(57)【要約】【課題】小型、軽量、低発熱であり、調光が容易な固体照明装置を提供する。【解決手段】固体照明装置は、光源部と、導光部と、熱伝導部と、光学部と、を有する。光源部は、青紫色〜青色の波長範囲の複数のレーザー光を放出する。導光部は、複数のレーザー光を導光する。光学部は、第１の波長変換層を有し第１の導波路と、第２の波長変換層を有し第１の導波路の上に設けられた第２の導波路と、第２の導波路の上に設けられた第３の導波路と、が積層され上面と側面と下面とを有する。第１のレーザー光は第１の波長変換層を照射する。第２のレーザー光は第２の波長変換層を照射する。第３のレーザー光は第３の導波路へ入射する。第１の波長変換光と第１の波長変換光の波長よりも短い波長を有する第２の波長変換光とは上面から放出される。第３のレーザー光は散乱光に変換され上面から放出される。【選択図】図１
2014032779.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザーを有し、青紫色〜青色の波長範囲の複数のレーザー光を放出する光源部と、
前記複数のレーザー光をそれぞれ導光する導光部と、
第１の面を有する熱伝導部と、
第１の波長変換層を有し前記第１の面に上に設けられた第１の導波路と、第２の波長変換層を有し前記第１の導波路の上に設けられた第２の導波路と、前記第２の導波路の上に設けられた第３の導波路と、が積層され上面と側面と下面とを有する光学部であって、前記複数のレーザー光のうちの第１のレーザー光は前記導光部から前記第１の導波路へ入射したのち前記第１の波長変換層を照射し、前記複数のレーザー光のうち第２のレーザー光は前記導光部から前記第２の導波路へ入射したのち前記第２の波長変換層を照射し、前記複数のレーザー光のうち第３のレーザー光は前記導光部から前記第３の導波路へ入射する光学部と、
を備え、
前記第１のレーザー光を吸収した前記第１の波長変換層から放出された第１の波長変換光は、前記第２の導波路と前記第３の導波路とを透過したのち前記光学部の前記上面から放出され、
前記第２のレーザー光を吸収した前記第２の波長変換層から放出され前記第１の波長変換光の波長よりも短い波長を有する第２の波長変換光は、前記第３の導波路を透過したのち前記光学部の前記上面から放出され、
前記第３のレーザー光は、前記第３の導波路内を導光されつつ散乱光に変換され、前記光学部の前記上面から放出される固体照明装置。
【請求項２】
前記第１の導波路は、第１コア部と、前記第１コア部の屈折率よりも低い屈折率を有し、前記第１コア部の下に設けられ前記第１の波長変換光を上方に向かって反射する第１誘電体多層膜と、をさらに有し、
前記第２の導波路は、第２コア部と、前記第２コア部の屈折率よりも低い屈折率を有し、前記第２コア部の下に設けられ前記第２の波長変換光を上方に向かって反射する第２誘電体多層膜と、をさらに有する請求項１記載の固体照明装置。
【請求項３】
前記第３の導波路は、前記上面側に設けられた第３コア部と、前記第３コア部の下方に設けられ、前記第３コア部の屈折率よりも低い屈折率を有するクラッド部と、を有する請求項１または２に記載の固体照明装置。
【請求項４】
前記第１の波長変換層は、前記第１コア部に分散して配置されるか、または前記第１コア部の上方に設けられ、
前記第２の波長変換層は、前記第２コア部に分散して配置されるか、または前記第２コア部の上方に設けられた請求項２または３に記載の固体照明装置。
【請求項５】
半導体レーザーを有し、青紫色〜青色の波長範囲の複数のレーザー光を放出する光源部と、
前記複数のレーザー光をそれぞれ導光する導光部と、
第１の面を有する熱伝導部と、
第１の波長変換層を有し前記第１の面に上に設けられた第１の導波路と、第２の波長変換層を有し前記第１の導波路の上に設けられた第２の導波路と、第３の波長変換層を有し前記第２の導波路の上に設けられた第３の導波路と、が積層され上面と側面と下面とを有する光学部であって、前記複数のレーザー光のうちの第１のレーザー光は前記導光部から前記第１の導波路へ入射したのち前記第１の波長変換層を照射し、前記複数のレーザー光のうち第２のレーザー光は前記導光部から前記第２の導波路へ入射したのち前記第２の波長変換層を照射し、前記複数のレーザー光のうち第３のレーザー光は前記導光部から前記第３の導波路へ入射したのち前記第３の波長変換層を照射する光学部と、
を備え、
前記第１のレーザー光を吸収した前記第１の波長変換層から放出された第１の波長変換光は、前記第２の導波路と前記第３の導波路とを透過したのち前記光学部の前記上面から放出され、
前記第２のレーザー光を吸収した前記第２の波長変換層から放出され前記第１の波長変換光の波長よりも短い波長を有する第２の波長変換光は、前記第３の導波路を透過したのち前記光学部の前記上面から放出され、
前記第３のレーザー光を吸収した前記第３の波長変換層から放出され前記第２の波長変換光の前記波長よりも短い波長を有する第３の波長変換光は、前記光学部の前記上面から放出される固体照明装置。
【請求項６】
前記第１の導波路は、第１コア部と、前記第１コア部の屈折率よりも低い屈折率を有し、前記第１コア部の下に設けられ前記第１の波長変換光を上方に向かって反射する第１誘電体多層膜と、をさらに有し、
前記第２の導波路は、第２コア部と、前記第２コア部の屈折率よりも低い屈折率を有し、前記第２コア部の下に設けられ前記第２の波長変換光を上方に向かって反射する第２誘電体多層膜と、をさらに有し、
前記第３の導波路は、第３コア部と、前記第３コア部の屈折率よりも低い屈折率を有し、前記第３コア部の下に設けられ前記第３の波長変換光を上方に向かって反射する第３誘電体多層膜と、をさらに有する請求項５記載の固体照明装置。
【請求項７】
前記第１の波長変換層は、前記第１コア部に分散して配置されるか、または前記第１コア部の上方に設けられ、
前記第２の波長変換層は、前記第２コア部に分散して配置されるか、または前記第２コア部の上方に設けられ、
前記第３の波長変換層は、前記第３コア部に分散して配置されるか、または前記第３コア部の上方に設けられた請求項６記載の固体照明装置。
【請求項８】
前記光学部の前記下面に入射した前記複数のレーザー光は、前記側面のうち傾斜した領域でそれぞれ反射されたのち前記第１、第２および第３の導波路内をそれぞれ導光される請求項１〜７のいずれか１つに記載の固体照明装置。
【請求項９】
前記光学部の前記上面は、レイリー散乱面である請求項１〜８のいすれか１つに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】
固体発光素子を用いた白色固体照明(ＳＳＬ: Solid-State Lighting)装置は、ＬＥＤ(Light Emitting Diode)が主流である。
【０００３】
しかし、蛍光体を有する白色発光部とＬＥＤチップとは近接して設けられることが多い。このため、ＬＥＤチップと蛍光体層からの放熱とＬＥＤのチップへの給電のための基板が必要である。
【０００４】
また、高輝度ＬＥＤは、チップサイズが０．５ｍｍ×０．５ｍｍ以上であり、かつ、ランバート（Lambert）分布であり発光放射角が広い。このため、光が発散しやすく、離れた蛍光体層を効率よく照射することが困難である。
【０００５】
液晶プロジェクタ、舞台照明、街路灯、サーチライト、ヘッドライト、などの照明装置には、高輝度大光量光源が必要である。しかしながら、小型、軽量、低発熱量である発光部を、ＬＥＤで構成することは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−５２９５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
小型、軽量、低発熱であり、調光が容易な固体照明装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態の固体照明装置は、光源部と、導光部と、熱伝導部と、光学部と、を有する。前記光源部は、半導体レーザーを有し、青紫色〜青色の波長範囲の複数のレーザー光を放出する。前記導光部は、前記複数のレーザー光をそれぞれ導光する。前記熱伝導部は、第１の面を有する。前記光学部は、第１の波長変換層を有し前記第１の面に上に設けられた第１の導波路と、第２の波長変換層を有し前記第１の導波路の上に設けられた第２の導波路と、前記第２の導波路の上に設けられた第３の導波路と、が積層され上面と側面と下面とを有する。前記複数のレーザー光のうちの第１のレーザー光は前記導光部から前記第１の導波路へ入射したのち前記第１の波長変換層を照射する。前記複数のレーザー光のうち第２のレーザー光は前記導光部から前記第２の導波路へ入射したのち前記第２の波長変換層を照射する。前記複数のレーザー光のうち第３のレーザー光は前記導光部から前記第３の導波路へ入射する。前記第１のレーザー光を吸収した前記第１の波長変換層から放出された第１の波長変換光は、前記第２の導波路と前記第３の導波路とを透過したのち前記光学部の前記上面から放出される。前記第２のレーザー光を吸収した前記第２の波長変換層から放出され前記第１の波長変換光の波長よりも短い波長を有する第２の波長変換光は、前記第３の導波路を透過したのち前記光学部の前記上面から放出される。前記第３のレーザー光は、前記第３の導波路内を導光されつつ散乱光に変換され前記光学部の前記上面から放出される。
【発明の効果】
【０００９】
小型、軽量、低発熱であり、調光が容易な固体照明装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態にかかる固体照明装置の構成を表す模式斜視図である。
【図２】図２（ａ）は発光部の模式平面図、図２（ｂ）はＡ−Ａ線に沿った模式断面図、である。
【図３】光ファイバーと光学部との光結合を説明する模式断面図である。
【図４】積層体の作用を説明する模式断面図である。
【図５】第２の実施形態にかかる固体照明装置の積層体の作用を説明する模式断面図である。
【図６】固体照明装置の応用例の一例であるプロジェクタの構成を示す模式図である。
【図７】プロジェクタの機能を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、第１の実施形態にかかる固体照明装置の構成を示す模式斜視図である。
固体照明装置５は、光源部１０と、導光部２０と、発光部３０と、を有している。
【００１２】
光源部（ライトエンジン）１０は、半導体レーザー１１と、駆動回路１２と、を有する。半導体レーザー１１は、窒化物系半導体材料からなり、青紫色〜青色（４０５〜４９０ｎｍ）の波長範囲の複数のレーザー光Ｇ１を放出する。発光素子を半導体レーザーとすると、光ファイバーなどに高輝度で効率良く結合させることができる。この理由は、半導体レーザー１１のチップの端面の発光点は１０μｍ以下のサイズであり、その放射角(ビーム広がり角:beam divergence)も２５度×４０度程度と狭いからである。
【００１３】
駆動回路１２は、半導体レーザー１１に所定の電圧や電流を供給する。また、駆動回路１２は、所定の光出力とする制御回路や調光制御のための変調回路を有することもできる。さらに、戻り光を検出し、たとえば、異常を検出した場合に半導体レーザー１１の駆動を停止する機能を有することもできる。
【００１４】
また、光源部１０は、半導体レーザー１１からのレーザー光を導光する光ファイバー１４と、レーザー光を光ファイバー１４の端部に集光するためのレンズなどの光結合部１３を有することができる。さらに、放出光の異常検出のための戻り光ＲＬ１を検出する光センサーを有することができる。レーザー光は、複数のビームを含む。複数のビームは、１つの半導体レーザーの出力を分岐してもよいし、独立のビームでもよい。複数の半導体レーザー１１から放出される複数のビームを用いると、より高い出力とすることができる。
【００１５】
導光部２０は、たとえば、光ファイバー２４などからなる複数の光路を有する。
【００１６】
発光部３０は、熱伝導部３４と、熱伝導部３４の上に設けられた光学部３９と、を有する。図１に表すように、熱伝導部３４の第１の面３４ａには、開口部３４ｔが設けられる。開口部３４ｔには、複数の光ファイバー２４の一方の端部が挿入され、光源部１０から放出された複数のレーザー光Ｇ１を光学部３９へそれぞれ導入する。
【００１７】
図２（ａ）は発光部の模式平面図、図２（ｂ）はＡ−Ａ線に沿った模式断面図、である。
図２（ａ）、（ｂ）は、裏面入射構造の発光部３０を表すが、本発明はこれに限定されず、光学部３９の側面側からレーザー光を導入してもよい。発光部３０は、光学部３９と、熱伝導部３４と、半田層５５と、を有している。光学部３９は、熱伝導部３４の第１の面３４ａに金属からなる半田層５５などで接着されている。または、発光部３０は、光学部３９と、熱伝導部３４と、光学部３９の固定カバーと、を有してもよい。固定カバーは、放出光ＧＴを遮らないように光学部３９の一部を押さえて熱伝導部３４に取り付ける。固定カバーを、たとえば、金属や樹脂などを用いた成型部材とすると、蛍光体などの波長変換層で生じた熱を放散することができる。
【００１８】
図２（ａ）に表すように、熱伝導部３４の第１の面３４ａには、複数の開口部３４ｔが同心円状に等間隔で設けられる。たとえば、図２（ａ）では、４５度の間隔で８つの開口部３４ｔが設けられている。開口部３４ｔには、光ファイバー２４の一方の端部が挿入される。この場合、光ファイバー２４は、第１のレーザー光を出射する第１の光ファイバー２４ａと第４の光ファイバー２４ｄ、第２のレーザー光を出射する第２の光ファイバー２４ｂと第５の光ファイバー２４ｅ、および第３のレーザー光を出射する第３の光ファイバー２４ｃと第６の光ファイバー２４ｆを有する。
【００１９】
図２（ｂ）に表すように、光学部３９は、熱伝導部３４の第１の面３４ａに設けられた積層体からなる。積層体は、第１の面３４ａの側から、第１の導波路４０と、第２の導波路４２と、第３の導波路４４と、をこの順序に有している。第１の導波路４０は、第１の波長変換層４０ｃを有している。第２の導波路４２は、第２の波長変換層４２ｃを有している。また、第１の実施形態では、第３の導波路４４は、波長変換層を有していない。
【００２０】
本実施形態において、最下層に設けられた第１の波長変換層４０ｃから放出される第１の波長変換光の波長は、その上に設けられた第２の波長変換層４２ｃから放出される第２の波長変換光の波長よりも長い。すなわち、第２の波長変換層４２ｃは、それ自身の放出光の波長よりも長い波長の光に対する吸収係数は小さいので、第１の波長変換光の多くの部分を透過する。たとえば、第１の波長変換層４０ｃは、ＹＡＧ（Yttrium  Alminum  Garnet)などの赤色蛍光体からなるものとし、第２の波長変換層４２ｃは、ＹＡＧなどの緑色蛍光体などからなるものとすることができる。
【００２１】
青紫色〜青色の複数のレーザー光のうちの第１のレーザー光は第１の導波路４０に導入され、導光されつつ前記第１の波長変換層４０ｃを照射する。第１のレーザー光を吸収した第１の波長変換層４０ｃから放出された第１の波長変換光は、第２の導波路４２と第３の導波路４４とを透過したのち積層体からなる光学部３９の上面３９ｄから放出される。
【００２２】
また、第２のレーザー光は第２の導波路４２に導入され、導光されつつ第２の波長変換層４２ｃを照射する。第２のレーザー光を吸収した第２の波長変換層４２ｃから放出され第１の波長変換光の波長よりも短い波長を有する第２の波長変換光は、第３の導波路４４を透過したのち光学部３９の上面３９ｄから放出される。複数のレーザー光のうち第３のレーザー光は、第３の導波路４４に導入され、導光されつつ光学部３９の上面３９ｄから放出される。なお、図２（ｂ）に表すように、光学部３９の上面３９ｄには、レイリー散乱面４４ｓを設けてもよい。
【００２３】
図３は、光ファイバーと光学部との光結合を説明する模式断面図である。
光ファイバー２４の先端部にはフェルール２９が取り付けられる。フェルール２９を開口部３４ｔに挿入すると精度よく光結合ができる。光ファイバー２４の出力端２４ｓは、開口部３４ｔ内に露出する。出力端２４ｓと光学部３９の下面３９ｅとは、密着してもよく、または間隙があってもよい。光学部３９の下面３９ｅと、熱伝導部３４の第１の面３４ａと、は、半田や接着剤などからなる接着層５５などにより接合することができる。または、光学部３９は、固定カバーにより熱伝導部３４に固定することができる。固定カバーは、放出光を遮らないように光学部３９の一部を押さえて熱伝導部３４に取り付ける。固定カバーを、たとえば、放熱性に富む金属や樹脂などを用いた成型部材とすると、蛍光体などからなる波長変換層から生じた熱を放散することができる。
【００２４】
図３に表すように、光学部３９は、傾斜を有する側面３９ｂをさらに有する。第１の光ファイバー２４ａの出力端２４ｓから出射した第１のレーザー光は、傾斜した側面３９ｂにおいて反射し第１の導波路４０内を中央部に向かって導光される。第２の光ファイバー２４ｂの出力端から出射した第２のレーザー光は、傾斜した側面３９ｂにおいて反射し第２の導波路４２内を中央部に向かって導光される。また、第３の光ファイバー２４ｃの出力端２４ｓから出射した第３のレーザー光は、傾斜した側面３９ｂにおいて反射し第３の導波路４４内を中央部に向かって導光される。上面３９ｄを円形とすると、その直径は、たとえば、１〜１０ｍｍなどとすることができる。
【００２５】
それぞれの導波路には、レーザー光がそれぞれの光ファイバー２４を介して導入される。この場合、それぞれの光ファイバー２４は、それぞれの半導体レーザー１１と光結合する構成でよい。または、光源部１０の側で、レーザー光を、たとえば、ＭＥＭＳ（Micro  Electro Mechanical Systems)ミラーなどで掃引することにより、異なる導波路にそれぞれ導入してもよい。レーザー光を掃引する構成では、半導体レーザー１１の数を低減することができる。また、どちらの構成であっても、光源部１０の駆動回路１２が半導体レーザー１１の変調回路を有していると、発光部３０からの放出光ＧＴを調光することができる。
【００２６】
また、半導体レーザー１１をそれぞれ独立に変調して駆動する場合、発光部３０内で、色や輝度を局部的に調光（micro-local  dimming）することが容易となる。このため、プロジェクターや舞台照明において、微妙な調光が可能である。
【００２７】
図４は、積層体の作用を説明する模式断面図である。
導波路は、コア部とコア部の下の低屈折率誘電体多層膜とを有することができる。たとえば、第１の導波路４０は、第１コア部４０ａと、第１コア部４０ａの屈折率よりも低い屈折率を有し、第１コア部４０ａの下に設けられた第１誘電体多層膜４０ｂと、をさらに有することができる。この場合、第１誘電体多層膜４０ｂが、たとえば、ブラッグ反射器を構成するものとする。第１のレーザー光Ｂ１は、第１の導波路４０内を導光されつつ第１の波長変換層４０ｃを照射する。第１のレーザー光Ｂ１を吸収した第１の波長変換層４０ｃからの放出光のうち下方に向かう第１の波長変換光ＲＬは、第１誘電体多層膜４０ｂにより上方に向かって反射され（ＲＲ）、上方での第１の波長変換光ＲＵの光取り出し効率が高められる。
【００２８】
同様に、第２の導波路４２は、第２コア部４２ａと、第２コア部４２ａの屈折率よりも低い屈折率を有し、第２コア部４２ａの下に設けられた第２誘電体多層膜４２ｂと、をさらに有することができる。第２のレーザー光Ｂ２は、第２の導波路４２内を導光されつつ第２の波長変換層４２ｃを照射する。この場合、第２誘電体多層膜４２ｂが、たとえば、ブラッグ反射器を構成するものとする。第２のレーザー光Ｂ２を吸収した第１の波長変換層４２ｃからの放出のうち下方に向かう第２の波長変換光ＧＬは、第２誘電体多層膜４２ｂにより上方に向かって反射され（ＧＵ）、上方での第２波長変換光ＧＵの光取り出し効率が高められる。
【００２９】
光学部３９を積層体とする場合、波長変換層における発熱を排出するため、薄くすることが好ましい。たとえば、コア部が厚さ１００μｍ以下のセラミック板であると、透光性と熱伝導性と高めることができる。
【００３０】
誘電体多層膜が酸化シリコン膜や窒化シリコン膜などからなる場合、たとえば、交互に４分の１波長近傍の厚さの層を積層すると、ブラッグ反射器とすることができる。なお、屈折率が異なる２つの膜の厚さは、それぞれ４分の１波長でなくてもよく、１ペアの光路長の和が２分の１波長の近傍とすれば、反射波が強め合い反射率を高めることができる。
【００３１】
また、第３の導波路４４は、上面側に設けられた第３コア部４４ａと、第３コア部４４ａの下方に設けられ、第３コア部４４ａの屈折率よりも低い屈折率を有するクラッド部４４ｂと、を有することができる。このようにすると、第３のレーザー光Ｂ３が、下層の第２導波路４２へ入射することを抑制できる。また、第３コア部４４ａの表面に、レイリー散乱材料を設けるか、または表面加工を行うなどによりレイリー散乱面とすることができる。レイリー散乱は、波長の４乗に逆比例して強くなるので、一番波長の短い青紫色〜青色光のレーザー光のコヒーレンスを弱め散乱光ＢＵに変換する。このため、混合光ＧＴを自然放出光に近い発光とすることができる。
【００３２】
なお、波長変換層を構成する蛍光体粒子などをセラミック板に分散して配置して、導波路としてもよい。
【００３３】
熱伝導部３４は、たとえば、高熱伝導率を有する金属などからなる。また、その第１の面３４ａは、青色光波長において、反射率が８０％以上と高いことが好ましい。
【００３４】
光学部３９は、側面に全反射の斜面を形成し、導波路内を導光したのち波長変換層に複数の青色レーザ光をそれぞれに照射する構造を有する。もし、青色レーザー光を直接波長変換層に当てて透過させると、せっかく変換した白色光が導光方向に戻ってしまい、効率が低下する。すなわち、波長変換光と青色散乱光とは、指向性がないので、光ファイバーに戻らないように制御することが難しいからである。現実的な省エネルギーを考慮すると、少なくとも、戻り光を全白色光の１０％以下に抑える必要がある。
【００３５】
導光部２０に光ファイバー２４を用いると、その直径が小さいので、いったん拡散された白色光のほんの一部しか戻らない。ただし、高輝度大光量固体照明装置では、複数の光ファイバーを使うので、光ファイバーの断面積に本数を乗じた面積が戻り光の入光面積になりその分、戻り光の割合が増える。それでも、拡散白色発光を生じる中央に対して、光ファイバーが挿入される開口部３４ｔは外周に配置されるので、互いの間の距離を離すことができる。距離が離れれば、拡散光に対しては、入射光量は大幅に低減できる。
【００３６】
すなわち、指向性の高い青色レーザー光は、狭い導波路で波長変換層を照射するように導光され、いったん、白色光に変換されれば、導波路には戻りにくい。このため、第１の実施形態では、白色光の取り出し効率を向上できる。
【００３７】
さらに、光学部３９や熱伝導部３４は、多角形とすることもできる。発光部３０を円形としても、光学部３９や母材は平面部が多い方が部品自身の加工が楽であり、コストを低減できる。また、他の部品との組み合わせる場合も、アセンブリが楽である。この点でも、製造コストを低減できる。
【００３８】
もし、ＬＥＤ、ハロゲン電球、ＨＩＤ（High  Intensity Discharge)などの高輝度大光量光源を用いる灯具およびプロジェクタなどの照明装置は、その光源の発熱のため、筐体のサイズが大きくなる。特に、プロジェクタは、冷却ファンなどを含み、液晶やレンズなどの光学部品、および、回路などが筐体に一体的に内蔵している。これらの高価な部品の放熱対策も必要になる。また、机の上にプロジェクタを置いた場合、冷却ファンからの排熱が不快であり、ファンの音がうるさい。これに対して、第１の実施形態では、放熱が容易で、小型軽量の高輝度大光量照明装置を提供することができる。
【００３９】
また、第１の実施形態の固体照明装置は、１０００ルーメンを超える光束を数ｍｍ以下の直径で発光し、高輝度大光量白色光源を実現できる。発光部３０における発熱領域は、波長変換層のみであり、小型で軽量な白色発光領域を実現できる。
【００４０】
図５は、第２の実施形態の固体照明装置の積層体の作用を説明する模式断面図である。
第１の導波路４０は、第１コア部４０ａと、第１コア部４０ａの屈折率よりも低い屈折率を有し第１コア部４０ａの下に設けられた第１誘電体多層膜４０ｂと、をさらに有することができる。この場合、第１誘電体多層膜４０ｂが、たとえば、ブラッグ反射器を構成するものとする。第１のレーザー光Ｂ１は、第１の導波路４０内を導光されつつ第１の波長変換層４０ｃを照射する。第１のレーザー光Ｂ１を吸収した第１の波長変換層４０ｃからの放出のうち下方に向かう第１の波長変換光ＲＬを上方に向かって反射し、上方での第１の波長変換光ＲＵの光取り出し効率を高めることが容易となる。
【００４１】
同様に、第２の導波路４２は、第２コア部４２ａと、第２コア部４２ａの屈折率よりも低い屈折率を有し、第２コア部４２ａの下に設けられた第２誘電体多層膜４２ｂと、をさらに有することができる。第２のレーザー光Ｂ２は、第２の導波路４２内を導光されつつ第２の波長変換層４２ｃを照射する。この場合、第２誘電体多層膜４２ｂが、たとえば、ブラッグ反射器を構成するものとする。第２のレーザー光Ｂ２を吸収した第２の波長変換層４２ｃからの放出のうち第２誘電体多層膜４２ｂは、下方に向かう第２の波長変換光ＧＬを上方に向かって反射し（ＧＵ）、上方での第２波長変換光ＧＵの光取り出し効率を高めることができる。
【００４２】
第３の導波路４４は、第３コア部４４ａと、第３コア部４４ａの屈折率よりも低い屈折率を有し、第３コア部４４ａの下に設けられた第３誘電体多層膜４４ｅと、をさらに有することができる。第３のレーザー光Ｂ３は、第３の導波路４４内を導光されつつ第３の波長変換層４４ｃを照射する。この場合、第３誘電体多層膜４４ｅが、たとえば、ブラッグ反射器を構成するものとする。第３のレーザー光Ｂ３を吸収した第３の波長変換層４４ｃからの放出のうち第３誘電体多層膜４４ｅは、下方に向かう第３の波長変換光ＢＬを上方に向かって反射し（ＢＵ）、上方での第３波長変換光ＢＵの光取り出し効率を高めることができる。このようにＲＧＢ波長変換層による３つの波長変換光により混合光を生成すると、演色性の制御が容易となる。
【００４３】
図６は、固体照明装置の応用例の一例であるプロジェクタの構成を示す模式図である。
発熱の大きい半導体レーザーと、駆動回路と、は、光源部１０に収納されている。光ファイバー２４などの導光部２０により、光源部１０と接続された発光部３０は、大光量高輝度発光が可能であるにもかかわらず、小型軽量で低発熱とできる。光源部１０を、たとえば、机の下などに設置すれば、机上は広くなり、冷却ファンによる排熱や騒音を抑制できる。
【００４４】
映像をスクリーン６４に投影する投影部６０には、発光部３０の前に液晶デバイス（ＬＣＤ）などからなるシャッターが設けられる。液晶デバイスは、消費電力が低いので、発熱は少ない。また、マイクロ波でワイアレス給電する場合、光ファイバー２４には光信号伝送用のコネクタを設ければよい。もちろん、電気信号伝送用のコネクタを設けることもできる。発光部３０は自在に首の角度を調整できるように、自在パイプの中に光ファイバー束を通すと、照射位置の調整がワンタッチで可能である。
【００４５】
図７は、プロジェクタの機能を示すブロック図である。
プロジェクタは、投影部６０と、固体照明装置５と、掃引信号駆動部７１と、戻り光センサー部７３と、映像信号駆動部７２と、を有する。投影部６０は、映像部６３と、掃引光学部６１と、外部信号センサー部６２と、を有する。また、映像部６３は、液晶シャッターを有してもよい。
【００４６】
光源部１０から放出されたレーザー光Ｇ１は、導光部２０を伝搬し、発光部３０へ入射する。発光部３０から放出された白色光ＷＬは、映像部６３に対するプロジェクション用のバックライトとして作用する。また、光源部１０は、掃引光学部６１へレーザー光Ｇ２を伝送することができる。
【００４７】
光学部３０からの戻り光ＲＬ１は、導光部２０を通り、戻り光センサー部７３へ入射する。戻り光ＲＬ１は、光学部３９で反射されたレーザー光および波長変換光を含む。たとえば、戻り光の黄色光成分の強度が、青色光成分の強度に対して低下した場合、戻り光センサー部７３がこの低下を検出し、半導体レーザー１１の駆動を停止することができる。すなわち、固体照明装置５は、放出光が異常モードになったことを検出する自己診断機能を有するので、青色光などが過剰に放出されことを防ぎ安全を確保することができる。
【００４８】
映像部６３には、映像信号駆動部７２からの映像信号Ｓ１が入力され、スクリーン６４に向けて映像を投影する。また、掃引光学部６１へは、掃引信号駆動部７１からの掃引信号Ｓ２が入力される。
【００４９】
また、信号伝送系を光のみにする場合、高出力レーザーの出力の一部を利用して発光ヘッド側で光発電を行い、制御信号用電力も光ファイバーなどで伝送することも可能である。
【００５０】
第１および第２の実施形態にかかる固体照明装置５は、小型、軽量、低発熱であり、調光が容易である。すなわち、青紫色〜青色光のレーザー光を用いてＲＧＢ光をそれぞれ放出するが、積層された他の導波路への漏れ光を抑制することが容易である。このため、調光やmicro-local  dimmingなどを行うことができる。
【００５１】
また、光ファイバーケーブルでレーザー光を発光部まで導光させる照明システムとしたことで、ＬＥＤや、フィラメント電球・ＨＩＤランプなどを用いた照明システムと異なり照明の発光部近傍に電気配線する必要がなくなる。また、固体照明装置の応用は、プロジェクタに限定されない。舞台照明、街路灯、サーチライト、ヘッドライト、水中照明、などに広く用いることができる。たとえば、舞台照明の場合、プロジェクションやスポット照明に使用できる。この場合、微小発光部のローカル部分の色や輝度を調光でき、分解能は低いが演出としては大きな効果が得られる。また、固体照明装置は、防水防爆対策や特殊装備の着用などを必要とする環境箇所・電気配線が困難な箇所にも設置することができる。
【００５２】
発光部の発熱が大きい照明装置の場合、スポットやプロジェクション型の舞台照明とレーザー光掃引による演出とは、別の大型装置を用いる必要があった。これに対して、第１および第２の実施形態によれば、１台の小型ヘッドを用いて、両方の機能を実現することができる。このため、舞台やスタジオのコンセプトを大きく変えることができ、その効果は大きい。
【００５３】
また、外部信号光センサー部６２が赤外線などの外部光信号を検出すると、光源部１０に向けて、赤外線や電気などの信号ＲＬ２を伝送し、半導体レーザー１１のオンまたはオフに制御することができる。このような固体照明装置は、防爆設備用照明や画像録画可能な防犯照明などとして用いることができる。
【００５４】
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】
【００５５】
５  固体照明装置、１０  光源部、１１  半導体レーザー、２０  導光部、２４  光ファイバー、３０  発光部、３４  熱伝導部、３４ａ  第１の面、３９  光学部、３９ｂ  側面、３９ｄ  （光学部の）上面、３９ｅ  （光学部の）下面、４０  第１の導波路、４０ａ  コア部、４０ｂ  第１誘電体多層膜、４０ｃ  第１の波長変換層、４２  第２の導波路、４２ａ  コア部、４２ｂ  第２誘電体多層膜、４２ｃ  第２の波長変換層、４４  第３の導波路、４４ａ  コア部、４４ｂ  クラッド層、４４ｃ  第３の波長変換層、４４ｅ  第３誘電体多層膜、４４ｓ  レイリー散乱面
【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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