(57)【要約】【課題】波長変換素子から出射される光の演色性を向上させることができる波長変換素子及び照明装置を提供する。【解決手段】波長変換素子４０は、基板４１と、励起光の少なくとも一部を波長変換した変換光を発する波長変換部材４３と、基板４１と波長変換部材４３との間に位置する光学フィルタ４２とを備える。そして、光学フィルタ４２は、変換光の波長に含まれる約４７０ｎｍから約７５０ｎｍまでのうちの一部の波長の変換光を透過又は吸収する。【選択図】図３Ａ
2020160366.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
励起光の少なくとも一部を波長変換した変換光を発する波長変換部材と、
前記基板と前記波長変換部材との間に位置する光学フィルタとを備え、
前記光学フィルタは、前記変換光の波長に含まれる約４７０ｎｍから約７５０ｎｍまでのうちの一部の波長の変換光を透過又は吸収する
波長変換素子。
【請求項２】
前記光学フィルタは、前記変換光の強度が極大となる波長の前後約５０ｎｍ以下の変換光を透過又は吸収する
請求項１に記載の波長変換素子。
【請求項３】
前記光学フィルタによる前記変換光の波長の反射率は、約５０％以下である、又は、前記光学フィルタによる前記変換光の波長の吸収率は、約５０％以上である
請求項１又は２に記載の波長変換素子。
【請求項４】
前記光学フィルタは、前記基板及び前記波長変換部材のそれぞれと接触している
請求項１〜３のいずれか１項に記載の波長変換素子。
【請求項５】
前記光学フィルタは、誘電体多層膜を用いた光学薄膜である
請求項１〜４のいずれか１項に記載の波長変換素子。
【請求項６】
前記基板及び前記光学フィルタは、透光性を有し、
前記波長変換部材には、前記基板及び前記光学フィルタを透過した前記励起光が入射する
請求項１〜５のいずれか１項に記載の波長変換素子。
【請求項７】
前記励起光は、青色のレーザ光であり、
前記波長変換部材には、黄色蛍光体が含まれる
請求項１〜６のいずれか１項に記載の波長変換素子。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の波長変換素子と、
前記励起光を出射する励起光源とを備える
照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、波長変換素子及び波長変換素子を用いた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１には、半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子からの光であるレーザ光を波長変換する波長変換部材と、半導体レーザ素子と波長変換部材との間には、半導体レーザ素子からの光を透過させて波長変換部材が波長変換した光を反射する第１フィルタとを備える光源装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１７０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の従来技術では、波長変換部材がレーザ光を波長変換した光を発した際に、第１フィルタが波長変換した光を反射させているが、例えば、波長変換部材が変換した光を用いて周囲を照明する場合、十分な演色性の光で照明することができていない場合がある。
【０００５】
そこで、本開示は、波長変換素子から出射される光の演色性を向上させることができる波長変換素子及び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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本開示の一態様に係る波長変換素子は、基板と、励起光の少なくとも一部を波長変換した変換光を発する波長変換部材と、前記基板と前記波長変換部材との間に位置する光学フィルタとを備え、前記光学フィルタは、前記変換光の波長に含まれる約４７０ｎｍから約７５０ｎｍまでのうちの一部の波長の変換光を透過又は吸収する。
【０００７】
また、上記目的を達成するため、本開示の一態様に係る照明装置は、波長変換素子と、前記励起光を出射する励起光源とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
本開示に係る波長変換素子及び照明装置は、波長変換素子から出射される光の演色性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】図１Ａは、実施の形態に係る照明装置の斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、その他変形例に係る照明装置の斜視図である。
【図２Ａ】図２Ａは、図１Ａの照明装置において、実施の形態に係る構成要素を例示した模式図であり、灯具等は図１ＡのＩＩ−ＩＩ線における断面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図１Ａの照明装置において、その他変形例に係る構成要素を例示した模式図であり、灯具等は図１ＡのＩＩ−ＩＩ線における断面図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、図１Ａの照明装置において、その他変形例に係る構成要素を例示した模式図であり、灯具等は図１ＡのＩＩ−ＩＩ線における断面図である。
【図２Ｄ】図２Ｄは、図１Ｂの照明装置において、その他変形例に係る構成要素を例示した模式図であり、図１ＢのＩＩＤ−ＩＩＤ線における断面図である。
【図２Ｅ】図２Ｅは、図１Ｂの照明装置において、その他変形例に係る構成要素を例示した模式図であり、図１ＢのＩＩＤ−ＩＩＤ線における断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、図１Ａの実施の形態に係る照明装置の光ファイバ、及び、波長変換素子を例示する部分拡大断面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図１Ｂのその他の形態に係る照明装置の波長変換素子、及び、ライトガイドを例示する部分拡大断面図である。
【図４】図４は、実施の形態及びその他の形態に係る照明装置の波長変換素子の光学フィルタにおける光の波長と反射率とを例示する図である。
【図５】図５は、実施の形態に係る及びその他の形態照明装置の波長変換素子から出射された光の強度と光の波長とを例示する図、及び、平均演色評価数とを例示する図である。
【図６】図６は、比較例に係る照明装置の波長変換素子の光学フィルタにおける光の波長と反射率とを例示する図である。
【図７】図７は、比較例に係る照明装置の波長変換素子から出射された光の強度と光の波長とを例示する図、及び、平均演色評価数とを例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、並びに、ステップ、ステップの順序等は、一例であって本開示を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００１１】
各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されてはいない。したがって、例えば、各図において縮尺等は必ずしも一致しない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
【００１２】
以下の実施の形態に係る波長変換素子及び照明装置について説明する。
【００１３】
（実施の形態）
［構成］
［照明装置１］
図１Ａは、実施の形態に係る照明装置１の斜視図である。図２Ａは、実施の形態に係る照明装置１において、構成要素を例示した模式図であり、灯具５等は図１ＡのＩＩ−ＩＩ線における断面図である。
【００１４】
図１Ａ及び図２Ａに示すように、照明装置１は、レーザ光を用いた透過型の照明装置であり、レーザ装置３と、光ファイバ１１と、フェルール１２と、灯具５とを備える。灯具５は内部に波長変換素子４０を備える。照明装置１は、例えば、ダウンライト、スポットライト等に用いられる。ここで、レーザ光を用いた透過型の照明装置１とは、レーザ光が、波長変換素子４０の後面に照射され、波長変換された変換光（蛍光）が、波長変換素子４０の前面から送出される装置である。
【００１５】
［レーザ装置３］
レーザ装置３は、１以上のレーザ素子を備え、レーザ光を出射する装置である。本実施の形態では、レーザ装置３は、１以上のレーザ素子を備える。レーザ装置３は、例えば図２Ａに示すように、レーザ光源３１と、駆動回路３２とを有する。レーザ光は、励起光の一例である。
【００１６】
＜レーザ光源３１＞
図２Ａに示すように、レーザ光源３１は、レーザ光を出射する。レーザ光源３１は、光ファイバ１１の一端面である入射面にレーザ光を入射させる。なお、本実施の形態では、１つのレーザ光源３１を用いてもよく、複数のレーザ光源３１を用いてもよい。レーザ光源３１は、励起光源の一例である。
【００１７】
レーザ光源３１は、半導体レーザによって構成されてもよいし、例えばＩｎＧａＮ系レーザダイオード及びＡｌＩｎＧａＮ系レーザダイオードで構成されてもよい。レーザ光源３１は、出射する光が波長変換素子４０の後述する波長変換部材４３を励起できるのであれば、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）であってもよい。
【００１８】
なお、レーザ光源３１が出射するレーザ光の出力は、駆動回路３２によって制御される。本実施の形態では、レーザ光源３１が出射するレーザ光は、紫色から青色までの波長帯域のうちの所定の波長の光である。紫色、青色等のレーザ光は、客観的に、紫色、青色等のレーザ光と認識することができる色である。
【００１９】
＜駆動回路３２＞
駆動回路３２は、電力線等によって電力系統と電気的に接続され、電力をレーザ光源３１に供給する。また、駆動回路３２は、レーザ光源３１が所定のレーザ光を発するように、レーザ光源３１の出力を駆動制御する。
【００２０】
駆動回路３２は、各々のレーザ光源３１が発するレーザ光を調光する機能を有してもよい。また、駆動回路３２は、パルス信号に基づいて、レーザ光源３１を駆動する発振器等で構成されていてもよい。
【００２１】
次に、光ファイバ１１等の構成について、図３Ａを用いて説明する。図３Ａは、実施の形態に係る照明装置１の光ファイバ１１、及び、波長変換素子４０を例示する部分拡大断面図である。
【００２２】
［光ファイバ１１］
図２Ａ及び図３Ａに示すように、光ファイバ１１は、例えば高屈折率のコアをコアより低屈折率のクラッド層が包んだ二重構造で構成される伝送体であり、例えば、石英ガラス、プラスチック等の材料で構成されている。光ファイバ１１は、レーザ光源３１が出射するレーザ光を伝送させる。本実施の形態では、光ファイバ１１は、１以上のレーザ光源３１のうち対応するレーザ素子が出射するレーザ光を伝送させる。光ファイバ１１の一端には、１以上のレーザ光源３１の発するレーザ光が入射され、１以上のレーザ光源３１の発したレーザ光が光ファイバ１１の他端から出射される。
【００２３】
なお、光ファイバ１１の一端は、レーザ光が伝送する光路の上流であり、他端はレーザ光が伝送する光路の下流であるとする。
【００２４】
図３Ａに示すように、光ファイバ１１は、導光されたレーザ光が出射する出射面１１ａを有する。出射面１１ａは、光ファイバ１１の他端である。出射面１１ａは、図２Ａのフェルール１２を介して波長変換素子４０と対向している。出射面１１aは、略鏡面つまりほぼ平坦な面である。出射面１１ａの粗面は、例えば研磨により形成してもよく、光ファイバ１１をクリーブすることで形成してもよい。なお、出射面１１ａには、粗面が形成されていてもよく、端面での光ロスを低減するための構造が形成されていてもよい。光ロスを低減するための構造として、例えば、誘電体膜によるＡＲコート及びインプリント加工などがあげられる。なお、誘電体膜は、レーザ耐性の観点より、無機膜である事が望ましい好ましい。
【００２５】
［フェルール１２］
フェルール１２は、光ファイバ１１の他端側を保持している。具体的には、フェルール１２は、光ファイバ１１の出射面１１ａから出射されたレーザ光を、波長変換素子４０に入射させるように、光ファイバ１１の他端を保持している。フェルール１２の光軸は、主たる光の出射方向と一致する直線であり、一点鎖線で示す中心軸Ｏと略一致している。
【００２６】
［波長変換素子４０］
波長変換素子４０は、レーザ光源３１から出射されたレーザ光を波長変換する波長変換体である。波長変換素子４０は、平板状のプレートである。本実施の形態では、波長変換素子４０は、例えば、基板４１、光学フィルタ４２、及び、波長変換部材４３で構成され、これらが順番に積層された多層構造体である。
【００２７】
基板４１は、フェルール１２と対向するように配置されている。基板４１は、透光性を有し、例えば単結晶サファイアである。基板４１は、フェルール１２から出射されたレーザ光が入射する。つまり、基板４１のフェルール１２と対向する面が波長変換素子４０の入射面となる。基板４１の入射面は、フェルール１２の光軸と直交している。
【００２８】
また、基板４１は、灯具５の後述するヒートシンク１５１に接触した状態で、ヒートシンク１５１に固定される。これにより、基板４１は、波長変換部材４３がレーザ光を波長変換する際に生じる熱を放熱させる。
【００２９】
光学フィルタ４２は、基板４１のレーザ光が入射する側とは反対側の面に積層されている。つまり、光学フィルタ４２は、基板４１と波長変換部材４３との間に配置されている。本実施の形態では、光学フィルタ４２は、基板４１と波長変換部材４３とによって挟まれ、基板４１及び波長変換部材４３のそれぞれと接触している。
【００３０】
光学フィルタ４２は、誘電体多層膜を用いた光学薄膜である。本実施の形態の光学フィルタ４２は、基板４１から入射されたレーザ光を透過させ、かつ、波長変換部材４３で波長変換された変換光の一部透過又は吸収し、その他の変換光は反射する。より具体的には、光学フィルタ４２は、変換光の波長に含まれる約４７０ｎｍから約７５０ｎｍまでのうちの一部の波長の変換光を透過又は吸収し、その他の変換光は反射する。本実施の形態では、光学フィルタ４２は、変換光の強度が極大となる波長の前後約５０ｎｍ以下の波長を透過又は吸収し、その他の変換光は反射する。変換光の強度の極大が約５５０ｎｍであるため、光学フィルタ４２は、変換光のうちの約５００ｎｍから約６００ｎｍまでの波長の変換光を透過又は吸収し、その他の変換光は反射する。特に、光学フィルタ４２は、変換光の強度が極大となる波長の前後約５０ｎｍの波長を透過又は吸収することが好ましい。
【００３１】
また、光学フィルタ４２による変換光の極大波長とその周辺波長の反射率は、約５０％以下であることが好ましい。又は、光学フィルタ４２による一部の波長の変換光の吸収率は、約５０％以上であることが好ましい。
【００３２】
波長変換部材４３は、基板４１に光学フィルタ４２が積層されている側とは反対側の面に積層されている。つまり、波長変換部材４３には、基板４１及び光学フィルタ４２を透過したレーザ光が入射する。本実施の形態では、波長変換部材４３には、黄色蛍光体が含まれており、レーザ光が入射すると、黄色の変換光を発する。
【００３３】
波長変換部材４３は、例えば板状に形成される。波長変換部材４３は、レーザ光によって変換光を発する蛍光体（本実施の形態では黄色蛍光体）を含み、当該蛍光体をセラミック、シリコーン樹脂等からなる透明材料であるバインダに、分散されて保持されている。波長変換部材４３は、例えばＹＡＧ（Ｙｔｔｒｉｕｍ  Ａｌｕｍｉｎｕｍ  Ｇａｒｎｅｔ）系蛍光体、カズン系蛍光体、エスカズン系蛍光体あるいはＢＡＭ（Ｂａ、Ｍｇ、Ａｌ）系蛍光体等であり、レーザ光の種類に応じて適宜選択することができる。なお、バインダは、セラミック、シリコーン樹脂に限定されるものではなく、透明ガラス等のその他の透明材料を用いてもよい。
【００３４】
図３Ａに示す例では、波長変換部材４３は、レーザ光源３１から出射されたレーザ光が入射し、入射されたレーザ光の少なくとも一部を波長変換し、波長変換した変換光を発する。波長変換部材４３が波長変換した変換光は、蛍光である。より具体的には、波長変換部材４３は、入射されたレーザ光の少なくとも一部を波長変換する機能を有する。本実施の形態では、波長変換部材４３から光が出射する側の面が波長変換部材４３の表面４３ａであり、光学フィルタ４２と接触する側の面が波長変換部材４３の裏面４３ｂである。波長変換部材４３では、裏面４３ｂから入射したレーザ光を波長変換した変換光と、波長変換されなかったレーザ光（波長変換されずに波長変換部材４３を通過したレーザ光）とが、表面４３ａから出射する。変換光及びレーザ光を纏めて、単に光と言うことがある。
【００３５】
なお、波長変換に伴う損失は熱に変わる。波長変換部材４３は温度が高くなると波長変換効率が下がる温度消光特性を有するため、波長変換部材４３の放熱は非常に重要である。波長変換部材４３は、基板４１等を介して、ヒートシンク１５１で支持されている。より具体的には、波長変換部材４３は、中心軸Ｏと交差する位置で、基板４１等を介して、ヒートシンク１５１の他端面に固定され、ヒートシンク１５１と熱的に接続されている。つまり、波長変換部材４３に生じる熱を放熱し易くするために、波長変換素子４０の一方面をヒートシンク１５１の他端面に接触させている。中心軸Ｏは、図２Ａに示すように、例えば筒状の灯具５の場合、灯具５から出射される光の開口面と直交し、かつ、開口面の中心を通過する直線である。
【００３６】
本実施の形態では、波長変換部材４３は、例えば、レーザ装置３からの青色のレーザ光の一部を吸収して緑色〜赤色の変換光と、波長変換部材４３により吸収されず出射された青色のレーザ光とが合わさり、疑似的な白色の変換光を出射する。なお、波長変換部材４３は、レーザ装置３が青色のレーザ光を出射する場合、青色のレーザ光の一部を吸収して、例えば緑色〜黄色に波長変換する複数種類の蛍光体を含んでいてもよい。
【００３７】
なお、波長変換部材４３が複数種類の蛍光体を含む場合は、変換光の強度が極大となる極大波長が複数存在することがある。この場合、光学フィルタ４２は、１つの極大波長の前後約５０ｎｍの波長を透過又は吸収してもよいし、複数の極大波長の前後約５０ｎｍの波長を透過又は吸収してもよい。
【００３８】
次に、光ファイバ１１等の構成について、波長変換素子４０の波長変換部材４３から出射された光を配光制御する灯具５について説明する。
【００３９】
［灯具５］
図１Ａ及び図２Ａに示すように、灯具５は、光ファイバ１１を介して伝送されたレーザ装置３からのレーザ光を波長変換した変換光とレーザ光とを合わせて照明光として出射するために用いられる。灯具５は、例えば、ステンレス製のファイバカップリング、ガラス製のレンズ、アルミ製のホルダー、及び、アルミ製の外郭で構成される。
【００４０】
本実施の形態では、灯具５は、ヒートシンク１５１と、外装部１５３と、反射部材１５７と、レンズ１５８とを有する。
【００４１】
＜ヒートシンク１５１＞
図２Ａに示すように、ヒートシンク１５１は、波長変換部材４３に生じた熱を放熱するための放熱部材である。ヒートシンク１５１は、中心軸Ｏと交差する位置に配置される波長変換素子４０を保持している。
【００４２】
ヒートシンク１５１は、複数のフィンと、挿入部１５１ａとを有する。
【００４３】
挿入部１５１ａには、フェルール１２が保持されている。挿入部１５１ａは、フェルール１２を挿入した状態で、フェルール１２を保持する保持部である。また、挿入部１５１ａは、フェルール１２を所定の姿勢で固定する。また、挿入部１５１ａは、中心軸Ｏと重なる位置に形成されている。
【００４４】
＜外装部１５３＞
外装部１５３は、ヒートシンク１５１と接続され、光路の下流側に配置されている。具体的には、外装部１５３は、波長変換部材４３よりも光路の下流側に配置されている。また、外装部１５３は、光路の前後で開く開口を有する無底の筒体である。
【００４５】
＜反射部材１５７＞
反射部材１５７は、波長変換部材４３から出射された変換光をレンズ１５８に向けて反射する。反射部材１５７は、波長変換部材４３からレンズ１５８に向けて大径化したお椀状の部材である。反射部材１５７は、波長変換部材４３の周囲を囲むように、レンズ１５８と対向した状態で、ヒートシンク１５１の他端面に固定されている。
【００４６】
＜レンズ１５８＞
レンズ１５８は、例えばフレネルレンズである。レンズ１５８は、外装部１５３の開口を塞ぐように外装部１５３に固定されている。具体的には、レンズ１５８は、波長変換部材４３と対向する姿勢で外装部１５３に固定され、波長変換部材４３から出射された変換光が入射される。そして、レンズ１５８は、所定の照明を行うように変換光を配光制御して出射する。
【００４７】
［実験結果］
以下、実施の形態に係る波長変換素子４０の実験結果について説明する。
【００４８】
図４は、実施の形態及びその他の形態に係る照明装置１の波長変換素子４０の光学フィルタ４２における光の波長と反射率とを例示する図である。
【００４９】
図４に示すように、本実施の形態の波長変換素子４０は、レーザ光を波長変換部材４３が波長変換した変換光のうちの、所定波長の変換光を光学フィルタ４２が透過させる。本実施の形態の波長変換素子４０は、変換光の波長約５００ｎｍから約６５０ｎｍまでのうちの一部である黄色の波長の変換光を透過させる。本実施の形態における波長変換素子４０の光学フィルタ４２による変換光の極大波長とその周辺波長の反射率は、約５０％以下である。
【００５０】
図５は、実施の形態及びその他の形態に係る照明装置１の波長変換素子４０から出射された光の強度と光の波長とを例示する図、及び、平均演色評価数とを例示する図である。
【００５１】
図５では、光学フィルタ４２の変換光の極大波長とその周辺波長の反射率が０％の場合（前記変換光が全透過する場合）に、波長約４３０ｎｍから約４７０ｎｍまでの間にピークを有するレーザ光を波長変換素子４０に入射させた場合である。図５は、このような波長変換素子４０を用いたときの、波長変換素子４０から出射される光のスペクトルを示す。
【００５２】
図５では、波長変換素子４０から出射された変換光である波長約４７０ｎｍから約７５０ｎｍまでのうちの一部である黄色の波長の変換光を、光学フィルタ４２が透過させている。変換光の強度が極大となる波長は、約５５０ｎｍから約５７０ｎｍまでの間に存在している。図５では、光学フィルタ４２は、変換光の強度が極大となる波長から前後約１０ｎｍの変換光を透過させている。光学フィルタ４２の反射率が０％であるため、変換光の波長約５５０ｎｍから約５７０ｎｍまでにおいて、波長変換素子４０から出射される光（照明するための光）の強度が約１／２となっている。これは、波長変換部材４３によってレーザ光が波長変換された変換光は全方向に照射されるため、光学フィルタ４２が極大波長とその周辺波長の変換光を全透過させる場合（光学フィルタ４２の反射率が０％の場合）、変換光のうちの約半分の変換光が照明するための光として波長変換素子４０から出射される。例えば、光学フィルタ４２を透過した残りの半分の変換光は、灯具５によって吸収されて、照明装置１による照明には寄与しない。
【００５３】
このような波長変換素子４０を用いた照明装置１の平均演色評価数Ｒａを算出した。ここで、平均演色評価数とは、試験色（Ｒ１〜Ｒ８）を、試料光源と基準光で照明したときの色ずれの大きさを表した指数である。基準光で試験色を見たときを１００とし、色ずれが大きくなるにしたがって試験色の数値が小さくなる。平均演色評価数Ｒａは、試験色（Ｒ１〜Ｒ８）の演色評価数値の平均値として表される。本実施の形態の平均演色評価数Ｒａは、８０．２となった。
【００５４】
このように、波長変換素子４０では、光学フィルタ４２が変換光のうちの、強度の高い極大波長とその周辺波長の変換光を透過又は吸収することで、波長変換素子４０から出射する変換光を制御することができる。このため、波長変換素子４０及び照明装置１では、波長変換部材４３によって波長変換される変換光を光学フィルタ４２によって制御することで、変換光の演色性を向上させることができる。
【００５５】
［比較例］
図６は、比較例に係る照明装置の波長変換素子の光学フィルタにおける光の波長と反射率とを例示する図である。
【００５６】
図６に示すように、比較例の波長変換素子では、波長変換部材がレーザ光を波長変換した変換光を、光学フィルタが全反射する。つまり、上述の実施の形態と異なり、比較例の波長変換素子は、変換光の波長のうちの一部の波長の変換光を透過させるということはしない。
【００５７】
図７は、比較例に係る照明装置の波長変換素子から出射された光の強度と光の波長とを例示する図、及び、平均演色評価数とを例示する図である。
【００５８】
図７では、光学フィルタの反射率が約１００％の場合に、波長約４３０ｎｍから約４８０ｎｍまでの間にピークを有するレーザ光を波長変換素子に入射させた場合である。図７は、このような波長変換素子を用いたときの、波長変換素子から出射される光のスペクトルを示す。
【００５９】
図７では、波長変換素子から出射された変換光を光学フィルタが全反射している。このため、比較例では、変換光の強度が低下しておらず、実施の形態の図５よりも、黄色い波長の強度の高い変換光が出射されている。
【００６０】
このような波長変換素子を用いた比較例の照明装置の平均演色評価数Ｒａを算出した。比較例の平均演色評価数Ｒａは、６８．３となった。このため、本実施の形態に比べて演色性が悪く、比較例の波長変換素子を用いた照明装置は、本実施の形態の波長変換素子４０を用いた照明装置１よりも、照明による色再現性が悪い。
【００６１】
［作用効果］
次に、本実施の形態における波長変換素子４０及び照明装置１の作用効果について説明する。
【００６２】
上述したように、本実施の形態の波長変換素子４０は、基板４１と、励起光（本実施の形態ではレーザ光）の少なくとも一部を波長変換した変換光を発する波長変換部材４３と、基板４１と波長変換部材４３との間に位置する光学フィルタ４２とを備える。そして、光学フィルタ４２は、変換光の波長に含まれる約４７０ｎｍから約７５０ｎｍまでのうちの一部の波長の変換光を透過又は吸収する。
【００６３】
これによれば、光学フィルタ４２によって、波長変換部材４３で波長変換した変換光の一部を透過又は吸収されるため、波長変換素子４０は、波長変換部材４３から出射される光を制御することができる。つまり、波長変換素子４０は、変換光の波長約４７０ｎｍから約７５０ｎｍうちの一部の波長の変換光をカットすることができる。このように、光学フィルタ４２は、変換光のうちの、強度の高い極大波長とその周辺波長の変換光を透過又は吸収する。
【００６４】
したがって、この波長変換素子４０によれば、波長変換素子４０から出射される光の演色性を向上させることができる。
【００６５】
また、本実施の形態の照明装置１は、波長変換素子４０と、励起光を出射するレーザ光源３１とを備える。
【００６６】
この照明装置１においても、上述と同様の作用効果を奏する。
【００６７】
また、本実施の形態の波長変換素子４０において、光学フィルタ４２は、変換光の強度が極大となる波長の前後約５０ｎｍ以下の変換光を透過又は吸収する。
【００６８】
これによれば、波長変換素子４０では、変換光の強度が極大となる部分の波長をカットすることができるため、波長変換素子４０から出射される光の演色性をより確実に向上させることができる。
【００６９】
また、本実施の形態の波長変換素子４０において、光学フィルタ４２による変換光の極大波長とその周辺波長の反射率は、約５０％以下である。又は、光学フィルタ４２による変換光の極大波長とその周辺波長の吸収率は、約５０％以上である。
【００７０】
これによれば、波長変換素子４０の波長変換部材４３は、レーザ光を波長変換する際に全方向に変換光を出射するため、出射した変換光のうちの約半分の変換光が光学フィルタ４２に入射することとなる。つまり、波長変換素子４０は、変換光のうちの、強度の高い極大波長とその周辺波長の変換光を最大５０％カットすることができる。このため、波長変換素子４０では、波長変換素子４０から出射される光の演色性をより確実に向上させることができる。
【００７１】
また、本実施の形態の波長変換素子４０において、光学フィルタ４２は、基板４１及び波長変換部材４３のそれぞれと接触している。
【００７２】
これによれば、波長変換部材４３が光学フィルタ４２と接触しているため、波長変換部材４３がレーザ光を波長変換する際に生じる熱を光学フィルタ４２に伝導させることができる。また、光学フィルタ４２は、この熱を基板４１にも伝導させることができる。このため、波長変換素子４０では、波長変換部材４３で生じた熱を逃がすことができるため、波長変換部材４３が波長変換する変換光の強度を安定させることができる。
【００７３】
特に、基板４１がヒートシンク１５１等に接触している場合、波長変換素子４０の放熱効果を期待することができる。
【００７４】
本実施の形態の波長変換素子４０において、光学フィルタ４２は、誘電体多層膜を用いた光学薄膜である。
【００７５】
この場合においても上述と同様の作用効果を奏する。
【００７６】
また、本実施の形態の波長変換素子４０において、基板４１及び光学フィルタ４２は、透光性を有する。そして、波長変換部材４３には、基板４１及び光学フィルタ４２を透過した励起光が入射する。
【００７７】
例えば、波長変換部材における光学フィルタ側とは反対側の表面にレーザ光を入射させた場合、波長変換部材の表面の粗さによっては、レーザ光のうちの一部のレーザ光を所望の方向に反射させ難く、レーザ光が反射する方向を制御し難くなる。このため、波長変換部材の表面からレーザ光を入射させて、この表面から変換光を出射させ、かつ、この表面でレーザ光を反射させる場合では、波長変換素子から所望の光を得難くなる。
【００７８】
しかし、本実施の形態の波長変換素子４０では、波長変換部材４３における光学フィルタ４２側の裏面４３ｂに入射させ、波長変換部材４３の表面４３ａから変換光を出射させるため、波長変換部材４３の表面４３ａからレーザ光を入射させる場合よりも、レーザ光のうちの一部のレーザ光を変換光と同一の方向に出射させ易くなるため、所望の光を得易くなる。
【００７９】
また、本実施の形態の波長変換素子４０において、励起光は、青色のレーザ光である。そして、波長変換部材４３には、黄色蛍光体が含まれる。
【００８０】
これによれば、波長変換素子４０から出射される光は、波長変換されずに波長変換素子４０を透過した青色のレーザ光と、波長変換素子４０で波長変換された黄色の変換光とを含む。波長変換素子４０から出射される光は、光学フィルタ４２によって、黄色の変換光の一部がカットされている。このため、波長変換素子４０では、波長変換素子４０から出射される光の演色性をより確実に向上させることができる。
【００８１】
（その他変形例等）
以上、本開示について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、上記実施の形態に限定されるものではない。
【００８２】
例えば、上記実施の形態に係る照明装置１は、反射部材１５７を備えているが、図２Ｂに示すように、反射部材１５７を備えていなくてもよい。図２Ｂは、上記実施の形態に係る照明装置において、その他変形例の構成要素を例示した模式図であり、灯具等は図１ＡのＩＩ−ＩＩ線における断面図である。反射部材１５７は、波長変換素子４０から出射される光をレンズ１５８に向けて反射することで、波長変換素子４０から出射される光を効率的に灯具５の開口部から外部に放射させるが、光のスペクトルは制御しない。このため、照明装置１の効率を高める必要が無い場合、反射部材１５７は、必須の構成要件ではない。
【００８３】
また、上記実施の形態に係る照明装置１は、図２Ｃに示すように、反射部材１５７を備えずに、異形レンズ１５９を用いてもよい。図２Ｃは、上記実施の形態に係る照明装置において、その他変形例の構成要素を例示した模式図であり、灯具等は図１ＢのＩＩＤ−ＩＩＤ線における断面図である。異形レンズ１５９は、例えば、図２Ｃに示すように、灯具５の開口部に面した平面と、側面に回転放物面と、円錐台形状の凹部を備える。異形レンズ１５９の凹部から入射した光は、回転放物面で反射され、底面から灯具５の開口部方向へ出射される。異形レンズ１５９の回転放物面が反射部材１５７と同様の働きを持つため、反射部材１５７を備えてなくとも、波長変換部材４３から出射される光を効率的に灯具５の開口部から外部に放射させる。
【００８４】
また、その他の形態に係る照明装置２は、図１Ｂ及び図２Ｄに示すように、レーザ光を用いた透過型の照明装置であり、１つ以上のレーザ光源３３１と、レンズ３３２と、波長変換素子４０と、ライトガイド３３３と、光ファイバ３１１と、ヒートシンク３５１と、外装部３５２とを備える。照明装置２は、例えば、内視鏡光源又は顕微鏡用光源等に用いられる。ここで、レーザ光を用いた透過型の照明装置２とは、レーザ光が、波長変換素子４０の後面に照射され、波長変換された変換光（蛍光）が、波長変換素子４０の前面から送出される装置である。
【００８５】
その他の実施の形態に係る照明装置２では、図２Ｄに示すように、１つ以上のレーザ光源３３１から出射したレーザ光が、レンズ３３２で向きを変更され、波長変換素子４０に集光しながら入射する。レンズの中心軸は、上述の中心軸Ｏと略一致する。これにより、複数のレーザ光源３３１から出射する複数本のレーザ光を、波長変換素子４０へ集光させ、波長変換素子４０の発光の輝度を向上させることができる。
【００８６】
また、上記その他の形態に係る照明装置２では、図２Ｅに示すように、レンズ３３２と波長変換素子４０との間に、ライトガイド３３５を備えることが好ましい。ライトガイド３３５の中心軸Ｏは、上述の中心軸Ｏと略一致する。ライトガイド３３５ではレーザ光が伝送する方向と直交する平面で伝送路を切断した場合の断面が、多角形状である。ここで、ライトガイド３３５の断面が多角形状とは、正多角形を含むだけでなく、実質的に多角形状と見なせるものを含む。つまり、多角形を形成する複数の面の一部又は全ての面が平面だけでなく、湾曲していてもよく、波面状になっていてもよい。なお、ライトガイド３３５の断面には、少なくとも直線の一辺を有していてもよく、残りの辺が円弧状であってもよい。ライトガイド３３５の一端に入射した複数本のレーザ光は、ライドガイド３３５の内部で幾度も反射を繰り返しながら導光するため、内部を導光するレーザ光は、ミキシングされ、ライトガイド３３５の多端から均一に出射される。これにより、波長変換素子４０へ均一なレーザ光を入射させることで、波長変換素子４０の発光の均斉度を向上させることができる。
【００８７】
また、図２Ｄ及び図３Ｂに示すように、波長変換素子４０から出射される光は、ライトガイド３３３の一端から入射し、内部で導光され、他端から放射される。ライトガイド３３３では、レーザ光が伝送する方向と直交する平面で伝送路を切断した場合の断面が、多角形状である。ここで、ライトガイド３３３の断面が多角形状とは、正多角形を含むだけでなく、実質的に多角形状と見なせるものを含む。つまり、多角形を形成する複数の面の一部又は全ての面が平面だけでなく、湾曲していてもよく、波面状になっていてもよい。なお、ライトガイド３３３の断面には、少なくとも直線の一辺を有していてもよく、残りの辺が円弧状であってもよい。ライトガイド３３３の一端に入射した波長変換素子４０から出射される光は、ライドガイド３３３の内部で幾度も反射を繰り返しながら導光するため、内部を導光する上記の光は、ミキシングされ、ライトガイド３３３の他端から均一に出射される。ライトガイド３３３の他端から出射した光は、光ファイバ３１１の一端に入射し導光される。これにより、波長変換素子４０の発光を均斉化して光ファイバ３１１の一端に入射でき、光ファイバ３１１の他端から出射された光は、対象を均一に照明できる。
【００８８】
上記実施の形態に係る波長変換素子及び照明装置において、波長変換素子における光学フィルタ側とは反対側の表面にレーザ光を入射させてもよい。このため、波長変換素子の裏面にレーザ光を入射させることに限定されない。  その他、実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。
【符号の説明】
【００８９】
１、２  照明装置
３１、３３１  レーザ光源（励起光源）
４０  波長変換素子
４１  基板
４２  光学フィルタ
４３  波長変換部材
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
2020160366.tif 000011
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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