合した光放射に変換する際の安全性の問題を解決するために、レーザ光線の光路にフォトルミネッセンス素子を介在させることが公知である。斯かるフォトルミネッセンス素子は、例えば青色などの、レーザ光線の波長領域を含む波長領域を有する光によって励起されるフォトルミネッセンス物質を含む。結果的に、フォトルミネッセンス素子は、レーザ光線の波長領域以外の波長領域、または例えば黄色などの、レーザ光線の波長領域から外れた中心を有する波長領域に波長スペクトルが拡がる光を放射する。したがって、ある一定の波長を有する入射光の少なくとも一部は、全方向に放射する他の波長を有する光に変換される。
【０００８】
さらに、入射光の少なくとも他の一部は、フォトルミネッセンス素子によって散逸される。このようにして、散逸された光及び変換された光が加算的に重畳されて、例えば白色光を形成する。
【０００９】
上述した安全性の理由から、フォトルミネッセンス素子は、このように特別な重要性を有する。例えば衝撃によって、フォトルミネッセンス素子が損傷し、またはレーザ光線の光路から離脱するとすれば、集中した未変換のレーザ光線が、最初に出射光線用に設けられた方向に光モジュールから放射されるおそれがある。これらの事態に備えて、道路使用者を危険にさらすことを防止するために安全策を考慮する必要がある。
【００１０】
１つの対策案は、フォトルミネッセンス素子の下流側で、レーザ光線の光路にレーザの波長の検出装置を配置することである。これにより、フォトルミネッセンス素子が本来の機能を果たさなくなった場合に、レーザ光線が検出装置に直接当たる。斯かる事態になれば、電子制御ユニットなどのレーザ素子の制御の手段によってレーザ素子の電源が遮断される。
【００１１】
しかしながら、このような装置は、一般に大型である。
【００１２】
その上、このような装置は、検出装置の高精度の配置を必要とする。これには、特に、光学的手段に対応した導光の手段の微小な位置決め公差が必要である。
【発明の概要】
【００１３】
本発明は、上述した種類の光モジュールであって、検出装置が第２の光コーンの外側に配置され、光モジュールが、入射光を検出装置に向けて第３の光コーンの中に偏向するために第２の光コーンに交差して配置された偏向の手段を備えることを特徴とする光モジュールを提案する。
【００１４】
出射光線は、照明機能または発信機能を実現するために、車両の外側、例えば前方を向く。
【００１５】
有利には、第３のコーンは、第２のコーンの向きの方向と異なる方向に沿った向きにあり、及び／または第２のコーンの開口角より大きい開口角を有する。
【００１６】
本発明の他の特徴によれば、
・偏向の手段は、光が通過するとともに第２の光コーンの光に対する入射面と第３の光コーンの中の光に対する出射面とを有する、少なくとも１つの光学素子を備え、
・光学素子は反射によって光を偏向し、
・光学素子はプリズムからなり、
・光学素子はレンズからなり、
・偏向の手段は、第３の光コーンが第２の光コーンの開口角より大きい開口角を有するように、光を拡げる手段を備え、
・光学素子の入射面及び出射面のうちの少なくとも一方の面は光を拡げる構造をなし、
・光学素子の入射面及び出射面のうちの少なくとも一方の面は光を拡散する表面状態を有し、偏向の手段は、例えば透明または半透明の材料から形成されたプレートからなり、偏向の手段の入射面及び出射面のうちの少なくとも１つ、またはそれらの両方は粒状であり、
・光学素子は光拡散材料から形成され、
・光モジュールは、少なくとも２つの検出装置を備え、当該検出装置の各々は第３の光コーンの中に配置され、
・各検出装置は第２の光コーンの外側に配置され、
・光学的手段は反射面を備え、当該反射面の主部はフォトルミネッセンス素子から到来する光を反射して出射光線を形成し、
・ガイド部は、第１の光コーンから到来する光を第２の光コーンの中に反射する、反射面の副部からなり、
・ガイド部は、反射面の副部を貫通する開口からなり、
・検出装置はフォトダイオードを備え、
・検出装置及びレーザ素子は、共通支持部によって、特に共通の電子基板によって支持され、
・光モジュールは、検出装置が所定閾値より大きい強度を検出するとレーザ光線の放射を遮断するように設計された、レーザ素子の制御の手段を備え、
・光学的手段のガイド部は、第１の光コーンの中に放射された光の少なくとも一部を、出射光線の第１の方向と異なる第２の定められた方向を向く第２の光コーンの中に導き、
・偏向の手段は、ガイド部を支持する部材から離間した少なくとも１つの光学素子からなり、
・ガイド部は光学的手段によって固定状態に支持されている。
【００１７】
本発明の他の特徴及び利点は、添付の図面を参照して理解される以下の詳細な説明を精読する過程で明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に従って実現されるレーザ素子を備えた、出射光を放射する光モジュールを示す、軸に沿った断面の概略図である。
【図２】図２は、図１と類似した図であって、レーザ光線を検出装置へと導いて偏向する、異常に備えた図１の光モジュールを示す。
【図３】図３は、図２と類似した図であって、光線の偏向の手段が２つの光学素子を備えた、本発明の第２の実施形態を示す。
【図４】図４は、図３と類似した図であって、偏向の手段が光を拡げる光学素子を備えた、本発明の第３の実施形態を示す。
【図５】図５は、光を拡げる構造をなす面を装備した、図１の光学素子を示す詳細図である。
【図６】図６は、図５と類似した図であって、光を拡散する面を装備した光学素子の変形実施形態を示す。
【図７】図７は、図４と類似した図であって、光モジュールが２つの検出装置を備えた、本発明の第４の実施形態を示す。
【図８】図８は、図７と類似した図であって、偏向の手段が、屈折による偏向に供される第１の光学素子と光を拡げることに供される第２の光学素子とを備えた、本発明の変形実施形態を示す。
【図９】図９は、図６と類似した図であって、屈折により光の全体の伝搬方向を偏向し、及び光を拡げることが可能な光学素子を装備した偏向の手段を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下の説明において、同一構造または類似機能を有する要素には同じ参照符号を付すものとする。
【００２０】
説明及び請求項において、「光コーン」との用語は光線のエンベロープに適用される。斯かる光コーンは円錐のみに限定されない。したがって、光コーンは、円、楕円、矩形などの様々な断面形状を有し得るものと理解される。
【００２１】
図１に、半導体レーザ素子１２を備える光モジュール１０が示されている。レーザ素子１２はレーザ光線１４を放射する構成であり、当該レーザ光線のエンベロープは、全体の放射方向を中心として収束する微小な開口角を有する放射コーン１６として既知の、第１の光コーン１６によって画定される。これに関連して、図面中のレーザ光線１４を一本の線で示す。例えば、これは青色のレーザ光線１４である。
【００２２】
光モジュール１０が正常に動作する場合は、図１に示すように、レーザ光線１４は、レーザ光線１４の光路に配置されたフォトルミネッセンス素子１８によって捕捉される。フォトルミネッセンス素子１８は、当該レーザ光線１４の少なくとも一部の波長を、レーザ光線１４の波長と異なる波長を有するインコヒーレント光に変換するように設計されている。
【００２３】
さらに、フォトルミネッセンス素子１８は、フォトルミネッセンス素子１８を通過する光を散逸させるように設計されている。
【００２４】
例えば、これは発光団を有する光学素子である。
【００２５】
レーザ光線１４の作用下において、フォトルミネッセンス素子１８は、レーザ光線１４の開口角と比較して非常に広い開口角を有する副光線２０内に分布した光を放射する。副光線２０内に放射された光は、好ましくは、インコヒーレント、多色または白色である。フォトルミネッセンス素子１８の光度は、レーザ光線１４の光度と比較して低下する。したがって、この光は道路使用者に危害を与えない。
【００２６】
光モジュール１０は、さらに、フォトルミネッセンス素子１８から到来する光を、放射方向「Ａ」を向く出射光線２４に変換する光学的手段２２を備える。この出射光線２４は、照明機能または発信機能を実現するために、車両の外側、例えば前方を向く。
【００２７】
図１に示された例において、光学的手段２２は反射面２６を有し、当該反射面の主部２６Ａはほぼ放物面からなる。反射面２６の主部２６Ａは、反射によって、副光線２０を放射方向「Ａ」にコリメートされた出射光線２４に変換するように設計されている。このために、フォトルミネッセンス素子１８は、反射面２６の主部２６Ａのほぼ焦点に配置されている。
【００２８】
フォトルミネッセンス素子１８が本来の機能を果たすことができなくなると、反射面２６の主部２６Ａの焦点近傍を通過するレーザ光線１４は、主部２６Ａによって放射方向「Ａ」に伝達されるおそれがある。
【００２９】
このような事態を回避するために、光学的手段２２は、以後、「抽出コーン２８」と称する、定められた抽出方向「Ｂ」を向く第２の光コーン２８によって画定される抽出光線を形成するように、上記の放射コーン１６の中に放射された光の少なくとも一部を導く配置をとるガイド部を備える。
【００３０】
ガイド部は、光学的手段によって固定状態に支持されている。
【００３１】
図２に示す第１の実施形態によれば、ガイド部は、放射コーン１６から到来する光を抽出コーン２８の中に反射する、反射面２６の副部２６Ｂからなる。副部２６Ｂはほぼ平滑な表面状態を有するため、抽出コーン２８の開口角は、放射コーン１６の開口角に対応してほぼ一定に保持される。この理由により、抽出方向「Ｂ」に反射したレーザ光線１４も、図２において線で示す。
【００３２】
上記の第２の定められた抽出方向「Ｂ」は、出射光線２４の第１の放射方向「Ａ」と異なる。このために、副ガイド部２６Ｂは、反射面２６の主部２６Ａ内の粗領域をなすほぼ平坦な面からなる。
【００３３】
有利には、ガイド部２６Ｂは、反射面２６の有効面上に侵入しないように、出射光線２４の投射方向における、反射面２６の一下流端に配置される。
【００３４】
さらに、光モジュール１０は、以後、「安全閾値」として既知である所定閾値の光度を超える入射光の検出に供される、少なくとも１つの装置３０も装備している。このために、検出装置３０は光検知面を備える。検出装置３０は、上記の安全閾値を超える光照射の強度変化を検出するように設計されている。安全閾値は、光照射が道路使用者の安全性に危険でないことを保証するように定められる。
【００３５】
変形例において、検出装置は、検出される光照射の光度を絶対値で計測するように設計されている。
【００３６】
検出装置３０は、抽出コーン２８の中に偏向された光を検出するように設計されている。その一方で、検出装置３０の配置に自由度を与えて、例えばより小型で容易に調整される光モジュール１０を得ることを可能とするために、抽出した光を検出装置３０に高精度に偏向することが可能であることが有利である。
【００３７】
このために、検出装置３０は抽出コーン２８の外側に配置されている。光モジュール１０は、入射光を、検出装置３０の検知面に向かう、計測コーン３４と称する第３の光コーン３４によって画定される計測光線の中に偏向するために、抽出コーン２８と交差して配置された偏向の手段３２を備える。
【００３８】
偏向の手段３２は、光が通過するとともに抽出コーン２８の内側に含まれる光線に対する入射面３７と計測コーン３４の中に分布した光に対する出射面３８とを有する、少なくとも１つの光学素子３６を備える。
【００３９】
偏向の手段３２は、光学的手段２２から離間した少なくとも１つの素子からなる。
【００４０】
当該第１の実施形態において、偏向の手段３２は単体の光学素子３６を備える。
【００４１】
図示しない、本実施形態の変形例において、偏向の手段はいくつかの光学素子を備える。
【００４２】
光学素子３６は、屈折によって光を偏向する。光学素子３６は、ここではプリズムからなる。
【００４３】
図示しない、本発明の変形例において、光学素子はレンズからなる。
【００４４】
屈折後に計測コーン３４の開口角が抽出コーン２８の開口角とほとんど変わらないと仮定し、図２において第３の光コーン３４を実線で示した。偏向の手段３２が存在しない場合に光線が本来の光路を延長することになる抽出コーン２８を破線で示す。なお、検出装置３０の検知面は抽出コーン２８の外側に配置されている。
【００４５】
光モジュール１０は、さらに、例えばレーザ素子１２の電源を遮断することによって、レーザ素子１２の非活性化を指示することが可能である制御手段４０、例えば電子制御ユニットを備える。
【００４６】
計測コーン３４の内側に含まれる光線の光度をモニタすることによって、フォトルミネッセンス素子１８が本来の役割を適切に果たすことを確保することが可能となる。
【００４７】
図１に示すように光モジュール１０が正常に機能しているときに、レーザ光線１４から到来する光は、フォトルミネッセンス素子１８によって変換及び散逸されてから反射面２６に向けて放射されて出射光線２４を形成する。ガイド部２６Ｂは、出射光線２４を形成する光線と同じ特性を有することとなる、光線の一部を抽出する。これらの抽出された光線は、次いで偏向の手段３２によって、検出装置３０の検知面に向かう向きをなす伝搬方向の計測コーン３４の中に偏向される。この結果、検出装置３０への入射光は、光モジュール１０の安全な使用を保証する、安全閾値より低い適度な光度を有する。
【００４８】
一方、制御手段４０は、計測コーン３４の中に含まれる光線の光度が安全閾値を超える場合に、レーザ素子１２を非活性化するように設計されている。
【００４９】
図２は、フォトルミネッセンス素子１８が本来の機能を果たさなくなった場合の光モジュール１０を示す。例えば、フォトルミネッセンス素子１８が衝撃によって本来の位置から外れてしまい、その結果、当該フォトルミネッセンス素子がレーザ光線１４の光路に存在しなくなる。フォトルミネッセンス素子１８が存在しないと、危険のおそれがある光度を有するレーザ光線１４が、放射コーン１６の中に配置されたガイド部２６Ｂに直接照射されることとなる。
【００５０】
レーザ光線１４の少なくとも一部は抽出コーン２８の中に反射される。抽出コーン２８の中に導かれた光は、次いで光学素子３６によって、検出装置３０の検知面に直接向かう伝搬方向の計測コーン３４の中に偏向される。その場合に、検出装置３０の検知面に到達する光線は、レーザ光線１４の出射に対応して、十分に減衰されていない光度を有する。したがって、検出装置３０に向けて光学素子３６により偏向された光線の光度は安全閾値を超える。
【００５１】
安全閾値超えは、検出装置３０によって制御手段４０に伝達される。これに応答して、制御手段４０はレーザ素子１２を非活性化する。このようにして、制御手段４０はレーザ光線１４の生成を阻止し、有害な光放射が光モジュール１０から出力されることを一切防止する。
【００５２】
図１及び図２に示されるように、レーザ素子１２と、ここでは検出装置３０をなすフォトダイオードとが、共通支持部４２によって支持されている。共通支持部４２は、レーザ素子１２及び検出装置３０の、機構的な固定と電気的な接続との両方を確保する。共通支持部４２は、ここでは共通の電子基板からなる。
【００５３】
偏向の手段３２により、有利にも、抽出コーン２８に対応して検出装置３０を共通支持部４２上においてレーザ素子１２の方にずらすことが可能となる。これにより、より小型の支持部４２を備えることが可能となる。
【００５４】
さらに、偏向の手段３２をなす光学素子３６の位置を、ガイド部２６Ｂの位置とは独立に調整することが可能である。これにより、計測コーン３４の伝搬方向を、導光手段の位置決め公差とは独立に、検出装置３０の検知面に向けて高精度に調整することが可能である。
【００５５】
図３に、本発明の第２の実施形態を示した。当該第２の実施形態は、第１の実施形態との多くの類似点を有する。以下では相違点のみを詳述する。
【００５６】
第２の実施形態に従って作製された光モジュール１０において、ガイド部２６Ｂは、放射コーン１６から到来する光線を、出射光線２４と概して同じ方向に送出する。ここで、ガイド部２６Ｂは、反射面２６の主部２６Ｂを構成する反射面２６の一部からなる。したがって、抽出コーン２８は、全体として出射光線２４の放射方向「Ａ」を向いている。
【００５７】
抽出コーン２８の光線を検出装置３０の方に偏向することを可能とするために、偏向の手段３２は、ここでは第１の上流側光学素子３６Ａ及び第２の下流側光学素子３６Ｂを備える。当該光学素子は両方とも屈折によって光を偏向し、例えば当該光学素子はプリズムである。
【００５８】
上流側光学素子３６Ａは、まず、入射する光線を当該上流側光学素子の入射面３７によって下流側光学素子３６Ｂへと偏向するために、抽出コーン２８と交差して配置される。下流側光学素子３６Ｂは、次いで、上流側光学素子３６Ａによって偏向されたこれらの光線を、検出装置３０に直接向かう向きをなす伝搬方向の計測コーン３４の中に偏向する。
【００５９】
こうして、偏向の手段３２をなす、並置された光学素子３６Ａ、３６Ｂによって、抽出コーン２８から到来する光線を非常に大きい角度で偏向することが可能となる。したがって、レーザ素子１２及び検出装置３０に対する非常に小型の共通支持部４２を保持しながら、反射面２６の形状が第１の実施形態の形状に対して簡略化される。
【００６０】
さらに、光学素子３６Ａ、３６Ｂの少なくとも一方が光学的手段２２から離間していることによって、ガイド部２６Ｂの位置決め公差とは独立に計測コーン３４の伝搬方向の調整が可能となる。
【００６１】
図４に、本発明の第３の実施形態を示す。本実施形態は、第１の実施形態について説明した実施形態と類似する。以下では、相違点のみを説明する。
【００６２】
当該第３の実施形態において、偏向の手段３２は、計測コーン３４が第２の抽出コーン２８の開口角より大きい開口角を有するように、光を拡げる手段を備える。したがって、計測光線は抽出された光線に対して十分に発散する。
【００６３】
図４に示す実施形態例において、計測コーン３４は抽出コーン２８とほぼ同じ方向に向かう。その場合でも、抽出コーン２８から到来する光線の一部は、計測コーン３４のより大きい開口角に起因して、抽出コーン２８の外側に偏向される。
【００６４】
偏向の手段３２は、ここでは、光が通過するように設計された単体の光学素子３６を備える。光学素子３６の入射面３７と出射面３８のうちの少なくとも一方の面は、計測コーン３４の中の出射光を拡げる構造をなす。
【００６５】
図５に、光学素子３６をさらに詳細に示した。光学素子３６の入射面３７及び出射面３８は両方とも、計測コーン３４の中の出射光を屈折によって拡げる構造をなす。したがって、各面３７、３８は、抽出コーン２８のゼロに近い開口角より相当に大きい開口角αを伴って少なくとも平面内に光を拡げることを可能とする縞を有する。したがって、光学素子３６から下流側に等しい距離にあるところでは、検出装置３０の支持部４２の高さにおいて計測コーン３４により照射される面は、抽出コーン２８により照射される面より相当に大きい。
【００６６】
図４に示すように、検出装置３０は、抽出コーン２８の外側となる、計測コーン３４の内縁に移設される。したがって、検出装置３０には、偏向の手段３２によって偏向された光線のみが照射され、抽出コーン２８の中の本来の光路を延長する光線は照射されない。
【００６７】
このような実施形態は、有利にも、検出装置３０への入射光の均一化を可能とする。
【００６８】
さらに、計測コーン３４は、検出装置３０の検知面全体を照射するのに十分な開口角を有する。これにより、検出装置３０の飽和の調整を大幅に簡略化することが可能となる。
【００６９】
図６に示す、当該第３の実施形態の変形例によれば、偏向の手段３２の光学素子３６は、拡散によって光を偏向する。図６に示す例において、当該光学素子の入射面３７及び出射面３８のうちの少なくとも一方の面は、光の拡散に適合した表面状態を有する。例えば、入射面３７及び出射面３８は粒状である。
【００７０】
変形例として、光学素子３６を形成する材料は光の拡散に適合している。
【００７１】
図７に、本発明の第４の実施形態を示した。本発明の当該第４の実施形態は、光モジュール１０がここでは光度の検出に供される複数の装置を備えることを除いて、すべての点で第３の実施形態と同一である。検出装置の少なくとも１つは、抽出コーン２８の外側に配置されている。
【００７２】
図７に示す例において、光モジュールは２つの検出装置３０Ａ、３０Ｂを備える。各検出装置３０Ａ、３０Ｂは、検出装置３０Ａ、３０Ｂの一方及び／または他方によって安全閾値超えが検出されるとレーザ素子１２の非活性化を可能とするように、制御手段４０と通信することが可能である。
【００７３】
これらの検出装置３０Ａ、３０Ｂの各々は、計測コーン３４の中に配置されている。２つの検出装置３０Ａ、３０Ｂは、ここでは抽出コーン２８の外側に配置されている。
【００７４】
変形例として、検出装置のうちの一方のみが抽出コーンの外側に配置される。
【００７５】
２つの装置３０Ａ、３０Ｂは共通支持部４２によって支持されている。これによって、より小型の光モジュール１０を備えることが可能となる。
【００７６】
２つの検出装置３０Ａ、３０Ｂの存在によって、計測コーン３４の光線強度の冗長な検出が可能となる。したがって、検出装置３０Ａ、３０Ｂが相反する情報を制御手段４０に伝達する場合に、検出装置３０Ａ、３０Ｂのうちの一方の異常を診断することが可能である。
【００７７】
上述したように、最初の２つの実施形態は、例えば屈折により、抽出コーン２８の伝搬方向に対応した計測コーン３４の全体の伝搬方向の偏向を可能とするのに対し、第３及び第４の実施形態は、全体の伝搬方向を変更せずに、抽出コーン２８の開口角より大きい開口角を有する計測コーン３４を得るように光線を偏向することを可能とする。
【００７８】
図８に示すように、より大きい開口角と、抽出コーン２８の伝搬方向とは異なる全体の伝搬方向とを同時に有する計測コーン３４を得るために、上述した異なる実施形態を組み合わせ得ることは当然である。
【００７９】
図８に示す例において、偏向の手段３２は、上流側光学素子３６Ａ及び下流側光学素子３６Ｂを備える。
【００８０】
上流側光学素子３６Ａは、ここでは、屈折によって抽出コーン２８の全体の伝搬方向を偏向する機能を有する。当該上流側光学素子はここではプリズムである。こうして、この上流側光学素子３６Ａから、下流側光学素子３６Ｂの方に中間光線が生じる。この中間光線は、第２の光コーン２８の全体の伝搬方向とは異なる全体の伝搬方向を有する中間コーン４４の内側に含まれているが、互いの開口角はほぼ等しい。
【００８１】
下流側光学素子３６Ｂは、ここでは、中間コーン４４の光線の一部を偏向して計測コーン３４の中の光を拡げる機能を有する。計測コーン３４は、このように、中間コーン４４の全体の伝搬方向と同一の全体の伝搬方向を有するが、より大きい開口角を有する。
【００８２】
図９に示す一変形実施形態によれば、計測コーン３４の、全体の伝搬方向の偏向の機能と開口角の拡大の機能とが、単体の光学素子３６によって実行される。当該光学素子はここではプリズムであり、当該プリズムの出射面は、粒状であり、または光を拡げる構造をなす。
【００８３】
前述した実施形態の各々の変形実施形態を考慮し得ることは当然である。
【００８４】
例えば、図１０を参照すると、ガイド部２６Ｂは、反射面２６の副部を貫通する開口からなる。したがって、開口２６Ｂによって抽出された光線は、ここでは第２の実施形態において説明した光線と同様に、検出装置３０に伝達するために、偏向の手段３２に向かう抽出コーン２８の内側に含まれる。
【００８５】
当該変形実施形態は、こうして有利にも、レーザ素子１４と同じ支持部４２上に検出装置３０を配置することを可能とする。
【００８６】
このような変形例が、前述した実施形態のうちの任意のものに適用可能であることは当然である。
【００８７】
図１１に示す他の変形実施形態によれば、フォトルミネッセンス素子１８から到来する光を出射光線２４に変換する光学的手段２２は、レンズ４６を備える。レンズ４６は、フォトルミネッセンス素子１８から到来する光を受ける入射面４８を備える。
【００８８】
当該入射面４８は、例えばレーザ光線１４の入射光線を反射して抽出コーン２８を形成することが可能である、メタライズされた部分からなるガイド部４８Ｂを備える。第１の実施形態のように、偏向の手段３２は、ここではプリズム３６であって、抽出コーン２８の光線を計測コーン３４内へと検出装置３０の方に偏向する。
【００８９】
本変形例を、前述した実施形態のうちの任意のものと組み合わせ得ることは当然である。
【００９０】
本発明の開示に従って実現される光モジュール１０は、このように、ガイド部に対応した検出装置３０の位置決め公差の自由度を与えることを可能とする。実際は、偏向の手段は、計測コーン３４の伝搬方向を高精度に調整するために、ガイド部に対応して、及び検出装置３０に対応して位置調整し得る、分離した光学素子を備える。
【００９１】
さらに、より広い開口角を有する計測光線を得ることが可能であることによって、検出装置３０の検知面全体に投光することが可能となり、当該検知装置の飽和の調整が容易になる。
【００９２】
さらに、開口角が、十分に広くなるように設計されている場合は、同じ計測光線の中に２つの検出装置３０を配置することが可能である。したがって、光モジュール１０は、よりずっと安全に機能する。
【図１】
2017208331.tif 000003
【図２】
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【図３】
2017208331.tif 000005
【図４】
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【図５】
2017208331.tif 000007
【図６】
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【図７】
2017208331.tif 000009
【図８】
2017208331.tif 000010
【図９】
2017208331.tif 000011
【図１０】
2017208331.tif 000012
【図１１】
2017208331.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成29年8月30日(2017.8.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に従って実現されるレーザ素子を備えた、出射光を放射する光モジュールを示す、軸に沿った断面の概略図である。
【図２】図２は、図１と類似した図であって、レーザ光線を検出装置へと導いて偏向する、異常に備えた図１の光モジュールを示す。
【図３】図３は、図２と類似した図であって、光線の偏向の手段が２つの光学素子を備えた、本発明の第２の実施形態を示す。
【図４】図４は、図３と類似した図であって、偏向の手段が光を拡げる光学素子を備えた、本発明の第３の実施形態を示す。
【図５】図５は、光を拡げる構造をなす面を装備した、図１の光学素子を示す詳細図である。
【図６】図６は、図５と類似した図であって、光を拡散する面を装備した光学素子の変形実施形態を示す。
【図７】図７は、図４と類似した図であって、光モジュールが２つの検出装置を備えた、本発明の第４の実施形態を示す。
【図８】図８は、図７と類似した図であって、偏向の手段が、屈折による偏向に供される第１の光学素子と光を拡げることに供される第２の光学素子とを備えた、本発明の変形実施形態を示す。
【図９】図９は、図６と類似した図であって、屈折により光の全体の伝搬方向を偏向し、及び光を拡げることが可能な光学素子を装備した偏向の手段を示す。
【図１０】図１０は、本発明の変形実施形態を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の他の変形実施形態を示す図である。
【外国語明細書】
2017208331000001.pdf