(57)【要約】【課題】物体本来の色彩を視認でき、且つ様々な照明色を実現できる照明装置を提供する。【解決手段】照明装置１Ａは、光ファイバ２０と、光ファイバ２０の一端と光学的に結合され、少なくとも赤色レーザ光、青色レーザ光および緑色レーザ光を含む混色レーザ光Ｌを出力する半導体レーザ装置３０Ａと、半導体レーザ装置３０Ａから出力される混色レーザ光Ｌの色度を調節するための調節手段（制御回路４０）とを備える。混色レーザ光Ｌは、光ファイバ２０の他端及び側面の少なくとも一方から外部へ出射される。【選択図】図１
2011076911.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバと、
前記光ファイバの一端と光学的に結合され、少なくとも赤色レーザ光、青色レーザ光および緑色レーザ光を含む混色レーザ光を出力する半導体レーザ装置と、
前記半導体レーザ装置から出力される前記混色レーザ光の色度を調節するための調節手段と
を備え、
前記混色レーザ光は、前記光ファイバの他端及び側面の少なくとも一方から外部へ出射されることを特徴とする、照明装置。
【請求項２】
前記半導体レーザ装置が、前記赤色レーザ光を発生するための光共振器に電流を供給するための第１の電極、前記青色レーザ光を発生するための光共振器に電流を供給するための第２の電極、及び前記緑色レーザ光を発生するための光共振器に電流を供給するための第３の電極を有しており、
前記調節手段は、前記第１、第２および第３の電極のそれぞれに供給される電流量を個別に制御することにより、前記混色レーザ光の色度を調節する制御回路であることを特徴とする、請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記調節手段は、
前記半導体レーザ装置の温度を制御する温度制御手段と、
前記光ファイバの一端と前記半導体レーザ装置との間に配置された減光フィルタまたは光アッテネータと
を含むことを特徴とする、請求項１に記載の照明装置。
【請求項４】
前記赤色レーザ光のピーク波長が６００［ｎｍ］以上７００［ｎｍ］以下の範囲内に含まれ、前記青色レーザ光のピーク波長が４３０［ｎｍ］以上４８０［ｎｍ］以下の範囲内に含まれ、前記緑色レーザ光のピーク波長が５００［ｎｍ］以上５５０［ｎｍ］以下の範囲内に含まれることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項５】
前記半導体レーザ装置が、前記赤色レーザ光を発生する第１の半導体レーザ素子、前記青色レーザ光を発生する第２の半導体レーザ素子、および前記緑色レーザ光を発生する第３の半導体レーザ素子を有しており、
前記第２及び第３の半導体レーザ素子が、ＧａＮ基板上に成長されたＩｎＡｌＧａＮ系半導体層を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項６】
前記半導体レーザ装置が、前記赤色レーザ光を発生する第１の半導体レーザ素子、前記青色レーザ光を発生する第２の半導体レーザ素子、および前記緑色レーザ光を発生する第３の半導体レーザ素子を有しており、
前記第１の半導体レーザ素子が、ＧａＡｓ基板上に成長されたＡｌＧａＩｎＡｓＰ系半導体層を有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項７】
前記光ファイバが石英を母材とすることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項８】
前記光ファイバがプラスチックからなることを特徴とする、請求項１〜６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、照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、励起光を出射する励起光源と、励起光源から出射される励起光を吸収し波長変換して所定の波長域の照明光を放出する波長変換部材と、一端が励起光源に結合され、他端が波長変換部材に結合され、励起光源から出射される励起光を波長変換部材へ導出する光ファイバと、を備える発光装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２０５１９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、白色ＬＥＤを用いた照明装置が盛んに開発されている。例えば、医療の現場では手術箇所の微細化に伴い、従来の照明装置では術野が影になってしまう場合があり、このような術野を適切に照明できる装置として、白色ＬＥＤを用いた照明装置が有望視されている。
【０００５】
しかしながら、現在多く用いられている白色ＬＥＤでは、青色ＬＥＤから発せられる青色光（波長４５０［ｎｍ］程度）と、該青色光により励起された蛍光体から発せられる黄色光（波長５８０［ｎｍ］程度のブロードな発光）とを混色することによって白色光を得る。したがって、白色光に含まれるべき赤色の波長成分（波長６５０［ｎｍ］程度）が極めて少なく、赤色の物体（例えば血液や血管など）に当該白色光を照射しても、当該物体が本来の赤色に見えないことが問題となる。なお、このような問題点を解決するために、蛍光体の改善が行われているが、未だ充分なものは実現されていない。
【０００６】
また、白色ＬＥＤは装飾用にも用いられているが、上述したような従来の白色ＬＥＤを用いた照明装置では、青色及び黄色の波長域の光しか含まれておらず、また光源が青色のみであるため、通行人等を楽しませるための様々な照明色を実現することが難しい。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、物体本来の色彩を視認でき、且つ様々な照明色を実現できる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】
【０００８】
上記した課題を解決するために、本発明による照明装置は、光ファイバと、光ファイバの一端と光学的に結合され、少なくとも赤色レーザ光、青色レーザ光および緑色レーザ光を含む混色レーザ光を出力する半導体レーザ装置と、半導体レーザ装置から出力される混色レーザ光の色度を調節するための調節手段とを備え、混色レーザ光は、光ファイバの他端及び側面の少なくとも一方から外部へ出射されることを特徴とする。
【０００９】
この照明装置においては、半導体レーザ装置が、少なくとも赤色レーザ光、青色レーザ光および緑色レーザ光を含む混色レーザ光を出力するので、例えば赤色の物体に当該混色光を照射することにより、当該物体を本来の赤色として視認することができる。また、調節手段によって上記混色レーザ光の色度を調節することにより、通行人等を楽しませるための様々な照明色を実現することができる。
【００１０】
また、照明装置は、半導体レーザ装置が、赤色レーザ光を発生するための光共振器に電流を供給するための第１の電極、青色レーザ光を発生するための光共振器に電流を供給するための第２の電極、及び緑色レーザ光を発生するための光共振器に電流を供給するための第３の電極を有しており、調節手段は、第１、第２および第３の電極のそれぞれに供給される電流量を個別に制御することにより、混色レーザ光の色度を調節する制御回路であることを特徴としてもよい。半導体レーザ装置及び調節手段がこれらの構成を有することによって、混色レーザ光の色度を好適に調節できる。
【００１１】
また、照明装置は、調節手段が、半導体レーザ装置の温度を制御する温度制御手段と、光ファイバの一端と半導体レーザ装置との間に配置された減光フィルタまたは光アッテネータとを含むことを特徴としてもよい。調節手段がこれらの構成を有することによって、混色レーザ光の色度を好適に調節できる。
【００１２】
また、照明装置は、赤色レーザ光のピーク波長が６００［ｎｍ］以上７００［ｎｍ］以下の範囲内に含まれ、青色レーザ光のピーク波長が４３０［ｎｍ］以上４８０［ｎｍ］以下の範囲内に含まれ、緑色レーザ光のピーク波長が５００［ｎｍ］以上５５０［ｎｍ］以下の範囲内に含まれることが好ましい。
【００１３】
また、照明装置は、半導体レーザ装置が、赤色レーザ光を発生する第１の半導体レーザ素子、青色レーザ光を発生する第２の半導体レーザ素子、および緑色レーザ光を発生する第３の半導体レーザ素子を有しており、第２及び第３の半導体レーザ素子が、ＧａＮ基板上に成長されたＩｎＡｌＧａＮ系半導体層を有することを特徴としてもよい。第２及び第３の半導体レーザ素子がこのような構成を有することにより、青色レーザ光および緑色レーザ光をそれぞれ好適に出力できる。なお、ＩｎＡｌＧａＮ系半導体層とは、例えばＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮを包含する概念である。
【００１４】
また、照明装置は、半導体レーザ装置が、赤色レーザ光を発生する第１の半導体レーザ素子、青色レーザ光を発生する第２の半導体レーザ素子、および緑色レーザ光を発生する第３の半導体レーザ素子を有しており、第１の半導体レーザ素子が、ＧａＡｓ基板上に成長されたＡｌＧａＩｎＡｓＰ系半導体層を有することを特徴としてもよい。第１の半導体レーザ素子がこのような構成を有することにより、赤色レーザ光を好適に出力できる。なお、ＡｌＧａＩｎＡｓＰ系半導体層とは、例えばＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＩｎＰを包含する概念である。
【００１５】
また、照明装置は、光ファイバが石英を母材とすることを特徴としてもよい。或いは、照明装置は、光ファイバがプラスチックからなることを特徴としてもよい。光ファイバが石英を母材とする場合、光ファイバを伝送される混色レーザ光の伝送損失を低減できる。また、光ファイバがプラスチックからなる場合、照明装置を安価に構成でき、且つ光ファイバが折れにくいためセッティングが容易となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る照明装置によれば、物体本来の色彩を視認でき、且つ様々な照明色を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、第１実施形態に係る照明装置１Ａの全体構成を示す図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係る照明装置１Ａの光源部１０Ａの内部構成を示す図である。
【図３】図３は、光源部１０Ａが備える半導体レーザ素子３３の断面構造を示す図である。
【図４】図４は、図３に示した半導体レーザ素子３３のIV−IV線に沿った側断面図である。
【図５】図５は、第２実施形態に係る照明装置の光源部１０Ｂの内部構成を示す図である。
【図６】図６は、第３実施形態に係る照明装置１Ｃの全体構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照しながら本発明による照明装置の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１９】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る照明装置１Ａの全体構成を示す図である。図１を参照すると、照明装置１Ａは、光源部１０Ａおよび光ファイバ２０を備える。光源部１０Ａは、照明装置１Ａの外部から電源供給を受けて、少なくとも赤色レーザ光、青色レーザ光および緑色レーザ光を含む混色レーザ光Ｌを出力する。光源部１０Ａの光出射端は光ファイバ２０の一端と光学的に結合されており、混色レーザ光Ｌは、光ファイバ２０の他端から照明装置１Ａの外部へ出射される。
【００２０】
光ファイバ２０は、例えば石英を母材とする光ファイバによって構成される。或いは、光ファイバ２０は、プラスチックからなるＰＯＦ（Plastic Optical Fiber）によって構成される。光ファイバ２０が石英を母材とする場合、光ファイバ２０を伝送される混色レーザ光Ｌの伝送損失を低減できる。また、光ファイバ２０がプラスチックからなる場合、照明装置１Ａを安価に構成でき、且つ光ファイバ２０が折れにくいためセッティングが容易となる。
【００２１】
図２は、照明装置１Ａの光源部１０Ａの内部構成を示す図である。図２を参照すると、光源部１０Ａは、半導体レーザ装置３０Ａと、半導体レーザ装置３０Ａに電力を供給する制御回路４０とを内蔵している。
【００２２】
半導体レーザ装置３０Ａは、少なくとも赤色レーザ光、青色レーザ光および緑色レーザ光を含む混色レーザ光Ｌを出力する。半導体レーザ装置３０Ａは、例えばＣＡＮパッケージといった外観を呈しており、少なくとも３つの半導体レーザ素子３１〜３３を内蔵している。半導体レーザ素子３１は、本実施形態における第１の半導体レーザ素子であり、赤色レーザ光を発生するための光共振器を有する。半導体レーザ素子３２は、本実施形態における第２の半導体レーザ素子であり、青色レーザ光を発生するための光共振器を有する。半導体レーザ素子３３は、本実施形態における第３の半導体レーザ素子であり、緑色レーザ光を発生するための光共振器を有する。半導体レーザ素子３１の発振波長（すなわち赤色レーザ光のピーク波長）は６００［ｎｍ］以上７００［ｎｍ］以下の範囲内に含まれ、半導体レーザ素子３２の発振波長（すなわち青色レーザ光のピーク波長）は４３０［ｎｍ］以上４８０［ｎｍ］以下の範囲内に含まれ、半導体レーザ素子３１の発振波長（すなわち緑色レーザ光のピーク波長）は５００［ｎｍ］以上５５０［ｎｍ］以下の範囲内に含まれる。
【００２３】
また、半導体レーザ装置３０Ａは、集光レンズ３４を有する。集光レンズ３４は半導体レーザ素子３１〜３３と光学的に結合されており、この集光レンズ３４は光ファイバ２０の一端と光学的に結合されている。半導体レーザ装置３０Ａから出力される混色レーザ光Ｌは、集光レンズ３４を介して光ファイバ２０の一端に入射する。
【００２４】
また、半導体レーザ装置３０Ａは、半導体レーザ素子３１のアノードに電流を供給するための電極３５ａ（第１の電極）、半導体レーザ素子３２のアノードに電流を供給するための電極３５ｂ（第２の電極）、半導体レーザ素子３３のアノードに電流を供給するための電極３５ｃ（第３の電極）、及び半導体レーザ素子３１〜３３のカソードに接続された電極３５ｄを有する。これらの電極３５ａ〜３５ｄは、金属配線３６ａ〜３６ｄを介して制御回路４０と電気的に接続されている。
【００２５】
制御回路４０は、本実施形態における調節手段である。制御回路４０は、半導体レーザ装置３０Ａから出力される混色レーザ光Ｌの色度を調節する。具体的には、半導体レーザ素子３１〜３３のアノードに供給する電流量を個別に制御することにより、半導体レーザ素子３１〜３３から出力される赤色レーザ光、青色レーザ光および緑色レーザ光の各光強度を個別に調節する。制御回路４０は、操作者からの操作入力により色度を調節するための入力手段を有すると尚良い。また、制御回路４０は、半導体レーザ素子３１〜３３の背面光等をモニタするフォトダイオード（不図示）から電気信号を受け、該電気信号に基づいて、半導体レーザ素子３１〜３３への電流量を制御することが好ましい。
【００２６】
ここで、半導体レーザ素子３１〜３３のうち、緑色レーザ光を出力する半導体レーザ素子３３の構成について詳細に説明する。図３は、半導体レーザ素子３１〜３３の断面構成の一例を示す図であり、図４は、図３に示すIV−IV断面を示す図である。図３及び図４に示すように、半導体レーザ素子３３は、半導体基板５０を備える。半導体基板５０は例えばＧａＮ基板である。
【００２７】
また、半導体基板５０の主面５０ａは、ＧａＮ結晶のｃ面に対して傾斜している。この主面５０ａの傾斜角は、図４に示すように、法線軸Ｎｘを示す法線ベクトルＮＶと、ｃ軸方向を示すｃ軸ベクトルＶＣとの成す角度αによって規定される。この角度αは、ＧａＮ結晶のｃ軸に直交する基準平面Ｒｘ（すなわち｛０００１｝面又は｛０００−１｝面）に対して４５°以上１３５°以下の範囲内にあることができる。この角度範囲によれば、ＧａＮの非極性（半極性または無極性）の性質を提供できる。
【００２８】
この場合、主面５０ａは、ＧａＮ結晶のｃ面に対してｍ軸又はａ軸の方向に傾斜していることが好ましい。ｍ軸の方向に傾斜している場合、傾斜角αは６３°以上８０°以下又は１００°以上１１７°以下の範囲内にあることが好ましい。この場合、主面５０ａは窒化ガリウム系半導体結晶の｛Ｈ，０，−Ｈ，Ｌ｝面（但し、Ｈ及びＬは自然数）または｛−Ｈ，０，Ｈ，−Ｌ｝面であることができる。より好ましくは、主面１１ａが窒化ガリウム系半導体結晶の｛２，０，−２，１｝面または｛−２，０，２，−１｝面である場合、ｃ面に対する主面１１ａの傾斜角αは７５°または１０５°である。また、ａ軸の方向に傾斜している場合、傾斜角αは５９°以上８０°以下又は１００°以上１２１°以下の範囲内にあることが好ましい。この場合、主面５０ａは窒化ガリウム系半導体結晶の｛Ｈ，Ｈ，−２Ｈ，Ｌ｝面（但し、Ｈ及びＬは自然数）または｛−Ｈ，−Ｈ，２Ｈ，−Ｌ｝面であることができる。より好ましくは、主面５０ａが窒化ガリウム系半導体結晶の｛１，１，−２，１｝面または｛−１，−１，２，−１｝面である場合、ｃ面に対する主面５０ａの傾斜角αは７３°または１０７°である。主面５０ａが半極性面となるこれらの角度範囲によれば、５００［ｎｍ］以上５５０［ｎｍ］以下といった長波長の光を発生するための活性層に好適なインジウム組成のＩｎＧａＮ層を提供できる。
【００２９】
半導体レーザ素子３３は、一対の共振端面６０ａ，６０ｂを有する光共振器６０を有する。また、半導体レーザ素子３３は、半導体基板５０の主面５０ａ上に設けられたｎ型半導体層５３と、ｎ型半導体層５３上に設けられたｎ型クラッド層５５と、ｎ型クラッド層５５上に設けられた活性層５７と、活性層５７上に設けられたｐ型クラッド層５９とを有する。
【００３０】
ｎ型半導体層５３はｎ型（第１導電型）のＧａＮ系半導体からなり、例えばＧａＮからなることができる。ｎ型半導体層５３の厚さは例えば１０００［ｎｍ］である。ｎ型クラッド層５５は、光共振器６０の一部を構成する。ｎ型クラッド層５５はｎ型のＧａＮ系半導体からなり、例えばＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ等からなることができる。ｎ型クラッド層５５の厚さは例えば１２００［ｎｍ］である。ｐ型クラッド層５９は、光共振器６０の一部を構成する。ｐ型クラッド層５９はｐ型（第２導電型）のＧａＮ系半導体からなり、例えばＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ等からなることができる。ｐ型クラッド層５９の厚さは例えば４００［ｎｍ］である。
【００３１】
活性層５７は、光共振器６０の一部を構成する。活性層５７は、単一層からなることができ、或いは量子井戸構造を有することができる。必要な場合には、量子井戸構造は、交互に配列された井戸層及び障壁層を含むことができる。井戸層はインジウムを含むIII−Ｖ族化合物半導体、例えばＩｎＧａＮ等からなることができ、障壁層は井戸層よりバンドギャップエネルギーの大きいＩｎＧａＮ又はＧａＮ等からなることができる。一実施例では、井戸層（ＩｎＧａＮ）の厚さは例えば３［ｎｍ］であり、障壁層（ＧａＮ）の厚さは例えば１５［ｎｍ］であり、井戸層の数は例えば２つであることができる。活性層５７の発光波長は、井戸層のバンドギャップやインジウム組成、その厚さ等によって制御される。活性層５７は、波長５００［ｎｍ］以上５５０［ｎｍ］以下の範囲のピーク波長を有する緑色光を発生するようなインジウム組成とされることができる。
【００３２】
また、半導体レーザ素子３３は、ｎ型クラッド層５５と活性層５７との間に、第１光ガイド層６１を更に備える。半導体レーザ素子３３は、活性層５７とｐ型クラッド層５９との間に、第２光ガイド層６３を更に備える。第１光ガイド層６１及び第２光ガイド層６３は、半導体基板５０に光を逃がすことなく活性層５７付近に光を閉じ込め、しきい値電流を低減する為に設けられる。
【００３３】
第１光ガイド層６１は、ＧａＮ又はＩｎＧａＮからなる第１の層７１と、ＩｎＧａＮからなる第２の層７３とを含むことができる。第１の層７１はｎ型クラッド層５５上に設けられ、第２の層７３は第１の層７１と活性層５７との間に設けられる。なお、第２の層７３のインジウム組成は、第１の層７１のインジウム組成より大きく、活性層５７内のＩｎＧａＮ井戸層のインジウム組成より小さい。一実施例では、第１の層７１はｎ型ＧａＮからなり、第２の層７３はアンドープＩｎＧａＮからなることができる。第１の層７１の厚さは例えば２００［ｎｍ］であり、第２の層７３の厚さは例えば６５［ｎｍ］である。
【００３４】
第２光ガイド層６３は、ＧａＮ又はＩｎＧａＮからなる第１の層７５と、ＩｎＧａＮからなる第２の層７７とを含むことができる。第１の層７５は活性層５７上に設けられ、第２の層７７は活性層５７と第１の層７５との間に設けられる。なお、第２の層７７のインジウム組成は、第１の層７５のインジウム組成より大きく、活性層５７内のＩｎＧａＮ井戸層のインジウム組成より小さい。一実施例では、第１の層７５はｐ型ＧａＮからなり、第２の層７７はアンドープＩｎＧａＮからなる。第１の層７５の厚さは例えば２００［ｎｍ］であり、第２の層７７の厚さは例えば６５［ｎｍ］である。
【００３５】
半導体レーザ素子３３は、電子ブロック層６７を更に備える。電子ブロック層６７は、第２光ガイド層６３を層厚方向に二分割するように設けられており、本実施形態では、第１の層７５と第２の層７７との間に設けられている。電子ブロック層６７は例えばｐ型ＡｌＧａＮからなることができる。電子ブロック層６７の厚さは例えば２０［ｎｍ］である。
【００３６】
半導体レーザ素子３３は、ｐ型クラッド層５９上に設けられたｐ型コンタクト層８１を更に備える。ｐ型コンタクト層８１は、例えばＧａＮ、ＡｌＧａＮ等からなることができる。ｐ型クラッド層５９の一部、及びｐ型コンタクト層８１は所定の光導波方向に延びるリッジ形状をしており、該リッジ形状の側面およびｐ型クラッド層５９の表面は絶縁膜８７によって覆われている。このリッジの延伸方向、すなわち光共振器６０の光導波方向は、ＧａＮ結晶のｃ軸を主面５０ａに投影した方向に沿って延びている。
【００３７】
半導体レーザ素子３３は、アノード電極８５を更に備える。アノード電極８５は光共振器６０のリッジ上に設けられており、絶縁膜８７の開口を介してｐ型コンタクト層８１に接触している。また、半導体レーザ素子３３は、カソード電極９９を更に備える。カソード電極９９は、半導体基板５０の裏面５０ｂ上に設けられる。
【００３８】
図３，図４を参照して、緑色レーザ光を出力する半導体レーザ素子３３の構成について説明したが、赤色レーザ光を出力する半導体レーザ素子３１、及び青色レーザ光を出力する半導体レーザ素子３２の断面構造も、半導体レーザ素子３３とほぼ同様である。但し、半導体レーザ素子３１の半導体基板はＧａＡｓ基板であることが好適であり、その上に成長される各半導体層は、ＡｌＧａＩｎＡｓＰ系半導体層であることが好ましい。例えば、活性層はＩｎＧａＰからなるとよい。また、半導体レーザ素子３２の半導体基板はＧａＮ基板であることが好適であり、その上に成長される各半導体層は、ＩｎＡｌＧａＮ系半導体層であることが好ましい。但し、このＩｎＡｌＧａＮ系半導体層は、ＧａＮ基板のｃ面上に成長されてもよい。
【００３９】
以上に説明した本実施形態の照明装置１Ａにおいては、半導体レーザ装置３０Ａが、少なくとも赤色レーザ光、青色レーザ光および緑色レーザ光を含む混色レーザ光Ｌを出力するので、例えば赤色の物体に混色レーザ光Ｌを照射することにより、当該物体を本来の赤色として視認することができる。また、制御回路４０によって混色レーザ光Ｌの色度を調節することにより、通行人等を楽しませるための様々な照明色を実現することができる。
【００４０】
また、本実施形態の照明装置１Ａによれば、いわゆるヘルムホルツ−コールラウシュ効果（Helmholtz-Kohlrausch phenomenon）によって、従来の白色ＬＥＤより更に明るい色彩を提供ことができる。ヘルムホルツ−コールラウシュ効果とは、物理的に網膜に当たる光の強さ（網膜照度・明るさ）が同じ色光であっても、その光が持つ色の純度（彩度の高さ。スペクトル半値幅が短いほど純度が高い）によって、視認される明るさは変化する現象をいう。すなわち、色光の純度が高いと（彩度が高いと）明るく、色光の純度が低いと（彩度が低いと）暗く感じる。また、同じ輝度率の高彩度色の光と無彩色の光とを比べると、高彩度色の光の方が明るい色に見える。なお、赤色や青紫色と比較して、黄色はこの効果が小さい。
【００４１】
このヘルムホルツ−コールラウシュ効果は、Ｌ／Ｙ効果またはＢ／Ｌ効果（色光の場合）とも呼ばれ、この値が大きいほど当該効果が大きい。
・Ｌ／Ｙ効果：三刺激値のＹ値（輝度率）に対するライトネス（明度）の比
・Ｂ／Ｌ効果：ルミナンス（輝度）に対するブライトネス（明るさ）の比
なお、ライトネスとは、白色面や無色透明の明るさに比較して、相対的に判断される試料面の明るさをいう。また、ブライトネスとは、面が観測者の方向に発散する光の面密度の大小に関係する色知覚をいう。
【００４２】
また、本実施形態のように、半導体レーザ装置３０Ａは、赤色レーザ光を発生するための光共振器に電流を供給するための電極３５ａ、青色レーザ光を発生するための光共振器に電流を供給するための電極３５ｂ、及び緑色レーザ光を発生するための光共振器に電流を供給するための電極３５ｃを有しており、制御回路４０が、電極３５ａ〜３５ｃのそれぞれに供給される電流量を個別に制御することにより、混色レーザ光Ｌの色度を調節することが好ましい。半導体レーザ装置３０Ａ及び制御回路４０がこれらの構成を有することによって、混色レーザ光Ｌの色度を好適に調節できる。
【００４３】
（第２の実施の形態）
図５は、本発明の第２実施形態に係る照明装置が備える光源部１０Ｂの内部構成を示す図である。この光源部１０Ｂは、照明装置の外部から電源供給を受けて、少なくとも赤色レーザ光、青色レーザ光および緑色レーザ光を含む混色レーザ光Ｌを出力する。光源部１０Ｂの光出射端は光ファイバ２０の一端と光学的に結合されており、混色レーザ光Ｌは、光ファイバ２０の他端から照明装置の外部へ出射される。
【００４４】
図５を参照すると、光源部１０Ｂは、半導体レーザ装置３０Ｂと、半導体レーザ装置３０Ｂに電力を供給する制御回路４１と、減光フィルタ群４２とを内蔵している。
【００４５】
半導体レーザ装置３０Ｂは、少なくとも赤色レーザ光、青色レーザ光および緑色レーザ光を含む混色レーザ光Ｌを出力する。半導体レーザ装置３０Ｂは、例えばＣＡＮパッケージといった外観を呈しており、少なくとも３つの半導体レーザ素子３１〜３３と、各半導体レーザ素子３１〜３３がそれぞれ載置されたペルチェ素子３７〜３９とを内蔵している。また、半導体レーザ装置３０Ｂは、集光レンズ３４を有する。なお、半導体レーザ素子３１〜３３の形態や発振波長、並びに集光レンズ３４周辺の構成は、既述した第１実施形態と同様である。ペルチェ素子３７〜３９は、半導体レーザ装置３０Ｂから出力される混色レーザ光Ｌの色度を調節するための調節手段の一部を構成しており、本実施形態における温度制御手段である。ペルチェ素子３７〜３９は、半導体レーザ素子３１〜３３を冷却しつつ、これらの温度をそれぞれ制御する。
【００４６】
また、半導体レーザ装置３０Ｂは、半導体レーザ素子３１〜３３のアノードに電流を供給するための電極３５ａ〜３５ｃ、半導体レーザ素子３１〜３３のカソードに接続された電極３５ｄ、及びペルチェ素子３７〜３９に駆動電流を供給するための電極３５ｅ〜３５ｇを有する。これらの電極３５ａ〜３５ｇは、金属配線３６ａ〜３６ｇを介して制御回路４１と電気的に接続されている。
【００４７】
制御回路４１は、本実施形態における調節手段の一部を構成しており、半導体レーザ装置３０Ｂから出力される混色レーザ光Ｌの色度を調節する。具体的には、半導体レーザ素子３１〜３３のそれぞれに対応するペルチェ素子３７〜３９に供給する電流量を個別に制御することにより、半導体レーザ素子３１〜３３の各温度を個別に変化させ、これらから出力される赤色レーザ光、青色レーザ光および緑色レーザ光の各ピーク波長を個別に調節する。制御回路４１は、操作者からの操作入力により色度を調節するための入力手段を有すると尚良い。なお、本実施形態では、制御回路４１から半導体レーザ素子３１〜３３に供給される電流量は一定である。
【００４８】
減光フィルタ群４２は、光ファイバ２０の一端と半導体レーザ装置３０Ｂとの間に配置されている。減光フィルタ群４２は、半導体レーザ装置３０Ｂから出力される赤色レーザ光、青色レーザ光および緑色レーザ光のそれぞれに対応する、少なくとも３つの減光フィルタ４２ａ〜４２ｃを有する。この減光フィルタ群４２によって赤色レーザ光、青色レーザ光および緑色レーザ光が個別に減衰されることにより、混色レーザ光Ｌの色度を変化させることができる。
【００４９】
なお、光源部１０Ｂは、減光フィルタ群４２に代えて、光アッテネータを有しても良い。光アッテネータを光ファイバ２０の一端と半導体レーザ装置３０Ｂとの間に配置することによって、上記と同様に混色レーザ光Ｌの色度を変化させることができる。
【００５０】
また、温度制御手段としては、ペルチェ素子３７〜３９を設ける方式以外にも、例えば半導体レーザ素子３１〜３３と各々接する３つのヒートシンクを設け、このヒートシンクに対し空冷ファンを対向配置して、該空冷ファンの風量によって半導体レーザ素子３１〜３３の各温度を個別に変化させてもよい。このような方式であっても、半導体レーザ素子３１〜３３から出力される赤色レーザ光、青色レーザ光および緑色レーザ光の各ピーク波長を個別に調節することができる。
【００５１】
以上に説明した本実施形態の照明装置１Ｂにおいては、半導体レーザ装置３０Ｂが、少なくとも赤色レーザ光、青色レーザ光および緑色レーザ光を含む混色レーザ光Ｌを出力するので、例えば赤色の物体に混色レーザ光Ｌを照射することにより、当該物体を本来の赤色として視認することができる。また、ペルチェ素子３７〜３９、制御回路４１、及び減光フィルタ群４２によって混色レーザ光Ｌの色度を調節することにより、通行人等を楽しませるための様々な照明色を実現することができる。また、本実施形態の照明装置１Ｂによれば、上述したヘルムホルツ−コールラウシュ効果によって、従来の白色ＬＥＤより更に明るい色彩を提供ことができる。
【００５２】
また、本実施形態のように、調節手段として、半導体レーザ装置３０Ｂの各半導体レーザ素子３１〜３３の温度を制御する温度制御手段（ペルチェ素子３７〜３９及び制御回路４１）と、減光フィルタ群４２（または光アッテネータ）とが設けられることがより好ましい。調節手段がこれらの構成を有することによって、混色レーザ光Ｌの色度を好適に調節できる。特に、厳密な色再現性が求められる用途においては、第１実施形態の方式（半導体レーザ素子３１〜３３への電流量を制御することにより色度を調節）では、半導体レーザ素子３１〜３３自身の発熱によって発振波長が数ナノメートル程度長くなることが考えられるので、本実施形態のように減光フィルタ群４２（または光アッテネータ）によって色度を調節する方式が適している。
【００５３】
（第３の実施の形態）
図６は、本発明の第３実施形態に係る照明装置１Ｃの全体構成を示す図である。図６を参照すると、照明装置１Ｃは、光源部１０Ａ（又は１０Ｂ）、および光ファイバ２１を備える。光源部１０Ａ（又は１０Ｂ）は、照明装置１Ｃの外部から電源供給を受けて、少なくとも赤色レーザ光、青色レーザ光および緑色レーザ光を含む混色レーザ光Ｌを出力する。なお、光源部１０Ａ（又は１０Ｂ）の内部構成は、既述した第１実施形態（又は第２実施形態）と同様である。
【００５４】
光源部１０Ａ（又は１０Ｂ）の光出射端は、光ファイバ２０の一端と光学的に結合されている。そして、本実施形態では、混色レーザ光Ｌが、光ファイバ２０の側面から照明装置１Ｃの外部へ出射される。このように、混色レーザ光Ｌが光ファイバ２０の側面から出射されることにより、電飾などに用いられる線光源を好適に実現できる。なお、混色レーザ光Ｌは、本実施形態のように光ファイバ２０の側面から出射されても良く、或いは、光ファイバ２０の他端及び側面の双方から出射されても良い。
【００５５】
従来、線光源を実現するために、ＬＥＤが直列に接続される場合があった。しかし、このような方式では、１個のＬＥＤが故障すると装置全体が使用できなくなるおそれがある。本実施形態のように、光源として半導体レーザ装置を使用し、光ファイバ２１の一端から光を入射して側面から光を少しずつ取り出す方式では、光源が故障しても光源のみを交換すればよく、手間が減る。また、上述したように、本実施形態の照明装置１Ｃによれば色度を自由に制御できる。更に、ＬＥＤでは点光源の列しか実現できないが、照明装置１Ｃによれば線光源を好適に実現できる。
【００５６】
本発明による照明装置は、上述した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記各実施形態では、赤色レーザ光、青色レーザ光および緑色レーザ光をそれぞれ出力する３つの半導体レーザ素子を半導体レーザ装置が有するが、本発明においては、赤色レーザ光、青色レーザ光および緑色レーザ光を出力することができる一つの半導体レーザ素子を半導体レーザ装置が有してもよく、或いは、これらのうち２色のレーザ光を出力できる素子と、他の１色のレーザ光を出力できる素子とを組み合わせてもよい。また、本発明における調節手段は、上記各実施形態の構成に限定されず、半導体レーザ装置から出力される混色レーザ光の色度を調節するための様々な構成を適用できる。
【符号の説明】
【００５７】
１Ａ〜１Ｃ…照明装置、１０Ａ，１０Ｂ…光源部、２０，２１…光ファイバ、３０Ａ，３０Ｂ…半導体レーザ装置、３１〜３３…半導体レーザ素子、３４…集光レンズ、３５ａ〜３５ｇ…電極、３６ａ〜３６ｇ…金属配線、３７〜３９…ペルチェ素子、４０，４１…制御回路、４２…減光フィルタ群、４２ａ〜４２ｃ…減光フィルタ、５０…半導体基板、５０ａ…主面、５０ｂ…裏面、５３…ｎ型半導体層、５５…ｎ型クラッド層、５７…活性層、５９…ｐ型クラッド層、６０…光共振器、６０ａ，６０ｂ…共振端面、６１…第１光ガイド層、６３…第２光ガイド層、６７…電子ブロック層、８１…ｐ型コンタクト層、８５…アノード電極、８７…絶縁膜、９９…カソード電極。
【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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