(57)【要約】【課題】装置を大型化することなく配光を変更することが可能な照明装置を提供する。【解決手段】照明装置１は、レーザ光源２と、レーザ光源２から発せられたレーザ光を集める集光レンズ３と、集光レンズ３からのレーザ光を受ける入射面４ａと、入射面４ａとは異なる出射面４ｂとを有する蛍光体４と、蛍光体４の出射面４ｂからの光を投光する照明レンズ５と、集光レンズ３を、集光レンズ３の光軸に対して垂直な方向である光軸垂直方向と、光軸に平行な方向である光軸方向とのいずれか一方または両方の方向に移動可能な可動機構６と、を備える。【選択図】図３
2018206668.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源と、
前記レーザ光源から発せられたレーザ光を集める集光光学系と、
前記集光光学系からのレーザ光を受ける入射面と、前記入射面とは異なる出射面とを有する蛍光体と、
前記蛍光体の前記出射面からの光を投光する投光光学系と、
前記集光光学系を、前記集光光学系の光軸に対して垂直な方向である光軸垂直方向と、前記光軸に平行な方向である光軸方向とのいずれか一方または両方の方向に移動可能な可動機構と、
を備える照明装置。
【請求項２】
前記集光光学系を前記光軸垂直方向に移動させることにより、前記投光光学系から光が投光される方向を変更可能である請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記集光光学系を前記光軸方向に移動させることにより、前記投光光学系から投光される光の広がりを変更可能である請求項１または請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
レーザ光を受けた前記蛍光体が発した蛍光と、レーザ光が前記蛍光体に吸収されずに前記蛍光体を透過した光とが混合した光が前記蛍光体の前記出射面から出射する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項５】
前記投光光学系は、集光レンズにより構成される請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項６】
前記集光レンズの焦点は、前記蛍光体の前記出射面に位置する請求項５に記載の照明装置。
【請求項７】
前記蛍光体は、第一領域及び第二領域を有し、
前記集光光学系からのレーザ光が前記第一領域に当たる位置と、前記集光光学系からのレーザ光が前記第二領域に当たる位置とに前記蛍光体が移動可能であり、
前記第一領域にレーザ光が当たったときに前記出射面から出射する光の色温度は、前記第二領域にレーザ光が当たったときに前記出射面から出射する光の色温度とは異なる請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１に開示されたユニバーサルダウンライトは、以下の構成を有する。なお、括弧内は特許文献１における符合である。ケース（２０）内に昇降可能なスライド天板（４０）を設け、スライド天板（４０）の下方に、灯体（６０）を２方向に回動し得るように吊り下げる。このように、灯体（６０）首ふり機構を設けることで、照射角度を広範囲に変更可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３３９５１２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、特許文献１に記載の照明装置では、灯体（６０）全体の向きを変える大規模な首ふり機構を有するため、装置が大型化し、大きな設置容積が必要となるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、装置を大型化することなく配光を変更することが可能な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】
本発明に係る照明装置は、レーザ光源と、レーザ光源から発せられたレーザ光を集める集光光学系と、集光光学系からのレーザ光を受ける入射面と、入射面とは異なる出射面とを有する蛍光体と、蛍光体の出射面からの光を投光する投光光学系と、集光光学系を、集光光学系の光軸に対して垂直な方向である光軸垂直方向と、光軸に平行な方向である光軸方向とのいずれか一方または両方の方向に移動可能な可動機構と、を備えるものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、集光光学系を、光軸垂直方向と光軸方向とのいずれか一方または両方の方向に移動可能な可動機構を備えたことで、装置を大型化することなく配光を変更することが可能な照明装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１による照明装置を示す図である。
【図２】実施の形態１による照明装置において、蛍光体上の１点から出射した光が照明レンズにより平行光となることを説明するための図である。
【図３】実施の形態１による照明装置において、集光レンズを可動機構により光軸垂直方向へ平行移動させた状態を示す図である。
【図４】実施の形態２による照明装置を示す図である。
【図５】実施の形態３による照明装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。各図において共通または対応する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を簡略化または省略する。本開示は、以下の各実施の形態で説明する構成のうち、組み合わせ可能な構成のあらゆる組み合わせを含み得る。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１による照明装置１を示す図である。図１に示すように、照明装置１は、レーザ光源２、集光レンズ３、蛍光体４、照明レンズ５、及び可動機構６を備える。本実施の形態におけるレーザ光源２は、青色領域のレーザ光を発する青色半導体レーザ光源である。変形例として、レーザ光源２は、赤色領域または緑色領域のレーザ光を発するものでもよい。また、レーザ光源２は、例えば気体レーザのような、半導体レーザ以外のレーザ光源でもよい。照明装置１は、装置中心軸ＡＸを有する。図１は、装置中心軸ＡＸに対して垂直な方向から見た図である。
【００１１】
集光レンズ３は、レーザ光源２から発せられたレーザ光を集める集光光学系に相当する。本実施の形態における集光レンズ３は、凸レンズである。装置中心軸ＡＸは、集光レンズ３に入射するレーザ光Ｌ１の光軸に相当する。集光レンズ３は、その光軸が装置中心軸ＡＸに平行になるように配置されている。図１の状態では、集光レンズ３の光軸は、装置中心軸ＡＸに一致している。本実施の形態において、装置中心軸ＡＸは、レーザ光源２の光軸に相当する。図示の構成に代えて、レーザ光源２から光ファイバを用いて集光レンズ３へレーザ光を導光してもよい。その場合、レーザ光源２の光軸が装置中心軸ＡＸに一致しなくてもよい。
【００１２】
蛍光体４は、集光レンズ３からのレーザ光Ｌ２を受ける入射面４ａと、入射面４ａとは異なる出射面４ｂとを有する。レーザ光源２から発せられたレーザ光Ｌ１が集光レンズ３により集束されたレーザ光Ｌ２は、蛍光体４の入射面４ａに入射する。本実施の形態における蛍光体４は、板状の形状を有し、その一方の面が入射面４ａとなり、その反対側の面が出射面４ｂとなる。蛍光体４は、入射面４ａ及び出射面４ｂが装置中心軸ＡＸに対し垂直になるように配置されている。蛍光体４は、入射面４ａ及び出射面４ｂがレーザ光源２の光出射面と平行になるように配置されている。蛍光体４は、蛍光物質を含有する。蛍光体４は、例えば、粉末状の蛍光物質が樹脂材料またはガラスの中に分散した構造を有するものでもよい。
【００１３】
照明レンズ５は、蛍光体４の出射面４ｂからの光を投光する投光光学系に相当する。本実施形態においては、照明レンズ５は、集光レンズにより構成される。照明レンズ５を構成する集光レンズの焦点は、蛍光体４の出射面４ｂ上に位置する。図示の例の照明レンズ５は、凸レンズである。照明レンズ５は、フレネルレンズにより構成されてもよい。
【００１４】
以下の説明では、集光レンズ３の光軸に対して垂直な方向を「光軸垂直方向」と称し、集光レンズ３の光軸に平行な方向を「光軸方向」と称する。本実施の形態において、光軸方向は、装置中心軸ＡＸに対して平行な方向である。可動機構６は、集光レンズ３を光軸垂直方向に平行移動させることができる。本実施の形態における可動機構６は、送りねじ６ａと、送りねじ６ａを回転させるモータ６ｂとを備える。可動機構６は、光軸方向に対して垂直な一方向に集光レンズ３を平行移動させることができる。変形例として、可動機構６は、光軸方向に対して垂直な二つの方向に集光レンズ３を平行移動可能でもよい。すなわち、可動機構６は、光軸方向に対して垂直な面内で集光レンズ３を平行移動可能でもよい。
【００１５】
可動機構６は、集光レンズ３を平行移動可能な機構であれば、図示の例に限らず、いかなる構成でもよい。例えば、電磁ソレノイド、可動コイル、圧電アクチュエータ、油圧アクチュエータ、空気圧アクチュエータ、静電アクチュエータ、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）アクチュエータのうちの少なくとも一つを用いたものでもよい。
【００１６】
レーザ光源２から発せられた青色レーザ光は、集光レンズ３により集光され、蛍光体４の入射面４ａ上に照射される。蛍光体４に入射した青色レーザ光の一部は、蛍光体４に励起光として吸収され、蛍光体４から黄色の蛍光が発せられる。蛍光体４に入射した青色レーザ光のうち、蛍光体４に吸収されなかった青色レーザ光は、蛍光体４内で散乱されるとともに蛍光体４の出射面４ｂへ透過する。青色レーザ光により励起された蛍光体４から発せられた黄色の蛍光と、青色レーザ光が蛍光体４に吸収されることなく蛍光体４内で散乱された青色光とが混合し、白色光となる。この白色光が蛍光体４の出射面４ｂから出射する。蛍光体４の入射面４ａ上におけるレーザ光の照射位置の裏側に相当する位置の出射面４ｂから白色光が出射する。出射面４ｂから出射した白色光は、照明レンズ５によって配光を制御され、照明光として装置外へ出射する。
【００１７】
図２は、実施の形態１による照明装置１において、蛍光体４上の１点から出射した光が照明レンズ５により平行光となることを説明するための図である。出射面中心４ｃは、蛍光体４の出射面４ｂと装置中心軸ＡＸとの交点である。照明レンズ５は、その焦点が蛍光体４の出射面４ｂ上の出射面中心４ｃと一致するように配置されている。蛍光体４の出射面４ｂ上の１点から出射した光は、平行光となって装置外へ出射する。図２中の出射光Ｌ３は、出射面中心４ｃから出射した光である。出射光Ｌ３は、照明レンズ５により平行光Ｌ４に変換されて装置外へ出射する。平行光Ｌ４は、装置中心軸ＡＸに対して平行である。出射点４ｄは、蛍光体４の出射面４ｂ上において出射面中心４ｃからずれた位置にある。図２中の出射光Ｌ５は、出射点４ｄから出射した光である。出射光Ｌ５は、照明レンズ５により平行光Ｌ６に変換されて装置外へ出射する。平行光Ｌ６は、装置中心軸ＡＸに対して傾斜している。このように、本実施の形態であれば、蛍光体４の出射面４ｂ上のいずれの点から出射した光でも、照明レンズ５により平行光に変換されて装置外へ出射する。
【００１８】
蛍光体４の出射面４ｂ上の発光領域は、入射面４ａに照射されるレーザ光Ｌ２の照射スポットサイズに依存するため、実際には完全な１点とは言えず、広がりをもったものとなる。この場合、発光領域内の各点から出射し照明レンズ５により平行光となった光の合成光として、全体としては発光領域の面積に依存した発散角を持つ出射光となって、装置外へ照明光が出射する。
【００１９】
図３は、実施の形態１による照明装置１において、集光レンズ３を可動機構６により光軸垂直方向へ平行移動させた状態を示す図である。図３中、破線で示す集光レンズ３は、移動前の位置、すなわち図１と同じ位置を示す。実線で示す集光レンズ３は、移動後の位置を示す。図３に示すように、集光レンズ３が光軸垂直方向へ平行移動すると、集光レンズ３から出射するレーザ光Ｌ７は、装置中心軸ＡＸからずれた位置で蛍光体４の入射面４ａに入射する。このため、蛍光体４の出射面４ｂ上の発光位置４ｅは、出射面中心４ｃからずれた位置になる。このように、集光レンズ３の移動により、蛍光体４の出射面４ｂ上の発光位置４ｅを移動することが可能となる。蛍光体４の発光位置４ｅが移動すると、照明レンズ５から出射する光Ｌ８の、装置中心軸ＡＸに対する出射角度が変わる。すなわち、照明レンズ５から光が投光される方向が変更される。その結果、従来の照明機器で首ふり機能により照明機器を傾けた場合と同様に、配光を変更可能であるという効果を得ることができる。
【００２０】
照明レンズ５は、蛍光体４からの拡散光を制御するため、比較的大きな口径のレンズが必要になる。これに対し、集光レンズ３は、指向性の高いレーザ光に対して作用するレンズであるため、照明レンズ５に比べて大幅に小さな口径のレンズでよい。よって、集光レンズ３を移動させる可動機構６も、簡素かつ小型の可動機構を用いることができる。このため、装置の小型化及び低コスト化に有利である。
【００２１】
集光レンズ３を平行移動することに代えて、例えば回動する反射ミラーを付加することで、照射スポットの位置を変更することを仮想する。この場合には、回動ミラーの回転による照射スポットの位置変化に伴い、集光レンズ３から照射面である蛍光体４の入射面４ａまでの距離も変化してしまう。その結果、集光スポットのサイズも変化してしまう。集光スポットサイズの変化は、照明装置からの出射光の発散角の変化となり、出射方向のみを独立に制御することができない。これに対し、本実施の形態であれば、集光レンズ３の平行移動により、スポットサイズを変化させることなく、照射スポット位置の移動のみをコントロールできる。
【００２２】
また、集光レンズ３を傾けることにより照射スポットの位置を変更することも可能であるが、この場合もレンズの非点収差等が顕著になり、安定したスポットサイズを得ることが難しい。
【００２３】
このように、本実施の形態によれば、レーザ光源２、蛍光体４、照明レンズ５といった照明装置１の主要部分を動かすことなく、小型の集光レンズ３と小型の可動機構６により、従来の首ふり機構を有した照明機器と同様な照明光角度可変効果を、大幅に小型かつ安価な構成で得ることができる。
【００２４】
本実施の形態では、蛍光体４に入射したレーザ光の一部が、蛍光体４に吸収されることなく、蛍光体４内で散乱された光として出射面４ｂから出射する。変形例として、蛍光体４に入射したレーザ光の実質的に全量が蛍光体４に吸収され、励起された蛍光体４から発せられた蛍光のみが出射面４ｂから出射するようにしてもよい。その場合、蛍光体４から発せられる蛍光が白色光となるように、複数の蛍光物質の配合を調整してもよい。また、変形例として、集光光学系が複数のレンズから構成されてもよい。その場合、集光光学系を構成する複数のレンズのうちの少なくとも一つが可動機構６により移動可能であればよい。また、変形例として、投光光学系は、レンズに代えて、またはレンズに加えて、例えばパラボラリフレクタなどのリフレクタを備えてもよい。
【００２５】
実施の形態２．
次に、図４を参照して、実施の形態２について説明するが、前述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分については説明を簡略化または省略する。図４は、実施の形態２による照明装置７を示す図である。図４に示すように、本実施の形態２の照明装置７は、実施の形態１の照明装置１に比べて、可動機構６に代えて可動機構８を備える。
【００２６】
可動機構８は、集光レンズ３を光軸方向に平行移動させることができる。図４中、破線で示す集光レンズ３の位置は、基準位置である。この基準位置は、図１の集光レンズ３と同じ位置に相当する。図４中、実線で示す集光レンズ３の位置は、基準位置よりもレーザ光源２との距離が小さくなるように集光レンズ３を可動機構８により平行移動させた位置に相当する。このように集光レンズ３を移動させると、集光レンズ３が基準位置にあるときに比べて、以下のようになる。集光レンズ３によるレーザ光の集光点の位置が蛍光体４の入射面４ａから離れるため、蛍光体４の入射面４ａ上のレーザ光の集光スポット４ｆのサイズが拡大する。その結果、蛍光体４の出射面４ｂ上の発光領域の面積が拡大する。照明装置７から出射する光の発散角θは、蛍光体４の出射面４ｂ上の発光領域の面積に依存する。すなわち、発光領域の面積が大きいほど、発散角θが大きくなる。
【００２７】
可動機構８により集光レンズ３を光軸方向に移動させると、蛍光体４の入射面４ａ上のレーザ光の集光スポット４ｆのサイズが変化し、それに応じて蛍光体４の出射面４ｂ上の発光領域の面積が変化する。よって、可動機構８により集光レンズ３を光軸方向に移動させることで、照明装置７から出射する光の発散角θを変更することが可能となる。発散角θは、照明レンズ５から投光される光の広がりを表す。発散角θは、例えば、１／２ビーム角として定義されてもよい。
【００２８】
本実施の形態であれば、レーザ光源２、蛍光体４、照明レンズ５といった照明装置１の主要部分を動かすことなく、小型の集光レンズ３と小型の可動機構８を用いて、発散角θを変更し、照明装置１の配光を調整可能となる。
【００２９】
実施の形態１と実施の形態２とを組み合わせることも可能である。すなわち、集光レンズ３を、光軸垂直方向及び光軸方向の双方に平行移動可能な可動装置を備えてもよい。これにより、実施の形態１及び２の両方の効果を奏することが可能となるので、より多彩な照明光を得ることが可能となる。
【００３０】
実施の形態３．
次に、図５を参照して、実施の形態３について説明するが、前述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分については説明を簡略化または省略する。図５は、実施の形態３による照明装置１０を示す図である。図５に示すように、本実施の形態３の照明装置１０が備える蛍光体４は、第一領域４ｇ及び第二領域４ｈを有する。図５中、ハッチングを付した領域が第一領域４ｇであり、ハッチングのない領域が第二領域４ｈである。
【００３１】
蛍光体４は、集光レンズ３からのレーザ光Ｌ２が第一領域４ｇに当たる位置と、集光レンズ３からのレーザ光Ｌ２が第二領域４ｈに当たる位置とに、移動可能である。図５は、蛍光体４が、集光レンズ３からのレーザ光Ｌ２が第二領域４ｈに当たる位置にある状態を示す。本実施の形態において、蛍光体４は、光軸垂直方向に平行移動可能である。変形例として、蛍光体４は、装置中心軸ＡＸに対して偏心した回転軸を中心に回転移動可能でもよい。照明装置１０は、蛍光体４を移動させるアクチュエータ（図示省略）を備えてもよい。あるいは、手動により蛍光体４を移動可能に構成されていてもよい。
【００３２】
第一領域４ｇにレーザ光Ｌ２が当たったときに出射面４ｂから出射する白色光の色温度は、第二領域４ｈにレーザ光Ｌ２が当たったときに出射面４ｂから出射する白色光の色温度とは異なる。例えば、第一領域４ｇと第二領域４ｈとの間で、含有する蛍光物質の種類及び配合の少なくとも一方を異ならせることで、出射面４ｂから出射する白色光の色温度を異ならせることが可能である。
【００３３】
変形例として、蛍光体４を３以上の複数の領域に分け、各領域にレーザ光が当たったときに出射面４ｂから出射する光の色温度が互いに異なるように構成してもよい。例えば、蛍光体４において、異なる色温度の光が得られる複数の領域をモザイク状に組み合わせて構成してもよい。
【００３４】
本実施の形態３であれば、照明装置１０からの出射光の配光を変更可能であるという効果に加えて、さらに以下の効果が得られる。蛍光体４を移動させることで出射光の色温度についても選択的に変更することが可能となる。レーザ光は、集光レンズ３により集光され、限られたサイズのスポットとして蛍光体４に照射される。このため、蛍光体４の複数の領域の各々の面積は小さくてよい。よって、複数の領域を有する蛍光体４を小型に構成することが可能である。そのような小型の蛍光体４を移動させることで出射光の色温度を変更可能であるので、簡素で小型の構成で、より多彩な照明光を実現する照明装置１０を得ることができる。蛍光体４は、他の構成部材との空間的な干渉がないように配置可能である。このため、蛍光体４を移動可能な構造を実現することは容易である。
【符号の説明】
【００３５】
１  照明装置、  ２  レーザ光源、  ３  集光レンズ、  ４  蛍光体、  ４ａ  入射面、  ４ｂ  出射面、  ４ｃ  出射面中心、  ４ｄ  出射点、  ４ｅ  発光位置、  ４ｆ  集光スポット、  ４ｇ  第一領域、  ４ｈ  第二領域、  ５  照明レンズ、  ６  可動機構、  ６ａ  送りねじ、  ６ｂ  モータ、  ７  照明装置、  ８  可動機構、  １０  照明装置
【図１】
2018206668.tif 000003
【図２】
2018206668.tif 000004
【図３】
2018206668.tif 000005
【図４】
2018206668.tif 000006
【図５】
2018206668.tif 000007