(57)【要約】  光源装置（１）は、第１面（４１）と第１面（４１）の上方に位置する第２面（４２）とを有し、且つ、一体物から構成されるホルダ（４０）と、第１面（４１）の上に配置された半導体発光装置（１０）と、半導体発光装置（１０）の上方に配置され、反射面（２１ａ）が第１面（４１）に対して傾斜し、且つ、半導体発光装置（１０）からの出射光（５１）を反射する光学素子ユニット（２０）と、第２面（４２）の上に配置され、且つ、光学素子ユニット（２０）からの反射光（５４）が照射される蛍光体光学素子（３０）とを備える。
2017056469.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面と前記第１面の上方に位置する第２面とを有し、且つ、一体物から構成されるホルダと、
前記第１面の上に配置された半導体発光装置と、
前記半導体発光装置の上方に配置され、反射面が前記第１面に対して傾斜し、且つ、前記半導体発光装置からの出射光を反射する反射光学素子と、
前記第２面の上に配置され、且つ、前記反射光学素子からの反射光が照射される蛍光体光学素子とを備える
光源装置。
【請求項２】
前記ホルダの前記第１面とは反対側の面は、前記半導体発光装置で発生する熱を放熱する第１放熱面であり、
前記ホルダの前記第２面とは反対側の面は、前記蛍光体光学素子で発生する熱を放熱する第２放熱面である
請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記第１放熱面と前記第２放熱面とは同一の平面である
請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記ホルダは、一体の放熱体である
請求項１〜３のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項５】
前記ホルダは、金属で構成される
請求項４に記載の光源装置。
【請求項６】
前記半導体発光装置は、
前記ホルダの前記第１面と熱的に接続されるベースと、
前記ベースと熱的に接続され、且つ、前記出射光を放射する半導体発光素子と、
前記出射光を透過する透光部材を有し、且つ、前記ベース上に配置されたキャップとを備え、
前記半導体発光装置の内部は、密閉空間である
請求項１〜５のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項７】
前記透光部材は、板ガラスである
請求項６に記載の光源装置。
【請求項８】
前記透光部材は、レンズである
請求項６に記載の光源装置。
【請求項９】
前記反射光学素子は、
前記ホルダの第３面上に配置された不透明な保持部材と、
前記保持部材の前記半導体発光装置と対向する面に固定され、且つ、前記反射面を有する反射素子とを備える
請求項１〜８のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項１０】
前記反射面は、前記反射光を集光する形状を有する
請求項６に記載の光源装置。
【請求項１１】
前記ホルダは、前記保持部材の一部を挟む挟み部を有し、
前記保持部材は、前記第３面に対して平行な方向に可動する
請求項９または１０に記載の光源装置。
【請求項１２】
前記光源装置は、さらに、
前記蛍光体光学素子の上方に配置された透光カバーを備え、
前記半導体発光装置と前記蛍光体光学素子とは、前記ホルダと前記保持部材と前記透光カバーとで囲まれる閉塞空間内に配置されている
請求項９〜１１のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項１３】
前記透光カバーの前記蛍光体光学素子側の面は、前記蛍光体光学素子の蛍光面に対して傾斜している
請求項１２に記載の光源装置。
【請求項１４】
前記光源装置は、さらに、
前記反射光学素子と前記半導体発光装置との間にレンズを備える
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項１５】
前記ホルダは、凹部を有し、
前記第１面は、前記凹部の底面である
請求項１に記載の光源装置。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の光源装置を備える
投光装置。
【請求項１７】
前記光源装置から出射する光を反射するリフレクタを備える
請求項１６に記載の投光装置。
【請求項１８】
前記光源装置から出射する光のうち前記リフレクタに入射しない光を吸収または拡散するダンパーを備える
請求項１７に記載の投光装置。
【請求項１９】
前記リフレクタで反射された光は、前記半導体発光装置から前記反射光学素子への前記出射光の光路の延長線を横切る
請求項１７に記載の投光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、光源装置および投光装置に関し、特に、半導体発光装置から出射した光を波長変換素子に照射することで放射される光を利用する、投写表示装置などのディスプレイ分野または車両用照明や医療用照明などの照明分野に用いられる光源装置、およびこの光源装置を用いた投光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザなどの半導体発光素子で構成される半導体発光装置を用いた投光装置では、高光束の光を放射させるために、半導体発光装置から放射される光を波長変換素子に集光させて波長変換素子で放射される光を効率良く利用することが必要となる。以下、図１６を用いて特許文献１に開示されている従来の投光装置について説明する。【０００３】
図１６は、従来の投光装置１００１の構成と半導体発光装置１０１１から放射される光の光路を説明するための図である。【０００４】
投光装置１００１では、半導体発光装置１０１１が発光状態とされると、図１３に示すように、半導体発光装置１０１１から出射された青色光（青色レーザー光）ＬＢは、集光レンズ１０１２で集光されつつミラー１０１３の反射面１１３１で反射されて、黄色光を発光する蛍光体１０１４の表面に前方斜め上方から入射する。蛍光体１０１４に入射した青色光ＬＢは、蛍光体１０１４が発光する黄色光と混ざってその殆どが白色光となって上方へ放射状に出射し、リフレクタ１０１５に入射する。この白色光は、リフレクタ１０１５の反射面１１５１で前方へ反射されて投影レンズ１０１７から前方へ照射される。投光装置１００１において、蛍光体１０１４は、放熱フィン１０８１が形成された金属平板１０１８に取り付けられている。【０００５】
また、特許文献２には、蛍光体ガラスを用いた発光装置が提案されている。特許文献２に開示された発光装置では、半導体発光素子が、リード端子を有する支持体上に光出力方向が支持体上方に向く状態で実装されており、半導体発光素子の左右両側または周囲に蛍光体ガラスが配設されている。そして、蛍光体ガラスの周囲に設けられたリフレクタの先端にはガラス板が保持され、また、ガラス板の内面の一部または全面には反射膜が形成される。これにより、半導体発光素子からの光は、上方のガラス板の内面で反射し、この反射光が蛍光体ガラスに入射して蛍光体を励起させ、蛍光体から放出する光が、直接に、あるいはリフレクタの内面で反射された後に、ガラス板を通過して支持体上方へ出射する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−２４３５３８号公報
【特許文献２】国際公開第２００７／１０５６４７号
【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、従来の光源装置（例えば特許文献１）においては、半導体発光装置および蛍光体の各々について、固定するための平板を用いている。【０００８】
このため、部品点数が多く、また、車両に搭載された場合等で使用時の振動などの外部環境の変化によって光軸がずれやすく、半導体発光装置から出射した出射光を蛍光体に導く光路がずれるという課題がある。【０００９】
さらに、半導体発光装置および蛍光体で発生した熱を外部へ排熱する場合、放熱経路が複雑で経路が長いため、製品設計が煩雑で、また放熱性能が不十分であるという課題がある。【００１０】
また、特許文献２に開示された発光装置では、蛍光体からの光の一部をリフレクタの内面で反射して外部に取り出すため、反射する際に光取り出し効率が低下するほか、光が反射する際に実効的な発光点の位置がずれるため、輝度が十分に向上しないという課題がある。【００１１】
本開示は、このような課題を解決するためになされたものであり、半導体発光装置から出射した出射光を蛍光体光学素子に導く光路が外部環境の変化によってずれることを低減するとともに半導体発光装置および蛍光体光学素子で発生した熱を効率良く排熱し、さらに、効率良く外部に光を取り出すことができる光源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】
【００１２】
そして、上記課題を解決するために、本開示に係る光源装置の一態様は、第１面と前記第１面の上方に位置する第２面とを有し、且つ、一体物から構成されるホルダと、前記第１面の上に配置された半導体発光装置と、前記半導体発光装置の上方に配置され、反射面が前記第１面に対して傾斜し、且つ、前記半導体発光装置からの出射光を反射する反射光学素子と、前記第２面の上に配置され、且つ、前記反射光学素子からの反射光が照射される蛍光体光学素子とを備える。【００１３】
この構成により、半導体発光装置から出射した出射光を蛍光体光学素子に導く光路が外部環境の変化によってずれることを低減できる。また、半導体発光装置および蛍光体光学素子で発生した熱を効率良く排熱することもできる。さらに、効率良く外部に光を取り出すこともできる。【００１４】
さらに、本開示に係る光源装置の一態様において、前記ホルダの前記第１面とは反対側の面は、前記半導体発光装置で発生する熱を放熱する第１放熱面であり、前記ホルダの前記第２面とは反対側の面は、前記蛍光体光学素子で発生する熱を放熱する第２放熱面であるとよい。【００１５】
この構成により、半導体発光装置および蛍光体光学素子で発生した熱をさらに効率良く排熱できる。【００１６】
さらに、本開示に係る光源装置の一態様において、前記第１放熱面と前記第２放熱面とは同一の平面であるとよい。【００１７】
この構成により、半導体発光装置および蛍光体光学素子で発生した熱をより一層効率良く排熱できる。【００１８】
さらに、本開示に係る光源装置の一態様において、前記ホルダは、一体の放熱体であるとよい。この場合、前記ホルダは、金属で構成されるとよい。【００１９】
この構成により、半導体発光装置および蛍光体光学素子で発生した熱をより一層効率良く排熱できる。【００２０】
さらに、本開示に係る光源装置の一態様において、前記半導体発光装置は、前記ホルダの前記第１面と熱的に接続されるベースと、前記ベースと熱的に接続され、且つ、前記出射光を放射する半導体発光素子と、前記出射光を透過する透光部材を有し、且つ、前記ベース上に配置されたキャップとを備え、前記半導体発光装置の内部は、密閉空間であるとよい。この場合、前記投光部材は、板ガラスまたはレンズとすることができる。【００２１】
この構成により、半導体発光装置を構成する半導体発光素子が密閉されるため、光密度の高い出射光による光ピンセット効果により外部から塵やホコリを集塵して半導体発光素子の効率が低下することを抑制できる。【００２２】
さらに、本開示に係る光源装置の一態様において、前記反射光学素子は、前記ホルダの第３面上に配置された不透明な保持部材と、前記保持部材の前記半導体発光装置と対向する面に固定され、且つ、前記反射面を有する反射素子と備えるとよい。【００２３】
この構成により、反射光学素子の反射面が破損等しても、光源装置からの出射光が直接放射されることを抑制ができる。【００２４】
さらに、本開示に係る光源装置の一態様において、前記反射面は、前記反射光を集光する形状を有するとよい。【００２５】
この構成により、反射光学素子と蛍光体光学素子との間に集光レンズを用いることなく、反射面で反射した反射光を蛍光体光学素子に入射させることができる。【００２６】
さらに、本開示に係る光源装置の一態様において、前記ホルダは、前記保持部材の一部を挟む挟み部を有し、前記保持部材は、前記第３面に対して平行な方向に可動するとよい。【００２７】
この構成により、光学素子ユニットを第３面に対して水平に移動させることができるので、反射光学素子の位置を微調整することができる。したがって、反射光学素子からの反射光を蛍光体光学素子の所望の位置に入射させることができるので、蛍光体光学素子での変換効率を向上させることができる。また、光学反射素子を固定する固定部材（ネジ等）が外れたとしても光学反射素子が脱落することを抑制できるので、光学反射素子の脱落によって半導体発光装置からの出射光が光源装置の外部に直接放射されてしまうことを抑制できる。【００２８】
また、本開示に係る光源装置の一態様において、前記光源装置は、さらに、前記蛍光体光学素子の上方に配置された透光カバーを備え、前記半導体発光装置と前記蛍光体光学素子とは、前記ホルダと前記保持部材と前記透光カバーとで囲まれる閉塞空間内に配置されているとよい。【００２９】
この構成により、光密度の高い出射光による光ピンセット効果により外部から塵やホコリを集塵して光学部品の効率を低下するのを抑制することができる。【００３０】
さらに、本開示に係る光源装置の一態様において、前記透光カバーの前記蛍光体光学素子側の面は、前記蛍光体光学素子の蛍光面に対して傾斜しているとよい。【００３１】
この構成により、蛍光体光学素子は、半導体発光装置よりも上方に位置し、さらに蛍光体光学素子の発光部を光源装置の外部に近づけことができるため、蛍光体光学素子から全方位に放射される光を効率良く外部へ放射することができる。【００３２】
また、本開示に係る光源装置の一態様において、前記光源装置は、さらに、前記反射光学素子と前記半導体発光装置との間にレンズを備えるとよい。【００３３】
この構成により、半導体発光装置から出射した光を効率良く蛍光体光学素子に集光させることができるため、高輝度の光源を実現することができる。【００３４】
さらに、本開示に係る光源装置の一態様において、前記ホルダは、凹部を有し、前記第１面は、前記凹部の底面であるとよい。【００３５】
この構成により、半導体発光装置を配置する領域を凹部に限定することができるため、半導体発光装置を第１面の所定の位置に容易に配置させることができる。【００３６】
また、本開示に係る投光装置の一態様は、上記のいずれかに記載の光源装置の一態様を備える。【００３７】
この構成により、放熱性に優れた投光装置を実現することができる。【００３８】
さらに、本開示に係る投光装置の一態様において、前記光源装置から出射する光を反射するリフレクタを備えるとよい。この場合、さらに、前記光源装置から出射する光のうち前記リフレクタに入射しない光を吸収または拡散するダンパーを備えるとよい。【００３９】
この構成により、リフレクタに入射しない不要な光が外部に照射してしまうことを抑制できる。【００４０】
さらに、本開示に係る投光装置の一態様において、前記リフレクタで反射された光は、前記半導体発光装置から前記反射光学素子への前記出射光の光路の延長線を横切るとよい。【００４１】
この構成により、リフレクタで反射された光は、反射光学素子である光学素子ユニットから蛍光体光学素子に向かう反射光とは逆の方向に進む。これにより、反射光学素子である光学素子ユニットから蛍光体光学素子に向かう反射光は、指向性が高く、高いパワー密度で伝搬する光であるが、このような反射光がリフレクタで反射すること無く、直接、投光装置から外部に出射されることを抑制することができる。すなわち、この構成により、投光装置を構成する光源装置で用いられる高いパワー密度で伝搬する光が、投光装置から直接外部に放射されることを抑制することができる。
【発明の効果】
【００４２】
本開示によれば、半導体発光装置から出射した出射光を蛍光体光学素子に導く光路が外部環境の変化によってずれることを低減するとともに半導体発光装置および蛍光体光学素子で発生した熱を効率良く排熱し、さらに、効率良く外部に光を取り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１は、本開示の実施の形態１に係る光源装置の構成を示す概略断面図である。
【図２】図２は、本開示の実施の形態１に係る光源装置の分解図である。
【図３】図３は、本開示の実施の形態１に係る光源装置を裏面から見たときの斜視図である。
【図４】図４は、本開示の実施の形態１に係る光源装置の動作および機能を説明するための概略断面図である。
【図５】図５は、本開示の実施の形態１に係る投光装置の構成を示す概略断面図である。
【図６】図６は、本開示の実施の形態１に係る投光装置の他の構成を示す概略断面図である。
【図７】図７は、本開示の実施の形態１に係る光源装置の変形例を示す断面図である。
【図８】図８は、本開示の実施の形態２に係る光源装置の構成を示す概略断面図である。
【図９】図９は、本開示の実施の形態２に係る光源装置の分解斜視図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、本開示の実施の形態２に係る光源装置の効果を説明するための図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、本開示の実施の形態２に係る光源装置の効果を説明するための図である。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、本開示の実施の形態２に係る光源装置の効果を説明するための図である。
【図１１】図１１は、本開示の実施の形態２の変形例に係る光源装置の構成を示す概略断面図である。
【図１２】図１２は、本開示の実施の形態３に係る光源装置の構成を示す概略断面図である。
【図１３】図１３は、本開示の実施の形態３に係る光源装置を用いた投光装置の構成を示す概略断面図である。
【図１４】図１４は、本開示の実施の形態４に係る光源装置の構成を示す概略断面図である。
【図１５】図１５は、本開示の実施の形態４に係る光源装置の製造方法を示す概略断面図である。
【図１６】図１６は、従来の光源装置の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
本開示の実施の形態について、以下に図面を用いて説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の好ましい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、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、並びに、工程（ステップ）および工程の順序等は、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。
【００４５】
（実施の形態１）
［光源装置］
以下、本開示の実施の形態１における光源装置について、図１〜図３を参照しながら説明する。図１は、本開示の実施の形態１に係る光源装置１の構成を示す概略断面図である。図２は、同光源装置１の分解図である。図３は、同光源装置１の機能説明するための概略断面図である。
【００４６】
（構成）
本開示の実施の形態１における光源装置１は、図１〜図３に示すように、半導体発光装置１０と、光学素子ユニット２０と、蛍光体光学素子３０と、ホルダ４０とを有する。光源装置１は、ホルダ４０に半導体発光装置１０と蛍光体光学素子３０とが固定され、さらに光学素子ユニット２０がホルダ４０に固定された構成となっている。
【００４７】
半導体発光装置１０は、光導波路１１ａが形成された半導体発光素子１１と、半導体発光素子１１を実装するためのパッケージ１２とを備える。半導体発光装置１０の内部空間は、密閉空間であり、半導体発光素子１１が外部の雰囲気から遮断されるように高い気密性が保たれている。
【００４８】
半導体発光素子１１は、例えば窒化物半導体からなる半導体レーザ素子（例えばレーザチップ）であり、波長３８０ｎｍから４９０ｎｍの間にピーク波長を有するレーザ光を出射光５１として放射する。
【００４９】
パッケージ１２は、例えば、いわゆるＣＡＮパッケージであり、円盤状のベース１３と、ベース１３上に半導体発光素子１１が直接または図示しないサブマウントを介して実装するためのポスト１４と、外部から半導体発光素子１１に電力を供給するためのリードピン１５と、ベース１３上に配置された金属製のキャップ（缶）１６とを有する。キャップ１６には、半導体発光素子１１を密閉するために窓ガラス１７が取り付けられている。窓ガラス１７は、半導体発光素子１１から出射する出射光５１を透過する透光部材の一例であり、本実施の形態では、板ガラスである。半導体発光素子１１は、ベース１３とキャップ１６とで囲まれる密閉空間内に配置されている。また、半導体発光素子１１は、ベース１３に実装されることで、ベース１３と熱的且つ物理的に接続される。
【００５０】
このように構成される半導体発光装置１０は、ホルダ４０の第１面４１に配置される。具体的には、半導体発光装置１０は、ベース１３における半導体発光素子１１およびポスト１４が配置された面とは反対の面がホルダ４０の第１面４１に接触するようにホルダ４０に実装される。これにより、半導体発光装置１０（ベース１３）は、ホルダ４０の第１面４１と熱的且つ物理的に接続される。
【００５１】
図１および図２に示すように、第１面４１は、周辺が第１面４１よりも高い（図中で上方）部分で囲われているとよい。つまり、ホルダ４０の一部に設けられた凹部の底面を第１面４１に用いるとよい。この構成により、半導体発光装置１０を配置する領域を凹部に限定することができるため、半導体発光装置１０を第１面４１の所定の位置に容易に配置させることができる。
【００５２】
光学素子ユニット２０は、光学素子２１と、光学素子保持部材２２とを有する。光学素子２１は、反射面２１ａを有する反射素子である。つまり、本実施の形態において、光学素子ユニット２０は、反射光学素子（反射素子ユニット）である。
【００５３】
光学素子２１は、反射面２１ａにおいて半導体発光装置１０からの出射光５１を反射する。反射面２１ａで反射した反射光５４は、蛍光体光学素子３０に向けて進行する。反射面２１ａは、ホルダ４０の第１面４１および第２面４２に対して傾斜している。つまり、反射面２１ａを含む面と第１面４１（第２面４２）を含む面とは交差している。
【００５４】
本実施の形態において、光学素子２１は、例えばガラス板の表面の一部に形成された凹部の表面に、例えば誘電体多層膜、金属膜またはその両方等から構成される反射膜が形成されることで構成される。この反射膜の表面が反射面２１ａとなる。このように光学素子２１には凹部が形成されているので、反射面２１ａも凹部の形状に対応する湾曲面となっている。具体的には、反射面２１ａは、反射光５４を集光する形状を有するレンズにより構成されており、このレンズの焦点は蛍光体光学素子３０（蛍光体３１）となっている。これにより、反射面２１ａで反射した反射光５４を蛍光体光学素子３０（蛍光体３１）に集光させることができる。
【００５５】
光学素子保持部材２２は、光学素子２１を保持する保持部材である。本実施の形態において、光学素子２１は、光学素子保持部材２２の半導体発光装置１０と対向する面に固定されている。具体的には、光学素子２１は、光学素子保持部材２２に固着されている。また、光学素子保持部材２２は、ホルダ４０の第３面４３上に配置される。光学素子保持部材２２は、例えばアルミニウム合金など、出射光５１に対して不透明な材料によって構成されている。
【００５６】
光学素子ユニット２０は、半導体発光装置１０の上方に配置されるようにホルダ４０に取り付けられる。具体的には、光学素子ユニット２０は、光学素子保持部材２２がホルダ４０に形成された第３面４３に当て付けられた状態でネジ４９（図２参照）によりホルダ４０にねじ止めされることでホルダ４０に固定される。
【００５７】
このとき、光学素子ユニット２０は、図１に示すように、第３面４３の面内において、第３面４３と平行な方向である光学素子ユニット調整方向７１の２軸の方向である方向７１ｘ、７１ｙに、光学素子２１の主点２１ｂが、半導体発光装置１０から出射する出射光５１の光軸５５に略一致するように調整される。
【００５８】
図２に示すように、光学素子保持部材２２には、板状の基板の一部に開口部２２ａが形成されている。光学素子保持部材２２は、上記の調整後に、開口部２２ａに挿入させたネジ４９をホルダ４０のネジ穴４０ａにねじ込むことでホルダ４０に固定される。
【００５９】
蛍光体光学素子３０は、蛍光体３１と、蛍光体３１を保持する蛍光体保持部材３２とを有する。蛍光体３１は、例えば蛍光体保持部材３２上に設けられる。蛍光体光学素子３０は、入射する光の波長を変換する波長変換素子の一例であり、本実施の形態では、入射する光の波長を変換する波長変換材として、蛍光体３１を含む。
【００６０】
蛍光体３１は、入射する光を励起光として蛍光発光する。蛍光体３１は、例えばセリウム賦活のイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ：Ｃｅ３＋）系の蛍光体材料によって構成される。蛍光体３１としては、例えばＹＡＧ：Ｃｅ３＋等の蛍光体粒子がガラスまたはシリコーン等の透明樹脂（バインダ）に混合分散されて層状に構成されたものを用いてもよいし、例えばＹＡＧ：Ｃｅ３＋等の蛍光体粒子とアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等とを混合して焼結することによって構成されたセラミック蛍光体板を用いてもよい。なお、蛍光体３１は、ＹＡＧ系に限るものではない。また、蛍光体保持部材３２は、例えば窒化アルミニウムからなるセラミック体である。図示しないが、蛍光体保持部材３２と蛍光体３１との間には、例えば銀合金等からなる反射膜が形成されているとよい。
【００６１】
このように構成される蛍光体光学素子３０は、ホルダ４０の第２面４２に配置される。具体的には、蛍光体光学素子３０は、蛍光体保持部材３２側が第２面４２に接触するようにホルダ４０に固定される。これにより、蛍光体光学素子３０（蛍光体保持部材３２）は、ホルダ４０の第２面４２と熱的且つ物理的に接続される。
【００６２】
また、蛍光体光学素子３０には、光学素子ユニット２０（反射素子）からの反射光５４が照射される。具体的には、光学素子ユニット２０からの反射光５４は、蛍光体３１に照射する。これにより、蛍光体３１は、反射光５４で励起されて蛍光する。
【００６３】
ホルダ４０は、半導体発光装置１０および蛍光体光学素子３０を保持する保持部材である。本実施の形態において、ホルダ４０は、光学素子ユニット２０も保持している。ホルダ４０は、一体物から構成される。本明細書において、ホルダ４０が一体物であるとは、ホルダ４０に半導体発光装置１０および蛍光体光学素子３０が配置される前に一体的に構成されていればよく、鋳造、鍛造、切削加工等によって一体成形により一体物に構成されている以外に、複数の部品を溶接または接着等によって接合することで一体物に構成されたものも含まれる。例えば、銅からなる部品とアルミニウム合金からなる部品とを溶接することによって構成されたホルダ４０は一体物である。ただし、半導体発光装置１０および蛍光体光学素子３０を配置した後に容易に分解できる構成（例えばネジ止め）は、一体物に含まれない。
【００６４】
本実施の形態において、ホルダ４０は、一体の放熱体であり、例えばアルミニウム合金または銅等の金属によって構成される。
【００６５】
ホルダ４０は、第１面４１と、第１面４１の上方に位置する第２面４２とを有する。第１面４１は、半導体発光装置１０が取り付けられる面であり、第２面４２は、蛍光体光学素子３０が取り付けられる面である。本実施の形態において、ホルダ４０は、さらに、光学素子ユニット２０が取り付けられる第３面４３を有する。図２に示すように、第１面４１は、第２面４２の一部を凹状に窪ませることによって形成されており、第１面４１と第２面４２とで段差が構成されている。したがって、第１面４１に載置される半導体発光装置１０と第２面４２に載置される蛍光体光学素子３０とは段違いで横並びで配置されている。なお、第１面４１、第２面４２および第３面４３は、いずれも平面である。
【００６６】
また、図１に示すように、ホルダ４０は、第４面４４を有する。第４面４４は、半導体発光装置１０および蛍光体光学素子３０で発生したジュール熱を外部のヒートシンク等に排熱させるための放熱面として機能する。第４面４４は、平面であるとよい。
【００６７】
第４面４４のうち第１面４１とは反対側に位置する面は、半導体発光装置１０で発生する熱を放熱する第１放熱面である。また、第４面４４のうち第２面４２とは反対側に位置する面は、蛍光体光学素子３０で発生する熱を放熱する第２放熱面である。本実施の形態では、第４面４４は全体が平坦面であるので、これら第１放熱面と第２放熱面とは同一の平面である。
【００６８】
ホルダ４０において、第１面４１と第２面４２とは、ホルダ４０の同一面側に位置するように形成されている。また、第１面４１と第２面４２とは、第４面４４（放熱面）に対して異なる高さに位置するように形成されている。好ましくは、第２面４２は、第４面４４に対して、第１面４１よりも離れた位置、つまり、第４面４４から第１面４１までのホルダ４０の厚みより、第４面４４から第２面４２までのホルダ４０の厚みの方が厚くなっているとよい。本実施の形態において、第１面４１、第２面４２および第４面４４は、互いに平行である。
【００６９】
ホルダ４０の第４面４４側には、半導体発光装置１０のリードピン１５に、半田等により接合された配線３８と外部から電力を供給するためのコネクタ３７とが設けられている。リードピン１５、配線３８、コネクタ３７は、第４面４４よりも内方（内側）に位置するように、第４面４４に形成された溝に設けられている。
【００７０】
（機能）
続いて、図１を参照しながら図４を用いて本実施の形態に係る光源装置１の動作および機能について説明する。図４は、本開示の実施の形態１に係る光源装置１の動作および機能を説明するための概略断面図である。なお、図４においては、コネクタ３７および配線３８を省略している。
【００７１】
光源装置１を動作させる場合には、図１に示されるコネクタ３７に外部から電力が供給され、配線３８およびリードピン１５を介して半導体発光装置１０の半導体発光素子１１の光導波路１１ａに電力が供給される。
【００７２】
半導体発光素子１１の光導波路１１ａに供給された電力は例えば波長４５０ｎｍのレーザ光（青色光）に変換され、レーザ光は出射光５１として光導波路１１ａの端部の微小領域である端面１１ｂから放射される。このとき、出射光５１は、ホルダ４０の第１面４１（第４面４４）に対して垂直方向に半導体発光装置１０から出射される。
【００７３】
図４に示すように、半導体発光装置１０から放射された出射光５１は、半導体発光装置１０の上方に配置された光学素子２１の反射面２１ａで反射される。本実施の形態では、反射面２１ａが集光するレンズ機能を有しているので、出射光５１は、反射面２１ａで反射するとともに集光する反射光（集光光）５４となって光学素子２１から出射する。
【００７４】
反射面２１ａは第１面４１に対して傾斜しているので、反射面２１ａで反射した反射光５４は、斜め下方に進んで、半導体発光装置１０と同一のホルダ４０上に配置された蛍光体光学素子３０の蛍光体３１に照射される。このとき、蛍光体３１の微小領域である発光点３５に集光された反射光５４は、その一部が蛍光体３１で変換されて蛍光９３となり、他の一部が蛍光体３１で散乱されて散乱光９２となり、蛍光体３１の微小領域である発光点３５から放射される。この場合、蛍光体３１の蛍光体材料として、波長が４２０ｎｍから４８０ｎｍの光（例えば青色光）を吸収して波長５００ｎｍから６３０ｎｍの蛍光を放射する蛍光体材料（例えば黄色蛍光体材料）を用いることで、蛍光９３と散乱光９２とで合成された白色光を放射光９１として蛍光体３１から放射させることができる。
【００７５】
このように動作する光源装置１では、半導体発光装置１０においては、供給された電力の一部が光となり、残りの電力はジュール熱となって半導体発光素子１１を発熱させる。また、蛍光体光学素子３０においても、照射された光（反射光５４）のうち、蛍光９３および散乱光９２のいずれにもならなかった光（エネルギー）は、ジュール熱となって蛍光体３１を発熱させる。
【００７６】
半導体発光装置１０の半導体発光素子１１で発生した熱は、パッケージ１２のポスト１４およびベース１３を伝達して半導体発光装置１０の外部に放熱される。また、蛍光体光学素子３０の蛍光体３１で発生した熱は、蛍光体光学素子３０の蛍光体保持部材３２を伝達して外部へ放熱される。
【００７７】
このように、光源装置１では、半導体発光装置１０からは上方に出射光５１を放射させており、半導体発光装置１０から出射した出射光５１を蛍光体光学素子３０に導く光路と、蛍光体光学素子３０から出射した放射光９１を光源装置１の外部に導く光路とについては、ホルダ４０の上方の位置するように設計されている。
【００７８】
一方、半導体発光装置１０の半導体発光素子１１で発生した熱と蛍光体光学素子３０の蛍光体３１で発生した熱とについては、ホルダ４０の下方に伝達させるように設計されている。
【００７９】
つまり、光源装置１では、光路と放熱経路とが分離された構造、具体的には、ホルダ４０を境にして光路と放熱経路とが上下に分けられた構造になっている。
【００８０】
そして、本実施の形態における光源装置１においては、半導体発光装置１０が配置される第１面４１と蛍光体光学素子３０が配置される第２面４２とが、放熱面である第４面４４に対向し、かつ、さらに高さ違いで並んでいる。
【００８１】
これにより、図４の第１の放熱経路８１および第２の放熱経路８２で示されるように、半導体発光装置１０および蛍光体光学素子３０で発生した熱を、第１面４１および第２面４２から第４面４４へ短い放熱経路で外部の放熱器６０に速やかに排熱させることができる。したがって、半導体発光素子１１および蛍光体３１の温度上昇に伴って出射光５１および蛍光９３における光への変換効率が低下することを抑制できる。
【００８２】
さらに、微小領域において光を放射する半導体発光装置１０と微小領域において放射光９１を放射する蛍光体光学素子３０が同一のホルダ４０に配置されているので、環境温度などの外部環境が変化しても半導体発光装置１０と蛍光体光学素子３０とのホルダ４０における相対的な位置関係がずれにくい。例えば、外部環境の変化があっても光軸５５がずれにくい。したがって、半導体発光装置１０から出射した出射光５１を蛍光体光学素子３０に導く光路が外部環境の変化によってずれることを低減することができるとともに、半導体発光装置１０および蛍光体光学素子３０で発生した熱を一層効率良く排熱できる。
【００８３】
さらに、本実施の形態においては、蛍光体３１から放射される放射光９１を効率良く外部に取り出して利用することできる。例えば、図４に示すように、蛍光体３１から放射される放射光９１は、蛍光体３１の上方の全方位に放射される。このとき、蛍光体３１の発光点３５の位置が、光学素子２１（反射面２１ａ）の主点２１ｂのわずか下に位置するように、蛍光体光学素子３０を配置することで、蛍光体３１から放射される放射光９１の放射範囲９５を広くすることができる。具体的には、図４に示すように、第１面４１から光学素子２１の主点２１ｂまでの高さ（Ｈ１）と第１面４１から蛍光体３１の発光点３５までの高さ（Ｈ２）との差を小さくすることで、蛍光体３１から放射される放射光９１の放射範囲９５を広くすることができる。これにより、蛍光体３１から放射される放射光９１を、光源装置１の後段に配置される光学系（不図示）で効率良く利用することができる。なお、第１面４１から光学素子２１の主点２１ｂまでの高さ（Ｈ１）は、第１面４１から蛍光体３１の発光点３５までの高さ（Ｈ２）よりも高くなっている（Ｈ１＞Ｈ２）。
【００８４】
また、この場合、発光点３５は、第４面４４に対して、半導体発光装置１０を取り付ける第１面４１と主点２１ｂとの間に存在するとよい。このようにすることで、発熱量が蛍光体光学素子３０よりも大きい半導体発光装置１０を放熱面である第４面４４に近づけることができる。これにより、蛍光体３１から放射される放射光９１の放射範囲９５を広げるだけではなく、半導体発光装置１０および蛍光体光学素子３０で発生した熱を速やかに排熱することができる。
【００８５】
さらに、本実施の形態では、蛍光体３１からの放射光９１を反射部材で反射させることなく光源装置１の外部に取り出している。これにより、反射部材で光取り出し効率が低下することがなく、また、反射部材で反射する際に実効的な発光点の位置がずれることもない。したがって、輝度が低下することを抑制し、十分に輝度を向上させることができる。
【００８６】
以上のとおり、本実施の形態における光源装置１によれば、半導体発光装置１０から出射した出射光５１を蛍光体光学素子３０に導く光路が外部環境の変化によってずれることを低減するとともに半導体発光装置１０および蛍光体光学素子３０で発生した熱を効率良く排熱し、さらに、効率良く外部に光を取り出すことができる。
【００８７】
［投光装置］
次に、本開示の実施の形態１に係る光源装置１を用いた投光装置１０１について、図５用いて説明する。図５は、本開示の実施の形態１に係る投光装置１０１の構成を示す概略断面図である。投光装置１０１は、例えば、車両前照灯用の灯具である。
【００８８】
図５に示すように、投光装置１０１は、放熱器６０と、放熱器６０に取り付けられた光源装置１と、光源装置１から出射する光を反射するリフレクタ１６０とを備える。つまり、光源装置１は、投光装置１０１の光源として用いられている。本実施の形態において、投光装置１０１は、さらに、光源装置１から出射する光のうちリフレクタ１６０に入射しない光を吸収するダンパー１６５を備える。
【００８９】
放熱器６０には、光源装置１が取り付けられる。放熱器６０は、光源装置１で発生した熱を放熱フィン６２に伝熱するためのベースプレート６１と、光源装置１で発生した熱を外気に放熱するための放熱フィン６２とによって構成される。
【００９０】
光源装置１は、ベースプレート６１の取り付け部６１ａに取り付けられる。取り付け部６１ａの取り付け面は、例えば平坦面である。光源装置１は、例えばネジ（不図示）によって取り付け部６１ａに固定される。このとき、光源装置１は、ホルダ４０の第４面４４と取り付け部６１ａとが互いに面で接触するようにベースプレート６１に配置される。また、光源装置１のコネクタ３７には、投光装置１０１を点灯させるために光源装置１に電力を供給する電源ケーブル３９が接続される。
【００９１】
リフレクタ１６０は、光源装置１からの放射光９１の放射角度を変えて前方に投射するための反射部材であり、反射面が光源装置１と対向するように配置されている。具体的には、リフレクタ１６０は、例えば、放物面鏡（パラボリックミラー）などの曲面鏡であり、リフレクタ１６０の焦点が蛍光体光学素子３０（蛍光体３１）の発光点３５と略一致するように配置されている。そして、蛍光体光学素子３０から出射される光は、リフレクタ１６０により略平行である光となるように反射され、投光装置１０１の外部に放射される。
【００９２】
また、本実施の形態では、ダンパー１６５は、例えば表面に凹凸を形成した黒色のアルマイト加工したアルミ合金により構成され、光源装置１から見て蛍光体光学素子３０より奥側に設けられている。この構成では、蛍光体光学素子３０に入射した反射光５４が蛍光体光学素子３０で十分に散乱されずに反射した反射光５６が生成されても、その反射光５６はダンバー１６５に照射され、外部に放射されることが防止される。すなわち、本実施の形態では、高いパワー密度と直進性を維持したまま蛍光体光学素子３０から出射される反射光５６が、ダンバー１６５によって外部に照射されないように構成されている。
【００９３】
本実施の形態における投光装置１０１では、ホルダ４０の第４面４４と放熱器６０の取り付け部６１ａとの接触部分が面接触しているので、光源装置１の半導体発光装置１０と蛍光体光学素子３０とで発生した熱は、効率良く放熱器６０に放熱され、放熱フィン６２により外部に放熱される。
【００９４】
さらに、本実施の形態における投光装置１０１では、光源装置１からは広い放射角の放射光９１を放射させることができる。このため、光源装置１の直上に放射光９１の放射方向を変更するリフレクタ１６０を配置することができる。このため、投光装置１０１において光源装置１からの放射光９１を高い効率で利用できるとともに、小型および薄型化などのためにリフレクタ１６０を自由に設計することができる。
【００９５】
さらに、光源装置１において、蛍光体光学素子３０は、半導体発光装置１０とリフレクタ１６０の反射面との間に配置される。これにより、半導体発光装置１０から放射されて反射面２１ａにより蛍光体３１に入射した光のうち蛍光体光学素子３０で直進性を維持したまま反射した反射光５６は、蛍光体光学素子３０が配置される第２面４２の法線方向から高い角度を有して放射される。このため、光源装置１からの放射光の利用効率を低下させることなく、反射光５６をリフレクタ１６０に照射させないように投光装置１０１を設計することが可能になる。
【００９６】
また、図５において、リフレクタ１６０で反射された光は、半導体発光装置１０から反射光学素子である光学素子ユニット２０（光学素子２１）への出射光の光路の延長線を横切っている。これにより、反射光学素子である光学素子ユニット２０から蛍光体光学素子３０に向かう反射光は、指向性が高く、高いパワー密度で伝搬する光であるが、このような反射光がリフレクタ１６０で反射すること無く、直接、投光装置１０１から外部に出射されることを抑制することができる。具体的には、リフレクタ１６０で反射された光（放射光９１）は、光学素子ユニット２０から蛍光体光学素子３０に向かう反射光５４とは逆の方向に進み、投光装置１０１の外部に放射される。このため、外部からの衝撃等により光学素子ユニット２０の取り付け角度にずれが生じて反射光５４が蛍光体光学素子３０およびホルダ４０に当たらなくなってしまった場合でも、反射光５４はリフレクタ１６０で反射されない限り、リフレクタ１６０から放射される放射光９１と同じ方向に進まないので、反射光５４が外部に出射する可能性を低減できる。すなわち、リフレクタ１６０の反射領域を制限することにより、光源装置１からの高いパワー密度で伝搬する光が、投光装置１０１から直接外部に放射されることを抑制することができる。
【００９７】
なお、図５に示される投光装置１０１では、ホルダ４０が一体物から構成されているが、ホルダ４０が一体物でない場合においても、リフレクタ１６０で反射された光が、半導体発光装置１０から反射光学素子である光学素子ユニット２０（光学素子２１）への出射光の光路の延長線を横切るように構成することにより、ホルダ４０が一体物からなる場合と同様に、高いパワー密度で伝搬する反射光５４が外部に放射されることが抑制される。
【００９８】
ここで、光源装置１を用いた投光装置の他の構成について、図６を用いて説明する。図６は、本開示の実施の形態１に係る投光装置２０１の他の構成を示す概略断面図である。
【００９９】
図６に示すように、投光装置２０１では、光源装置１の光を投射するために、リフレクタの代わりに投射レンズ１６１を用いている。また、放熱器６０は、光源装置１を取り付けるための取り付け部６１ａを有するベースプレート６１と、ベースプレート６１の取り付け部６１ａの取り付け面とは反対側の面に設けられた複数のフィンからなる放熱フィン６２とによって構成される。取り付け部６１ａの取り付け面は、例えば平面である。
【０１００】
投射レンズ１６１は、蛍光体光学素子３０（蛍光体３１）の発光点３５が投射レンズ１６１の焦点と略一致するように、光源装置１の直上に配置されている。光源装置１からの放射光９１は、投射レンズ１６１によって放射角度が変換されて、前方へと投射される。
【０１０１】
このとき、図６における投光装置２０１では、図５に示される投光装置１０１と同様に、光源装置１で発生する熱を速やかに排熱することができる。また、投光装置２０１においても、投光装置１０１と同様に、投射レンズ１６１を自由に設計したり、ダンパー１６５によって反射光５６を投射レンズ１６１に入射させないように設計したりすることができる。
【０１０２】
なお、図５および図６に示される投光装置では、ホルダ４０が一体物から構成されているが、ホルダ４０が一体物でない場合においても、ダンパー１６５によって反射光５６を外部や投射レンズ１６１に入射させないようにすることができる。
【０１０３】
（実施の形態１の変形例）
以下、本開示の実施の形態１の変形例について、図７を用いて説明する。図７は、本開示の実施の形態１の変形例に係る光源装置３０１の構成を示す断面図である。なお、本変形例では、図１に示される上記実施の形態１の光源装置１と異なる部分を中心に説明する。
【０１０４】
図７に示すように、本変形例における光源装置３０１が図１に示す光源装置１と異なる点は、本変形例における光源装置３０１がレンズ２５およびレンズホルダ２６を有する点と、光学素子２１の反射面２１ａが凹面ではなく平面である点と、蛍光体３１の上面がホルダ４０の第１面４１に対して傾斜している点である。
【０１０５】
本変形例では、レンズ２５は、光学素子ユニット２０（光学素子２１）と半導体発光装置１０との間に配置されている。レンズ２５は、有限系のレンズであり、レンズホルダ２６によって、半導体発光装置１０またはホルダ４０に保持される。レンズ２５は、半導体発光装置１０からの出射光５１を一定の焦点位置に集光する機能を有する。
【０１０６】
光学素子ユニット２０を構成する光学素子２１は、平面状の反射ミラーとなっており、平面状の反射面２１ａを有する。具体的には、光学素子２１は、平板状の基板の表面に反射膜が形成された構成となっている。この反射膜の表面が反射面２１ａとなっている。反射膜としては、異なる屈折率を有する複数の誘電体膜からなる多層反射膜、または、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕなどの金属からなる金属膜またはその合金からなる合金膜などが用いられる。
【０１０７】
また、本変形例において、ホルダ４０の第２面４２は、当該第２面４２の法線方向が光学素子ユニット２０の方向に傾斜している。蛍光体光学素子３０は、蛍光体保持部材３２側の面（蛍光体保持部材３２のホルダ４０側の面）が第２面４２に接触するように第２面４２に固定されている。このように、第２面４２を傾斜させることで、蛍光体３１の発光点３５を半導体発光装置１０よりも上方に容易に位置させることができる。
【０１０８】
以上、本変形例に係る光源装置３０１によれば、上記実施の形態１における光源装置１と同様に、半導体発光装置１０から出射した出射光５１を蛍光体光学素子３０に導く光路が外部環境の変化によってずれることを低減するとともに半導体発光装置および蛍光体光学素子３０で発生した熱を効率良く排熱し、さらに、効率良く外部に光を取り出すことができる。
【０１０９】
しかも、本変形例では、さらに、半導体発光装置１０の上部にレンズ２５が配置されているので、光源装置１の光学系をより自由に設計することができる。
【０１１０】
さらに、本変形例では、蛍光体３１が半導体発光装置１０よりも上方に位置しているので、蛍光体３１から全方位に放射される放射光９１を一層効率良く外部へ放射することができる。
【０１１１】
なお、本変形例における光源装置３０１は、上記実施の形態１と同様に、リフレクタ等を有する投光装置の光源として用いることができる。
【０１１２】
（実施の形態２）
次に、本開示の実施の形態２に係る光源装置４０１について、図８および図９を参照しながら説明する。図８は、本開示の実施の形態２に係る光源装置４０１の構成を示す概略断面図である。図９は、同光源装置４０１の分解斜視図である。なお、本実施の形態では、実施の形態１の光源装置１およびその変形例の光源装置３０１とは異なる部分を中心に説明する。
【０１１３】
図８および図９に示すように、本実施の形態における光源装置４０１は、実施の形態１における光源装置１に対して、さらに、蛍光体光学素子３０の上方に配置された透光カバー３６を備える。
【０１１４】
本実施の形態における光源装置４０１が実施の形態１の光源装置１と異なる点は、ホルダ４０に対する光学素子ユニット２０の固定方法と、蛍光体光学素子３０がホルダ４０と透光カバー３６とで囲まれていることである。
【０１１５】
透光カバー３６は、蛍光体光学素子３０を覆う透光性のカバー部材であり、例えば、カバーガラスである。透光カバー３６は、ホルダ４０に保持されている。具体的には、透光カバー３６は、ホルダ４０の突起部４０ｄと、壁部４０ｅと、突起部４０ｆとによって保持されている。
【０１１６】
透光カバー３６は、当該透光カバー３６の蛍光体光学素子３０側の面が蛍光体光学素子３０の蛍光面に対して傾斜するように配置されている。具体的には、透光カバー３６は、半導体発光装置１０側から蛍光体光学素子３０の方向に向かうにつれて、蛍光体光学素子３０に近づくような姿勢で配置されている。
【０１１７】
また、蛍光体光学素子３０は、ホルダ４０と透光カバー３６とで囲まれる閉塞空間内に配置されている。この閉塞空間は、ホルダ４０に設けられた開口部４０ｂを除けば、外気から遮蔽されるように密閉空間となっている。
【０１１８】
光学素子ユニット２０を構成する光学素子保持部材２２には傾斜面が設けられており、この傾斜面には光学素子２１が接着等によって固定されている。光学素子保持部材２２は、アルミニウム合金や鉄、銅など、出射光５１に対して不透明な材料によって構成されている。
【０１１９】
また、ホルダ４０には、突起部４０ｃおよび４０ｄが形成されている。突起部４０ｃは、ホルダ４０の第３面４３から突出する壁部である。同様に、突起部４０ｄは、ホルダ４０の第２面４２から突出する壁部である。突起部４０ｃの高さは、突起部４０ｄの高さよりも高くなっている。
【０１２０】
突起部４０ｃおよび４０ｄには、光学素子保持部材２２の一部を挟む挟み部が設けられている。突起部４０ｃおよび４０ｄの挟み部は、例えば横溝構造である。突起部４０ｃおよび４０ｄは、ホルダ４０と同じ材料によって構成されており、例えばホルダ４０の一体成形によって形成される。
【０１２１】
なお、光学素子ユニット２０（光学素子２１）の反射面２１ａで反射した反射光５４を蛍光体光学素子３０に入射させるために、突起部４０ｄには開口部４０ｂが形成されている。開口部４０ｂは、例えば突起部４０ｄを貫通する円筒状の貫通孔である。
【０１２２】
光学素子保持部材２２は、図９に示すように、ホルダ４０の突起部４０ｃおよび４０ｄに対して、横方向から挿入される。そして、図８に示すように、光学素子保持部材２２は、ホルダ４０の第３面４３と突起部４０ｃおよび４０ｄとにより、光学素子ユニット調整方向７１の方向（紙面内矢印方向およびそれに直交する方向である方向７１ｘ、７１ｙ）に関して、移動自在に配置されている。つまり、光学素子保持部材２２は、第３面４３に対して平行な方向に可動する。
【０１２３】
一方、光学素子保持部材２２は、光学素子ユニット調整方向７１とは異なる方向（上下）に関しては移動が制限されている。具体的には、光学素子保持部材２２は、第３面４３に垂直な方向（紙面内上下方向）に移動しないように、ホルダ４０の突起部４０ｃおよび４０ｄの各々に挟み込まれている。
【０１２４】
そして、光学素子ユニット２０を光学素子ユニット調整方向７１の方向に移動させて光学素子ユニット２０の位置を調整することによって、蛍光体光学素子３０の発光点３５の位置を調整することができる。光学素子ユニット２０の位置を調整した後は、光学素子保持部材２２に設けられた開口部２２ａにネジ４９を挿入してホルダ４０に設けられたネジ穴４０ａにネジ４９をねじ込むことで、光学素子ユニット２０をホルダ４０に固定することができる。
【０１２５】
このように、本実施の形態では、ホルダ４０の突起部４０ｃ、４０ｄの挟み部（横溝構造）を利用して光学素子ユニット２０の位置を微調整することができる。これにより、光学素子２１の反射面２１ａの位置を精度良く且つ容易に調整することができる。また、光学素子ユニット２０の位置を調整した後は、光学素子ユニット２０を容易にホルダ４０に固定することができる。
【０１２６】
また、光学素子保持部材２２は、ホルダ４０の突起部４０ｃおよび４０ｄに挟み込まれている。これにより、光学素子保持部材２２を固定するネジ４９が振動等により緩んで外れたとしても、光学素子保持部材２２が第３面４３に垂直な方向に移動しないので、光学素子ユニット２０が脱落することを抑制できる。したがって、光学素子ユニット２０がホルダ４０から外れたときに半導体発光装置１０からの出射光５１が光源装置１の外部に直接放射されてしまうことを抑制できる。
【０１２７】
ホルダ４０と光学素子保持部材２２との嵌合部の隙間を図示しないエポキシ樹脂等の充填材等で埋めることが好ましい。この構成により、光学素子保持部材２２が、突起部４０ｃおよび４０ｄの挟み部から、より外れにくくなる。また、当該充填材により、ホルダ４０と光学素子保持部材２２との隙間を通って、外部から塵やホコリが、半導体発光装置１０から放射された光が蛍光体光学素子３０に至る光路に侵入してくることを抑制することができる。
【０１２８】
さらに、ホルダ４０には蛍光体光学素子３０が固定されており、蛍光体光学素子３０の上面（出射方向）には、例えばカバーガラスである透光カバー３６がホルダ４０に固定されている。この場合、蛍光体光学素子３０は、ホルダ４０の開口部４０ｂを除いて外気から遮断されるように密閉された空間内に配置されている。
【０１２９】
さらに、透光カバー３６は、ホルダ４０の第２面４２に対して傾斜しているとよい。これにより、反射光５４の入射方向を蛍光体３１よりも高くすることができる。
【０１３０】
以上、本実施の形態に係る光源装置４０１によれば、上記実施の形態１における光源装置１と同様に、半導体発光装置１０から出射した出射光５１を蛍光体光学素子３０に導く光路が外部環境の変化によってずれることを低減するとともに半導体発光装置１０および蛍光体光学素子３０で発生した熱を効率良く排熱し、さらに、効率良く外部に光を取り出すことができる。
【０１３１】
また、本実施の形態における光源装置４０１を搭載した製品は、外部より衝撃等が加えられた場合においても、光源装置４０１から光学素子ユニット２０が外れることを抑制することができる。このため、光源装置４０１から光学素子ユニット２０が外れることによって半導体発光装置１０から出射されるエネルギー強度の強い出射光５１（青色光）が光源装置４０１からそのまま放射することを抑制することができる。
【０１３２】
さらに、本実施の形態では、蛍光体３１が半導体発光装置１０よりも上方に位置するため、蛍光体３１から全方位に放射される放射光９１を一層効率良く外部へ放射することができる。
【０１３３】
さらに、光源装置４０１において、半導体発光装置１０と蛍光体光学素子３０とは閉塞空間に配置されているため、光密度の高い出射光による光ピンセット効果により外部から塵やホコリを集塵して光学部品の効率を低下することを抑制できる。特に、半導体発光素子１１および蛍光体３１の劣化を抑制することができる。
【０１３４】
さらに、本実施の形態においては、透光カバー３６が蛍光体３１の蛍光面（表面）に対して傾斜して配置される。ここで、透光カバー３６の傾斜と光源装置４０１から放射される放射光９１の放射範囲９５および放射光強度との関係について、図１０Ａ、図１０Ｂおよび図１０Ｃを用いて説明する。図１０Ａ〜図１０Ｃは、本開示の実施の形態２に係る光源装置の効果を説明するための図であり、実施の形態２における光源装置４０１の一部を拡大して比較したものを示している。
【０１３５】
図１０Ａは、蛍光体３１の蛍光面（表面）に対して平行に透光カバー３６を配置した場合を示している。図１０Ａでは、蛍光体３１への反射光５４は、半導体発光装置１０と反射面２１ａを有する光学素子ユニット２０とで構成されたレーザ反射光学系７９の斜め上部方向から放射される。この場合、蛍光体３１からの放射光９１の一部は、レーザ反射光学系７９の上部でカットされる。
【０１３６】
したがって、図１０Ａに示すように、透光カバー３６を蛍光体３１に対して平行に配置した場合には、レーザ反射光学系７９と同等の高さまでホルダ４０に透光カバー３６の壁部４０ｅを形成する必要がある。その結果、レーザ反射光学系７９側と同様に、壁部４０ｅ側で放射光９１がカットされるので、放射光９１の放射範囲９５は狭くなる。このとき、放射範囲９５を広くするために、壁部４０ｅを蛍光体３１から離れた位置に配置することも可能であるが、光源装置４０１のサイズが大きくなってしまう。
【０１３７】
一方、図１０Ｂに示すように、ホルダ４０に斜面を形成し、その斜面上に蛍光体３１を取り付けることで、反射光５４を横方向に放射させることができる。これにより、実効的な壁部４０ｅの高さを低くすることができるので、放射光９１の放射範囲９５を広くすることができる。この場合、蛍光体３１の蛍光面がホルダ４０の斜面に沿って傾斜することで放射光９１の光軸５５も傾斜することになるが、光源装置４０１の後段（出射側）の光学系を調整することで、放射光９１の利用効率を高くすることができる。このように、透光カバー３６を蛍光体３１の蛍光面（表面）に対して傾斜させて配置することで放射光９１の放射範囲９５を広くし、光源装置４０１の放射光強度を高くすることができる。
【０１３８】
さらに、図１０Ｃのように、透光カバー３６を蛍光体３１およびホルダ４０に対して斜めに配置することで、図１０Ｂと同様の効果を得ることができる。この場合、図１０Ｃの構成では、図１０Ｂの構成で必要になった、光源装置４０１の後段（出射側）の光学系の調整を不要にすることができるため、簡単な方法で光源装置４０１の放射光強度を高くすることができる。
【０１３９】
なお、図８に示すように、本実施の形態における光源装置４０１では、半導体発光素子１１の向きが、図１に示す光源装置１の半導体発光素子１１の向きとは異なっているが、半導体発光素子１１の向きは図８に示す向きおよび図１に示す向きのいずれであってもよい。ただし、半導体発光素子１１は、図８に示す向きとなるように配置する方が好ましい。ここで、図８に示す向きとは、半導体発光素子１１の光導波路１１ａが形成される面と平行な面に、主点２１ｂにおける反射面２１ａの法線が存在する向きである。図８に示す向きとすることで、出射光の方向７１ｙにおける拡がり角が、方向７１ｘにおける拡がり角よりも小さくなるため、光学素子２１の方向７１ｙにおける幅を小さくすることができる。そのため、光学素子保持部材２２および突起部４０ｃの第２面４２からの高さを低くすることができる。その結果、蛍光体３１から放射される放射光９１の放射範囲９５をより大きくすることができる。
【０１４０】
（実施の形態２の変形例）
次に、本開示の実施の形態２の変形例について、図１１を参照しながら説明する。図１１は、本開示の実施の形態２の変形例に係る光源装置５０１の構成を示す概略断面図である。なお、本変形例では、実施の形態２の光源装置４０１とは異なる部分を中心に説明する。
【０１４１】
図１１に示すように、本変形例における光源装置５０１では、実施の形態２の光源装置４０１における半導体発光装置１０のキャップ１６の窓ガラス１７が配置された部分に、窓ガラス１７に代えて透光部材としてレンズ２５が配置されている。レンズ２５は、例えば凸レンズである。レンズ２５は、半導体発光装置１０の半導体発光素子１１が配置された空間が密閉されて気密性が保たれるように、ガラス溶着などによってキャップ１６に固定されている。
【０１４２】
光学素子ユニット２０を構成する光学素子２１には、取り付け面側（光学素子保持部材２２側）に反射型のフレネルレンズが形成されており、フレネルレンズの取り付け面側の表面には金属膜または誘電体多層膜などの反射膜が形成されている。また、フレネルレンズと対向する入射面には、誘電体多層膜による反射防止膜が形成されている。反射膜の表面（つまり、フレネルレンズと反射膜との界面）が反射面２１ａとなっている。これにより、半導体発光装置１０のレンズ２５からの出射光５１は、光学素子２１の表面から入射した後、フレネルレンズを透過して反射面２１ａで反射されて集束光に変換され、フレネルレンズを再度透過することで光学素子２１から反射光５４として出射する。
【０１４３】
以上、本変形例に係る光源装置５０１によれば、上記実施の形態２における光源装置４０１と同様に、半導体発光装置１０から出射した出射光５１を蛍光体光学素子３０に導く光路が外部環境の変化によってずれることを低減するとともに半導体発光装置１０および蛍光体光学素子３０で発生した熱を効率良く排熱し、さらに、効率良く外部に光を取り出すことができる。
【０１４４】
さらに、本変形例では、蛍光体３１が半導体発光装置１０よりも上方に位置するため、蛍光体３１から全方位に放射される放射光９１を一層効率良く外部へ放射することができる。
【０１４５】
また、本変形例では、半導体発光装置１０と光学素子ユニット２０（光学素子２１）との間隔を短くすることができ、また、光学素子２１の厚みも薄くすることができる。したがって、光源装置５０１の高さを薄くすることができる。
【０１４６】
（実施の形態３）
続いて、本開示の実施の形態３に係る光源装置とそれを用いた投光装置について説明する。
【０１４７】
図１２は、本開示の実施の形態３に係る光源装置６０１の構成を示す概略断面図である。図１３は、光源装置６０１を用いて構成した投光装置７０１の構成を示す概略断面図である。
【０１４８】
本実施の形態においては、光源装置６０１の発光点を移動させ、投光装置７０１の出射光の出射方向を任意に変化させることができることを特徴とする。
【０１４９】
図１２に示すように、本変形例における光源装置６０１は、光学素子ユニット５２５を構成する光学素子５２６（反射素子）が可動するように構成されている。つまり、光学素子ユニット５２５は、可動する反射面５２６ａを有する光学素子５２６を有する。光学素子ユニット５２５は、例えばＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）ミラー素子であり、駆動基板５２７上に微小可動する軸と光学素子５２６とが設けられた構成となっている。
【０１５０】
駆動基板５２７には配線５３８により電力が供給され、静電気力および磁力等で光学素子５２６を変化させることで、反射面５２６ａの傾斜方向を変化させる。この結果、レンズ２５から出射される出射光５１は反射面５２６ａにより任意に方向を変更されて反射して蛍光体３１に照射される。つまり、光学素子２１が変化することで反射光５４の進行方向が変更される。
【０１５１】
このとき、例えば、光学素子５２６が実線で示す位置に存在するときは、反射光５４ａとして反射され、蛍光体３１における半導体発光装置１０よりの蛍光体３１面に照射されて、発光点３５ａから放射光９１Ａが放射される。一方、光学素子５２６が破線で示す位置に存在するときは、反射光５４ｂとして反射され、蛍光体３１における半導体発光装置１０から離れた位置の蛍光体３１面に照射されて、発光点３５ｂから放射光９１Ｂが放射される。
【０１５２】
このように、図１２に示す光源装置６０１によれば、図１１に示す光源装置５０１に対して、さらに、蛍光体光学素子３０における発光点の位置を自由に変更することができる。これにより、図１２に示す光源装置６０１を用いて投光装置を構成した場合は、光照射位置を自由に変更できる。
【０１５３】
具体的に、図１３に、光源装置６０１を用いて構成した投光装置７０１の模式的な断面図を示す。
【０１５４】
投光装置７０１は、放熱面４４が放熱器６０に取り付けられ、透光カバー３６側には、例えば放物面鏡であるリフレクタ１６０が配置される。
【０１５５】
このとき、光源装置６０１は、半導体発光装置１０がリフレクタ１６０の出射方向側に配置され、蛍光体３１がその反対側に位置するように配置される。この構成により、光学素子５２６から蛍光体３１に向かう反射光５４ａ、５４ｂの進行方向は、リフレクタ１６０から放射される光の進行方向と反対側となるように設定できる。
【０１５６】
そして、反射光５４ａが発光点３５ａに照射されて発光点３５ａから放射される放射光９１Ａは、リフレクタ１６０で反射されてほぼ平行光の白色光となり、投光装置７０１の外部に出射される。
【０１５７】
一方、光学素子５２６の傾斜角を変更して、発光点３５ｂに反射光５４ｂが照射された場合、この場合においても、発光点３５ｂから放射される放射光９１Ｂは、リフレクタ１６０で反射されてほぼ平行光の白色光となり、投光装置７０１の外部に出射される。このとき、投光装置７０１から出射する放射光９１Ａおよび放射光９１Ｂは、異なる出射角で出射されることになる。このように、光学素子ユニット５２５（図１２）に電力を印加して光学素子ユニット５２５の位置を変化させることで、投光装置７０１から出射する光の出射方向を変化させることができる投光装置７０１を実現することができる。
【０１５８】
本実施の形態における光源装置６０１は、例えば、車両前照灯用の投光装置に用いることができる。この場合、投光装置７０１として、ＡＤＢ（Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｄｒｉｖｉｎｇ  Ｂｅａｍ：配光可変ヘッドランプ）などを実現することできる。
【０１５９】
なお、本実施の形態において、光学素子ユニット５２５をＭＥＭＳとしたがこの限りではない。例えば、静電力もしくは磁力を用いて光学素子５２６を移動させる光学素子ユニットを任意に選択することができる。また、例えば、光学素子ユニット５２５を２次元のＭＥＭＳミラーアレイであるＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）とすることで、蛍光体３１上の発光点を任意の２次元パターンとすることができる。
【０１６０】
（実施の形態４）
次に、本開示の実施の形態４について、図１４および図１５を参照しながら説明する。図１４は、本開示の実施の形態４に係る光源装置８０１の構成を示す概略断面図である。図１５は、本開示の実施の形態４に係る光源装置８０１の製造方法を示す概略断面図である。
【０１６１】
なお、本実施例では、実施の形態２の変形例の光源装置５０１とは異なる部分を中心に説明する。
【０１６２】
図１４に示すように、本変形例における光源装置８０１では、実施の形態２の光源装置５０１におけるレンズ２５が、光源装置４０１と同様に、レンズホルダ２６に固定されている。
【０１６３】
半導体発光装置１０は、ホルダ４０の一部に設けられた凹部の底面である第１面４１に配置される。つまり、半導体発光装置１０を配置する第１面４１の周辺は、第１面４１よりも高い部分で構成される。具体的には、第１面４１よりも高い部分として、側面４０ｈが設けられている。
【０１６４】
レンズホルダ２６は、第１面４１の周辺に設けられた側面４０ｈの一部に固定される。このとき、レンズホルダ２６の一部または全部がホルダ４０の凹部内に配置される。
【０１６５】
この構成により、半導体発光装置１０およびレンズホルダ２６を配置する領域を限定することができるため、半導体発光装置１０およびレンズホルダ２６を、第１面４１を有する凹部内の所定の位置に容易に配置させることができる。
【０１６６】
このとき、レンズホルダ２６は、光導波路１１ａから光学素子２０までの光軸５５の光軸方向（図１４中の上下方向）であるレンズホルダ調整方向６７１ｚに沿って調整されて、側面４０ｈに固定される。
【０１６７】
なお、レンズホルダ２６は、ホルダ４０の凹部における蛍光体３１が配置されている側の側面、その反対の側面、もしくは、その側面と直角をなす側面のいずれの面で固定されていてもよい。また、レンズホルダ２６は、光学素子保持部材２２と同様にネジで固定することが好ましい。具体的には、ホルダ４０の一部に貫通孔を設け、図１４のｘ方向にネジを挿入し、レンズホルダ２６を側面４０ｈに押し付けることで、レンズホルダ２６を容易にホルダ４０に固定することができる。
【０１６８】
また、本実施の形態においては、実施の形態１の図１と同様に、光学素子ユニット２０を斜面方向７１ｘ、７１ｙ’に移動させて位置を調整してネジ４９によって固定している。これにより、光導波路１１ａで発生した出射光５１を、蛍光体３１の所定の位置に対してｘ方向、ｙ方向、そして反射光５４の光軸方向に調整させることができる。したがって、発光点３５の位置を精度良く所定の位置に配置することができるとともに、発光点３５における反射光５４の光密度を制御することができる。そして、出射光５１を調整するためのすべての光学素子を、ネジを用いて強固に固定することができる。
【０１６９】
さらに、本実施の形態においては、第２面４２の蛍光体３１を配置する位置の近傍に突起部４０ｇを設けている。突起部４０ｇには、反射光５４が蛍光体３１の表面で反射された光のうち、指向性を維持したまま伝搬する反射光５６が照射される。このように、突起部４０ｇを設けることで、蛍光体３１表面で指向性を維持したまま反射され伝搬する反射光５４の一部である反射光５６を、ホルダ４０の一部を用いて容易にカットすることができる。
【０１７０】
また、本実施の形態においては、ホルダ４０の第１面４１および第２面４２側に、透光カバーホルダ６５８と透明カバー３６とを備える透光カバーユニット６５９が配置されている。ここで、例えばアルミ合金である透光カバーホルダ６５８には、例えば表面に反射防止膜が形成されたガラスである透光カバー３６が、例えば熱硬化樹脂である接着部材６３６ａによって固定されている。透光カバーユニット６５９とホルダ４０とにより、光導波路１１ａから出射された出射光５１が蛍光体３１に到達するまでの光路を密閉することができる。透光カバーユニット６５９は、位置調整のため可動部品とは別に密閉用の部材として用いられている。したがって、透光カバーユニット６５９を用いることで、光導波路１１ａから出射された出射光５１が蛍光体３１に到達するまでの光路を容易に密閉させることができる。なお、透光カバーユニット６５９は、例えば、図１５に示すように、ネジ６４９ａによって強固にホルダ４０に固定される。
【０１７１】
さらに、本実施の形態においては、ホルダ４０の第４面４４側に、例えばアルミ合金やプラスチックなどのカバー部材６６９が配置されている。カバー部材６６９は、配線３８をカバーしている。
【０１７２】
具体的には、コネクタ３７としては防水性のコネクタが用いられており、コネクタ３７とホルダ４０とカバー部材６６９とで配線３８を密閉する。この構成により、外部から侵入する金属片や塩水などが配線３８に付着して配線ショートなどが発生することを防止することができる。
【０１７３】
（その他の変形例）
以上、本開示に係る光源装置および投光装置について、実施の形態および変形例に基づいて説明したが、本開示は、上記の実施の形態および変形例に限定されるものではない。例えば、各実施の形態および変形例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や、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態および変形例における構成要素およ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。
【産業上の利用可能性】
【０１７４】
本開示によれば、半導体発光素子および蛍光体で発生するジュール熱を容易に放熱させて耐久性を改善できるので、本開示は、半導体発光素子と蛍光体とを有する光源装置およびこれを用いた投光装置等、種々の光デバイスとして広く利用することができる。
【符号の説明】
【０１７５】
１、３０１、４０１、５０１、６０１、８０１  光源装置
１０１、２０１、７０１  投光装置
１０  半導体発光装置
１１  半導体発光素子
１１ａ  光導波路
１１ｂ  端面
１２  パッケージ
１３  ベース
１４  ポスト
１５  リードピン
１６  キャップ
１７  窓ガラス
２０、５２５  光学素子ユニット
２１、５２６  光学素子
２１ａ、５２６ａ  反射面
２１ｂ  主点
２２  光学素子保持部材
２２ａ  開口部
２５  レンズ
２６  レンズホルダ
３０  蛍光体光学素子
３１  蛍光体
３２  蛍光体保持部材
３５、３５ａ、３５ｂ  発光点
３６  透光カバー
３７  コネクタ
３８  配線
３９  電源ケーブル
４０  ホルダ
４０ａ  ネジ穴
４０ｂ  開口部
４０ｃ、４０ｄ、４０ｆ  突起部
４０ｅ  壁部
４１  第１面
４２  第２面
４３  第３面
４４  第４面
４９、６４９ａ  ネジ
５１  出射光
５４、５４ａ、５４ｂ、５６  反射光
５５  光軸
６０  放熱器
６１  ベースプレート
６１ａ  取り付け部
６２  放熱フィン
７１  光学素子ユニット調整方向
７９  レーザ反射光学系
８１  第１の放熱経路
８２  第２の放熱経路
９１、９１Ａ、９１Ｂ  放射光
９２  散乱光
９３  蛍光
９５  放射範囲
１６０  リフレクタ
１６１  投射レンズ
１６５  ダンパー
５２７  駆動基板
５３８  配線
【図１】
2017056469.tif 000003
【図２】
2017056469.tif 000004
【図３】
2017056469.tif 000005
【図４】
2017056469.tif 000006
【図５】
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【図６】
2017056469.tif 000008
【図７】
2017056469.tif 000009
【図８】
2017056469.tif 000010
【図９】
2017056469.tif 000011
【図１０Ａ】
2017056469.tif 000012
【図１０Ｂ】
2017056469.tif 000013
【図１０Ｃ】
2017056469.tif 000014
【図１１】
2017056469.tif 000015
【図１２】
2017056469.tif 000016
【図１３】
2017056469.tif 000017
【図１４】
2017056469.tif 000018
【図１５】
2017056469.tif 000019
【図１６】
2017056469.tif 000020
【国際調査報告】
2017056469.tif 000021
2017056469.tif 000022
2017056469.tif 000023
2017056469.tif 000024