(57)【要約】      （修正有）【課題】レーザ光と蛍光体発光光の出射領域サイズが異なることによる色むらの発生を抑制することに起因して配光分布が拡大するがことなく、色むらを抑制するレーザー光源と蛍光体を用いる照明装置を提供する。【解決手段】照明装置１００は、光を出射する光源１と、光源１から出射された光を透過すると共に、光で励起して蛍光を放出する蛍光体２と、蛍光体２を透過した光の配光角と、蛍光の配光角とを一致させる体積位相型光学素子５と、を備える。【選択図】図１
2019179632.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を出射する光源と、
前記光源から出射された光を透過すると共に、光で励起して蛍光を放出する蛍光体と、
前記蛍光体を透過した光の配光角と、前記蛍光の配光角とを一致させる体積位相型光学素子と、
を備える照明装置。
【請求項２】
前記体積位相型光学素子は、
前記光源から出射される波長の光の配光を制御する
請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
前記蛍光体から放出された蛍光と、前記蛍光体を透過した光との配光を制御する照明レンズを更に備える
請求項１又は２記載の照明装置。
【請求項４】
前記体積位相型光学素子は、
前記照明レンズの入射面又は出射面上に形成されている
請求項３記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光体が用いられた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、蛍光体が用いられた照明装置として、レーザ光源を使用するものが知られている。レーザ光源が用いられた照明装置は、蛍光体面を通過するレーザ光の光出射領域のサイズと、蛍光体から放出される蛍光である蛍光体発光光の光出射領域のサイズとが異なる。このため、レーザ光と蛍光体発光光（蛍光）とが混合された照明光において色むらが発生する。色むらの発生を抑制することを目的として、特許文献１には、蛍光体面付近に光を拡散する光混合層を設けた照明装置が開示されている。特許文献１は、レーザ光と蛍光体発光光とが光混合層内で多重散乱され、レーザ光と蛍光体発光光とが等方的に出射されることにより、色の均一性を向上させようとするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−５４０８４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に開示された照明装置は、光混合層の拡散効果により、レーザ光及び蛍光体発光光のいずれも、蛍光体から放出される光出射領域が拡大する。このため、配光分布が拡大してしまう。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、配光分布が拡大することなく、色むらを抑制する照明装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る照明装置は、光を出射する光源と、光源から出射された光を透過すると共に、光で励起して蛍光を放出する蛍光体と、蛍光体を透過した光の配光角と、蛍光の配光角とを一致させる体積位相型光学素子と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、体積位相型光学素子が、蛍光体を透過した光の配光角と、蛍光の配光角とを一致させる。このため、配光角は、蛍光よりも広がらず、色むらの発生を抑制することができる。従って、配光分布が拡大することなく、色むらを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る照明装置１００を示す模式図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る蛍光体２に入射した光の光路を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る蛍光体２出射面上の光の発光領域を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る照明レンズ４を出射した光の光路を示す図である。
【図５】比較例に係る照明装置２００を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
以下、本発明に係る照明装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る照明装置１００を示す模式図である。図１に示すように、照明装置１００は、光源１と、集光レンズ３と、蛍光体２と、照明レンズ４と、体積位相型光学素子５とを備えている。光源１は、例えば半導体レーザダイオードからなり、青色に発光する。集光レンズ３は、光源１から出射する光の出射方向に設けられ、光学部材からなり、光源１から出射された光を蛍光体２上に集光する。なお、図１において、実線矢印が蛍光を示し、破線矢印が透過した光を示す。
【００１０】
図２は、本発明の実施の形態１に係る蛍光体２に入射した光の光路を示す図である。蛍光体２は、集光レンズ３から出射する光の出射方向に設けられ、光源１から出射されて集光レンズ３によって集光された光を透過すると共に、光で励起して蛍光（蛍光体発光光）を放出する。蛍光体２は、例えばＹＡＧからなり、青色の光によって励起されて黄色の蛍光を発生する。蛍光体２に吸収されずに透過した一部の青色の光と、黄色の蛍光とが混合して、照明レンズ４に入射する。青色の光と黄色の蛍光とが混合することによって、疑似白色の光となる。図２に示すように、蛍光体２に入射した光は、蛍光体２内部で拡散され、蛍光体２内部を伝播し、励起する。一方、蛍光体２に入射した光の一部は、拡散されずにそのまま透過する。
【００１１】
図３は、本発明の実施の形態１に係る蛍光体２出射面上の光の発光領域を示す図である。蛍光体２内部を伝播して励起した蛍光は、蛍光体２内部で拡散されているため、蛍光体２から放出されるときの発光領域が広い。一方、蛍光体２を透過した光は、拡散されていないため、発光領域が蛍光よりも狭い。このため、図３に示すように、蛍光体２の出射面上の蛍光の発光領域は、透過した光の発光領域よりも広い範囲を有する。
【００１２】
図４は、本発明の実施の形態１に係る照明レンズ４を出射した光の光路を示す図である。照明レンズ４は、蛍光体２から出射する光の出射方向に設けられ、蛍光体２に吸収されずに透過した一部の光と、蛍光とが混合した光の配光を制御する。図４に示すように、照明レンズ４は、蛍光体２の光出射面に焦点が位置するように配置されている。このため、蛍光体２の出射面上の任意の一点から出射した光は、平行光となって照明レンズ４から出射する。蛍光体２の出射面上の発光領域は、光源１から出射される光の照射スポットサイズに依存するため、点とはならず、広がりを有している。発光領域内の各点から出射する光は、照明レンズ４によって平行光となった光の合成光として、全体として発光領域の面積に依存した配光角（発散角）を有する出射光となって、照明レンズ４から出射する。
【００１３】
体積位相型光学素子５は、照明レンズ４から出射する光の出射方向に設けられ、蛍光体２を透過した光の配光角と、蛍光の配光角とを一致させる。体積位相型光学素子５は、光源１から出射される波長の光の配光を制御する。本実施の形態１では、体積位相型光学素子５は、青色の光に最適化されており、青色の光のみの配光角を制御し、蛍光の配光角と一致させる体積位相型回折レンズである。
【００１４】
体積位相型回折レンズは、レーザ光等の可干渉性が高い２つの光束をホログラム感材に照射し、干渉状態をホログラム感材内の屈折率濃淡の干渉縞としてホログラム記録することによって作製される。ホログラム感材としては、銀塩乳剤、重クロム酸ゼラチン、フォトポリマー等が挙げられる。作製時に与えた一方の光束が体積位相型回折レンズに照射されると、他方の光束がホログラム再生される。体積位相型回折レンズは、多数の干渉縞面からの光波干渉であるブラッグ回折によって光が回折するため、回折効率が高い。体積位相型回折レンズは、作製時に用いた波長に近い波長の光のみを回折し、異なる波長の光には回折作用を及ぼさない。即ち、体積位相型回折レンズは、作製時に用いた波長の光に最適化されている。レーザ光は、概して波長範囲が狭いが、体積位相型回折レンズは、波長範囲が狭いレーザ光であっても、例えば青色のレーザ光のみの配光角を選択的に制御することができる。本実施の形態１では、体積位相型光学素子５は、照明レンズ４を透過したあとの青色の光に相当する青色光束と、照明レンズ４を透過したあとの黄色の蛍光と同じ配光角を有する青色光束とを干渉させてホログラム記録することによって作製されている。
【００１５】
次に、図１を用いて、照明装置１００の光の配光について説明する。光源１から出射した青色の光は、集光レンズ３によって蛍光体２上に集光及び照射される。蛍光体２に入射した青色の光は、一部が蛍光体２に蛍光として吸収され、蛍光体２から放出される蛍光である黄色の発光光が蛍光体２から放出される。蛍光体２に吸収されなかった残りの青色の光は、蛍光体２を透過して、蛍光体２から放出される黄色の蛍光と混合して疑似白色となる。
【００１６】
前述の如く、蛍光体２の出射面上の蛍光の発光領域は、蛍光体２を透過した光の発光領域よりも広い範囲を有する。蛍光と蛍光体２を透過した光とは、照明レンズ４によって平行光となる。ここで、平行光のうち、蛍光の配光角は、蛍光体２を透過した光よりも発光領域が広いため、蛍光体２を透過した光の配光角よりも広い。
【００１７】
体積位相型光学素子５は、照明レンズ４を透過したあとの青色の光に相当する青色光束と、照明レンズ４を透過したあとの黄色の蛍光と同じ配光角を有する青色光束とを干渉させてホログラム記録することによって作製されている。これにより、記録時の光束の一方と同じ光束である照明レンズ４透過後の青色の光が入射すると、他方の光束である照明レンズ４透過後の黄色の蛍光と同じ配光角を有する青色光束が再生される。その後、照明レンズ４透過後の青色の光の配光角は、黄色の蛍光の配光角と同じになる。
【００１８】
一方、体積位相型光学素子５は、黄色の蛍光と記録された光との波長が異なるため、黄色の蛍光体２の配光角を変化させない。即ち、体積位相型光学素子５を通過したあとの青色の光と黄色の蛍光とは、同じ配光角を有する光束となる。このように、照明装置１００は、体積位相型光学素子５によって青色の光を選択的に制御し、黄色の蛍光の配光角と一致させているため、照明装置１００から照射された光の配光角は、黄色の蛍光の配光角以上に広がらない。また、青色の光の配光角を黄色の蛍光の配光角と一致させているため、照明装置１００の照射面における色むらの発生を抑制することができる。
【００１９】
図５は、比較例に係る照明装置２００を示す模式図である。比較例に係る照明装置２００は、体積位相型光学素子５を有していない。蛍光の配光角は、蛍光体２を透過した光よりも発光領域が広いため、蛍光体２を透過した光の配光角よりも広い。このため、照明光が照射対象に照射されると、中央部が青色となり、周辺部が黄色となる色むらが発生する。これに対し、本実施の形態１は、体積位相型光学素子５を有しているため、青色の光の配光角が黄色の蛍光の配光角と一致する。よって、照明装置１００の照射面における色むらの発生を抑制することができる。
【００２０】
以上説明したように、本実施の形態１によれば、体積位相型光学素子５が、蛍光体２を透過した光の配光と、蛍光の配光とを一致させる。このため、配光角は、蛍光よりも広がらず、色むらの発生を抑制することができる。従って、配光分布が拡大することなく、色むらを抑制することができる。
【００２１】
なお、本実施の形態１では、体積位相型光学素子５が照明レンズ４と別体である場合について例示しているが、体積位相型光学素子５と照明レンズ４とが一体的であってもよい。この場合、体積位相型光学素子５は、照明レンズ４の入射面又は出射面上に形成される。このように、体積位相型光学素子５と照明レンズ４とを一体化することによって、光が透過する光学素子の数が減少するため、光の透過率の向上が見込まれる。よって、体積位相型光学素子５を有していない照明装置１００と同等の光効率を得ることができる。また、照明装置１００が組み立てられる際、照明レンズ４と体積位相型光学素子５との光軸合わせ及び距離合わせを調整する手間が省ける。
【符号の説明】
【００２２】
１  光源、２  蛍光体、３  集光レンズ、４  照明レンズ、５  体積位相型光学素子、１００  照明装置、２００  照明装置。
【図１】
2019179632.tif 000003
【図２】
2019179632.tif 000004
【図３】
2019179632.tif 000005
【図４】
2019179632.tif 000006
【図５】
2019179632.tif 000007