(57)【要約】【課題】照射光の光束の低下を抑制しつつ、蛍光体の温度上昇を抑制する。【解決手段】レーザ光Ｒを出射するレーザダイオード２８と、レーザ光Ｒによって励起されて蛍光を発する蛍光体２０と、蛍光体２０を支持する棒状の支持バー２４と、を有し、支持バー２４の断面は、円形であり、蛍光体２０は、支持バー２４の周面２５に設けられており、支持バー２４の中心軸Ｏを回転軸として支持バー２４を回転駆動させる駆動機構４０を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光によって励起されて蛍光を発する蛍光体と、前記蛍光体を支持する棒状の支持部材と、を有し、
前記支持部材の断面は円形であり、
前記蛍光体は、前記支持部材の周面に設けられており、
前記支持部材の中心軸を回転軸として前記支持部材を回転駆動させる駆動機構を有する
ことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
凹状の反射面を有する反射鏡を備え、
前記反射面は焦点を有し、
前記蛍光体は、前記反射面の焦点に配置される
ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記支持部材は、前記蛍光体が設けられた箇所よりも縮径した縮径部を有する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記蛍光体が設けられた箇所における前記支持部材の断面直径をｒとし、前記蛍光体が設けられた箇所における前記レーザ光の照射スポット径をＬ１とした場合、
３×Ｌ１＜ｒ＜６０×Ｌ１
の関係を満たしている
ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の照明装置。
【請求項５】
前記蛍光体は、前記支持部材の周面の全周に亘って設けられている
ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の照明装置。
【請求項６】
前記蛍光体が設けられた箇所における前記支持部材の周面には、前記蛍光体が設けられていない領域がある
ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の照明装置。
【請求項７】
前記蛍光体が設けられていない領域には、拡散反射面が設けられている
ことを特徴とする請求項６に記載の照明装置。
【請求項８】
前記蛍光体は、レーザ光によって励起されて発する蛍光の色がそれぞれ異なる複数の蛍光体であり、
前記複数の蛍光体は、前記蛍光体が設けられた箇所における前記支持部材の周面の異なる領域にそれぞれ分かれて設けられている
ことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の照明装置。
【請求項９】
前記蛍光体は、レーザ光によって励起されて発する蛍光の色がそれぞれ異なる複数の蛍光体であり、
前記複数の蛍光体は、前記支持部材の長手方向における異なる箇所にそれぞれ配置され、
前記支持部材は、前記支持部材の長手方向へ移動可能に設けられている
ことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の照明装置。
【請求項１０】
レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光によって励起されて蛍光を発する蛍光体と、
前記蛍光体の位置に焦点が設定された凹状の反射面と、
前記蛍光体を支持し、前記反射面の光軸と交差して延びる棒状の支持部材と、
前記支持部材を長手方向に往復移動させる駆動機構と、
を備えることを特徴とする照明装置。
【請求項１１】
前記支持部材の少なくとも一方の端部には、熱容量部材が接続されている
ことを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の照明装置。
【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】
従来、レーザ光源と、蛍光体と、を備え、レーザ光源から出射したレーザ光を蛍光体に照射し、当該蛍光体が励起されて発する蛍光を照射対象に照射する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この蛍光体は、レーザ光の照射によって温度上昇を生じ、この温度上昇によって劣化や、効率の低下を生じる虞がある。
一方、レーザ光源と、複数の蛍光体を回転可能な円板上に設けた蛍光体ホイールと、を備えた装置が知られている。この装置では、当該蛍光体ホイールに異なる色の蛍光光を発光する複数の蛍光体が形成され、当該蛍光体ホイールを回転させることによって、レーザ光が照射される蛍光体を切替え、複数の色の蛍光光を照明光として用いることが可能となっている（例えば、特許文献２、及び特許文献３参照）。この技術によれば、レーザ光が照射される蛍光体が順次に切り替えられるので、蛍光体の温度上昇が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５７４１５７１号公報
【特許文献２】特許第５８６０９６１号公報
【特許文献３】特許第６０３９０５３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、蛍光体ホイールの体積が小さい場合、蛍光体の発熱を受けるための熱容量が小さく、温度上昇を十分に抑制できないことがある。さらに、蛍光体ホイールの熱容量を増加させるために当該蛍光体ホイールの体積を増加させると、蛍光体ホイールが照明装置の照射光を過度に遮ってしまい、照射光の光束が著しく低下する。
【０００５】
本発明は、照射光の光束の低下を抑制しつつ、蛍光体の温度上昇を抑制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】
【０００６】
本発明は、レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光によって励起されて蛍光を発する蛍光体と、前記蛍光体を支持する棒状の支持部材と、を有し、前記支持部材の断面は円形であり、前記蛍光体は、前記支持部材の周面に設けられており、前記支持部材の中心軸を回転軸として前記支持部材を回転駆動させる駆動機構を有することを特徴とする照明装置を提供する。
【０００７】
本発明は、上記照明装置において、凹状の反射面を有する反射鏡を備え、前記反射面は焦点を有し、前記蛍光体は、前記反射面の焦点に配置されることを特徴とする。
【０００８】
本発明は、上記照明装置において、前記支持部材は、前記蛍光体が設けられた箇所よりも縮径した縮径部を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明は、上記照明装置において、前記蛍光体が設けられた箇所における前記支持部材の断面直径をｒとし、前記蛍光体が設けられた箇所における前記レーザ光の照射スポット径をＬ１とした場合、３×Ｌ１＜ｒ＜６０×Ｌ１の関係を満たしていることを特徴とする。
【００１０】
本発明は、上記照明装置において、前記蛍光体は、前記支持部材の周面の全周に亘って設けられていることを特徴とする。
【００１１】
本発明は、上記照明装置において、前記蛍光体が設けられた箇所における前記支持部材の周面には、前記蛍光体が設けられていない領域があることを特徴とする。
【００１２】
本発明は、上記照明装置において、前記蛍光体が設けられていない領域には、拡散反射面が設けられていることを特徴とする。
【００１３】
本発明は、上記照明装置において、前記蛍光体は、レーザ光によって励起されて発する蛍光の色がそれぞれ異なる複数の蛍光体であり、前記複数の蛍光体は、前記蛍光体が設けられた箇所における前記支持部材の周面の異なる領域にそれぞれ分かれて設けられていることを特徴とする。
【００１４】
本発明は、上記照明装置において、前記蛍光体は、レーザ光によって励起されて発する蛍光の色がそれぞれ異なる複数の蛍光体であり、前記複数の蛍光体は、前記支持部材の長手方向における異なる箇所にそれぞれ配置され、前記支持部材は、前記支持部材の長手方向へ移動可能に設けられていることを特徴とする。
【００１５】
本発明は、レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光によって励起されて蛍光を発する蛍光体と、前記蛍光体の位置に焦点が設定された凹状の反射面と、前記蛍光体を支持し、前記反射面の光軸と交差して延びる棒状の支持部材と、前記支持部材を長手方向に往復移動させる駆動機構と、を備えることを特徴とする照明装置を提供する。
【００１６】
本発明は、上記照明装置において、前記支持部材の少なくとも一方の端部には、熱容量部材が接続されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、照射光の光束の低下を抑制しつつ、蛍光体の温度上昇を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る投光装置の構成を示す斜視図である。
【図２】投光装置の構成を示す図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
【図３】図２（Ａ）におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線の断面図である。
【図４】図２（Ａ）において反射鏡ユニットを除いた状態の投光装置の正面図である。
【図５】投光装置の断面構成を簡単に示す図である。
【図６】支持バーの周面の曲率によって生じる照射スポット内の光路差の説明図である。
【図７】比較例に係る投光装の構成を示す斜視図である。
【図８】蛍光体ホイールユニットの斜視図である。
【図９】比較例に係る投光装置の蛍光体表面温度、及び光取り出し率と、蛍光体ホイールの直径との関係の測定結果を示す図である。
【図１０】本実施形態に係る投光装置の蛍光体表面温度、及び光取り出し率と、支持バーの断面直径との関係の測定結果を示す図である。
【図１１】比較例に係る投光装置の器具光束と蛍光体ホイール直径との関係の測定結果を示す図である。
【図１２】本実施形態に係る投光装置の器具光束と支持バーの断面直径との関係の測定結果を示す図である。
【図１３】比較例に係る投光装置の軸光度と蛍光体ホイール直径との関係の測定結果を示す図であり、（Ａ）はレーザ光の照射スポット径が１ｍｍの場合を示し、（Ｂ）は照射スポット径が２ｍｍの場合を示す。
【図１４】本実施形態に係る投光装置の軸光度と支持バーの断面直径との関係の測定結果を示す図であり、（Ａ）はレーザ光の照射スポット径が１ｍｍの場合を示し、（Ｂ）は照射スポット径が２ｍｍの場合を示す。
【図１５】本発明の第２実施形態に係る投光装置が備える支持バーの構成を模式的に示す図である。
【図１６】本発明の第３実施形態に係る投光装置が備える支持バーの構成を模式的に示す図である。
【図１７】本発明の第４実施形態に係る投光装置が備える支持バーの構成を模式的に示す図である。
【図１８】本発明の第５実施形態に係る投光装置が備える支持バーの構成を模式的に示す図である。
【図１９】（Ａ）は本発明の第６実施形態に係る投光装置が備える支持バーの図２（Ａ）におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線の断面を模式的に示す図であり、（Ｂ）は第６実施形態の変形例における支持バーの図２（Ａ）におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線の断面を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。以下の実施形態では、照明装置の一態様として投光装置を例示する。
【００２０】
＜第１実施形態＞
図１は、本実施形態に係る投光装置１の構成を示す斜視図である。図２は投光装置１の構成を示す図であり、図２（Ａ）は正面図、図２（Ｂ）は側面図である。
投光装置１は、照射対象に照明光をあてて投光照明する照明装置であり、図１に示すように、装置本体２と、当該装置本体２を支持する取付アーム４と、を備えている。なお、本実施形態の投光装置１の投入電力は、１００Ｗ（ワット）である。
装置本体２は、出射口６Ａが正面（前面）に開口した概略円筒状の筐体６と、筐体６の背面６Ｂに取り付けられた放熱部８を備えている。本実施形態では、筐体６は、熱伝導率が高い例えばアルミニウムを用いたダイキャスト成型によって形成されている。
放熱部８は、光源の熱を放熱する放熱機構であり、筐体６の背面６Ｂ（図２（Ｂ））の側に配置される複数の放熱フィン８Ａと、背面６Ｂの熱を放熱フィン８Ａの各々に伝熱する複数本（図２（Ｂ））のヒートパイプ８Ｂと、を備えている。投光装置１は、レーザダイオード２８（図３）を光源に備え、この光源の発熱が筐体６の背面６Ｂに伝えられるが、これについては後述する。
取付アーム４は、コ字状に成形された板状部材であり、筐体６の正面視両側に設けられた円板状のアーム取付片５に結合される。すなわち、取付アーム４は、ボルトなどによって設置面に固定される板状の固定部４Ａと、固定部４Ａから延びて各アーム取付片５にそれぞれ回動自在に連結される一対の支持部４Ｂと、を備えている。これにより、装置本体２が取付アーム４によって設置面に回動自在に固定され、投光装置１の取付角度が変更自在になっている。
【００２１】
図３は、図２（Ａ）におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線の断面図である。
装置本体２には、図３に示すように、発光部１２と、蛍光部１４と、反射鏡ユニット１０（反射鏡）と、支持バー２４と、が設けられている。
発光部１２は、投光装置１の光源である後述する複数のレーザダイオード２８を備え、蛍光部１４に青色のレーザ光Ｒを照射する。
【００２２】
蛍光部１４は、発光部１２のレーザ光Ｒを受けて蛍光を発する部位であり、支持バー２４に設けられている。具体的には、蛍光部１４は、支持バー２４の周面２５に形成された反射膜２２と、この反射膜２２の表面に設けられた蛍光体２０と、を備える。反射膜２２は、支持バー２４の周面２５の全周に亘って帯状に形成されており、例えばアルミニウム蒸着等で形成されている。蛍光体２０は、励起光である青色のレーザ光Ｒの照射によって励起されて黄色の蛍光を発する蛍光材料から成る。この蛍光体２０も反射膜２２と同様に支持バー２４の全周に亘って帯状に形成されている。本実施形態の蛍光体２０には、ＬＡＧ系の蛍光体粒子をスカンジウム等からなる無機バインダーに混合したごく薄い膜状体（ＬＡＧ−Ｓｃ）が用いられており、反射膜２２の表面に印刷等によって形成されている。
支持バー２４は、蛍光部１４を筐体６の出射口６Ａに支持する円柱状（棒状）の支持部材であり、高熱伝導性材（本実施形態では銅材）から形成されている。
【００２３】
反射鏡ユニット１０は、蛍光部１４の蛍光を反射して照明光として出射する反射型光学部材であり、凹状の反射面１０Ａを有し、反射面１０Ａの開口が上記出射口６Ａに配置される。本実施形態では、反射面１０Ａは、蛍光体２０の配置位置を焦点ｆとする放物面であり、蛍光体２０の蛍光が反射面１０Ａの反射によって平行化され光軸Ｋ方向に出射される。
【００２４】
本実施形態では、発光部１２は、反射面１０Ａの裏側（筐体６の背面６Ｂの側）に配置されている。また、当該反射面１０Ａには、表裏に貫通する孔部２７が形成されており、発光部１２のレーザ光Ｒは、孔部２７を通って蛍光部１４の蛍光体２０に入射する。蛍光部１４では、蛍光体２０が蛍光を発すると共に、当該蛍光体２０を透過したレーザ光Ｒが反射膜２２で反射面１０Ａの側に反射される。すなわち蛍光部１４は、レーザ光Ｒの入射に伴い、蛍光体２０の蛍光（黄色光）と、反射膜２２の反射光(青色光)とを放射し、これらの混合光（白色光）が反射面１０Ａに入射される。そして、この混合光が反射面１０Ａの反射によって平行化され、出射口６Ａから照射光として出射される。なお、この蛍光部１４が放射する光の配光は、蛍光体２０へのレーザ光Ｒの入射角αによらず、概ねランバート配光となっている。
【００２５】
図４は、図２（Ａ）において反射鏡ユニット１０を除いた状態の投光装置１の正面図である。図５は、投光装置１の断面構成を簡単に示す図である。
発光部１２は、上述の通り、複数のレーザダイオード２８を有し、さらに、これらのレーザダイオード２８が載置される取付ベース１６と、レーザダイオード２８の各々に設けられた集光レンズ３０を備える。なお、図４では、矢印Ｘで示す１つを除いて他の集光レンズ３０の図示を省略している。また図５では、矢印Ｙで示す１組を除いて集光レンズ３０を適宜に省略する。
【００２６】
レーザダイオード２８は、蛍光体２０の励起光となる青色のレーザ光Ｒを出射する半導体パッケージである。
集光レンズ３０は、レーザダイオード２８のレーザ光Ｒを制御する光制御部材であり、レーザ光Ｒを焦点ｆに集光する。
【００２７】
取付ベース１６は、図４に示すように、筐体６の内部において、反射鏡ユニット１０の裏側に配置された部材であり、正面（反射面１０Ａの裏側の裏面Ｃに対抗する面）には、凹部１６Ａが形成され、この凹部１６Ａに、上記レーザダイオード２８の各々が取り付けられている。取付ベース１６は、例えばアルミニウムなどの高熱伝導性材から形成されており、筐体６の背面６Ｂに取り付けられている。背面６Ｂには、上述の通り、ヒートパイプ８Ｂが結合されており、レーザダイオード２８の各々の発熱が取付ベース１６から背面６Ｂに伝えられ、ヒートパイプ８Ｂを通じて各放熱フィン８Ａから効率よく冷却される。
【００２８】
また、レーザダイオード２８の各々は、取付ベース１６の凹部１６Ａに、正面視放射状に取り付けられている。一方、反射鏡ユニット１０にあっては、各レーザダイオード２８のレーザ光Ｒを通すために、図１、及び図２（Ａ）に示すように、正面視において、反射面１０Ａに設けられた上記孔部２７が光軸Ｋを中心とした円環のスリット状を成している。
【００２９】
ここで、レーザダイオード２８の各々は、正面視において、光軸Ｋを挟んだ対向位置Ｍに他のレーザダイオード２８が位置しないように配置されている。この配置により、あるレーザダイオード２８から出射し、蛍光部１４で正反射されたレーザ光Ｒが他のレーザダイオード２８に入射してしまうことがない。
【００３０】
また、レーザダイオード２８のそれぞれは、図５に示すように、反射面１０Ａの光軸Ｋに垂直な同一の平面Ｓ内に配置されている。この配置によれば、焦点ｆから同じ距離、及び、同じ角度（光軸Ｋと成す角度）でレーザダイオード２８のそれぞれが配置される。したがって、焦点ｆでのレーザダイオード２８それぞれの照射スポット形状のばらつきが抑えられる。これにより、焦点ｆでは、略同一形状の照射スポット形状、及び照射スポット径Ｌ１（図６）でレーザ光Ｒが重なるので、これらが重なってできる照射スポット形状のぼけも抑えられ、レーザ光Ｒの重なりによって照射スポット径Ｌ１が拡がってしまうこともない。すなわち、複数のレーザダイオード２８のレーザ光Ｒが焦点ｆに照射されても、焦点ｆでの照射スポット径Ｌ１の拡がりが抑えられるので、焦点ｆでの発光のサイズは、１つのレーザ光Ｒを照射したときの発光のサイズの２倍程度に抑えられる。これにより、焦点ｆでの発光のサイズが、点光源とみなせる程度の大きさに維持される。本実施形態においては、焦点ｆにおける照射スポット径Ｌ１は、１ｍｍとなっている。
また、本実施形態の発光部１２の配置によれば、集光レンズ３０のそれぞれにも同一のものが用いられるので、コスト削減も図られる。
なお、レーザダイオード２８のそれぞれには、ファイバーレーザを用いてもよい。また、レーザダイオード２８のそれぞれには、１つのレーザ光源のレーザ光を複数に分岐する光分岐回路の各分岐路の出射端を用いることもできる。
【００３１】
ところで、蛍光部１４に入射するレーザ光Ｒの入射角α（光軸Ｋと成す角）を小さくするには、レーザダイオード２８の各々を光軸Ｋに近付けて配置することになるが、入射角αが１０度以下になると、レーザダイオード２８同士が物理的に干渉し、これらの配置が困難となる。一方で入射角αが大きくなるほど、蛍光体２０におけるレーザＲの照射スポット形状が真円から楕円状に延び、蛍光部１４の発光点が大きくなる。このため、入射角αが６０度以上になると、発光点のサイズが光学設計において点光源とみなせる大きさを超えてしまう。
そこで、投光装置１では、レーザ光Ｒが１０度〜６０度の範囲の入射角α（本実施形態では、入射角α＝３０度）で蛍光部１４に照射されている。
【００３２】
次に、支持バー２４の構成について詳述する。
【００３３】
上述の通り、支持バー２４は、蛍光部１４を備える。図1に示すように、蛍光部１４の蛍光体２０は、支持バー２４の長手方向に所定の幅Ｑを有し、支持バー２４の周面２５の全周に亘って設けられている。この蛍光体２０には、レーザ光Ｒが略垂直に（すなわち支持バー２４の周面２５の法線方向に）入射されるが、レーザ光Ｒの全てを蛍光体２０に入射させるために、蛍光体２０の幅Ｑは、蛍光体２０における照射スポット径Ｌ１よりも大きく成されている。
【００３４】
支持バー２４は、反射鏡ユニット１０（反射面１０Ａ）の開放面１０Ｂに沿って延びる棒状を成し、レーザ光Ｒの照射によって生じた蛍光体２０の熱を吸収する。なお、支持バー２４に伝導された熱を筐体６へ逃がしてもよい。
図１に示すように、一対のアーム取付片５のそれぞれには、貫通孔５Ａが設けられており、いずれも出射口６Ａの縁部に配置されている。支持バー２４は、それぞれの貫通孔５Ａに、その両方の端部２４Ａが挿通されて支持され筐体６に熱的に接続されている。また、一方のアーム取付片５には、不図示のギアとモータ４０Ａとを備えた駆動機構４０が設けられており、支持バー２４の一方の端部２４Ａが、この駆動機構に接続されており、モータ４０Ａの回転によって支持バー２４が中心軸Ｏを軸にして回転する。
【００３５】
支持バー２４の断面形状は、この中心軸Ｏを中心した真円に成されており、支持バー２４が回転しても、焦点ｆには、支持バー２４の周面２５の全周に亘って形成された蛍光体２０が常に位置するようになっている。
【００３６】
このように支持バー２４が回転することで、レーザ光Ｒが集まる焦点ｆを蛍光体２０が順次に通り過ぎるので、蛍光体２０に照射される単位時間あたりの照射エネルギーが減少する。
したがって、蛍光体２０のある箇所が焦点ｆを通過する際にレーザＲの照射を受けて温度が上昇した場合でも、速やかに焦点ｆから外れ支持バー２４の熱伝導によって速やかに冷却されることとなる。
なお、支持バー２４の回転速度は、蛍光体２０が所定温度以上になることを防止可能な速度に設定されており、本実施形態では１００ｒｐｍに設定されている。
【００３７】
ところで、支持バー２４は、反射鏡ユニット１０の開放面１０Ｂを横断することから投光装置１の出射光の一部を遮蔽するため、支持バー２４の断面直径ｒを小さくして遮光量を抑えることが好ましい。
一方、支持バー２４の周面２５は断面円形であることから、図６に示すように、レーザ光Ｒの光路長は、照射スポットの内において、焦点ｆを通る光軸Ｋ付近と、縁部側とで光路差δだけ異なっている。この光路差δは、支持バー２４の周面２５の曲率が大きくなるほど増大し、焦点ｆから外れた周面２５（蛍光体２０）に入射するレーザ光Ｒの成分が増えるので、反射面１０Ａによる光制御に誤差が生じることになる。したがって、支持バー２４の断面直径ｒが小さくなるほど、支持バー２４による遮光量が抑えられるものの、反射面１０Ａによる光制御に誤差が生じ照射品質を低下させてしまうことにもなる。
【００３８】
そこで、本実施形態では、支持バー２４の断面直径をｒとし、レーザ光Ｒの焦点ｆでの照射スポット径をＬ１とした場合に、次式（１）の関係を満たすように支持バー２４を形成することで、支持バー２４による遮光量と光制御の誤差とが投光装置１として妥当な範囲に抑えられるようにしている。
３×Ｌ１＜ｒ＜６０×Ｌ１      （１）
【００３９】
すなわち、支持バー２４の断面直径がレーザ光Ｒの照射スポット径Ｌ１の３倍から６０倍となるように設けられている。また、支持バー２４の曲率をＬ２とすると、（１）の式は、次式（２）であらわすことができる。
１／１２０＜Ｌ１×Ｌ２＜１／６      （２）
本実施形態の投光装置１では、支持バー２４の断面直径ｒは、２０ｍｍ、照射スポット径Ｌ１は、１ｍｍとなっている。
【００４０】
次に、本実施形態の投光装置１における蛍光体２０の温度上昇抑制効果について、比較例に係る投光装置５０と比較しながら説明する。
【００４１】
図７は、比較例に係る投光装置５０の構成を示す斜視図である。なお、図７において、図１と同一部分には同一の符号を付して説明を省略する。
投光装置５０は、図７に示すように、回転不能に固定された角柱状の支持バー５６を備え、この支持バー５６には、蛍光体ホイールユニット５４が取り付けられている。
【００４２】
図８は、蛍光体ホイールユニット５４の斜視図である。
蛍光体ホイールユニット５４は、図８に示すように、円板状の蛍光体ホイール５８と、当該蛍光体ホイール５８を回転させるモータ６０と、を有する。
蛍光体ホイール５８は、蛍光体６２を担持する部材であり、その表面の縁部には全周に亘って蛍光体６２が印刷されており、この蛍光体６２が反射面１０Ａに対面し、なおかつ、焦点ｆに蛍光体６２が位置するように支持バー５６に取り付けられている。また蛍光体ホイール５８は、投光装置１の支持バー２４と同じ材料（本実施形態では、銅材）の高熱伝導性材から形成されている。
モータ６０が蛍光体ホイール５８を回転すると、円環状の蛍光体６２も回転し、焦点ｆにおける蛍光体６２も連続的に切り替えられることとなる。
【００４３】
図９は、比較例に係る投光装置５０の蛍光体表面温度、及び光取り出し率と、蛍光体ホイール５８の直径との関係の測定結果を示す図である。図１０は本実施形態に係る投光装置１の蛍光体表面温度、及び光取り出し率と、支持バー２４の断面直径ｒとの関係の測定結果を示す図である。
なお、これらの測定結果は、焦点ｆでのレーザ光Ｒの照射スポット径Ｌ１が１ｍｍであり、反射面１０Ａの開口直径が１８０ｍｍであり、なおかつ、投光装置１、及び投光装置５０の出力がいずれも１００Ｗの場合に得られた結果である。
【００４４】
図９をみると、比較例に係る投光装置５０においては、蛍光体ホイール５８の直径の増加に応じて、蛍光体６２の表面温度が低下する一方で、光取り出し率が大幅に低下してしまうことが分かる。
一方、図１０をみると、本実施形態の投光装置１においては、支持バー２４の断面直径ｒの増加に応じて、蛍光体２０の表面温度と光取り出し率とが共に低下するものの、光取り出し率の低下は蛍光体ホイール５８を用いた場合よりも緩やかになっていることが分かる。
例えば、両者を蛍光体表面温度が２５０度の場合で比べると、比較例に係る投光装置５０では光取り出し率が約５０％であるのに対し、本実施形態の投光装置１では、光取り出し率が約８０％を越える結果となっている。
【００４５】
したがって、本実施形態の投光装置１によれば、比較例に係る投光装置５０に比べ、光取り出し率を良好に維持しつつ蛍光体表面温度の上昇を抑制できることが分かる。
【００４６】
図１１は、比較例に係る投光装置５０の器具光束と蛍光体ホイール直径との関係の測定結果を示す図である。図１２は、本実施形態に係る投光装置１の器具光束と支持バー２４の断面直径ｒとの関係の測定結果を示す図である。
図１３は、比較例に係る投光装置５０の軸光度と蛍光体ホイール直径との関係の測定結果を示す図であり、図１３（Ａ）はレーザ光Ｒの照射スポット径Ｌ１が１ｍｍの場合を示し、図１３（Ｂ）は照射スポット径Ｌ１が２ｍｍの場合を示す。図１４は、本実施形態に係る投光装置１の軸光度と支持バー２４の断面直径ｒとの関係の測定結果を示す図であり、図１４（Ａ）はレーザ光Ｒの照射スポット径Ｌ１が１ｍｍの場合を示し、図１４（Ｂ）は照射スポット径Ｌ１が２ｍｍの場合を示す。
【００４７】
図１１と図１２を対比すると、比較例に係る投光装置５０の器具光束の最大値が約２１００（ｌｍ）であるのに対し、本実施形態の投光装置１とでは器具光束の最大値は３１００（ｌｍ）となっている。これにより、本実施形態の投光装置１は比較例に比べて高い器具光束が得られることが分かる。
【００４８】
なお、器具光束の測定において、レーザ光Ｒの照射スポット径Ｌ１が１ｍｍの場合、比較例に係る投光装置５０では、蛍光体ホイール５８の直径を１０ｃｍ以上にすると、器具光束は約最大になるものの、投光装置５０から２５ｍ離れた照射光の投影面に蛍光体ホイール５８の影がみられた。これに対し、本実施形態の投光装置１では、レーザ光Ｒの照射スポット径Ｌ１が同じ１ｍｍの場合、支持バー２４の断面直径ｒを２．０ｃｍ以上として器具光束を略最大にしても、投光装置１から２５ｍ離れた照射光の投影面には影はみられなかった。
【００４９】
次いで、図１３の測定結果をみると、比較例に係る投光装置５０の軸光度の最大値は、照射スポット径Ｌ１が１ｍｍの場合に約１６００万ｃｄであり、照射スポット径Ｌ１が２ｍｍの場合に約４５０万ｃｄであった。これに対し、図１４の測定結果をみると、本実施形態に係る投光装置１の軸光度の最大値は、照射スポット径Ｌ１が１ｍｍの場合に約２２５０万ｃｄであり、照射スポット径Ｌ１が２ｍｍの場合に約６５０万ｃｄであった。
これにより、本実施形態の投光装置１は、比較例に比べて高い軸光度が得られることが分かる。
【００５０】
上述した実施形態によれば、次のような効果を奏する。
【００５１】
上述した投光装置１では、支持バー２４の断面を円形とし、蛍光体２０を支持バー２４の周面２５の全周に亘って設け、支持バー２４の中心軸Ｏを回転軸として当該支持バー２４を回転駆動する構成とした。
これにより、支持バー２４の回転に伴って蛍光体２０におけるレーザ光Ｒの照射箇所が次々に変わるので、レーザ光Ｒの照射による蛍光体２０の温度上昇が抑えられる。また蛍光体ホイール５８を備えた投光装置５０に比べ高い器具光束を実現できる。
【００５２】
本実施形態の投光装置１では、蛍光体２０は、反射鏡ユニット１０の反射面１０Ａが有する焦点ｆに位置する構成とした。これによって、投光装置１は、レーザ光Ｒを蛍光体２０に集光させ、当該レーザ光Ｒによって励起された蛍光体２０が発した蛍光を照射光として効率よく出射することができる。
【００５３】
本実施形態の投光装置１では、反射面１０Ａの焦点ｆにおける支持バー２４の断面直径をｒとし、当該焦点ｆにおけるレーザ光Ｒの照射スポット径をＬ１とした場合に、３×Ｌ１＜ｒ＜６０×Ｌ１の関係を満たすようにした。
これにより、支持バー２４による遮光量と、反射面１０Ａによる光制御の誤差とを投光装置１として妥当な範囲に抑えることができる。
【００５４】
なお、本実施形態において、支持バー２４の周面２５に適宜に放熱フィンや放熱機能を奏する凹凸などの形状を設けてもよい。
【００５５】
＜第２実施形態＞
図１５は、本実施形態に係る投光装置１００が備える支持バー１２４の構成を模式的に示す図である。なお、同図において、第１実施形態で説明した部材については同一の符号を付して、その説明を省略する。
同図に示すように、支持バー１２４は、蛍光部１４が設けられた箇所よりも断面直径ｒが縮径した縮径部１３２を備える。具体的には、支持バー１２４では、蛍光部１４の両側から延びる部分の断面直径ｒが一様に細くなることで、当該蛍光部１４の両側に縮径部１３２が設けられている。かかる支持バー１２４は、高熱伝導性材（例えば銅材）で形成されるが、支持バー１２４の長手方向の熱抵抗を抑えるために、縮径部１３２を含めて全体が一体形成されている。縮径部１３２の端部１３２Ａは、いずれもアーム取付片５に設けられた貫通孔５Ａに挿通されて筐体６に熱的に接続されており、また片方の端部１３２Ａが駆動機構４０に接続され、駆動機構４０により支持バー１２４が回転駆動される。
【００５６】
このように本実施形態によれば、第１実施形態で説明した効果に加え、次の効果も奏する。すなわち、支持バー１２４に縮径部１３２が設けられているため、第１実施形態の支持バー２４に比べ、支持バー１２４による遮光量を低減できる。
【００５７】
また支持バー１２４においては、蛍光部１４の箇所の断面直径ｒをさらに太くしても、投光装置１の正面視において、蛍光部１４の箇所が縦方向（支持バー１２４の長手方向の直交方向）に延びるだけなので、上記比較例に係る投光装置５０において蛍光体ホイールユニット５４の直径を大きくする場合に比べ、遮光量の増加が抑えられる。第１実施形態の支持バー２４において、蛍光部１４の箇所のみの断面直径ｒを大きくする場合も同様である。
【００５８】
なお、本実施形態において、縮径部１３２の断面形状は円に限らずに任意である。また縮径部１３２は、支持バー１２４において、蛍光部１４を除く全部に設けてもよいし、一部だけに設けてもよい。
【００５９】
＜第３実施形態＞
図１６は、本実施形態に係る投光装置２００が備える支持バー２２４の構成を模式的に示す図である。なお、同図において、第１実施形態で説明した部材については同一の符号を付して、その説明を省略する。
本実施形態の投光装置２００は、反射面１０Ａの光軸Ｋに交差して延びる支持バー２２４を、当該支持バー２２４の長手方向Ｇに往復移動させることで、蛍光体２０が焦点ｆを順次に通り過ぎるようにしたものであり、支持バー２２４の両端２２４Ａの片側が駆動機構２４０に接続されている。駆動機構２４０は、支持バー２２４を長手方向Ｇに往復移動する直動モータ２４０Ａを備え、当該直動モータ２４０Ａによって支持バー２２４が往復駆動される。
【００６０】
本実施形態では、支持バー２２４に設けられた蛍光部２１４は、支持バー２２４の周面２２５の全周ではなく、反射面１０Ａに対面する位置に、支持バー２２４の長手方向に、支持バー２２４の往復移動の移動距離よりも長く延びて設けられている。
なお、支持バー２２４の断面は円形に限らず任意であり、例えば蛍光部２１４が設けられる平面を有するような断面形状でもよい。
【００６１】
本実施形態によれば、蛍光体２２０が設けられた支持バー２２４を長手方向Ｇに往復移動させるので、第１実施形態と同様に、蛍光体２２０におけるレーザ光Ｒの照射箇所が次々に変わるので、レーザ光Ｒの照射による蛍光体２２０の温度上昇が抑えられる。
【００６２】
なお、本実施形態において、第１実施形態と同様に、蛍光体２２０を支持バー２２４の周面２２５の全周に亘って設け、長手方向Ｇへの往復移動に加え、支持バー２２４の周方向の回転を加えてもよい。この場合、支持バー２２４は、第１実施形態と同様に断面円形に形成される。
【００６３】
＜第４実施形態＞
図１７は本実施形態に係る投光装置１００が備える支持バー１２４の構成を模式的に示す図である。なお、同図において、第１実施形態、及び第２実施形態で説明した部材については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
図１７に示すように、本実施形態の投光装置１００は、蛍光体２０に代えて、蛍光部１４の長手方向全体に亘って設けられた蛍光体１２０を備えている。蛍光体１２０は、支持バー１２４の長手方向Ｇにおいて、それぞれが異なる色温度の蛍光を発する３つの蛍光体１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃに塗り分けられている。これら３つの蛍光体１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃは、いずれも支持バー１２４の全周に亘って設けられており、また、支持バー１２４の長手方向Ｇにおいて、互いに隣り合って配置されている。本変形例では、蛍光体１２０Ａが色温度５０００Ｋの蛍光を、蛍光体１２０Ｂが色温度７０００Ｋの蛍光を、蛍光体１２０Ｃが色温度３０００Ｋの蛍光を、それぞれレーザ光Ｒに励起されて発する。
また、本実施形態の支持バー１２４は、蛍光部１４が光軸Ｋに交差する範囲内で、当該支持バー１２４の長手方向Ｇに移動可能に設けられている。
【００６４】
本実施形態では、支持バー１２４を当該支持バー１２４の長手方向Ｇに移動させることによって、蛍光体１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃのいずれかを焦点ｆに配置することができる。すなわち、焦点ｆに位置する蛍光体を任意に入れ替えることができる。これによって、レーザ光Ｒの照射によって励起される蛍光が変わり、投光装置２００の照射光を所望の色温度に変えることができる。
また、支持バー１２４は、支持バー１２４の中心軸Ｏを回転軸として回転駆動しているため、各蛍光体１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃがそれぞれ焦点ｆに位置するときの照射箇所が次々に変わる。これによって、レーザ光Ｒの照射による各蛍光体１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃの温度上昇が抑えられる。
【００６５】
なお、本変形例における蛍光体１２０は、色温度に限らず、レーザ光Ｒによって励起されて発する蛍光の色が異なる複数の蛍光体に塗り分けられていてもよい。また、複数の蛍光体の内、少なくとも一つに代えて拡散板を配置してもよい。
また、各蛍光体１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃは、蛍光部１４の長手方向において、所定の間隔を開けて配置されていてもよい。
また、蛍光体１２０は、支持バー１２４に限らず、一様な断面直径を有する支持バーに設けられていてもよい。
【００６６】
＜第５実施形態＞
図１８は、本実施形態に係る投光装置３００が備える支持バー３２４の構成を模式的に示す図である。なお、同図において、第１実施形態で説明した部材については同一の符号を付して、その説明を省略する。
本実施形態の投光装置３００では、支持バー３２４の両方の端部３２４Ａに、ヒートマス（熱容量部材）である熱容量タンク部３３０が設けられており、各熱容量タンク部３３０に支持バー３２４が熱的に接続されている。各熱容量タンク部３３０の回転中心軸は、支持バー３２４と中心軸Ｏと一致し、なおかつ、各熱容量タンク部３３０の断面直径Ｕは支持バー３２４の断面直径ｒよりも大きくなっている。なお、熱容量タンク部３３０の断面形状は円形であるが、例えば多角形状であってもよい。
【００６７】
本実施形態では、一対の熱容量タンク部３３０が支持バー３２４に熱的に接続されているので、支持バー３２４の熱容量が増加する。これによって、投光装置３００の出力を３００Ｗや５００Ｗといったように大きくした場合でも、蛍光体２０で生じた熱を支持バー３２４で十分に受けることができる。また、各熱容量タンク部３３０が反射鏡ユニット１０の開放面１０Ｂの外部に配置されているため、投光装置３００の照射光を遮ることもない。
【００６８】
なお、熱容量タンク部３３０は、支持バー３２４の一方の端部３２４Ａのみに設けてもよい。また熱容量タンク部３３０に代えて、或いは、熱容量タンク部３３０に加えて、支持バー３２４に放熱フィンを設けてもよい。
【００６９】
＜第６実施形態＞
図１９（Ａ）は、本実施形態に係る投光装置１が備える支持バー２４の図２（Ａ）におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線の断面を模式的に示す図である。なお、同図において、第１実施形態で説明した部材については同一の符号を付して、その説明を省略する。
本実施形態の投光装置１は、蛍光体２０に代えて、赤色蛍光体４２０Ｒと、緑色蛍光体４２０Ｇと、拡散板７０とを備え、これらが支持バー２４の周面２５の全周を覆っている。
赤色蛍光体４２０Ｒと、緑色蛍光体４２０Ｇとは、青色のレーザ光Ｒの照射によって励起されて、それぞれ赤色の蛍光と、緑色の蛍光とを発する蛍光体であり、支持バー２４の周方向においていずれも同一の長さで隣り合って設けられている。
また、支持バー２４の周面２５には、蛍光体が設けられていない領域Ａがあり、この領域Ａには、拡散板７０が設けられている。拡散板７０は、支持バー２４の周方向において赤色蛍光体４２０Ｒと、緑色蛍光体４２０Ｇと同一の長さを有している。拡散板７０は、反射膜２２と共に拡散反射面を形成し、これによって領域Ａでは、青色のレーザ光Ｒを拡散して青色光を反射する。
【００７０】
本実施形態によれは、支持バー２４が回転することで、レーザ光Ｒが集まる焦点ｆを赤色蛍光体４２０Ｒと、緑色蛍光体４２０Ｇと、拡散板７０とが順次に通り過ぎる。これによって、レーザ光Ｒの照射箇所が次々に変わるので、レーザ光Ｒの照射による赤色蛍光体４２０Ｒ、緑色蛍光体４２０Ｇ、及び拡散板７０の温度上昇が抑えられる。また、レーザ光Ｒによって、赤色蛍光体４２０Ｒと、緑色蛍光体４２０Ｇとが順次に励起されて、それぞれ赤色光、緑色光を発し、領域Ａでは、拡散板７０がレーザ光Ｒを拡散して青色光を反射する。順次発せられたこれらの赤色光、緑色光、及び青色光は、混色されて白色光となり、これによって投光装置１は、白色の照射光を得ることができる。
【００７１】
なお、支持バー２４の周方向において、赤色蛍光体４２０Ｒと、緑色蛍光体４２０Ｇと、拡散板７０と、をそれぞれ異なる長さで設けることによって、順次発せられる各光の混色される比率を変化させ、異なる色温度の白色光を得ることも可能である。
また、支持バー２４の回転と、レーザ光Ｒの点灯パターンと、を同期させ、出射光の色を変えることも可能である。例えば、赤色蛍光体４２０Ｒが焦点ｆに位置するときにのみレーザ光Ｒを点灯させることによって、赤色光を得ることが可能となる。同様に、緑色蛍光体４２０Ｇ、又は拡散板７０のいずれかが焦点ｆに位置するときにのみレーザ光Ｒを点灯させることによって、所望の色の出射光を得ることが可能となる。
【００７２】
また、蛍光体２０に代えて、レーザ光Ｒによって励起されて発する蛍光の色が異なる２つの蛍光体を設け、投光装置１の照射光の色温度を変化させてもよい。
例えば、図１９（Ｂ）に示すように、蛍光体２０と、赤色蛍光体４２０Ｒとを支持バー２４の周面２５の周方向において、いずれも同一の長さで隣り合わせて設けてもよい。これによって、支持バー２４が回転することで、蛍光体２０と、赤色蛍光体４２０Ｒとが順次に励起されて、それぞれ黄色光、赤色光を発し、これらの蛍光が混色されて色温度の低い照射光を得ることができる。なお、この場合においても、蛍光体２０、又は赤色蛍光体４２０Ｒのいずれかが焦点ｆに位置するときにのみレーザ光Ｒを点灯させ、所望の色の出射光を得ることが可能である。
【００７３】
上述した各実施形態は、あくまでも本発明の一態様の例示であり、本発明の要旨の範囲において任意に変形、及び応用が可能である。
【００７４】
例えば、各実施形態の支持バーは、高熱伝導性材から形成された棒状部材としたが、これに限らず、少なくとも一部がヒートパイプであってもよい。また、内部に冷媒を流通させた管状部材であってもよい。
【００７５】
また例えば、蛍光体の全体を覆う拡散板を設け、当該拡散板の拡散率を蛍光体の移動方向で異ならせることで、支持バーの回転或いは往復移動に伴って、照明光の光量が可変されるようにしてもよい。
【００７６】
本発明は、投光照明用の装置に限らず、任意の照明用の照明装置に適用可能である。
【符号の説明】
【００７７】
１、５０、１００、２００、３００  投光装置（照明装置）
２  装置本体
６  筐体
６Ａ  出射口
１０  反射鏡ユニット（反射鏡）
１０Ａ  反射面
１０Ｂ  開放面
１２  発光部
１４、２１４  蛍光部
２０、６２、１２０、１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、２２０  蛍光体
２２  反射膜
２４、５６、１２４、２２４、３２４  支持バー（支持部材）
２５、２２５  周面
２８  レーザダイオード
４０、２４０  駆動機構
７０  拡散板
１３２  縮径部
３３０  熱容量タンク部（熱容量部材）
Ａ  領域
Ｇ  長手方向
Ｋ  光軸
Ｌ１  照射スポット径
Ｏ  中心軸
Ｒ  レーザ光
ｆ  焦点
ｒ  断面直径
【図１】
2019179655.tif 000003
【図２】
2019179655.tif 000004
【図３】
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【図４】
2019179655.tif 000006
【図５】
2019179655.tif 000007
【図６】
2019179655.tif 000008
【図７】
2019179655.tif 000009
【図８】
2019179655.tif 000010
【図９】
2019179655.tif 000011
【図１０】
2019179655.tif 000012
【図１１】
2019179655.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2019179655.tif 000015
【図１４】
2019179655.tif 000016
【図１５】
2019179655.tif 000017
【図１６】
2019179655.tif 000018
【図１７】
2019179655.tif 000019
【図１８】
2019179655.tif 000020
【図１９】
2019179655.tif 000021