(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光を出射する励起光源と、
上記励起光源から出射された励起光を受けて第１の色の蛍光を発する第１蛍光体を含む第１蛍光体セルと、上記励起光を受けて上記第１の色とは異なる第２の色の蛍光を発する第２蛍光体を含む第２蛍光体セルとを含む発光部と、
上記発光部から発せられる蛍光を投光する投光部材とを備え、
上記励起光は、上記発光部に対してスポットとして照射され、
上記発光部における上記スポットの大きさを変更可能とするスポット変更機構をさらに備えることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
上記第１蛍光体セルと上記第２蛍光体セルとは、同一面内方向に配置されており、上記第１および第２蛍光体セルに対して上記励起光が照射されることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
上記発光部は、上記第１および第２の色とは異なる第３の色の蛍光を発する第３蛍光体を含む第３蛍光体セルをさらに含み、
上記第１蛍光体は、上記第３蛍光体が発する蛍光よりも上記第２蛍光体が発する蛍光を効率的に吸収するものであり、
上記第１蛍光体セルと上記第２蛍光体セルとの間に上記第３蛍光体セルが配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
【請求項４】
励起光を出射する励起光源と、
上記励起光源から出射された励起光を受けて第１の色の蛍光を発する第１蛍光体を含む第１蛍光体セルと、上記励起光を受けて上記第１の色とは異なる第２の色の蛍光を発する第２蛍光体を含む第２蛍光体セルとを含む発光部と、
上記発光部から発せられる蛍光を投光する投光部材とを備え、
上記励起光は、上記発光部に対してスポットとして照射され、
上記発光部における上記スポットの位置または大きさを変更可能とするスポット変更機構をさらに備え、
複数種類の上記蛍光体セルのうち、最も温度耐性の高い蛍光体を含む蛍光体セルが、上記スポットの中心に最も近い位置に配置されていることを特徴とする発光装置。
【請求項５】
上記第２蛍光体セルは、上記第１蛍光体セルの周囲の少なくとも一部に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項６】
複数種類の上記蛍光体セルは、マトリクス状に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項７】
複数種類の上記蛍光体セルは、上記スポットの大きさを基準として規定された基準値以下の大きさを有していることを特徴とする請求項６に記載の発光装置。
【請求項８】
互いに種類が異なる上記蛍光体セルの間には、光の透過および吸収を妨げる隔壁が設けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項９】
上記隔壁は、熱伝導性の高い物質を含むことを特徴とする請求項８に記載の発光装置。
【請求項１０】
励起光を出射する励起光源と、
上記励起光源から出射された励起光を受けて蛍光を発する発光部と、
上記発光部から発せられる蛍光を投光する投光部材とを備え、
上記蛍光に加えて上記励起光の一部が出射光として外部へ出射され、
上記励起光は、上記発光部に対してスポットとして照射され、
上記スポットの大きさを変更可能とするスポット変更機構をさらに備えることを特徴とする発光装置。
【請求項１１】
上記発光部は、間隔をおいて配置された複数の発光部を含むことを特徴とする請求項１０に記載の発光装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の発光装置を含むことを特徴とする車両用前照灯。
【請求項１３】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の発光装置を含むことを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、励起光を蛍光体に照射することにより出射光を生成する発光装置、照明装置および車両用前照灯に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、励起光源として発光ダイオード（ＬＥＤ；Light Emitting Diode）や半導体レーザ（ＬＤ；Laser Diode）等の半導体発光素子を用い、これらの励起光源から生じた励起光を、蛍光体を含む発光部に照射することによって発生する蛍光を出射光（例えば、照明光）として用いる発光装置の研究が盛んになってきている。
【０００３】
このような発光装置の一例として特許文献１に記載の白色発光装置を挙げることができる。この白色発光装置では、３９５ｎｍの紫色光を発光する紫色ＬＥＤを固定する封止材の中に赤蛍光体、緑蛍光体、青蛍光体および黄蛍光体が混入されている。この構成により出射光の演色性を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１２７９８８号公報（２００４年４月２２日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献１の構成では、複数種類の蛍光体を混合して封止しているため、蛍光体の種類によって蛍光体の粒径および粒径分布が異なることに起因して、蛍光体の分布が不均一になる可能性がある。そのため、目的の色度の光を取り出すことが困難であるという問題が生ずる。また、発光装置を製造した後に、その発光装置が発する光の色度を変えることは困難である。
【０００６】
なお、特許文献１の構成では、ある蛍光体が発した蛍光を、別の種類の蛍光体が吸収し、励起されるという多段励起も生じるため、発光効率が低下するという問題も生じる。
【０００７】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、出射光の色度を調整することができる発光装置、車両用前照灯および照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る発光装置は、上記の課題を解決するために、
励起光を出射する励起光源と、
上記励起光源から出射された励起光を受けて第１の色の蛍光を発する第１蛍光体を含む第１蛍光体セルと、上記励起光を受けて上記第１の色とは異なる第２の色の蛍光を発する第２蛍光体を含む第２蛍光体セルとを含む発光部と、
上記発光部から発せられる蛍光を投光する投光部材とを備え、
上記励起光は、上記発光部に対してスポットとして照射され、
上記発光部における上記スポットの位置または大きさを変更可能とするスポット変更機構をさらに備えている。
【０００９】
上記の構成によれば、励起光源から出射された励起光を受けて、発光部に含まれる第１蛍光体セルおよび第２蛍光体セルが蛍光を発する。第１蛍光体セルおよび第２蛍光体セルは、互いに異なる色の蛍光体を含んでおり、互いに異なる色の蛍光を発する。
【００１０】
また、スポット変更機構が設けられていることにより、第１蛍光体セルおよび第２蛍光体セルに照射される励起光のスポットの位置または大きさが変更できる。発光部に対する励起光スポットの位置が変化することにより、第１蛍光体セルおよび第２蛍光体セルに照射される励起光の相対量が変化する。
【００１１】
その結果、発光装置が出射する出射光の色度を調整することができる。
【００１２】
また、上記第１蛍光体セルと上記第２蛍光体セルとは、同一面内方向に配置されており、上記第１および第２蛍光体セルに対して上記励起光が照射されることが好ましい。
【００１３】
第１および第２蛍光体セルが励起光の光軸方向に沿って積層されている場合には、これらの蛍光体セルに照射される励起光の相対量を変化させることは困難である。
【００１４】
これに対して、上記の構成では、第１および第２蛍光体セルが同一面内方向に配置されているため、励起光のスポットの位置または大きさを変化させることで、各蛍光体セルに照射される励起光の相対量を容易に調整することができる。
【００１５】
また、上記発光部は、上記第１および第２の色とは異なる第３の色の蛍光を発する第３蛍光体を含む第３蛍光体セルをさらに含み、
上記第１蛍光体は、上記第３蛍光体が発する蛍光よりも上記第２蛍光体が発する蛍光を効率的に吸収するものであり、
上記第１蛍光体セルと上記第２蛍光体セルとの間に上記第３蛍光体セルが配置されていることが好ましい。
【００１６】
上記の構成によれば、第２蛍光体が発する蛍光を効率的に吸収する第１蛍光体と、第２蛍光体との間に第３蛍光体を配置することにより、多段励起を抑制することができる。
【００１７】
また、複数種類の上記蛍光体セルのうち、最も温度耐性の高い蛍光体を含む蛍光体セルが、上記スポットの中心に最も近い位置に配置されていることが好ましい。
【００１８】
上記の構成によれば、最も温度耐性の高い蛍光体を含む蛍光体セルが、パワー密度の最も高い励起光のスポットの中心に最も近い位置に配置されることにより、発光部全体として発光効率を高めることができる。
【００１９】
また、上記第２蛍光体セルは、上記第１蛍光体セルの周囲の少なくとも一部に配置されており、
上記スポット変更機構は、上記スポットの大きさを変化させることが好ましい。
【００２０】
上記の構成によれば、第２蛍光体セルが、第１蛍光体セルの周囲の少なくとも一部に配置されており、励起光のスポットの大きさを変化させることで、各蛍光体セルに照射される励起光の相対量を容易に調整することができる。
【００２１】
また、複数種類の上記蛍光体セルは、マトリクス状に配置されていることが好ましい。
【００２２】
上記の構成により、異なる色の蛍光をそれぞれ発する複数の蛍光体セルを配置することによる色ムラを低減できる。
【００２３】
また、複数種類の上記蛍光体セルは、上記スポットの大きさを基準として規定された基準値以下の大きさを有していることが好ましい。
【００２４】
上記の構成によれば、蛍光体セルの大きさが励起光のスポットに対して相対的に小さく形成されており、複数の色の蛍光体セルを配置することによって生じる色ムラをより効果的に低減できる。
【００２５】
また、互いに種類が異なる上記蛍光体セルの間には、光の透過および吸収を妨げる隔壁が設けられていることが好ましい。
【００２６】
上記の構成によれば、ある色の蛍光体セルから出射された蛍光は、隔壁によって遮断されるため、当該蛍光が他の色の蛍光体セルに吸収される可能性を低減できる。その結果、多段励起を抑制できる。また、隔壁による励起光及び蛍光体セルから出射された蛍光の透過及び吸収が少ないため、効率よく蛍光体からの蛍光を取り出すことができる。
【００２７】
上記隔壁は、熱伝導性の高い物質を含むことが好ましい。
【００２８】
上記の構成により、発光部が発生させた熱を放熱することができ、熱による発光部の機能低下を防止できる。
【００２９】
本発明に係る発光装置は、上記の課題を解決するために、励起光を出射する励起光源と、
上記励起光源から出射された励起光を受けて蛍光を発する発光部と、
上記発光部から発せられる蛍光を投光する投光部材とを備え、
上記蛍光に加えて上記励起光の一部が出射光として外部へ出射され、
上記励起光は、上記発光部に対してスポットとして照射され、
上記発光部と上記スポットとの相対位置関係または上記スポットの大きさを変更可能とするスポット変更機構をさらに備えることを特徴としている。
【００３０】
上記の構成によれば、励起光源から出射された励起光を受けて発光部が発した蛍光と、励起光の一部とが出射光（例えば、照明光）として外部へ出射される。スポット変更機構により、発光部と励起光のスポットとの相対位置関係または励起光のスポットの大きさを変更できることにより、蛍光に変換される励起光と、蛍光に変換されずに外部へ出射される励起光との相対量を変化させることができる。その結果、出射光の色度を調整することができる。
【００３１】
また、上記発光部は、間隔をおいて配置された複数の発光部を含むことが好ましい。
【００３２】
上記の構成によれば、間隔をおいて配置された複数の発光部に対して励起光がスポットとして照射される。発光部間の領域に照射された励起光は、蛍光に変換されずに外部へ出射される。それゆえ、複数の発光部の配置間隔を適切に設定することにより、励起光のスポット全体の光量に対する、蛍光に変換されずに外部へ出射される励起光の光量の割合を調整することが容易にできる。
【００３３】
また、上記発光装置を含む車両用前照灯、および上記発光装置を含む照明装置も本発明の技術的範囲に含まれる。
【発明の効果】
【００３４】
以上のように、本発明に係る発光装置は、発光部における励起光のスポットの位置または大きさを変更可能とするスポット変更機構を備える構成である。
【００３５】
また、本発明に係る発光装置は、発光部と励起光のスポットとの相対位置関係または上記スポットの大きさを変更可能とするスポット変更機構をさらに備える構成である。
【００３６】
それゆえ、出射光の色度を調整することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態に係るヘッドランプの概略構成を示す断面図である。
【図２】（ａ）は、上記ヘッドランプが備える発光部の位置を変更する機構を示す斜視図であり、（ｂ）は、支持基板の一部を拡大して示した断面図である。
【図３】上記ヘッドランプが備える発光部の構成の一例を示す上面図である。
【図４】上記発光部の構成を示す側面断面図である。
【図５】上記発光部の変更例を示す上面図である。
【図６】本発明の別に実施形態に係るヘッドランプの概略構成を示す断面図である。
【図７】上記ヘッドランプに好適に用いることができる発光部の構成を示す上面図である。
【図８】上記ヘッドランプが備える発光部のさらに別の構成を示す上面図である。
【図９】フォトリソグラフィーにより蛍光体をパターンニングする方法を説明するための図である。
【図１０】蛍光体セル間に形成される隔壁の形成方法を説明するための図である。
【図１１】励起光の一部を照明光として利用する場合に用いる発光部の構成を示す断面図である。
【図１２】複数の発光部の周囲に散乱部を設ける構成を示す断面図である。
【図１３】複数の発光部の製造方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
〔実施の形態１〕
本発明の実施の一形態について図１〜図５に基づいて説明すれば、以下のとおりである。本実施形態では、本発明の発光装置（照明装置）の一例としてヘッドランプ（車両用前照灯）を挙げて説明する。しかし、本発明の発光装置は、ヘッドランプのみならず、発光装置を備える電子標識、信号機等の発光装置および照明装置に適用されてもよい。
【００３９】
本発明の照明装置の一例として、ダウンライトを挙げることができる。ダウンライトは、家屋、乗物などの構造物の天井に設置される照明装置である。その他にも、本発明の照明装置は、車両以外の移動物体（例えば、人間・船舶・航空機・潜水艇・ロケットなど）のヘッドランプとして実現されてもよいし、サーチライト、プロジェクタ、およびダウンライト以外の室内照明器具（スタンドランプなど）として実現されてもよい。
【００４０】
＜ヘッドランプ１の構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係るヘッドランプ１の概略構成を示す断面図である。図１に示すように、ヘッドランプ１は、レーザ素子（励起光源）２、レンズ３、発光部４、リフレクタ（反射鏡）５、金属ベース７、支持基板８およびレール（スポット変更機構）９を備えている。
【００４１】
本実施形態のヘッドランプ１では、蛍光物質を含む発光部４に励起光としてのレーザ光を照射することにより当該発光部４において蛍光を発生させ、その蛍光を照明光として利用する。ただし、ヘッドランプ１においてレーザ素子２に換えてＬＥＤを励起光源として用いてもよい。
【００４２】
（レーザ素子２）
レーザ素子２は、励起光を出射する励起光源として機能する半導体レーザである。このレーザ素子２は、複数設けられていてもよい。この場合、複数のレーザ素子２のそれぞれから励起光としてのレーザ光が発振される。レーザ素子２を１つのみ用いてもよいが、高出力のレーザ光を得るためには、複数のレーザ素子２を用いる方が容易である。
【００４３】
レーザ素子２は、１チップに１つの発光点を有するものであってもよく、１チップに複数の発光点を有するものであってもよい。レーザ素子２のレーザ光は、例えば、近紫外光（例えば、４０５ｎｍ）であるが、レーザ光の波長はこれに限定されず、発光部４に含める蛍光体の種類に応じて適宜選択されればよい。励起光の波長と、発光部４に含まれる蛍光体の種類との組み合わせの具体例については後述する。
【００４４】
レーザ素子２から出射されたレーザ光は、スポットとして発光部４に照射される。このスポットが、リフレクタ５の略焦点位置に位置するようにレーザ素子２の配置が規定されている。また、発光部４は、少なくともその一部がリフレクタ５の略焦点位置に配置されている。そのため、レーザ光を受けて発光部４から出射した蛍光は、リフレクタ５の反射面に反射することで、その光路が制御される。
【００４５】
（レンズ３）
レンズ３は、レーザ素子２から出射したレーザ光が発光部４に適切な大きさのスポットとして照射されるように、当該レーザ光の照射範囲を調節するためのレンズであり、レーザ素子２のそれぞれに配設されている。
【００４６】
（発光部４）
発光部４は、レーザ素子２から出射されたレーザ光を受けて蛍光（出射光）を出射する発光素子であり、レーザ光を受けて発光する蛍光体（蛍光物質）を含んでいる。この発光部４は、金属ベース７の表面（リフレクタ５の反射面と対向する対向面）に配置された支持基板８上に設けられており、発光部４の少なくとも一部がリフレクタ５の焦点位置に配置される。
【００４７】
図２（ａ）は、発光部４の位置を変更する機構を示す斜視図であり、図２（ｂ）は、支持基板８の一部を拡大して示した断面図である。図３は、発光部４の構成の一例を示す上面図である。図２（ａ）および図３に示すように、発光部４は、レーザ素子２から出射された励起光を受けて赤色（第１の色）の蛍光を発する赤色蛍光体（第１蛍光体）を含む赤色蛍光体セル４Ｒ（第１蛍光体セル）と、レーザ光を受けて青色（第２の色）の蛍光を発する青色蛍光体（第２蛍光体）を含む青色蛍光体セル４Ｂ（第２蛍光体セル）と、レーザ光を受けて緑色（第３の色）の蛍光を発する緑色蛍光体（第３蛍光体）を含む緑色蛍光体セル４Ｇ（第３蛍光体セル）とを含んでいる。
【００４８】
この構成では、３つの蛍光体セルは、１点を中心として放射状に配置されており、各蛍光体セルの大きさ（特に上面の面積）は、各蛍光体の変換効率に応じて調整する。各蛍光体セルから発せられる蛍光を混合することにより白色の照明光が生成される。
【００４９】
各蛍光体セルは、封止材の内部に蛍光体が分散されているものであってもよく、蛍光体を固めたものであってもよい。発光部４の封止材は、例えば、ガラス材（無機ガラス、有機無機ハイブリッドガラス）、シリコーン樹脂等の樹脂材料である。封止材は、透明性の高いものが好ましく、レーザ光が高出力の場合には、耐熱性の高いものが好ましい。
【００５０】
図４は、発光部４の構成を示す側面断面図である。図３および図４に示すように、互いに異なる種類の蛍光体セルの境界には、隔壁１２が形成されている。この隔壁１２は、光の透過を妨げるものであり、反射率の高い金属等を含むものである。上記金属として、例えば、Ａｌ、Ａｇなどを挙げることができる。隔壁１２は、支持基板８と熱的に接続されており、支持基板８および隔壁１２を熱伝導性の高い材質で形成することにより、発光部４の蛍光体の熱を逃がすという効果も得られる。
【００５１】
（発光部４の移動機構）
支持基板８は、金属ベース７の表面に配設されたレール９に沿って移動可能である。そのため、支持基板８上に配置された発光部４も移動可能である。レーザ素子２から出射されるレーザ光の光路はリフレクタ５に対して固定されているため、支持基板８を移動させることにより、レーザ光のスポットと発光部４との相対位置関係を変えることができる。
【００５２】
図３に示すように、発光部４は、同一基板上に隣接して配置された３つの蛍光体セル（赤色蛍光体セル４Ｒ、緑色蛍光体セル４Ｇ、青色蛍光体セル４Ｂ）を含んでおり、これら３つの蛍光体セルの並びに対してレーザ光がスポット１１として照射される。換言すれば、上記３種類の蛍光体セルは、同一面内方向に配置されており、各蛍光体セルに対して直接的に（他の蛍光体セルを透過せずに）レーザ光が照射される。
【００５３】
発光部４を移動させることにより、発光部４におけるスポット１１の位置が変化し、スポット１１を形成するレーザ光の光量全体に対する、各蛍光体セルに照射されるレーザ光の割合が変化する。その結果、各蛍光体セルから発せられる蛍光の量がそれぞれ変化し、これらの蛍光の混合体である照明光の色度が変化する。
【００５４】
（蛍光体の具体例）
発光部４に含まれる蛍光体の種類は限定されない。発光部４の蛍光体として、ＹＡＧ蛍光体、酸窒化物蛍光体（例えば、サイアロン蛍光体）、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ナノ粒子蛍光体（例えば、インジュウムリン：ＩｎＰ）、窒化物蛍光体などを用いることができる。また、レーザ素子など高い出力（および／または光密度）の励起光源を使用する場合には、蛍光体は、レーザ光に対しての熱耐性が高いものが最適である。
【００５５】
また、ヘッドランプの照明光は、所定の範囲の色度を有する白色にしなければならないことが、法律により規定されている。そのため、発光部４には、照明光が白色となるように選択された蛍光体セルが含まれている。
【００５６】
例えば、上述したように赤色蛍光体セル、緑色蛍光体セルおよび青色蛍光体セルを発光部４に含め、近紫外（例えば、４０５ｎｍ）のレーザ光を照射すると白色光が発生する。
【００５７】
この場合、赤色蛍光体として、Ｅｕを賦活したＣａＡｌＳｉＮ３、またはＥｕを賦活した（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３を用いることができる。
【００５８】
また、緑色蛍光体として、Ｅｕを賦活したβサイアロン蛍光体、Ｃｅを賦活したαサイアロン蛍光体、またはＥｕを賦活したＢａ３Ｓｉ６Ｏ１２Ｎ２を用いることができる。
【００５９】
また、青色蛍光体として、Ｃｅを賦活したＪＥＭ蛍光体、Ｅｕを賦活したＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７、またはＥｕを賦活した（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２を用いることができる。
【００６０】
また、蛍光体セルは、２種類でもよい。例えば、青色蛍光体セルと黄色蛍光体セルとを含む発光部４を実現してもよい。近紫外のレーザ光を照射する場合、青色蛍光体については、上述の蛍光体を用いることができ、黄色蛍光体については、例えば、Ｅｕを賦活したαサイアロン蛍光体を用いることができる。
【００６１】
ただし、本発明をヘッドランプ以外の照明装置として実現する場合には、照明光を白色にする必要は必ずしもなく、レーザ光と蛍光体との組み合わせは上述のものに限定されない。
【００６２】
（リフレクタ５）
リフレクタ５は、発光部４が発生させた蛍光を反射し、所定の立体角内を進む光線束（照明光）を形成する。すなわち、リフレクタ５は、発光部４から出射された出射光を反射し、外部へ投光する。このリフレクタ５は、例えば、金属薄膜がその表面に形成された部材であってもよいし、金属製の部材であってもよい。
【００６３】
リフレクタ５は、放物線の対称軸を回転軸として当該放物線を回転させることによって形成される曲面（放物曲面）を、上記回転軸を含む平面で切断することによって得られる部分曲面の少なくとも一部をその反射面に含んでいる。
【００６４】
ただし、リフレクタ５は、放物曲面を含むものに限定されず、楕円ミラーまたは球面ミラーであってもよい。すなわち、リフレクタ５は、円または楕円を、その対称軸を回転軸として回転させることによって形成される曲面を、上記回転軸を含む平面で切断することによって得られる部分曲面の少なくとも一部をその反射面に含んでいてもよい。
【００６５】
このような形状のリフレクタ５は、発光部４の上面を覆う位置に配置されている。発光部４の上面とは、リフレクタ５の反射面と対向する部分を有する面である。
【００６６】
また、レーザ素子２は、リフレクタ５の外部に配置されており、リフレクタ５には、レーザ光を透過または通過させる窓部６が形成されている。この窓部６は、開口部であってもよいし、レーザ光を透過可能な透明部材を含むものであってもよい。例えば、レーザ光を透過し、発光部４からの蛍光を反射するフィルターを有する透明部材を窓部６として設けてもよい。この構成では、発光部４の蛍光が窓部６から漏れることを防止できる。
【００６７】
複数のレーザ素子２を設ける場合、窓部６は、複数のレーザ素子２に共通のものが１つ設けられていてもよいし、各レーザ素子２に対応した複数の窓部６が設けられていてもよい。
【００６８】
（金属ベース７）
金属ベース７は、リフレクタ５の反射面と対向する表面（対向面）を有するとともに、当該対向面において発光部４および支持基板８を支持する。
【００６９】
また、金属ベース７は、金属（銅や鉄やアルミニウムなど）からなっており、それゆえ、熱伝導性が高く、発光部４の発熱を効率的に放熱することができる。
【００７０】
また、金属ベース７の対向面は反射面として機能することが好ましい。上記対向面が反射面であることにより、発光部４の上面から入射したレーザ光が蛍光に変換された後に、当該反射面で反射させてリフレクタ５へ向かわせることができる。
【００７１】
なお、本実施形態では、金属ベース７を金属で構成しているが、金属からなるものに限定されず、金属以外の熱伝導性が高い物質（ガラス、サファイアなど）を含む部材で構成でもよい。
【００７２】
（支持基板８）
上述のように、支持基板８は、発光部４を支持する支持部材であり、レーザ光のスポット１１に対して発光部４を相対的に移動させる。
【００７３】
この支持基板８は、１組のレール９に沿って移動可能であり、図２（ｂ）に示すように、レール９の一部を挟持する断面コの字形状の挟持部を、当該支持基板８の縁部に有している。この構成により、支持基板８がレール９から外れにくくなっている。
【００７４】
また、支持基板８は、金属（銅や鉄やアルミニウムなど）からなっており、支持基板８の表面は反射面として機能することが好ましい。
【００７５】
ただし、金属ベース７に開口部を設け、この開口部を通して、発光部４の底面からレーザ光を照射し、発光部４の上面側から蛍光を出射させる場合には、支持基板８を透光性の部材とする。
【００７６】
（レール９）
レール９は、支持基板８を金属ベース７の対向面上において移動させるための部材である。このレール９の代わりに、金属ベース７の対向面に溝を形成し、この溝に沿って支持基板８を移動させてもよい。
【００７７】
また、支持基板８を直線的に移動させる必要は必ずしもなく、曲線的に移動させてもよく、回転させてもよい。また、支持基板８を移動させる駆動機構を設けてもよく、ヘッドランプ１の製造者が手動で支持基板８を移動させる構成としてもよい。すなわち、本実施形態のスポット変更機構は、レーザ光のスポット１１に対する発光部４の相対位置（より詳細には、スポット１１に対する各蛍光体セルの相対位置）を変更可能とするものであればよい。
【００７８】
（発光部４の変更例）
発光部４の全体の形状は、特に限定されず、直方体であってもよいし、円柱形状であってもよく、発光部４の大きさも特に限定されない。また、各蛍光体セルの形状、大きさおよび配置も特に限定されない。
【００７９】
図５は、発光部４の変更例を示す上面図である。図５に示すように、赤色蛍光体セル４Ｒ、緑色蛍光体セル４Ｇおよび青色蛍光体セル４Ｂを一列に配置してもよい。
【００８０】
赤色蛍光体は、緑色蛍光体が発する蛍光よりも青色蛍光体が発する蛍光を効率的に吸収するものであり、赤色蛍光体セル４Ｒと青色蛍光体セル４Ｂとを近接させると多段励起が起こりやすい。
【００８１】
そこで、多段励起が起こりやすい赤色蛍光体セル４Ｒと青色蛍光体セル４Ｂとを離した構成にする（すなわち、両者の間に緑色蛍光体セル４Ｇを配置する）ことにより、多段励起を抑制することができる。
【００８２】
また、励起パワー密度が最も高いスポット１１の中央に、最も温度耐性の高い蛍光体を含む蛍光体セルを配置し、その両側に温度耐性がそれほど高くない蛍光体を含む蛍光体セルを配置してもよい。すなわち、複数種類の蛍光体セルのうち、最も温度耐性の高い蛍光体を含む蛍光体セルが、スポット１１の中心に最も近い位置に配置されている構成にしてもよい。温度耐性の高い蛍光体とは、例えば、温度消光が小さい蛍光体や、熱による劣化が起こりにくい蛍光体である。この構成により、発光部４の発光効率を高めることができる。
【００８３】
（ヘッドランプ１の作用効果）
ヘッドランプ１では、発光部４に含まれる複数の蛍光体セルと、励起光としてのレーザ光のスポット１１との相対位置関係を変更することができる。この相対位置関係を変更することにより、励起光が各蛍光体セルに当たる面積が変化し、その結果、照明光の色度が変化する。
【００８４】
そのため、ヘッドランプ１の製造後に、当該ヘッドランプ１の照明光の色度を所望のものに調整することが容易にできる。この調整は、手動により発光部４を移動させることによって行われてもよい。また、発光部４の移動を駆動装置（電動モータなど）によって行う構成にすれば、ユーザがヘッドランプ１の照明光を好みの色に調整することが容易になる。
【００８５】
異なる蛍光を発する複数種類の蛍光体を混合することによって発光部を製造する方法でも、色度の調整はある程度は可能である。しかし、この場合には、発光部を製造した後に色度の調整をすることは困難である。
【００８６】
また、複数種類の蛍光体を混合する場合に、これらの蛍光体を均一に混合することは困難である。また、同じ種類の蛍光体でも、蛍光体の粒径は同じではなく、粒径分布が存在する。そのため、同様の製造方法で複数個の発光部を製造したとしても、製造された発光部に励起光を照射して得られる蛍光の色度は互いに異なる可能性が高く、所望の色度の照明光を安定的に得ることは困難である。
【００８７】
これに対して、ヘッドランプ１では、互いに異なる色の蛍光体ごとに蛍光体セルが形成されており、これら複数種類の蛍光体セルに対して照射される励起光の照射面積を変更することにより色度を調整している。
【００８８】
そのため、複数種類の蛍光体を混合するときに生じる不均一性の影響はほとんどなく、発光部４に対する励起光の照射位置を変更するだけで容易に色度を調整できる。
【００８９】
（ヘッドランプ１の変更例）
上述のヘッドランプ１では、発光部４を移動させたが、励起光源であるレーザ素子２を移動させてもよい。例えば、レーザ素子２の角度を変更することによりレーザ光の光軸を変化させ、その結果、スポット１１と発光部４との相対位置を変化させてもよい。この場合、レーザ素子２の角度を調節する機構がスポット変更機構である。
【００９０】
ただし、スポット１１を移動させた場合には、発光点の位置が変化することになり、リフレクタ５の焦点位置に発光点が位置しなくなる可能性がある。そのため、効率良く配光制御することを考慮すれば、発光部４を移動させる方が好ましい。
【００９１】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施形態について図６〜図７に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、実施の形態１と同様の部材に関しては、同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００９２】
図６は、本実施形態に係るヘッドランプ２０の構成を示す断面図である。ヘッドランプ２０では、発光部４を移動させるための機構（支持基板８およびレール９）は備わっておらず、発光部４に照射されるレーザ光のスポット１１の大きさを変化させることによって照明光の色度を変化させる。スポット１１の大きさを変化させるために、ヘッドランプ２０は、レンズ３の位置を変化させるレンズ位置変更機構（スポット変更機構）２１を備えている。
【００９３】
レンズ位置変更機構２１は、レーザ素子２から出射されるレーザ光の光軸に沿ってレンズ３を移動させ、レーザ素子２とレンズ３との間の距離を変化させる。これによって、発光部４におけるレーザ光のスポット１１の大きさを変化させることができる。
【００９４】
ヘッドランプ２０の発光部４として図７に示す発光部４を好適に用いることができる。図７は、ヘッドランプ２０に好適に用いることができる発光部４の構成を示す上面図である。図７に示す発光部４では、円柱形状の赤色蛍光体セル４Ｒの外周に沿って緑色蛍光体セル４Ｇが配置されており、さらにその外側に青色蛍光体セル４Ｂが配置されている。
【００９５】
スポット１１の中心は、赤色蛍光体セル４Ｒの上面の中心と一致しており、スポット１１の大きさを変えることにより、主に青色蛍光体セル４Ｂに照射されるレーザ光の量が変化する。その結果、照明光の色度を調整できる。このように、ヘッドランプ２０では、発光部４におけるスポット１１の位置を変化させることなく、レンズ３の位置を変化させることにより照明光の色度を調整できる。
【００９６】
また、図７に示すように多段励起が起こりやすい赤色蛍光体と青色蛍光体とを離すことにより、多段励起を抑制できる。
【００９７】
また、温度消光が起こりにくい蛍光体をスポット１１の中心に配置し、温度消光が起こりやすい蛍光体を中心から離れた位置に配置することで、温度消光を抑制し、発光部４の発光効率を高めることができる。
【００９８】
なお、緑色蛍光体セル４Ｇおよび青色蛍光体セル４Ｂは、赤色蛍光体セル４Ｒの周囲の少なくとも一部に配置されていればよく、それぞれが赤色蛍光体セル４Ｒを環状に取り囲んでいる必要は必ずしもない。
【００９９】
また、ヘッドランプ２０の発光部４として、図３および図５に示した発光部４を用いてもよい。ただし、図３に示す発光部４を用いる場合には、スポット１１の大きさに応じて照明光の色度が変化するように、スポット１１の中心を適切に設定する。
【０１００】
（ヘッドランプ２０の変更例）
リフレクタ５は、閉じた円形の開口部を有するものであってもよい。この場合、リフレクタ５の頂点付近に形成されたレーザ光入射口を通して、リフレクタ５の略焦点位置に配置された発光部４にレーザ光を照射すればよい。
【０１０１】
レーザ光のスポット１１の大きさは、上記レーザ光入射口の付近に配置されたレンズ３をレンズ位置変更機構２１によって移動させることによって変化させることができる。
【０１０２】
〔実施の形態３〕
本発明の他の実施形態について図８〜１０に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、実施の形態１〜２と同様の部材に関しては、同じ符号を付し、その説明を省略する。
【０１０３】
図８は、発光部４のさらに別の構成を示す上面図である。図８に示す発光部４は、Ｒ・Ｇ・Ｂの３色の蛍光体セル４Ｒ・４Ｇ・４Ｂが、Ｒ，Ｇ，Ｂの順序でマトリクス状に配置されている。このように発光部４を各色の蛍光体セルで細かく仕切ることにより、照明光の色ムラを低減できる。この発光部４は、ヘッドランプ１にもヘッドランプ２０にも適用可能である。
【０１０４】
また、上述の実施形態と同様に各蛍光体セルの間には隔壁１２が形成されていることが好ましい。また、蛍光体の粒径は１０μｍ程度であるため、各蛍光体セルの大きさをそれ以上とする。
【０１０５】
スポット１１の径を励起光のピーク強度の１／ｅ２で規定すると、蛍光体セルのサイズは、３色の場合、スポット１１の径の１／３０以下であり、２色の場合、スポット１１の径の１／２０以下であることがより好ましい。すなわち、複数種類の蛍光体セルは、スポット１１の大きさを基準として規定された基準値以下の大きさを有している。この構成により、複数の色の蛍光体セルを配置することによって生じる色ムラを効果的に低減できる。
【０１０６】
（発光部４の製造方法）
次に、発光部４を製造する方法の一例について説明する。ここで説明する製造方法は、図８に示した発光部４のみならず、図３および図５の発光部４にも適用できる。
【０１０７】
＜フォトリソグラフィー法＞
まず、フォトリソグラフィーにより蛍光体をパターンニングする方法について説明する。
【０１０８】
図９は、フォトリソグラフィーにより蛍光体をパターンニングする方法を説明するための図である。この方法では、まず、基板３１の上にレジスト層３２を形成する。基板３１は、支持基板８（反射板または透明基板）であってもよく、金属ベース７であってもよい。
【０１０９】
そして、フォトマスクを使用して露光および現像することにより、赤色蛍光体セル４Ｒを形成する予定の領域３３におけるレジスト層３２を除去する。
【０１１０】
次に、電気泳動による赤色蛍光体の堆積、またはディスペンサを用いた赤色蛍光体の塗布により、赤色蛍光体セル４Ｒを基板３１上に形成する。
【０１１１】
その後、レジスト層３２を除去することで、所望の領域３３に赤色蛍光体セル４Ｒが形成された基板３１が得られる。
【０１１２】
同様の処理を緑色蛍光体セル４Ｇおよび青色蛍光体セル４Ｂについても行う。
【０１１３】
＜スクリーン印刷法＞
スクリーンマスクを予め用意し、このスクリーンマスクの開口部を通して基板３１上に目的の蛍光体層を形成する。
【０１１４】
＜インクジェット方式＞
インクジェットヘッドから蛍光体を基板３１上に塗布する。この方法では、マスクを必要とせず直接蛍光体を塗り分けることができ、使用する蛍光体の量を抑えることができる。
【０１１５】
＜隔壁１２の形成方法＞
隔壁１２は、例えば、フォトリソグラフィー法によって形成できる。図１０は、隔壁１２の形成方法を説明するための図である。
【０１１６】
まず、基板３１の上にレジスト層３２を形成する。
【０１１７】
そして、フォトマスクを使用して、隔壁１２を形成する部分に対してのみ、露光および現像を行う。
【０１１８】
次に、エッチングにより、レジスト層３２以外の部分を除去する。
【０１１９】
さらに、溶剤によって、レジスト層３２を完全に除去する。
【０１２０】
なお、基板３１に先に隔壁１２を形成し、その後、蛍光体層を形成する。
【０１２１】
〔実施の形態４〕
本発明の他の実施形態について図１１〜１３に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、実施の形態１〜３と同様の部材に関しては、同じ符号を付し、その説明を省略する。
【０１２２】
本実施形態では、励起光として青色（４５０ｎｍ）または４４０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の波長範囲にピーク波長を有する、いわゆる青色近傍のレーザ光を利用する。一方、発光部４には、黄色蛍光体（または緑色および赤色の蛍光体）を含める。青色の励起光の一部が照明光として外部へ出射され、青色の励起光と黄色（または緑色および赤色）蛍光とを混合することで白色の照明光を生成する。その他の構成は、ヘッドランプ１およびヘッドランプ２０と同様である。
【０１２３】
図１１は、本実施形態に適用される発光部４の構成を示す上面図である。図１１に示すように、本実施形態における発光部４は、間隔をおいて配置された複数の発光部４１の集合である。各発光部４１には、黄色蛍光体（または緑色および赤色蛍光体）が含まれている。発光部４１の数、配置および間隔は特に限定されない。
【０１２４】
発光部４１をヘッドランプ１に適用する場合には、発光部４１を支持基板８上に形成すればよい。また、発光部４１をヘッドランプ２０に適用する場合には、発光部４１を金属ベース７に直接形成してもよいし、発光部４１を別の基板上に形成し、その基板を金属ベース７に配置してもよい。
【０１２５】
青色の励起光と黄色蛍光とを用いる場合には、黄色蛍光体として、ＹＡＧ蛍光体、またはＥｕ賦活したαサイアロン蛍光体を用いることができる。
【０１２６】
また、青色の励起光と緑色および赤色蛍光体とを用いる場合には、緑色蛍光体としてＥｕを賦活したβサイアロン蛍光体、Ｃｅを賦活したＣａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２、Ｃｅを賦活したＣａＳｃ２Ｏ４、またはＥｕを賦活したＢａ３Ｓｉ６Ｏ１２Ｎ２を用いることができる。また、赤色蛍光体として、Ｅｕを賦活したＣａＡｌＳｉＮ３、Ｅｕを賦活した（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３を用いることができる。
【０１２７】
（色度調整の原理）
発光部４１を用いる場合、励起光の一部が照明光として利用される。複数の発光部４１とスポット１１との相対位置を変更することにより、蛍光に変換される励起光と、蛍光に変換されずに照明光として外部に出射される励起光との割合が変化する。その結果、照明光の色度が変化する。
【０１２８】
（アイセーフの実現）
発光部４１に照射する青色の励起光は、ＬＥＤから発せられる光でも、レーザ素子から発せられるレーザ光でも構わない。
【０１２９】
青色の励起光としてレーザ光を用いる場合には、アイセーフの観点からレーザ光を散乱させることが好ましい。図１２は、発光部４１の周囲に散乱部４２を設ける構成を示す断面図である。
【０１３０】
散乱部４２は、内部に微粒子を含んでおり、受光したレーザ光を当該微粒子によって乱反射させることにより、レーザ光を散乱する。散乱部４２の母材は、例えば、ガラス材（無機ガラス、有機無機ハイブリッドガラス）、シリコーン樹脂などの樹脂材料で構成することができる。ガラス材として低融点ガラスを用いてもよい。例えば、散乱部４２は、内部にＴｉＯ２の微粒子を重量比３０％で含む無機ガラスで構成してもよい。
【０１３１】
散乱部４２に入射したレーザ光の一部は、励起光として発光部４１の蛍光体を励起し、他の一部は、散乱部４２から出射し、照明光となる。蛍光体を励起しなかったレーザ光は、散乱部４２によって散乱されているために、そのコヒーレント性が低下しているとともに、点光源である発光部の大きさが見かけ上拡大されている。その結果、アイセーフを実現することができる。
【０１３２】
なお、散乱部４２によって発光部４１を覆う必要は必ずしもなく、複数の発光部４１の間に散乱部４２を形成してもよい。
【０１３３】
また、レーザ光を散乱させる部材を発光部４１の近傍に配置する必要は必ずしもなく、リフレクタ５の開口部に拡散板を設けてもよい。この拡散板によってレーザ光を拡散させることにより、拡散板上の光密度を人の目に安全な値にまで低下させることができる。従って、ヘッドランプ１を外部から見たときに、拡散板を光密度の低い安全な「見かけ上の光源」として機能させることができる。
【０１３４】
上記拡散板は、ポリカーボネート、ガラスまたはアクリルなどの光透過性を有する材質から構成することができる。
【０１３５】
また、このような拡散板および／または散乱部４２を用いることにより、複数の色の蛍光体を含む蛍光体セルを用いることによって生じる色ムラを低減できるという効果も得られる。そのため、拡散板および／または散乱部４２を、図３または図５に示した発光部４を備えるヘッドランプ１およびヘッドランプ２０に適用してもよい。
【０１３６】
（発光部４１の製造方法）
次に発光部４１の製造方法について説明する。図１３は、発光部４１の製造方法を説明するための図である。まず、基板３１に蛍光体層３４を形成する。
【０１３７】
次に、蛍光体層３４の上にレジスト層３２を形成する。そして、フォトマスクを使用して露光および現像することにより、発光部４１を形成しない領域におけるレジスト層３２を除去する。
【０１３８】
そして、レジスト層３２によってマスクされていない蛍光体層３４をエッチングした後、レジスト層３２を全て除去する。
【０１３９】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１４０】
本発明は、発光装置、照明装置、特に車両用等のヘッドランプに適用することができ、出射光の色度を調整することができる。
【符号の説明】
【０１４１】
１  ヘッドランプ（発光装置、照明装置、車両用前照灯）
２  レーザ素子（励起光源）
４  発光部
４Ｂ  青色蛍光体セル
４Ｇ  緑色蛍光体セル
４Ｒ  赤色蛍光体セル
８  支持基板（スポット変更機構）
９  レール（スポット変更機構）
１１  スポット
１２  隔壁
２０  ヘッドランプ（発光装置、照明装置、車両用前照灯）
２１  レンズ位置変更機構（スポット変更機構）
４１  発光部
４２  散乱部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
0005797045.tif 000010
【図１０】
0005797045.tif 000011
【図１１】
0005797045.tif 000012
【図１２】
0005797045.tif 000013
【図１３】
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