(57)【要約】【課題】コヒーレンスが低減された高輝度拡散光を放出可能な固体照明装置を提供する。【解決手段】固体照明装置は、半導体レーザー素子と台座部と導光部と集光光学部と照射部と出射光学部とを有する。半導体レーザー素子は、可視光の波長範囲を有するレーザー光を放出する。台座部は、第１の面と、第１の面から後退し第１の面の側に向かって拡幅する内壁を有する凹部と、を有する。導光部は、内壁に沿って線状に設けられ、導入されたレーザー光を導光し、内壁の面の側に向かって放出する。照射部は、内壁と導光部との間に線状に設けられ、導光部から放出されたレーザー光が導入される照射部であって、レーザー光の一部を散乱光に転じて放出する。集光光学部は、散乱光を第１の面の側に向かって集光する。出射光学部には、散乱光が集光光学部により集光されて照射される。出射光学部は、散乱光を導光または散乱させて放出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光を放出する半導体レーザーと、
第１の面と、前記第１の面から後退し前記第１の面の側に向かって拡幅する内壁を有する凹部と、を有する台座部と、  
前記内壁に沿って線状に設けられ、導入された前記レーザー光を導光し、前記内壁の面の側に向かって放出させる導光部と、
前記内壁と前記導光部との間に線状に設けられ、前記導光部から放出された前記レーザー光が導入される照射部であって、前記レーザー光の少なくとも一部を散乱光に変換して放出する照射部と、
前記散乱光を前記第１の面の側に向かって集光する集光光学部と、
前記集光光学部により集光された前記散乱光が照射される出射光学部であって、前記散乱光を導光または散乱させて放出する出射光学部と、
を備えた固体照明装置。
【請求項２】
前記照射部は、前記レーザー光の一部を吸収し、波長変換光を放出する波長変換層を少なくとも有し、
前記台座部は、熱伝導性材料からなる請求項１記載の固体照明装置。
【請求項３】
前記導光部と前記集光光学部は、一体成型体である請求項１または２に記載の固体照明装置。
【請求項４】
前記半導体レーザーは、第１のレーザー光を放出する第１のレーザー素子と、第２のレーザー光を放出する第２のレーザー素子と、を有し、
前記導光部は、前記第１のレーザー光を導光する第１の領域と、前記第２のレーザー光を導光する第２の領域と、を有し、
前記照射部は、前記内壁と前記導光部の前記第１の領域との間に設けられ前記第１のレーザー光の少なくとも一部を第１の散乱光に変換する第１の領域と、前記内壁と前記導光部の第２の領域との間に設けられ前記第２のレーザー光の少なくとも一部を第２の散乱光に変換する第２の領域と、を有し、
前記集光光学部は、前記第１の散乱光を前記出射光学部に向かって集光させる第１の領域と、前記第２の散乱光を前記出射光学部に向かって集光させる第２の領域と、を有する
する請求項１〜３のいずれか１つに記載の固体照明装置。
【請求項５】
前記第１の散乱光の色と、前記第２の散乱光の色と、は、異なる請求項４記載の固体照明装置。
【請求項６】
前記第１および第２のレーザー素子の少なくとも一方の光出力を調整する光出力調整手段をさらに備え、
前記第１の散乱光の光強度に対する前記第２の散乱光の光強度の比率を変化させる請求項５記載の固体照明装置。
【請求項７】
前記半導体レーザーと前記集光光学部との間に設けられ、前記レーザー光を伝送する光ファイバーをさらに備えた請求項１〜６のいずれか１つに記載の固体照明装置。
【請求項８】
第１の面と、前記第１の面から後退し前記第１の面の側に向かって拡幅する内壁を有する凹部と、を有し、熱伝導性材料からなる台座部と、  
前記内壁に沿って線状に離散して設けられた複数の発光体を含む照射部と、
前記複数の発光体からそれぞれ放出された放出光が照射される出射光学部であって、前記放出光を導光または散乱させて放出する出射光学部と、
を備えた固体照明装置。
【請求項９】
前記放出光の少なくとも一部を前記出射光学部に向けて集光し放出可能な集光光学部をさらに備えた請求項８記載の固体照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、固体照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶プロジェクタ、舞台照明、サーチライト、ヘッドライト、などの照明装置には、高輝度大光量白色光源が要求される。
【０００３】
高輝度大光量光源に用いる白色固体照明(ＳＳＬ: Solid-State Lighting)装置には、ＬＤ(Laser  Diode)やＬＥＤ(Light Emitting Diode：発光ダイオード)などの発光素子が用いられる。
【０００４】
発光素子をＬＤとすると、発光点が微小で指向性の高いレーザー光を用いることができる。このため、ＬＤと蛍光体層とを離間して設けて発熱源を分散しつつ、レーザー光を効率よく蛍光体層に照射することによって高輝度化が容易となる。しかしながら、レーザー光は、そのままではコヒーレンスが高いためにスペックルが生じ、ＬＥＤから放出される自然放出光とは異なる。照明光としては、ＬＥＤのような低コヒーレンスとすることが好ましい。
【０００５】
他方、発光素子をＬＥＤとすると、放出光の広がりが大きい。このため、たとえば集光レンズなどを設けて輝度を高めたＬＥＤを多数配置して高輝度大光量とすることができる。
【０００６】
発光素子がＬＤやＬＥＤの場合、波長変換光を生成するために用いる蛍光体層が発熱する。このため、蛍光体層の発光面積を小さくするには限界があり、さらなる高輝度化が容易ではない。ただし、上述のとおり、ＬＤを用いる場合、蛍光体層をＬＤから離間して配置できる。このため、ＬＥＤを用いる場合よりも、はるかに発光面積を小さくできるが、やはり限界がある。  
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−１４７１８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
コヒーレンスが低減された高輝度拡散光を放出可能な固体照明装置を提供する。  
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施形態の固体照明装置は、半導体レーザー素子と、台座部と、導光部と、照射部と、集光光学部と、出射光学部と、を有する。前記半導体レーザー素子は、可視光の波長範囲を有するレーザー光を放出する。前記台座部は、第１の面と、前記第１の面から後退し前記第１の面の側に向かって拡幅する内壁を有する凹部と、を有する。前記導光部は、前記内壁に沿って設けられ、導入された前記レーザー光を導光し、前記内壁の面の側に向かって放出させる。前記照射部は、前記内壁と前記導光部との間に線状に設けられ、前記導光部から放出された前記レーザー光が導入される照射部であって、前記レーザー光の少なくとも一部を散乱光に変換して放出する。前記集光光学部は、前記散乱光を前記第１の面の側に向かって集光する。前記出射光学部は、前記散乱光が前記集光光学部によりそれぞれ集光されて照射される。また、出射光学部は、前記散乱光を導光または散乱させて放出する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる固体照明装置の模式斜視図である。
【図２】図２（ａ）は第１の実施形態の固体照明装置の部分模式平面図、図２（ｂ）はその模式断面図、である。
【図３】図３（ａ）は第１の実施形態の第１変形例にかかる固体照明装置の部分模式平面図、図３（ｂ）はその模式断面図、である。
【図４】図４（ａ）は第１の実施形態の第２変形例にかかる固体照明装置の部分模式平面図、図４（ｂ）はその模式断面図、である。
【図５】図５（ａ）は第２の実施形態にかかる固体照明装置の模式斜視図、図５（ｂ）はその部分模式平面図、図５（ｃ）はＡ−Ａ線に沿った模式断面図、である。
【図６】図６（ａ）は第３の実施形態にかかる固体照明装置の模式斜視図、図６（ｂ）はその部分模式平面図、図６（ｃ）はＡ−Ａ線に沿った模式断面図、である。
【図７】図７（ａ）は第４の実施形態にかかる固体照明装置の模式斜視図、図７（ｂ）はその部分模式平面図、図７（ｃ）はＡ−Ａ線に沿った模式断面図、である。
【図８】第５の実施形態にかかる固体照明装置の模式断面図である。
【図９】第６の実施形態にかかる固体照明装置の模式断面図である。
【図１０】図１０（ａ）は第７の実施形態にかかる固体照明装置の模式斜視図、図１０（ｂ）はその模式平面図、図１０（ｃ）はＡ−Ａ線に沿った模式断面図、である。
【図１１】図１１（ａ）は第８の実施形態にかかる固体照明装置の模式斜視図、図１１（ｂ）はその模式平面図、図１１（ｃ）はＡ−Ａ線に沿った模式断面図、である。
【図１２】図１２（ａ）は第９の実施形態にかかる固体照明装置の模式斜視図、図１２（ｂ）はその部分模式平面図、図１２（ｃ）はＡ−Ａ線に沿った模式断面図、である。
【図１３】図１３（ａ）は第１０の実施形態にかかる固体照明装置の模式斜視図、図１３（ｂ）はその模式平面図、図１３（ｃ）はＡ−Ａ線に沿った模式断面図、である。
【図１４】図１４（ａ）は第１１の実施形態にかかる固体照明装置の模式斜視図、図１４（ｂ）はその模式平面図、図１４（ｃ）はＡ−Ａ線に沿った模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態にかかる固体照明装置の模式斜視図である。
固体照明装置は、半導体レーザー（図示せず）と、台座部２０と、導光部３０と、照射部３４と、集光光学部７０と、出射光学部４０と、を有する。
【００１２】
台座部２０は、第１の面２０ａと、第１の面から後退し前記第１の面２０ａの側に向かって拡幅する内壁を有する凹部２２と、を有する。凹部２２は、その中心軸４２の周りに設けられる。台座部２０は、熱伝導性材料である銅、銅合金、アルミニウムなどの金属やＡｌＮなどの絶縁材料からなるものとすることができる。第１の面２０ａは、図１では平坦形状を示すが、例えば、曲面形状や、段形状などを有した異形状などであっても良い。同様に、凹部２２の底面や内壁２２ａの形状も、図１の実施例に限定されず、例えば、曲面形状や、段形状などを有した異形状などであっても良い。
【００１３】
照射部３４は、台座部２０の第１の面２０ａに平行にかつ内壁２２ａに沿って線状に設けられ、導入されたレーザー光を散乱光に転じて放出する。第１の実施形態において、照射部３４は、波長変換層を含むことができる。波長変換層は、レーザー光の一部を吸収することにより波長変換光を散乱光として放出しかつレーザー光の他の一部を散乱し散乱光として放出する。
【００１４】
入光したレーザー光を導光させた後、照射部３４側に向かって放出させる導光部３０と、照射部３４から放出された散乱光を導入し、例えば、凸型曲面を有する凸部により第１の面２０ａ側に向かって集光させる集光光学部７０と、を一体的に形成した成型体８０が、第１の面２０ａ側の照射部３４の面に設けられている。なお、導光部３０と凸部からなる集光光学部７０とを一体成型体とした例を示したが、たとえば、導光部と集光光学部とを個別に設けて配置する構成でも構わない。
【００１５】
成型体８０を導光体とすると、その延在する方向に沿ってレーザー光を導光し、波長変換層を効率よく励起できる。また、成型体８０は、ガラス、シリコーンやエポキシなどの樹脂、などとすることができる。
【００１６】
出射光学部４０には、集光光学部７０から放出された散乱光が照射され、集光された散乱光を放出する。出射光学部４０の形状は、たとえば、球体や楕円体などとすることができる。この場合、内部に光拡散剤などを分散するか、または表面に微小凹凸を設けると、散乱性を高めインコヒーレントとし自然放出光に近づけることができる。出射光学部４０は、ガラス、シリコーンやエポキシなどの樹脂、などとすることができる。
【００１７】
また、出射光学部４０は、たとえば、支持棒４４の一方の側に固定することができる。支持棒４４の他方の側は、台座部２０の第１の面２０ａに固定することができる。なお、支持棒４４は遮光性を有してもよいが、透明とすると光取り出し効率を高めることができる。
【００１８】
レーザー光の散乱光とインコヒーレントな散乱光である波長変換光とは、たとえば、白色光や電球色などの混合光などを含む放出光ＧＴとなる。このため、固体照明装置は、コヒーレンスが低減された高輝度拡散光を放出できる。
【００１９】
図２（ａ）は第１の実施形態の固体照明装置の部分模式平面図、図２（ｂ）はその模式断面図、である。
半導体レーザー１０は、窒化物半導体などからなり、青紫色〜青色光（４０５〜４９０ｎｍ）の波長範囲を有するレーザー光を放出する。レーザー光は、光ファイバー１２を介して伝送され、導光部３０と集光光学部７０を一体的に形成した成型体８０に導かれる。図２（ａ）では、導光部３０および集光光学部７０は導光体からなるものとし、レーザー素子１０ａからのレーザー光が入射される第１の入射部３０ａと、レーザー素子１０ｂからのレーザー光が入射される第２の入射部３０ｂと、レーザー素子１０ｃからのレーザー光が入射される第３の入射部３０ｃと、レーザー素子１０ｄからのレーザー光が入射される第４の入射部３０ｄと、を有する。なお、レーザー素子１０の数は、４つに限定されない。図２において、成型体８０は、円、楕円などの断面を有するリング導光体であるものとする。
【００２０】
図２（ｂ）は、図１のＡ−Ａ線に沿った模式断面図である。出射光学部４０の中心を台座部２０の凹部２２の中心軸４２の近傍とすると、出射光学部４０から放出される光の指向特性を円、楕円などに近づけることが容易となる。成型体８０へ導入されたレーザー光は、反射を繰り返しつつ導光され、その一部は照射部３４へ入射する。台座部２０の第１の面２０ａは、内壁２２ａの上端部２２ｂを含む。
【００２１】
照射部３４を構成する波長変換層３４ａは、レーザー光を吸収し、レーザー光の波長よりも長い波長を有する波長変換光を放出する。たとえば、レーザー光が、青紫色〜青色光の波長範囲である場合、波長変換層３４ａとして黄色のＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet)蛍光体粒子をガラスやシリコーン樹脂などに分散したものを配置すると、波長変換光として黄色光を放出する。他方、レーザー光の他の一部は、波長変換層３４ａで散乱され、青紫色〜青色光波長範囲の散乱光となる。この結果、放出光ＧＴとして（擬似）白色光を得ることができる。
【００２２】
波長変換層３４ａは、たとえば、透光性樹脂などで凹部２２の内壁２２ａに接着することができる。また、成型体８０は、内壁２２ａおよび波長変換層３４ａと透光性樹脂などを用いて接着することができる。また、波長変換層３４ａと接着される内壁２２ａの領域にＡｇなど光反射率が高い金属を反射膜として設けると、反射光を成型体８０へ入射し光取り出し効率を高めることができる。
【００２３】
また、波長変換層３４ａは、励起光を吸収して波長変換光を放出させる際に発熱し、波長変換層３４ａの効率特性や寿命特性を低下させる要因の一つになることから、波長変換層３４ａに接する台座部２０に、熱伝導性材料である銅、銅合金、アルミニウムなどの金属やＡｌＮなどの絶縁材料を用いて放熱させる構成とすることで、波長変換層３４ａの効率特性や寿命特性を向上することができる。
【００２４】
波長変換層３４ａの幅は、たとえば、０．５ｍｍ以下とすることができる。もし、直径が０．５ｍｍのＹＡＧ蛍光体層に１Ｗの青色レーザー光を照射して１０００ルーメン（ｌｍ）を得ようとすると、輝度は１．６Ｇｃｄ・ｍ−２となるので温度上昇が急峻になり蛍光体層に劣化を生じることがある。また、直径を１ｍｍと大きくすると、輝度は０．４Ｇｃｄ・ｍ−２で、ＨＩＤ（High Intensity Discharge)の略５倍の輝度となり、蛍光体層の温度は１００℃を越える。これに対して、円形のリング導光体を用いると、０．５ｍｍの幅かつ５０ｍｍのリング直径では、温度上昇を抑制しつつ、略０．０６Ｇｃｄ・ｍ−２程度の輝度を得ることができる。すなわち、リング導光体と凹部２２の内壁２２ａとの間に線状に設けられた照射部３４により、第１の高輝度化が可能となる。
【００２５】
白色光に対して集光光学部７０の凸型曲面のレンズ焦点は、出射光学部４０の中心に略一致するようにする。出射光学部４０は、たとえば、直径が略１ｍｍの球形などとし、その表面に微小凹凸を設けたり、内部に光拡散剤を分散するなどにより光散乱性を高めコヒーレンスを低下することができる。波長変換層３４ａの幅を狭くするので、直径が略１ｍｍの出射光学部４０の輝度を高めることが容易である。出射光学部４０は、波長変換層を有していないので、発熱が抑制される。したがって、出射光学部４０の発光面積は発熱の影響を考慮せずに、もう一段階縮小できる。すなわち、サイズの小さい出射光学部４０とすることにより、第２の高輝度化（Ｇｃｄ・ｍ−２オーダー）が可能となる。
【００２６】
凸型曲面を有する集光光学部７０は集光作用を有するので、波長変換光と散乱光とを集光しつつ出射光学部４０へ入射させることができる。
【００２７】
図３（ａ）は第１の実施形態の第１変形例にかかる固体照明装置の部分模式平面図、図３（ｂ）はＢ−Ｂ線に沿った模式断面図、である。
照射部３４ａや、導光部３０と集光光学部７０を一体的に形成した成型体８０の第１の面２０ａ側からみた平面形状は、円形に限定されない。たとえば、本図のように楕円形状とすることが出来る。このようにすると、指向特性を楕円形に近づけることができる。
【００２８】
なお、本明細書において、照射部、導光部および集光光学部の平面形状が「線状」とは、直線、または曲線であることを意味する。また、「線状」とは、線の幅、すなわち、照射部、導光部、集光光学部の幅には限定されないものとする。
【００２９】
図４（ａ）は第１の実施形態の第２変形例にかかる固体照明装置の部分模式平面図、図４（ｂ）はその模式断面図、である。
第２変形例では、導光部３０と集光光学部７０とを一体的に形成した成型体８０は、直線状に２つ平行して設けられる。また、出射光学部４０は、２つの成型体８０ａ、８０ｂの中間領域に線状に設けられる。レーザー素子１０ａから放出されたレーザー光は、第１の成型体８０ａの一方の端部へ導入される。レーザー素子１０ｂから放出されたレーザー光は、第１の成型体８０ａの他方の端部へ導入される。レーザー素子１０ｃから放出されたレーザー光は、第２の成型体８０ｂの一方の端部へ導入される。レーザー素子１０ｃから放出されたレーザー光は、第２の成型体８０ｂの他方の端部へ導入される。このような構造を有する第２変形例は、高輝度大光量線状光源として作用する。
【００３０】
図５（ａ）は第２の実施形態にかかる固体照明装置の模式斜視図、図５（ｂ）はその部分模式平面図、図５（ｃ）はＡ−Ａ線に沿った模式断面図、である。
導光部と集光光学部とを一体的に形成した成型体は、第１のレーザー素子（図示せず）から放出される第１のレーザー光が入射される第１の領域８０と、第２のレーザー素子（図示せず）から放出される第２のレーザー光が入射される第２の領域８１とを有する。成型体の第１の領域８０は、導光部の第１の領域３０と、集光光学部の第１の領域７０とを有する。また、成型体の第２の領域８１は、導光部の第２の領域３１と、集光光学部の第２の領域７１とを備える。
【００３１】
照射部は、第１の領域３４と第２の領域３５とを有する。照射部の第１の領域３４は、例えば、青紫色〜青色光の波長範囲を有する第１のレーザー光の一部を吸収して白色の波長変換光を第１の散乱光として放出する第１の波長変換層３４ａを含む。また、照射部の第２の領域３５は、例えば、青紫色〜青色光の波長範囲を有する第２のレーザー光の一部を吸収して白色の波長変換光を第２の散乱光として放出する第２の波長変換層３５ａを含む。第１の領域３４の上方に設けられた集光光学部の第１の領域７０は、凸型曲面により第１の散乱光を集光して、出射光学部４０へ向けて放出する。また、照射部の第２の領域３５の上方に設けられた集光光学部の第２の領域７１は、凸型曲面により第２の散乱光を集光して、出射光学部４０へ向けて放出する。
【００３２】
集光光学部の第１の領域７０の凸型曲面の曲率と集光光学部の第２の領域７１の凸型曲面の曲率とを異なるようにすると、出射光学部４０の略同一の位置に第１の散乱光と第２の散乱光とを集光することができる。たとえば、第１の散乱光の色と第２の散乱光の色とを略同一にし、照射部の数量を増やすことで、出射光学部４０における混合光ＧＴを高輝度化かつ大光量化することができる。なお、集光光学部の領域の数と照射部の領域の数は、２つに限定されない。また、第１のレーザー素子と第２のレーザー素子の種類が同一の場合は、レーザー素子を共通化し、放出されるレーザー光を第１のレーザー光と第２のレーザー光に分岐する構成とすることもできる。
【００３３】
図６（ａ）は第３の実施形態にかかる固体照明装置の模式斜視図、図６（ｂ）はその部分模式平面図、図６（ｃ）はＡ−Ａ線に沿った模式断面図、である。
照射部は、第１の領域３４と第２の領域３５とを有し、第１の散乱光の色と第２の散乱光の色とが異なる構成である。第１の領域３４は、例えば、青紫色〜青色光の波長範囲を有する第１のレーザー光の一部を吸収して、色温度の高い白色光を第１の散乱光として放出するように蛍光体の組成および混合比などが調整された第１の波長変換層３４ａを含む。第２の領域３５は、例えば、青紫色〜青色光の波長範囲を有する第２のレーザー光の一部を吸収して、色温度の低い電球色の光を第２の散乱光として放出するように蛍光体の組成および混合比などが調整された第２の波長変換層３５ｃを含む。
【００３４】
第１および第２のレーザー素子の少なくとも一方の光出力を可変できる光出力調整手段（図示せず）を接続し、第１の散乱光に対する第２の散乱光の光強度の比率を可変させることにより、出射光学部４０からの混合光ＧＴの発光色を、第１の散乱光の色（色温度が高い色）から第２の散乱光の色（色温度が低い色）までの範囲で制御することが可能である。光出力調整手段は、例えば、レーザー素子を駆動する電圧や電流を可変させたり、ＰＷＭ調光したりして、レーザー素子からの光出力を制御する機能を有した制御回路等である。また、光出力調整手段は、レーザー素子から集光光学部までのレーザー光の経路内に、導光するレーザー光の光強度を変化させることができる光学部品、例えば、透過率や透過方向を可変できるフィルター、反射率や反射方向を可変できる反射部材、光スイッチ等を設けた構成でもよい。なお、導光部の領域の数、集光光学部の領域の数および照射部の領域の数は、２つに限定されない。
【００３５】
図７（ａ）は第４の実施形態にかかる固体照明装置の模式斜視図、図７（ｂ）はその部分模式平面図、図７（ｃ）はＡ−Ａ線に沿った模式断面図、である。
導光部と集光光学部とを一体的に形成した成型体は、第１のレーザー素子（図示せず）からの第１のレーザー光が入射される第１の領域８０と、第２のレーザー素子（図示せず）からの第２のレーザー光が入射される第２の領域８１と、第３のレーザー素子（図示せず）からの第３のレーザー光が入射される第３の領域８２と、を有する。成型体の第１領域８０は、導光部の第１の領域３０と、集光光学部の第１の領域７０とを有する。また、成型体の第２領域８１は、導光部の第２の領域３１と、集光光学部の第２の領域７１とを有する。また、成型体の第３の領域８２は、導光部の第３の領域３２と、集光光学部の第３の領域７２とを有する。
【００３６】
台座部２０の第１の面２０ａから深さ方向に、照射部の第１の領域３４、第２の領域３５、第３の領域３６、がこの順序で設けられ、それぞれの第１の面２０ａ側に、成型体の第１の領域８０、第２の領域８１、第３の領域８２が、配置される。
【００３７】
成型体の第１の領域８０は導光体からなり、赤色波長を有する第１のレーザー光が導入される。第１のレーザー光は、導光されつつ照射部の第１の領域３４に入射する。照射部の第１の領域３４は、光拡散剤などを含む層３４ｂであり、第１のレーザー光を第１の散乱光に変換する。第１の散乱光は、集光光学部の第１の領域７０の凸型曲面により集光されつつ出射光学部４０へ入射する。赤色光（６１０〜７００ｎｍの波長範囲）は、Ｉｎｘ（Ｇａ１−ｙＡｌｙ）１−ｘＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）からなるレーザー素子から放出される。
【００３８】
成型体の第２の領域８１は導光体からなり、青紫色〜青色の波長範囲の第２のレーザー光が導入される。第２のレーザー光は、導光されつつ照射部の第２の領域３５に入射する。第２の領域３５は、第２のレーザー光を吸収し、緑色光を第２の散乱光として放出するＹＡＧ蛍光体などからなる波長変換層３５ａを含む。緑色の波長変換光は、集光光学部の第２の領域７１の凸型曲面により集光されつつ出射光学部４０へ入射する。
【００３９】
成型体の第３の領域８２は導光体からなり、青紫色〜青色の波長範囲の第３のレーザー光が導入される。第３のレーザー光は、導光されつつ照射部の第３の領域３６に入射する。第３の領域３６は、光拡散剤などを含む層３６ｂであり、第３のレーザー光を第３の散乱光に転じる。第３の散乱光は、第３の領域８２の凸型曲面により集光されつつ出射光学部４０へ入射する。光拡散剤を含む層３４ｂ、３６ｂの発熱量は小さい。
【００４０】
出射光学部４０の略同一の位置に、第１の散乱光、第２の散乱光、及び第３の散乱光を集光させて、混合色ＧＴを得ることができる。例えば、第１、第２および第３の散乱光の強度比を調整して、白色の混合光ＧＴを得る場合、混合光ＧＴには、ＲＧＢ（赤緑青）の波長成分が含まれるため、演色性の高い白色光を得ることができる。
【００４１】
第４の実施形態では、光出力調整手段（図示せず）を設けて集光光学部の３つの領域３０、３１、３２へ導入されるレーザー光の強度を変化することにより、出射光学部４０からの混合光ＧＴの色をＲＧＢ（赤緑青）の色度範囲内で可変制御できる。なお、蛍光体を用いるなどの波長変換をせずに、緑色レーザー光から緑色散乱光を生成することもできる。このように、リング導光体内にレーザー光を広げてから凹部２２の中心軸４２の近傍に散乱光をそれぞれ集光すると、コヒーレンスを低下しスペックルを減じることができる。なお、照射部の種類および配置は、本図に限定されない。たとえば、赤色光をＹＡＧ蛍光体からの波長変換光としてもよい。また、ＲＧＢの照射部の上下位置を変えてもよい。
【００４２】
図８は、第５の実施形態にかかる固体照明装置の模式断面図である。
照射部を構成する波長変換層３４ａから放出された白色散乱光は成型体８０の集光光学部７０で集光され出射光学部４０へ入射する。出射光学部４０は、入射面４０ａと入射面４０ａとは反対の側の出射面４０ｂとを有する導光体からなるものとする。成型体８０をリング導光体とし、小さいＮＡ（Numerical  Aperture）の範囲で白色光を絞って入射面４０ａに効率よく入射させることができる。このようにすると、出射面４０ｂから、絞られた狭い角度範囲散乱光を放出光ＧＴとすることができる。このため、高輝度大光量白色ビームを得ることができる。
【００４３】
図９は、第６の実施形態にかかる固体照明装置の模式断面図である。
本実施形態の固体照明装置は、出射光学部４０から上方に向かう白色光を微小レフ７６により導光部３０と集光光学部７０とを一体的に形成した成型体８０の側に反射する。凹部２２の内壁２２ａを覆うように放物線断面レフ７５が設けられているので、微小レフ７６で反射された白色光は、平行光に近づいて上方に放出される（ＧＴ）。なお、透明支持板４６を放物線断面レフ７５で支持する。また、出射光学部４０を透明支持板４６で支持することができる。照射部を構成する波長変換層３４ａは細いので。放物線断面レフ７５による集光に対する影響を抑制できる。このような固体照明装置は、たとえば、自動車などのヘッドランプとして用いることができる。
【００４４】
図１０（ａ）は第７の実施形態にかかる固体照明装置の模式斜視図、図１０（ｂ）はその模式平面図、図１０（ｃ）はＡ−Ａ線に沿った模式断面図、である。
導光部６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄと集光光学部７７ａ、７７ｂ、７７ｃ、７７ｄとを一体的に形成した成型体８７ａ、８７ｂ、８７ｃ、８７ｄは、凹部２２の内壁２２ａの傾斜方向に沿って直線状にそれぞれ設けられる。また、照射部３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄは、内壁２２ａと、導光部６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄとの間にそれぞれ設けられる。レーザー光は、台座部２０の裏面の側から光ファイバー１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを介して、導光部６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄへそれぞれ入射し、照射部３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄをそれぞれ照射する。成型体のそれぞれの集光光学部により集光された散乱光は、出射光学部４０により導光または散乱されて放出される。
【００４５】
図１１（ａ）は第８の実施形態にかかる固体照明装置の模式斜視図、図１１（ｂ）はその模式平面図、図１１（ｃ）はＡ−Ａ線に沿った模式断面図、である。
第８の実施形態において、集光光学部は、凹部２２の内壁２２ａに沿って直線状に設けられた溝部２０ｇとする。Ｂ−Ｂ線に沿った溝部２０ｇの断面のように、溝部２０ｇの内部には、光ファイバー１２を介して入射されたレーザー光を導光させる導光部６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄと照射部３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄを設ける。凹型曲面が設けられた溝部２０ｇは、照射部３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄから凹型曲面へ向かって放出された散乱光を、出射光学部４０側に向かって反射させる集光光学部として作用する。このように、導光部６３と集光光学部とを分離して形成してもよい。
【００４６】
図１２（ａ）は第９の実施形態にかかる固体照明装置の模式斜視図、図１２（ｂ）はその部分模式平面図、図１２（ｃ）はＡ−Ａ線に沿った模式断面図、である。
固体照明装置は、台座部２０と、照射部と、出射光学部４０と、を有する。照射部は、複数の発光体として発光ダイオード６５を含む。発光ダイオード６５は、実装基板６５ｂと、実装基板６５ｂの上に接着され青紫色〜青色波長範囲のインコヒーレント光を放出するＬＥＤ６５ａと、波長変換層と、を少なくとも有し、白色発光するものとする。ＬＥＤ６５ａは、その他に、波長変換層を使用しないで、青色、緑色または赤色等のインコーヒレント光を放出するＬＥＤも使用することができる。また、これらのＬＥＤを複数種類組み合わせた構成とし、照射部の演色性を向上させた構成でも良い。
【００４７】
発光ダイオード６５の実装基板６５ｂの側は、台座部２０の凹部２２の内壁２２ａに接着される。また、複数の発光ダイオード６５は、台座部２０内壁２２ａに沿って、設けられる。台座部２０は、熱伝導性材料である銅、銅合金、アルミニウムなどの金属やＡｌＮなどの絶縁材料からなるものとすることができる。ＬＥＤ６５ａの表面から放出された光と波長変換層から放出された波長変換光とが混合されて白色光が生成される。なお、複数の発光ダイオード６５は、出射面の側に集光レンズを備えてもよい。
【００４８】
また、固体照明装置は、内壁２２ａに設けられた照射部の上方に集光光学部６０を有することができる。集光光学部６０には、凹部２２の中心軸４２を含む断面において、複数の発光ダイオード６５からの放出光が導入される。集光光学部６０は、導入された複数の発光ダイオード６５からの放出光を中心軸４２の側に集光して出射光学部４０に向けて出射可能である。
【００４９】
第９の実施形態においても、リング状の集光光学部６０と凹部２２の内壁２２ａとの間に線状に配設された複数の発光ダイオード６５により、第１の高輝度化が可能となる。また、出射光学部４０は、発熱源となる発光ダイオード６５と空間的に分離されて配置されていることと、発光ダイオード６５の発熱は熱伝導性材料の台座２０を介して放熱されることから、出射光学部４０の発熱を抑制できる。このため、出射光学部４０の発光面積をさらに縮小できる。すなわち、サイズの小さい出射光学部４０により、第２の高輝度化が可能となる。なお、集光光学部６０は、光を集光光学部６０が延在する方向に導光しなくてもよい。
【００５０】
図１３（ａ）は第１０の実施形態にかかる固体照明装置の模式斜視図、図１３（ｂ）はその模式平面図、図１３（ｃ）はＡ−Ａ線に沿った模式断面図、である。
照射部は、発光体として複数の離散した発光ダイオード６５を含み、凹部２２の内壁２２ａの傾斜方向に沿って直線状に設けられる。発光ダイオード６５は、実装基板６５ｂと、実装基板６５ｂの上に接着されインコヒーレント光を放出するＬＥＤ６５ａを少なくとも有する。たとえば、ＬＥＤ６５ａからのインコヒーレント光は、集光光学部６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄにより集光され、出射光学部４０により導光または散乱されて放出される。
【００５１】
発光体は、発光ダイオード６５以外に、例えば、電球や、有機ＥＬなどとすることができる。その他の発光体の変形例を図１４を用いて説明する。
図１４（ａ）は第１１の実施形態にかかる固体照明装置の模式斜視図、図１４（ｂ）はその模式平面図、図１４（ｃ）はＡ−Ａ線に沿った模式断面図である。
第１１の実施形態において、発光体は、光ファイバー１２を介して、レーザー光が照射される波長変換層３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄである。集光光学部は、内壁２２ａにさらに設けられた凹部２０ｈとする。Ｃ−Ｃ線に沿った凹部２０ｈの断面のように、凹部２０ｈの底面には発光体としての波長変換層３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄがそれぞれ設けられる。凹部２０ｈにより集光された波長変換層３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄからの散乱光は、出射光学部４０により導光または散乱されて放出される。
【００５２】
照射部となる複数の発光体の配置は、図１２では、発光体を１周のリング状に配列した構成例を示したが、図３と同様に楕円のリング状に配列した構成や、図４と同様に複数の直線状に配列した構成や、図５、図６または図７と同様に複数のリング状に配列した構成とすることができる。
【００５３】
発光色が異なる２種類以上の発光体を使用することで、固体照明装置からの光の演色性（色再現範囲）を向上することができる。また、照射部が複数の構成で、各照射部から放出される色を異なるように設定することでも、同様に、固体照明装置からの光の演色性（色再現範囲）を向上することができる。また、発光色が異なる照射部毎または発光体毎に、光出力調整手段を設けて、出射光学部４０における混合光ＧＴの色を可変させる構成としても良い。
【００５４】
第１〜第１１の実施形態にかかる固体照明装置は、波長変換層などを含む照射部の幅を狭くして輝度を高め、照射部から放出された散乱光を集光してサイズの小さい出射光学部へ入射する。このため、コヒーレント光をもとの光源として用いる第１〜第８、第１１の実施形態にかかる固体照明装置においても、コヒーレンスが低減され、輝度がさらに高められた白色光を放出可能である。  
【００５５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５６】
１０  半導体レーザー、１２  光ファイバー、２０  台座部、２０ａ  第１の面、２２  凹部、２２ａ  内壁、２２ｂ  上端部、３０、３１、３２、６２、６３  導光部、３４、３５、３６  照射部、４０  出射光学部、４２  （凹部の）中心軸、６０、７０、７１、７２、７７  集光光学部、６５  発光ダイオード、８０、８１、８２、８７  成型体、ＧＴ  放出光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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