(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蛍光を発する発光部と、
上記発光部が発生させた蛍光を投光する投光部とを備え、
上記発光部は、上記投光部の焦点位置およびその周辺部分を含むように配置されるとともに、上記焦点位置における部分が最も強く励起され、上記焦点位置の周辺部分は、上記励起光が照射される上記発光部の面である照射面における上記励起光の光強度分布に応じた強さで励起され、
上記励起光の光強度分布を制御することにより、自装置から出射される光の投光パターンを制御することを特徴とする発光装置。
【請求項２】
上記励起光の光強度分布は、上記焦点位置付近の光強度が最も強く、上記焦点位置の周辺部分の光強度は、上記焦点位置付近の光強度よりも弱いことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
上記照射面上に、第１方向と、その第１方向に垂直な第２方向を規定したときに、
上記励起光は、上記第１方向における光強度分布が、上記第２方向における光強度分布よりも広い範囲で形成され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】
上記第１方向における光強度分布は、上記第２方向における光強度分布よりも３倍以上広く形成されることを特徴とする請求項３に記載の発光装置。
【請求項５】
上記励起光源から出射された励起光の上記光強度分布を制御する光強度分布制御手段を備えることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の発光装置。
【請求項６】
上記光強度分布制御手段は、光学特性の異なる複数のレンズからなることを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
【請求項７】
上記光強度分布制御手段は、上記励起光源から出射された励起光を上記発光部に向けて集光する集光レンズと、その集光レンズを通過した上記励起光の経路によって光の透過率が異なるアパーチャとからなることを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
【請求項８】
上記励起光源が複数設けられているときに、
上記光強度分布制御手段は、上記励起光源から出射された励起光を上記発光部に向けて集光する集光レンズを、上記励起光源ごとに設けてなることを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
【請求項９】
上記光強度分布制御手段は、上記励起光源から出射された励起光を平行光にする凸レンズと、入射する上記平行光を２つの焦点位置に向けて反射する凹面鏡とからなることを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
【請求項１０】
上記光強度分布制御手段は、上記励起光源から出射された励起光を平行光にする凸レンズと、入射する上記平行光を１つの焦点位置に向けて反射する凹面鏡と、上記凹面鏡によって反射された上記励起光の経路によって光の透過率が異なるアパーチャとからなることを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
【請求項１１】
上記励起光源が複数設けられているときに、
上記光強度分布制御手段は、上記励起光源から出射された励起光を平行光にする凸レンズと、入射する上記平行光を１つの焦点位置に向けて反射する凹面鏡とを、上記励起光源ごとに設けてなるものであることを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
【請求項１２】
上記投光部は、上記発光部が発生させた蛍光を反射する反射鏡であることを特徴とする請求項１から１１の何れか１項に記載の発光装置。
【請求項１３】
上記投光部は、上記発光部が発生させた蛍光の光線の角度を変更する凸レンズであることを特徴とする請求項１から１１の何れか１項に記載の発光装置。
【請求項１４】
上記励起光を集光すると凸レンズと、
上記凸レンズを透過した上記励起光の光線の角度を一方向のみ変更させ、その励起光を上記発光部に導光するシリンドリカルレンズと、を備え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１５】
上記励起光を透過させ、その励起光を上記発光部に導光する楕円形の凸レンズを備え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１６】
上記反射鏡は、放物線の対称軸を中心に放物線を回転させることによって形成される曲面を、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含んでいることを特徴とする請求項１２に記載の発光装置。
【請求項１７】
上記反射鏡は、円、楕円または放物線の対称軸を回転軸として当該円、楕円または放物線を回転させることによって形成される曲面の少なくとも一部を含んでいることを特徴とする請求項１２に記載の発光装置。
【請求項１８】
請求項１から１７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１９】
請求項１から１７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。
【請求項２０】
請求項１８に記載の車両用前照灯を備えた車両であって、
上記車両用前照灯は、
上記発光部が発生させた蛍光を反射する反射曲面を有する反射鏡と、
上記反射曲面と対向する面を有するとともに、上記発光部を支持する支持部材とを備え、
上記車両用前照灯は、上記反射曲面が鉛直下側に位置するように上記車両に配設されていることを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、任意の投光パターンを実現することが可能な発光装置、車両用前照灯、照明装置、及び車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、励起光源としてＬＥＤ（Light Emitting Diode）や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してインコヒーレントな照明光を発生させ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に関する技術の例として特許文献１が開示されている。
【０００４】
特許文献１の光源装置は、短波長のレーザ光を出射するレーザダイオードと、該レーザダイオードからのレーザ光を平行光線束とするコリメータと、該コリメータからの平行光線束のレーザ光を集光するコンデンサと、該コンデンサで集光したレーザ光を吸収し自然放出光としてインコヒーレント光を放出する蛍光体とを有する。これにより、特許文献１の光源装置では、光量が大きいがコヒーレント光であるレーザ光が蛍光体によって吸収作用を受け、蛍光体からはインコヒーレント光を自然放出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２９５３１９号公報（平成１５年１０月１５日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の技術には次のような問題がある。
【０００７】
すなわち、特許文献１の光源装置では、蛍光体は、反射鏡のほぼ焦点に位置し、その焦点位置においてのみレーザ光が照射されている。つまり、特許文献１の光源装置では、焦点位置の周辺部にレーザ光が照射されておらず、焦点位置にのみレーザ光が照射されているため、配光状態が限定された投光しか実現しえない。
【０００８】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、任意の投光パターンを実現することが可能な発光装置、車両用前照灯、照明装置、及び車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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、上記発光部が発生させた蛍光を投光する投光部とを備え、上記発光部は、上記投光部の焦点位置およびその周辺部分を含むように配置されるとともに、上記焦点位置における部分が最も強く励起され、上記焦点位置の周辺部分は、上記励起光が照射される上記発光部の面である照射面における上記励起光の光強度分布に応じた強さで励起されることを特徴としている。
【００１０】
上記構成によれば、発光部は、投光部の焦点位置およびその周辺部分を含むように配置されている。そして、発光部は、焦点位置における部分が最も強く励起され、焦点位置の周辺部分は、励起光が照射される上記発光部の面である照射面における励起光の光強度分布に応じた強さで励起される。
【００１１】
したがって、発光部は、投光部の焦点位置における部分が最も強く励起されるため、その部分から発生した蛍光を投光部で投光させることにより、真正面を狭い立体角で明るく照らすことができる。
【００１２】
また、投光部の焦点位置の周辺部分における発光部は、照射面における励起光の光強度分布に応じた強さで励起されるため、その周辺部分から発生した蛍光を投光部で投光させることにより、広い立体角で真正面の周辺部を適度に照らすことができる。そして、その励起光の光強度分布は、発光装置の用途、使用状況に応じて与えることにより、投光先の投光パターンを任意に変更することができる。つまり、本発明に係る発光装置は、従来の課題である、焦点位置の周辺部にレーザ光が照射されておらず、焦点位置にのみレーザ光が照射されていることにより配光状態が限定された投光しか実現しえなかったという問題を解決することができる。
【００１３】
このように、本発明に係る発光装置は、自装置の用途、使用状況に応じて任意の投光パターンを実現することができるため、従来の発光装置に比べて格段にユーザの利便性を高めることができる。
【００１４】
さらに、本発明に係る発光装置では、上記励起光の光強度分布を制御することにより、自装置から出射される光の投光パターンを制御する構成であってよい。
【００１５】
上記構成によれば、自装置から出射される光の投光パターンを制御するためには励起光の光強度分布のみを制御すればよく、他の追加的な構成を必要としないため、発光装置をシンプルな構造で実現することができる。
【００１６】
さらに、本発明に係る発光装置では、上記励起光の光強度分布は、上記焦点位置付近の光強度が最も強く、上記焦点位置の周辺部分の光強度は、上記焦点位置付近の光強度よりも弱い構成であってよい。
【００１７】
上記構成によれば、発光部は、投光部の焦点位置における部分が最も強く励起されるため、その部分から発生した蛍光を投光部で投光させることにより、真正面を狭い立体角で明るく照らすことができる。
【００１８】
また、投光部の焦点位置の周辺部分における発光部は、照射面における励起光の光強度分布に応じた強さで励起されるため、その周辺部分から発生した蛍光を投光部で投光させることにより、広い立体角で真正面の周辺部を適度に照らすことができる。
【００１９】
さらに、本発明に係る発光装置では、上記照射面上に、第１方向と、その第１方向に垂直な第２方向を規定したときに、上記励起光は、上記第１方向における光強度分布が、上記第２方向における光強度分布よりも広い範囲で形成される構成であってよい。
【００２０】
本発明に係る発光装置は、様々な用途に適用することができる。そこで、その用途に応じた使用状況を提供できれば、より汎用性の高い発光装置をユーザに提供することができる。
【００２１】
その一例として、本発明に係る発光装置が自動車の前照灯に用いられる場合を考える。自動車の前照灯は、安全運転のために道路中央と左右の歩道や道路標識などを効率的に照らす必要がある。そのため、投光パターンは、円形ではなく、左右方向に伸びた楕円形状とすることが好ましい。
【００２２】
この点、本発明に係る発光装置では、上記励起光が、上記第１方向における光強度分布が、上記第２方向における光強度分布よりも広い範囲で形成される。
【００２３】
これにより、本発明に係る発光装置は、自動車の前照灯に適用されるには、道路中央と左右の歩道や道路標識などを効率的に照らすことができる。また、本発明に係る発光装置が自動車の前照灯とは異なる用途に適用される場合も考えられる。その場合には、第１方向および第２方向における光強度分布の範囲を適宜変更することで、本発明に係る発光装置を種々の用途に好適に適用することができる。
【００２４】
さらに、本発明に係る発光装置では、上記第１方向における光強度分布は、上記第２方向における光強度分布よりも３倍以上広く形成される構成であってよい。
【００２５】
上記構成によれば、本発明に係る発光装置は、特に自動車の前照灯に好適に適用することができる。
【００２６】
さらに、本発明に係る発光装置では、上記励起光源から出射された励起光の上記光強度分布を制御する光強度分布制御手段を備える構成であってよい。
【００２７】
上記構成によれば、本発明に係る発光装置は、光強度分布制御手段を備える。したがって、光強度分布制御手段は、発光装置の用途、使用状況に応じて励起光の光強度分布を制御すればよく、それにより任意の投光パターンをユーザに提供することができる。
【００２８】
さらに、本発明に係る発光装置では、上記光強度分布制御手段は、光学特性の異なる複数のレンズからなる構成であってよい。
【００２９】
本発明に係る発光装置は、光学特性の異なる複数のレンズを光強度分布制御手段として用いることにより、励起光源から出射された励起光を複数の集光点に集光することができ、それにより、励起光に光強度分布を形成することができる。そして、光学特性の異なる複数のレンズ自体は極めてシンプルな構成で実現できるため、本発明に係る発光装置は、励起光源から出射された励起光の光強度分布を制御する光強度分布制御手段を極めて容易に実現することができる。
【００３０】
さらに、本発明に係る発光装置では、上記光強度分布制御手段は、上記励起光源から出射された励起光を上記発光部に向けて集光する集光レンズと、その集光レンズを通過した上記励起光の経路によって光の透過率が異なるアパーチャとからなる構成であってよい。
【００３１】
励起光の経路によって光の透過率が異なるアパーチャを用いることで、アパーチャを通過した後の励起光に、透過率の違いに基づく光強度分布を形成することができる。そして、アパーチャの透過率は、自在に変更しうるものである。それゆえ、本発明に係る発光装置は、集光レンズを通過した励起光の経路によって光の透過率が異なるアパーチャを用いることにより、また、そのアパーチャの透過率を適宜変更することにより、光強度分布を自在に形成・制御することができる。
【００３２】
さらに、本発明に係る発光装置では、上記励起光源が複数設けられているときに、上記光強度分布制御手段は、上記励起光源から出射された励起光を上記発光部に向けて集光する集光レンズを、上記励起光源ごとに設けてなる構成であってよい。
【００３３】
本発明に係る発光装置は、たとえ励起光源が複数設けられているときであっても、励起光源ごとに集光レンズを設けることにより、それら集光レンズを通過した励起光の集光点の位置に基づく光強度分布を容易に形成することができる。そして、使用する集光レンズを変更することで、光学特性の違いに基づく光強度分布の変更、制御を容易に行うことができる。
【００３４】
さらに、本発明に係る発光装置では、上記光強度分布制御手段は、上記励起光源から出射された励起光を平行光にする凸レンズと、入射する上記平行光を２つの焦点位置に向けて反射する凹面鏡とからなる構成であってよい。
【００３５】
入射する平行光を２つの焦点位置に向けて反射する凹面鏡を用いることにより、励起光源から出射された励起光を複数の集光点に集光することができ、それにより、励起光に光強度分布を形成することができる。また、使用する凹面鏡を変えることで、集光点を変更することによる光強度分布の制御が可能となる。それゆえ、本発明に係る発光装置は、上記の凸レンズと凹面鏡とを備えることにより、励起光源から出射された励起光の光強度分布を容易に制御することができる。
【００３６】
さらに、本発明に係る発光装置は、凹面鏡によって平行光を反射させることで光強度分布を制御する構成である。したがって、集光レンズを用いた光強度分布制御手段（励起光源、集光レンズ、発光体を直線上に配置する構成）がレイアウト上の制約により実施できない場合などには、平行光を凹面鏡によって反射させることにより、柔軟性の高い装置レイアウトを実現することができる。
【００３７】
さらに、本発明に係る発光装置では、上記光強度分布制御手段は、上記励起光源から出射された励起光を平行光にする凸レンズと、入射する上記平行光を１つの焦点位置に向けて反射する凹面鏡と、上記凹面鏡によって反射された上記励起光の経路によって光の透過率が異なるアパーチャとからなる構成であってよい。
【００３８】
励起光の経路によって光の透過率が異なるアパーチャを用いることで、アパーチャを通過した後の励起光に、透過率の違いに基づく光強度分布を形成することができる。そして、アパーチャの透過率は、自在に変更しうるものである。それゆえ、本発明に係る発光装置は、励起光の経路によって光の透過率が異なるアパーチャを用いることにより、また、そのアパーチャの透過率を適宜変更することにより、光強度分布を自在に形成・制御することができる。
【００３９】
また、集光レンズを用いた光強度分布制御手段（励起光源、集光レンズ、発光体を直線上に配置する構成）がレイアウト上の制約により実施できない場合などには、平行光を凹面鏡によって反射させることにより、柔軟性の高い装置レイアウトを実現することができる。
【００４０】
さらに、本発明に係る発光装置では、上記励起光源が複数設けられているときに、上記光強度分布制御手段は、上記励起光源から出射された励起光を平行光にする凸レンズと、入射する上記平行光を１つの焦点位置に向けて反射する凹面鏡とを、上記励起光源ごとに設けてなるものである構成であってよい。
【００４１】
本発明に係る発光装置は、たとえ励起光源が複数設けられているときであっても、励起光源ごとに凸レンズと凹面鏡とを備えることにより、それら凹面鏡によって反射された励起光の集光点の位置に基づく光強度分布を容易に形成することができる。そして、使用する凹面鏡を変更することで、光学特性の違いによる光強度分布の変更、制御を容易に実現することができる。
【００４２】
さらに、集光レンズを用いた光強度分布制御手段（励起光源、集光レンズ、発光体を直線上に配置する構成）がレイアウト上の制約により実施できない場合などには、平行光を凹面鏡によって反射させることにより、柔軟性の高い装置レイアウトを実現することができる。
【００４３】
このように、光強度分布制御手段は、種々の構成によって実現することができる。つまり、光強度分布制御手段は、発光装置のサイズ、形状等に応じて取りうる構成を適宜決めることができるため、発光装置の設計の自由度を高めることもできる。
【００４４】
さらに、本発明に係る発光装置では、上記投光部は、上記発光部が発生させた蛍光を反射する反射鏡であることが好ましい。
【００４５】
さらに、本発明に係る発光装置では、上記発光部が発生させた蛍光の光線の角度を変更する凸レンズであることが好ましい。
【００４６】
上記構成によれば、上記発光部が発生させた蛍光の発光装置外部への投光は、種々の態様で実現することができる。したがって、反射鏡または凸レンズの選択は、発光装置の用途、設計条件等に応じて行われてよく、それゆえ、設計自由度の高い発光装置をユーザに提供することができる。
【００４７】
さらに、本発明に係る発光装置は、上記励起光を集光すると凸レンズと、上記凸レンズを透過した上記励起光の光線の角度を一方向のみ変更させ、その励起光を上記発光部に導光するシリンドリカルレンズと、を備える構成であってよい。
【００４８】
さらに、本発明に係る発光装置は、上記励起光を透過させ、その励起光を上記発光部に導光する楕円形の凸レンズを備える構成であってよい。
【００４９】
本発明に係る発光装置は、様々な用途に適用することができる。そこで、その用途に応じた使用状況を提供できれば、より汎用性の高い発光装置をユーザに提供することができる。
【００５０】
その一例として、本発明に係る発光装置が自動車の前照灯に用いられる場合を考える。自動車の前照灯は、安全運転のために道路中央と左右の歩道や道路標識などを効率的に照らす必要がある。そのため、投光パターンは、円形ではなく、左右方向に伸びた楕円形状とすることが好ましい。
【００５１】
この点、本発明に係る発光装置は、上記構成を備えることで、左右方向に伸びた楕円形状の投光パターンを実現することができる。これにより、本発明に係る発光装置は、自動車の前照灯に適用されるには、道路中央と左右の歩道や道路標識などを効率的に照らすことができる。また、本発明に係る発光装置が自動車の前照灯とは異なる用途に適用される場合も考えられる。その場合には、凸レンズ、シリンドリカルレンズの仕様を適宜変更することで、用途に応じた柔軟な変更が可能となる。
【００５２】
さらに、本発明に係る発光装置では、上記反射鏡は、放物線の対称軸を中心に放物線を回転させることによって形成される曲面を、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含んでいる構成であってよい。
【００５３】
反射鏡の少なくとも一部を放物面（パラボラ）にすることで、発光部の蛍光を所定の立体角内に効率的に投光することができ、その結果、蛍光の利用効率を高めることができる。
【００５４】
また、例えば反射鏡の半分をパラボラとし、残り半分をパラボラ以外の構造（例えば、反射板）とすると、反射鏡に反射した蛍光のうちの、制御できなかった迷光が出射される範囲が反射鏡のパラボラ側とその反対側とで異なる。具体的には、迷光は反射鏡のパラボラ側により多く出射される。この特性を利用して、反射鏡のパラボラ側の広い範囲を照らすこともできる。
【００５５】
これにより、本発明に係る発光装置は、使用状況に応じて、さらにバリエーション豊かな投光パターンを実現することができる。
【００５６】
なお、上記構成において、照射面に対して垂直な方向の発光部の厚さによって投光パターンを変化させることができる。つまり、発光部の上記厚さを厚くすることにより、円形に近い投光パターンを実現でき、発光部の上記厚さを薄くすることにより、横長状の投光パターンを実現することができる。
【００５７】
さらに、本発明に係る発光装置では、上記反射鏡は、円、楕円または放物線の対称軸を回転軸として当該円、楕円または放物線を回転させることによって形成される曲面の少なくとも一部を含んでいる構成であってよい。
【００５８】
上記構成によれば、例えば反射鏡を円形パラボラとすることで、例えば、横長の蛍光体（照射面の幅が広い蛍光体）を用いると横長状の投光パターンを実現することができるなど、発光部の厚さではなく、発光部の形状によって投光パターンを制御しやすくなるという効果を得ることができる。
【００５９】
さらに、上記いずれかに記載の発光装置を含む車両用前照灯であってよい。
【００６０】
さらに、上記いずれかに記載の発光装置を含む照明装置であってよい。
【００６１】
本発明に係る発光装置は、車両用前照灯や照明装置などに好適に適用することができる。これにより、例えば本発明に係る発光装置を車両用前照灯に適用した場合、当該車両用前照灯は、車両の走行状態に応じた投光パターンを実現することができ、ユーザの利便性を高めることができる。
【００６２】
さらに、車両用前照灯を備えた車両であって、上記車両用前照灯は、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、上記発光部が発生させた蛍光を反射する反射曲面を有する反射鏡と、上記反射曲面と対向する面を有するとともに、上記発光部を支持する支持部材とを備え、上記車両用前照灯は、上記反射曲面が鉛直下側に位置するように上記車両に配設されていることを特徴としている。
【００６３】
車両用前照灯が車両に配設された状態において、車両用前照灯の鉛直下側部分は反射曲面を有する反射鏡であり、鉛直上側部分は、支持部材であるため、発光部が発した蛍光のうち、反射鏡で制御できなかった蛍光は車両用前照灯の反射鏡側、すなわち、鉛直下側により多く出射される。それゆえ、反射鏡によって制御された光で遠方（車両の正面）を照らすとともに、反射鏡で制御できなかった蛍光によって車両の近傍かつ下方向を照らすことができる。従って、反射鏡で制御できなかった蛍光を有効利用できるとともに、車両の正面を明るく照らしつつ、車両用前照灯の照明範囲を広げることができる。
【発明の効果】
【００６４】
本発明に係る発光装置は、以上のように、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、上記発光部が発生させた蛍光を投光する投光部とを備え、上記発光部は、上記投光部の焦点位置およびその周辺部分を含むように配置されるとともに、上記焦点位置における部分が最も強く励起され、上記焦点位置の周辺部分は、上記励起光が照射される上記発光部の面である照射面における上記励起光の光強度分布に応じた強さで励起される構成である。
【００６５】
また、本発明に係る車両は、以上のように、上記車両用前照灯は、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、上記発光部が発生させた蛍光を反射する反射曲面を有する反射鏡と、上記反射曲面と対向する面を有するとともに、上記発光部を支持する支持部材とを備え、上記車両用前照灯は、上記反射曲面が鉛直下側に位置するように上記車両に配設されている構成である。
【００６６】
それゆえ、任意の投光パターンを実現することが可能となるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【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】パラボラミラーの回転放物面を示す概念図である。
【図３】（ａ）はパラボラミラーの上面図、（ｂ）はパラボラミラーの正面図、（ｃ）はパラボラミラーの側面図である。
【図４】自動車におけるヘッドランプの配設方向を示す概念図である。
【図５】車両前照灯に適用されたヘッドランプが道路に向かって投光するときの投光パターンの一例を示す図であり、（ａ）は、パラボラミラーの焦点位置およびその周辺部分を含むように配置された発光部に対して、レーザ光源ユニットからレーザ光が照射される様子を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）のａ−ｂ方向におけるレーザ光の光強度分布の一例を示す図であり、（ｃ）は、（ｂ）の光強度分布を有するレーザ光によって発光部が励起されることにより、投光先である道路における投光状態（投光パターン）を示す図である。
【図６】円形パラボラを有するヘッドランプが道路に対して投光する場合の投光パターンの一例を示す図であり、（ａ）は、円形パラボラの焦点位置およびその周辺部分を含むように配置された発光部に対して、複数のレーザ素子からレーザ光が照射される様子を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）に記載されたＡ方向から見たときの発光部上のレーザ光の光強度分布を示す図であり、（ｃ）は、（ｂ）のｙ−ｚ方向におけるレーザ光の光強度分布の一例を示す図であり、（ｄ）は、（ｃ）の光強度分布を有するレーザ光によって発光部が励起されることにより、投光先である道路における投光状態（投光パターン）を示す図である。
【図７】照射面におけるレーザ光の光強度分布を制御するために、光学特性の異なる２つのレンズからなる複合レンズを用いる実施例を説明するための図である。
【図８】照射面におけるレーザ光の光強度分布を制御するために、光学特性の異なる集光レンズ、及び集光レンズを用いる実施例を説明するための図である。
【図９】照射面におけるレーザ光の光強度分布を制御するために、レーザ素子から出射されたレーザ光を発光部に向けて集光する集光レンズと、集光レンズを通過したレーザ光の経路によって光の透過率が異なるアパーチャとを用いる実施例を説明するための図であり、（ａ）はその装置概略図を、（ｂ）はアパーチャの概略図である。
【図１０】レーザ素子が複数設けられているときに、照射面におけるレーザ光の光強度分布を制御するために、レーザ素子から出射されたレーザ光を発光部に向けて集光する集光レンズを、レーザ素子ごとに設けてなる構成で実現する実施例を説明するための図である。
【図１１】照射面におけるレーザ光の光強度分布を制御するために、レーザ素子から出射されたレーザ光を平行光にする凸レンズと、入射する平行光を２つの焦点位置に向けて反射する凹面鏡とを用いる実施例を説明するための図である。
【図１２】照射面におけるレーザ光の光強度分布を制御するために、レーザ素子から出射されたレーザ光を平行光にする凸レンズと、入射する平行光を１つの焦点位置に向けて反射する凹面鏡と、凹面鏡によって反射されたレーザ光の経路によって光の透過率が異なるアパーチャとを用いる実施例を説明するための図である。
【図１３】レーザ素子が複数設けられているときに、照射面におけるレーザ光の光強度分布を制御するために、レーザ素子から出射されたレーザ光を平行光にする凸レンズと、入射する平行光を１つの焦点位置に向けて反射する凹面鏡とを、レーザ素子ごとに設けてなる構成で実現する実施例を説明するための図である。
【図１４】本発明の一実施例のヘッドランプを示す概略図であり、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は上面図である。
【図１５】本発明の別の実施例のヘッドランプを示す概略図である。
【図１６】本発明の別の実施例のヘッドランプを示す概略図である。
【図１７】図５の変形例を示す図である。
【図１８】図１７に記載のヘッドランプが壁に向かって投光したときに壁に映る投光イメージの一例を示す図である。
【図１９】図１７のａ−ｂ方向におけるレーザ光の光強度分布の一例を示す図である。
【図２０】図１７のｃ−ｄ方向におけるレーザ光の光強度分布の一例を示す図である。
【図２１】本実施の形態に係るヘッドランプを自動車の前照灯に用いたときの投光形状を示す概略図である。
【図２２】シリンドリカルレンズの斜視図である。
【図２３】Ａ方向（水平方向）から視たレーザ光源ユニット内部における光路を説明するための図である。
【図２４】Ｂ方向（高さ方向）から視たレーザ光源ユニット内部における光路を説明するための図である。
【図２５】発光部で発生した蛍光をヘッドンランプの外部に照射するために凸レンズを用いる構成を説明するための図である。
【図２６】図２５の構成を上記照射面に垂直な方向から視た様子を示す図である。
【図２７】発光部で発生した蛍光をヘッドランプの外部に照射するために凸レンズを用いる他の構成を説明するための図である。
【図２８】図２７の構成を上記照射面に垂直な方向から視た様子を示す図である。
【図２９】発光部で発生した蛍光をヘッドンランプの外部に照射するためにパラボラミラーおよび凸レンズを用いる構成を説明するための図である。
【図３０】図２９の構成を上記照射面に垂直な方向から視た様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００６８】
以下、図面を参照しつつ、本実施の形態に係るヘッドランプ１等について説明する。なお、以下ではヘッドランプについて主に説明しているが、ヘッドランプは本願発明を適用する照明装置の一例であり、本願を任意の照明装置に適用可能であることは言うまでもない。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付している。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
【００６９】
本発明の実施の一形態について図１等に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００７０】
〔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、半導体レーザ）２、レンズ３、発光部４、パラボラミラー（反射鏡）５、金属ベース７、およびフィン８を備えている。
【００７１】
（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発光素子である。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。
【００７２】
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のレーザ光の波長は、例えば、４０５ｎｍ（青紫色）または４５０ｎｍ（青色）であるが、これらに限定されず、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。
【００７３】
また、励起光源（発光素子）として、レーザ素子の代わりに、発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いることも可能である。
【００７４】
（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に適切に照射されるように、当該レーザ光の照射範囲を調節（例えば、拡大）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。
【００７５】
（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を発するものであり、レーザ光を受けて発光する蛍光体を含んでいる。具体的には、発光部４は、封止材の内部に蛍光体が分散されているもの、または蛍光体を固めたものである。発光部４は、レーザ光を蛍光に変換するため、波長変換素子であると言える。
【００７６】
この発光部４は、金属ベース７の上、かつ、パラボラミラー５の焦点位置およびその周辺部分を含むように配置されている。そのため、発光部４から出射した蛍光は、パラボラミラー５の反射曲面に反射することで、その光路が制御される。さらに、発光部４は、パラボラミラー５の焦点位置における部分が最も強く励起され、焦点位置の周辺部分は、レーザ光が照射される発光部４の面である照射面におけるレーザ光の光強度分布に応じた強さで励起される。その詳細については、後述する。
【００７７】
発光部４の蛍光体として、例えば、酸窒化物系蛍光体（例えば、サイアロン蛍光体）または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）を用いることができる。これらの蛍光体は、レーザ素子２から発せられた高い出力（および／または光密度）のレーザ光に対しての熱耐性が高く、レーザ照明光源に最適である。ただし、発光部４の蛍光体は、上述のものに限定されず、窒化物蛍光体など、その他の蛍光体であってもよい。
【００７８】
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が含まれている。
【００７９】
例えば、青色、緑色および赤色の蛍光体を発光部４に含め、４０５ｎｍのレーザ光を照射すると白色光が発生する。または、黄色の蛍光体（または緑色および赤色の蛍光体）を発光部４に含め、４５０ｎｍ（青色）のレーザ光（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）を照射することでも白色光が得られる。
【００８０】
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。ガラス材として低融点ガラスを用いてもよい。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。
【００８１】
（パラボラミラー５）
パラボラミラー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。このパラボラミラー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。
【００８２】
図２は、パラボラミラー５の回転放物面を示す概念図であり、図３（ａ）はパラボラミラー５の上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。図３（ａ）〜（ｃ）は、説明図面をわかりやすく例示するよう直方体の部材の内部をくり抜くことでパラボラミラー５を形成した例を示している。
【００８３】
図２に示すように、パラボラミラー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。図３（ａ）および（ｃ）において、符号５ａで示す曲線が放物曲面を示している。また、図３（ｂ）に示すように、パラボラミラー５を正面から見た場合、その開口部５ｂ（照明光の出口）は半円である。
【００８４】
また、レーザ素子２は、パラボラミラー５の外部に配置されており、パラボラミラー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、白色光（発光部４の蛍光）を反射するフィルターを設けた透明板を窓部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。
【００８５】
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。
【００８６】
なお、パラボラミラー５の一部にパラボラではない部分を含めてもよい。また、本発明の発光装置が有する反射鏡は、閉じた円形の開口部を有するパラボラミラーまたはその一部を含むものであってもよい。また、上記反射鏡は、パラボラミラーに限定されず、楕円面ミラーや半球面ミラーであってもよい。すなわち、上記反射鏡は、回転軸を中心として図形（楕円、円、放物線）を回転させることによって形成される曲面の少なくとも一部をその反射面に含んでいるものであればよい。
【００８７】
（金属ベース７）
金属ベース７は、発光部４を支持する板状の支持部材であり、金属（例えば、銅や鉄）からなっている。それゆえ、金属ベース７は熱伝導性が高く、発光部４の発熱を効率的に放熱することができる。なお、発光部４を支持する部材は、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）を含む部材でもよい。ただし、発光部４と当接する金属ベース７の表面は反射面として機能することが好ましい。上記表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パラボラミラー５へ向かわせることができる。または、発光部４の上面から入射したレーザ光を上記反射面で反射させて、再度発光部４の内部に向かわせて蛍光に変換することができる。
【００８８】
金属ベース７は、パラボラミラー５によって覆われているため、金属ベース７は、パラボラミラー５の反射曲面（放物曲面）と対向する面を有していると言える。金属ベース７の発光部４が設けられている側の表面は、パラボラミラー５の回転放物面の回転軸と概ね平行であり、当該回転軸を概ね含んでいることが好ましい。
【００８９】
（フィン８）
フィン８は、金属ベース７を冷却する冷却部（放熱機構）として機能する。このフィン８は、複数の放熱板を有するものであり、大気との接触面積を増加させることにより放熱効率を高めている。金属ベース７を冷却する冷却部は、冷却（放熱）機能を有するものであればく、ヒートパイプ、水冷方式や、空冷方式のものであってもよい。
【００９０】
〔ヘッドランプ１の配設方法〕
図４は、ヘッドランプ１を自動車（車両）１０の前照灯に適用した場合の、ヘッドランプ１の配設方向を示す概念図である。図４に示すように、ヘッドランプ１は、パラボラミラー５が鉛直下側に位置するように自動車１０のヘッドに配設されてもよい。この配設方法では、上述のパラボラミラー５の投光特性により、自動車１０の正面が明るく照らされるとともに、自動車１０の前方下側も適度に照らしている。
【００９１】
なお、ヘッドランプ１を自動車用の走行用前照灯（ハイビーム）に適用してもよいし、すれ違い用前照灯（ロービーム）に適用してもよい。また、自動車１０の走行中に、走行状態に応じて、発光部４の照射面に照射されるレーザ光の光強度分布の制御を行ってよい。これにより、自動車１０の走行中に任意の投光パターンにより投光することができ、ユーザの利便性を高めることができる。
【００９２】
〔本発明の適用例〕
本発明の発光装置は、車両用前照灯のみならず、その他の照明装置に適用されてもよい。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、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。
【００９３】
〔ヘッドランプ１等における発光部の励起について〕
次に、ヘッドランプ１等における発光部の励起について、図５、図６により説明する。
【００９４】
図５は、車両前照灯に適用されたヘッドランプ１が道路に向かって投光するときの投光パターンの一例を示す図である。ここで、図５（ａ）は、パラボラミラー５の焦点位置およびその周辺部分を含むように配置された発光部４に対して、レーザ光源ユニット３５からレーザ光が照射される様子を示す図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）のａ−ｂ方向におけるレーザ光の光強度分布の一例を示す図である。図５（ｃ）は、図５（ｂ）の光強度分布を有するレーザ光によって発光部４が励起されることにより、投光先である道路における投光状態（投光パターン）を示す図である。
【００９５】
図５（ａ）において、レーザ光源ユニット３５は、発光部4におけるパラボラミラー５の焦点位置に対応する部分を最も強く励起し、焦点位置の周辺部分を、レーザ光が照射される発光部４の面である照射面におけるレーザ光の光強度分布に応じた強さで励起している。レーザ光源ユニット３５は、そのように動作するものであれば、仕様は特に限定されない。そのため、レーザ光源ユニット３５は、図７〜図１３を参照して説明する光強度分布を制御する制御手段の何れか、またはその組み合わせ、あるいは、図７〜図１３に記載された構成以外の他の制御手段を備える構成で実現されてもよく、ガウシアン分布を有するレーザ光を出射する構成で実現されてもよい。
【００９６】
レーザ光は、図５（ａ）のａ−ｂ方向において図５（ｂ）に示す光強度分布を有しており、その光強度分布に応じた強さで発光部４を励起する。例えば、図５（ｂ）では、図中２ｍｍの範囲で示される光照射領域の光強度が強く、その２ｍｍの範囲を除く６ｍｍの光照射領域の光強度が弱い。
【００９７】
そして、図５（ｂ）の特性を有するレーザ光によって発光部４を励起することで、投光先である道路において、図５（ｃ）に示す投光パターンが得られる。
【００９８】
ここで、図５（ｃ）の投光パターンをＸ１、Ｘ２、Ｘ３に分けて考える。
【００９９】
Ｘ１は、図５（ｂ）の２ｍｍの範囲で示されるパラボラミラー５の焦点位置を含む光照射領域における光強度によって発光部４を励起したときに得られる投光パターンであり、パラボラミラー５の真正面を狭い立体角で明るく照らすことが可能であり、Ｘ２、Ｘ３よりも明るい投光をもたらす。したがって、Ｘ１による投光パターンを走行中の車両に適用することにより、道路の中央部を十分に明るく照らすことができる。
【０１００】
一方、Ｘ２およびＸ３は、図５（ｂ）の２ｍｍの範囲を除く６ｍｍの光照射領域における光強度によって発光部４を励起したときに得られる投光パターンであり、発光部４のうちで励起されている範囲がパラボラミラー５の焦点位置からずれていることにより広い立体角で投光され、Ｘ１よりも拡がった投光パターンとなる。したがって、Ｘ２およびＸ３による投光パターンを走行中の車両に適用することにより、道路の周辺部（歩道、街路樹など）を適度の明るさで照らすことができる。
【０１０１】
このように、図５（ｂ）の特性を有するレーザ光によって発光部４を励起することで、投光先の明るさに変化を与えることができ、その結果、ヘッドランプ１の使途、及びその使用状況に応じた投光パターンをユーザに提供することができる。
【０１０２】
図６は、円形パラボラミラー５１を有するヘッドランプ２１が道路に対して投光する場合の投光パターンの一例を示す図である。このうち、図６（ａ）は、円形パラボラミラー５１の焦点位置およびその周辺部分を含むように配置された発光部４に対して、複数のレーザ素子２からレーザ光が照射される様子を示す図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）に記載されたＡ方向から見たときのレーザ光の光強度分布を示す図である。図６（ｃ）は、図６（ｂ）のｙ−ｚ方向におけるレーザ光の光強度分布の一例を示す図である。図６（ｄ）は、図６（ｃ）の光強度分布を有するレーザ光によって発光部４が励起されることにより、投光先である道路における投光状態（投光パターン）を示す図である。
【０１０３】
ここで、図６（ａ）では、レーザ素子２から出射されたレーザ光は、光ファイバー１２を介して発光部４に照射されている。また、図６（ｂ）は、発光部4上のレーザ光の強度分布を示すものであり、×印を囲う領域Ｃに最も強い強度のレーザ光が照射され、その外側の領域Ｄには、相対的に強度の弱いレーザ光が照射されている様子を示す。すなわち、図６（ｃ）の２ｍｍの範囲で示される光照射領域が、最も強いレーザ光が照射される領域Ｃに対応し、図６（ｃ）の２ｍｍの範囲を除く光照射領域が、相対的に強度の弱いレーザ光が照射される領域Ｄに対応する。
【０１０４】
ここで、図６（ｄ）の投光パターンをＸ１、Ｘ２に分けて考える。
【０１０５】
Ｘ１は、図６（ｃ）の２ｍｍの範囲で示されるパラボラミラー５の焦点位置を含む光照射領域における光強度によって発光部４を励起することで得られる投光パターンであり、パラボラミラー５の真正面を狭い立体角で明るく照らすことが可能であり、Ｘ２よりも明るい投光をもたらす。したがって、Ｘ１による投光パターンを走行中の車両に適用することにより、道路の中央部を十分に明るく照らすことができる。
【０１０６】
一方、Ｘ２は、図６（ｃ）の２ｍｍの範囲を除く光照射領域における光強度によって発光部４を励起したことで得られる投光パターンであり、発光部４のうちで励起されている範囲がパラボラミラー５の焦点位置からずれていることにより広い立体角で投光され、Ｘ１よりも拡がった投光パターンとなる。したがって、Ｘ２による投光パターンを走行中の車両に適用することにより、道路の周辺部（歩道、街路樹など）を適度の明るさで照らすことができる。
【０１０７】
このように、図６（ｃ）の特性を有するレーザ光によって発光部４を照射することで、投光先の明るさに変化を与えることができ、その結果、ヘッドランプ２１の使途、及びその使用状況に応じた投光パターンをユーザに提供することができる。
【０１０８】
なお、図６における円形パラボラミラー５１は、回転放物面を反射曲面として有し、閉じた円形の開口部を有している。すなわち、円形パラボラミラー５１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の少なくとも一部をその反射面に含んでいる。
【０１０９】
〔照射面に照射されるレーザ光の光強度分布の制御について〕
以下、レーザ光が照射される発光部４の面である照射面におけるレーザ光の光強度分布を制御するための構成について、図７〜図１３を用いて説明する。
【０１１０】
なお、図７〜図１３は、発光部４の照射面におけるレーザ光の光強度分布を制御するための実施例を示すものであるが、その他の方法により光強度分布の制御を行ってもよい。
【０１１１】
また、図７〜図１３において、Ｐ（Ｐ１、Ｐ２と称する場合もある）はレーザ光が出射される位置を示し、一例として、光ファイバの端部、レーザ光の光源などが挙げられる。また、Ｑ（Ｑ１、Ｑ２と称する場合もある）はレーザ光の集光点を示す。さらに、Ｌは、仮にレーザ光が発光部４を透過して直進した場合の仮想的な軌跡である仮想軌跡を示す。また、Ｒは、発光部４の照射面が配置される位置を示し、このとき、発光部４は、反射鏡の焦点位置およびその周辺部分を含むように配置されている。
【０１１２】
〔複合レンズ、及び複数の集光レンズ〕
図７は、照射面におけるレーザ光の光強度分布を制御するために、光学特性の異なる２つのレンズからなる複合レンズ（光強度分布制御手段）６０を用いる実施例を説明するための図である。
【０１１３】
ここで、複合レンズ６０は、その仕様は特に限定されず、例えば、光学特性の異なる凸レンズ及び凹レンズを張り合わせてなるものであってよい。
【０１１４】
図７に示すように、位置Ｐから出射されたレーザ光は、複合レンズ６０に入射することにより、集光点Ｑ１および集光点Ｑ２に集光するように経路を変える。そこで、Ｒの位置に発光部４を配置することにより、発光部４の照射面には、集光点Ｑ１に集光するレーザ光と集光点Ｑ２に集光するレーザ光とによって光強度分布が形成される。
【０１１５】
すなわち、図示する構成により、反射鏡の焦点位置における部分を最も強く励起し、焦点位置の周辺部分を照射面におけるレーザ光の光強度分布に応じた強さで励起することができる。また、複合レンズ６０の仕様、Ｐの位置などを適宜変更することにより、光強度分布の形状を適宜制御することもでき、それにより、ヘッドランプの投光パターンを自在に制御することができる。
【０１１６】
ここで、図７の複合レンズ６０の変形例を図８に記載する。図８は、照射面におけるレーザ光の光強度分布を制御するために、光学特性の異なる集光レンズ６１、及び集光レンズ６２を用いる実施例を説明するための図である。なお、集光レンズ６１、及び集光レンズ６２の仕様は特に限定されない。
【０１１７】
図８に示すように、位置Ｐから出射されたレーザ光は、集光レンズ６１に入射することにより、集光点Ｑ２に集光するように経路を変える。そして、その経路を変えたレーザ光のうち、一部は、集光レンズ６２に入射することなく集光点Ｑ２に集光する経路をとる。一方、その他のレーザ光は集光レンズ６２に入射し、集光点Ｑ１に集光するように経路を変える。そこで、Ｒの位置に発光部４を配置することにより、発光部４の照射面には、集光点Ｑ１に集光するレーザ光と集光点Ｑ２に集光するレーザ光とによって光強度分布が形成される。
【０１１８】
すなわち、図示する構成により、反射鏡の焦点位置における部分を最も強く励起し、焦点位置の周辺部分を照射面におけるレーザ光の光強度分布に応じた強さで励起することができる。また、集光レンズ６１、及び集光レンズ６２の仕様、Ｐの位置などを適宜変更することにより、光強度分布の形状を適宜制御することもでき、それにより、ヘッドランプの投光パターンを自在に制御することができる。また、光強度分布を形成するために３つ以上の集光レンズを用いてもよい。
【０１１９】
〔集光レンズ＋アパーチャ〕
図９は、照射面におけるレーザ光の光強度分布を制御するために、レーザ素子２から出射されたレーザ光を発光部４に向けて集光する集光レンズ６３と、集光レンズ６３を通過したレーザ光の経路によって光の透過率が異なるアパーチャ６４とを用いる実施例を説明するための図である。同図において、図９（ａ）はその装置概略図を、図９（ｂ）はアパーチャ６４の概略図を示す。
【０１２０】
ここで、集光レンズ６３の仕様は特に限定されない。また、アパーチャ６４は、図９（ｂ）では、中心に開口部６４ａを有し、その周辺部は例えば透過率５０％の半透明（スリガラス状等）の領域６４ｂで構成されている。ただし、アパーチャ６４の仕様は特に限定されず、他の構成によって実現されてもよい。
【０１２１】
図９（ａ）に示すように、位置Ｐから出射されたレーザ光は、集光レンズ６３に入射することにより、集光点Ｑに集光するように経路を変える。そして、その経路上に、図９（ｂ）に示すアパーチャ６４を配置する。これにより、発光部４の照射面には、アパーチャ６４の開口部を通過したレーザ光とアパーチャ６４の透過率５０％の半透明部を通過したレーザ光とが照射される。そして、両レーザ光には透過率の差に起因する光強度が存在することから、照射面に光強度分布が形成される。
【０１２２】
その結果、図示する構成により、反射鏡の焦点位置における部分を最も強く励起し、焦点位置の周辺部分を照射面におけるレーザ光の光強度分布に応じた強さで励起することができる。また、集光レンズ６３やアパーチャ６４の仕様、Ｐの位置などを適宜変更することにより、光強度分布の形状を適宜制御することもでき、それにより、ヘッドランプの投光パターンを自在に制御することができる。
【０１２３】
〔複数の集光レンズ〕
図１０は、レーザ素子２が複数設けられているときに、照射面におけるレーザ光の光強度分布を制御するために、レーザ素子２から出射されたレーザ光を発光部４に向けて集光する集光レンズを、レーザ素子２ごとに設けてなる構成で実現する実施例を説明するための図である。図１０では、位置Ｐ１に置かれたレーザ素子２に対して集光レンズ６５が、位置Ｐ２に置かれたレーザ素子２に対して集光レンズ６６が、それぞれ設けられている。なお、集光レンズ６５、集光レンズ６６の仕様は特に限定されない。
【０１２４】
図１０に示すように、位置Ｐ１から出射されたレーザ光は、集光レンズ６５に入射することにより、集光点Ｑ１に集光するように経路を変える。また、位置Ｐ２から出射されたレーザ光は、集光レンズ６６に入射することにより、集光点Ｑ２に集光するように経路を変える。そこで、Ｒの位置に発光部４を配置することにより、発光部４の照射面には、集光点Ｑ１に集光するレーザ光と集光点Ｑ２に集光するレーザ光とによって、光強度分布が形成される。
【０１２５】
すなわち、図示する構成により、集光点Ｑ１に集光するレーザ光によって反射鏡の焦点位置における部分を最も強く励起することができる。また、集光点Ｑ１および集光点Ｑ２に集光するレーザ光の組み合わせにより、焦点位置の周辺部分を照射面におけるレーザ光の光強度分布に応じた強さで励起することができる。そして、集光レンズ６５、集光レンズ６６の仕様、Ｐ１、Ｐ２の位置などを適宜変更することにより、光強度分布の形状を適宜制御することもでき、それにより、ヘッドランプの投光パターンを自在に制御することができる。
【０１２６】
〔平行レンズ＋凹面鏡〕
図１１は、照射面におけるレーザ光の光強度分布を制御するために、レーザ素子２から出射されたレーザ光を平行光にする凸レンズ６７と、入射する平行光を２つの焦点位置に向けて反射する凹面鏡６８とを用いる実施例を説明するための図である。ここで、凸レンズ６７および凹面鏡６８の仕様は、下記の動作を実施するものであれば特に限定されない。
【０１２７】
図１１に示すように、位置Ｐから出射されたレーザ光は、凸レンズ６７に入射することにより平行光になる。そして、その平行光は凹面鏡６８に入射して、入射した平行光は、２つの集光点Ｑ１、Ｑ２に向けて反射される。そこで、Ｒの位置に発光部４を配置することにより、発光部４の照射面には、集光点Ｑ１に集光するレーザ光と集光点Ｑ２に集光するレーザ光とによって、光強度分布が形成される。
【０１２８】
すなわち、図示する構成により、集光点Ｑ１に集光するレーザ光によって反射鏡の焦点位置における部分を最も強く励起することができる。また、集光点Ｑ１および集光点Ｑ２に集光するレーザ光の組み合わせにより、焦点位置の周辺部分を照射面におけるレーザ光の光強度分布に応じた強さで励起することができる。そして、凸レンズ６７、凹面鏡６８の仕様、Ｐの位置などを適宜変更することにより、光強度分布の形状を適宜制御することもでき、それにより、ヘッドランプの投光パターンを自在に制御することができる。
【０１２９】
〔平行レンズ＋凹面鏡＋アパーチャ〕
図１２は、照射面におけるレーザ光の光強度分布を制御するために、レーザ素子２から出射されたレーザ光を平行光にする凸レンズ６７と、入射する平行光を１つの焦点位置に向けて反射する凹面鏡６９と、凹面鏡６９によって反射されたレーザ光の経路によって光の透過率が異なるアパーチャ６４とを用いる実施例を説明するための図である。ここで、凸レンズ６７、凹面鏡６９、アパーチャ６４の仕様は、下記の動作を実施するものであれば特に限定されない。
【０１３０】
図１２に示すように、位置Ｐから出射されたレーザ光は、凸レンズ６７に入射することにより平行光になる。そして、その平行光は凹面鏡６９に入射して、入射した平行光は、集光点Ｑに向けて反射される。そして、その経路上に、図９（ｂ）に示すアパーチャ６４を配置する。これにより、発光部４の照射面には、アパーチャ６４の開口部を通過したレーザ光とアパーチャ６４の透過率５０％の半透明部を通過したレーザ光とが照射される。このとき、両者の間には透過率の差に起因する光強度が存在することから、発光部４の照射面には光強度分布が形成される。
【０１３１】
その結果、図示する構成により、反射鏡の焦点位置における部分を最も強く励起し、焦点位置の周辺部分を照射面におけるレーザ光の光強度分布に応じた強さで励起することができる。また、凸レンズ６７、凹面鏡６９、アパーチャ６４の仕様、Ｐの位置などを適宜変更することにより、光強度分布の形状を適宜制御することもでき、それにより、ヘッドランプの投光パターンを自在に制御することができる。
【０１３２】
〔複数の平行レンズおよび凹面鏡〕
図１３は、レーザ素子２が複数設けられているときに、照射面におけるレーザ光の光強度分布を制御するために、レーザ素子２から出射されたレーザ光を平行光にする凸レンズと、入射する平行光を１つの焦点位置に向けて反射する凹面鏡とを、レーザ素子２ごとに設けてなる構成で実現する実施例を説明するための図である。図１３では、位置Ｐ１に置かれたレーザ素子２に対して凸レンズ６７ａが、位置Ｐ２に置かれたレーザ素子２に対して凸レンズ６７ｂが、それぞれ設けられている。また、凸レンズ６７ａに対応付けて凹面鏡６９ａが、凸レンズ６７ｂに対応付けて凹面鏡６９ｂが、それぞれ設けられている。ここで、凸レンズ６７ａ、凸レンズ６７ｂ、凹面鏡６９ａ、凹面鏡６９ｂの仕様は特に限定されない。
【０１３３】
図１３に示すように、位置Ｐ１から出射されたレーザ光は、凸レンズ６７ａに入射することにより平行光になる。そして、その平行光は凹面鏡６９ａに入射して、入射した平行光は、集光点Ｑ１に向けて反射される。また、位置Ｐ２から出射されたレーザ光は、凸レンズ６７ｂに入射することにより平行光になる。そして、その平行光は凹面鏡６９ｂに入射して、入射した平行光は、集光点Ｑ２に向けて反射される。そこで、Ｒの位置に発光部４を配置することにより、集光点Ｑ１に集光するレーザ光と集光点Ｑ２に集光するレーザ光とによって、発光部４の照射面に光強度分布が形成される。
【０１３４】
すなわち、図示する構成により、集光点Ｑ１に集光するレーザ光によって反射鏡の焦点位置における部分を最も強く励起することができる。また、集光点Ｑ１および集光点Ｑ２に集光するレーザ光の組み合わせにより、焦点位置の周辺部分を照射面におけるレーザ光の光強度分布に応じた強さで励起することができる。そして、凸レンズ６７ａ、凸レンズ６７ｂ、凹面鏡６９ａ、凹面鏡６９ｂ、Ｐ１、Ｐ２の位置などを適宜変更することにより、光強度分布の形状を適宜制御することもでき、それにより、ヘッドランプの投光パターンを自在に制御することができる。
【０１３５】
以上、レーザ光が照射される発光部４の面である照射面におけるレーザ光の光強度分布を制御するための構成について、図７〜図１３を用いて説明した。しかしながら、ヘッドランプ１等は、図７〜図１３を参照して説明した光強度分布を制御する制御手段の何れか、またはその組み合わせ、あるいは、図７〜図１３に記載された構成以外の他の制御手段を備える構成などで実現されてよい。それにより、ヘッドランプ１等は、励起光の光強度分布をヘッドランプの使用状況等に応じて制御することで任意の投光パターンを実現することができる。
〔実施例〕
次に本発明のより具体的な実施例について図１４〜図１６に基づいて説明する。なお、上述の実施形態における部材と同様の部材には同様の符号を付し、その説明を省略する。また、ここに記載された材質、形状、および各種の数値は、あくまで一例であり、本発明を限定するものではない。
〔実施例１〕
図１４は、本発明の一実施例のヘッドランプ２２を示す概略図であり、図１４（ａ）は側面図を、図１４（ｂ）は上面図をそれぞれ示す。図１４に示すように、ヘッドランプ２２は、複数のレーザ素子２と集光レンズ１１とのセット、複数の光ファイバー１２、複合レンズ６０（図７参照）、反射ミラー１４、発光部４、パラボラミラー５、および金属ベース７を備えている。
【０１３６】
集光レンズ１１は、レーザ素子２から発振されたレーザ光を、光ファイバー１２の一方の端部である入射端部に入射させるためのレンズである。レーザ素子２と集光レンズ１１とのセットは、複数の光ファイバー１２のそれぞれと一対一で対応付けられている。すなわち、レーザ素子２は、集光レンズ１１を介して光ファイバー１２と光学的に結合されている。
【０１３７】
光ファイバー１２は、レーザ素子２が発振したレーザ光を発光部４へと導く導光部材である。この光ファイバー１２は、中芯のコアを、当該コアよりも屈折率の低いクラッドで覆った２層構造をしており、入射端部から入射したレーザ光は、光ファイバー１２の内部を通り、他方の端部である出射端部から出射する。光ファイバー１２の出射端部はフェルール等により束ねられている。
【０１３８】
光ファイバー１２の出射端部から出射から出射したレーザ光は、複合レンズ６０によってレーザ光の光強度分布が制御され、続いて、反射ミラー１４によって反射されることで光路を変更し、パラボラミラー５の窓部６を通って発光部４へ導かれる。
【０１３９】
なお、複合レンズ６０は、図８〜図１３を参照して説明した構成で実現されてもよい。このことは、図１５、図１６により説明する実施例においても同様である。
【０１４０】
（レーザ素子２の詳細）
レーザ素子２は、４０５ｎｍのレーザ光を出射する、１Ｗ出力のものであり、合計１０個設けられている。そのため、レーザ光の総出力は１０Ｗとなる。
【０１４１】
（発光部４の詳細）
発光部４は、白色で発光するように、例えば３種類のＲＧＢ蛍光体が混合されている。このとき、赤色蛍光体は、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕであり、緑色蛍光体は、β−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕであり、青色蛍光体は（ＢａＳｒ）ＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕとすることができる。
【０１４２】
発光部４の形状は、例えば、直径２ｍｍで、厚さ０．２ｍｍの円盤状である。上記蛍光体の粉末が焼結されて固められている。
【０１４３】
発光部４は、パラボラミラー５の焦点位置およびその周辺部分を含むように配置されるとともに、焦点位置における部分が最も強く励起され、焦点位置の周辺部分は、照射面におけるレーザ光の光強度分布に応じた強さで励起されるよう配置されている。
【０１４４】
(金属ベース７の詳細)
金属ベース７は、銅からなるものであり、発光部４が配置される側の表面にアルミニウムが蒸着されている。ただし、鉄などからなるものであってもよい。
【０１４５】
（ヘッドランプ２２の効果）
図１４（ｂ）は、ヘッドランプ２２の上面図を示し、発光部４がレーザ光で励起されている様子を示す。同図において、照射面上の領域Ａは、パラボラミラー５の焦点位置を含むとともに、レーザ光によって強く励起されている領域である。照射面上の領域Ｂは、パラボラミラー５焦点位置の周辺部分に該当し、領域Ａに比べると相対的に弱い強度で照射されている領域である。
【０１４６】
図１４（ｂ）に示すように、ヘッドランプ２２では、複合レンズ６０がレーザ光の光強度分布を制御することによって、照射面の領域Ａを強い強度で励起し、照射面の領域Ｂを弱い強度で励起している。その結果、ヘッドランプ２２から出射される光の投光パターンを制御している。
【０１４７】
また、ヘッドランプ２２は、ハーフのパラボラミラー５を用いると、パラボラミラー５に反射した蛍光のうちの、制御できなかった迷光が出射される範囲がパラボラミラー５のパラボラ側とその反対側とで異なり、迷光はパラボラミラー５のパラボラ側により多く出射される。したがって、その特性を利用して、パラボラミラー５のパラボラ側を道路側に向けた車両前照灯にヘッドランプ２２を適用することにより、真正面を十分に明るく照らしつつ、パラボラミラー５のパラボラ側(道路側)も適切に照らすことができ、運転時の安全性を高めることができる。
【０１４８】
さらに、ハーフのパラボラミラー５では、照射面に対して垂直な方向の発光部４の厚さによって投光パターンを変化させることができる。具体的には、発光部４の厚さを厚くすることにより、円形に近い投光パターンを実現でき、発光部４の厚さを薄くすることにより、横長状の投光パターンを実現することができる。このように、ヘッドランプ２２は、発光部４の厚さを変化させることによっても、投光パターンに変化を与えることができるという効果を有する。
〔実施例２〕
図１５は、本発明の別の実施例のヘッドランプ２３を示す概略図である。図１５に示すように、ヘッドランプ２３は、複数のレーザ素子２と集光レンズ１１とのセット、複数の光ファイバー１２、複合レンズ６０、反射ミラー１４、発光部４、ガラス板５５、および円形パラボラミラー５１を備えている。
【０１４９】
実施例１との大きな違いは、ヘッドランプ２３では、発光部４が透明なガラス板５５上に塗布されており、そのガラス板５５は、円形パラボラミラー５１の内面に内接するように配置されている点である。また、ヘッドランプ２３は円形パラボラミラー５１用いるため、横長の発光部４（照射面の幅が広い蛍光体）を用いると横長状の投光パターンを実現することができるなど、発光部４の厚さではなく、発光部４の形状によって投光パターンを制御しやすくなるという効果を有する。
〔実施例３〕
図１６は、本発明の別の実施例のヘッドランプ２４を示す概略図である。図１６に示すように、ヘッドランプ２４は、複数のレーザ素子２と集光レンズ１１とのセット、複数の光ファイバー１２、複合レンズ６０、発光部４、ガラス板５５、および円形パラボラミラー５１を備えている。
【０１５０】
ヘッドランプ２４では、円形パラボラミラー５１の頂上部に開口部５１ａが設けられており、この開口部５１ａを通して、発光部４の裏側（ガラス板５５に対向する面の反対側）からレーザ光を照射する。
【０１５１】
それゆえ、実施例１および実施例２で用いられる反射ミラー１４を必要とせず、製作費を低減できるとともに、設計レイアウトの自由度を高めることができるなどの効果を奏する。
【０１５２】
〔ヘッドランプ１等によって得られる効果〕
以下、ヘッドランプ１等によって得られる効果を説明する。
【０１５３】
ヘッドランプ１等は、レーザ光を出射するレーザ素子２と、レーザ素子２から出射されたレーザ光を受けて蛍光を発する発光部４と、発光部４が発生させた蛍光を反射するパラボラミラー５とを備え、発光部４は、パラボラミラー５の焦点位置およびその周辺部分を含むように配置されるとともに、焦点位置における部分が最も強く励起され、焦点位置の周辺部分は、レーザ光が照射される発光部４の面である照射面におけるレーザ光の光強度分布に応じた強さで励起される。
【０１５４】
上記構成によれば、発光部４は、パラボラミラー５の焦点位置およびその周辺部分を含むように配置されている。そして、発光部４は、焦点位置における部分が最も強く励起され、焦点位置の周辺部分は、レーザ光が照射される発光部４の面である照射面におけるレーザ光の光強度分布に応じた強さで励起される。
【０１５５】
したがって、発光部４は、パラボラミラー５の焦点位置における部分が最も強く励起されるため、その部分から発生した蛍光をパラボラミラー５で反射させることにより、真正面を狭い立体角で明るく照らすことができる。
【０１５６】
また、パラボラミラー５の焦点位置の周辺部分における発光部４は、照射面におけるレーザ光の光強度分布に応じた強さで励起されるため、その周辺部分から発生した蛍光をパラボラミラー５で反射させることにより、広い立体角で真正面の周辺部を適度に照らすことができる。そして、そのレーザ光の光強度分布は、ヘッドランプの用途、使用状況に応じて与えることにより、投光先の投光パターンを任意に変更することができる。つまり、ヘッドランプ１等は、従来の課題である、焦点位置の周辺部にレーザ光が照射されておらず、焦点位置にのみレーザ光が照射されていることにより配光状態が限定された投光しか実現しえなかったという問題を解決することができる。
【０１５７】
このように、ヘッドランプ１等は、自装置の用途、使用状況に応じて任意の投光パターンを実現することができるため、従来のヘッドランプに比べて格段にユーザの利便性を高めることができる。
【０１５８】
さらに、ヘッドランプ１等では、レーザ光の光強度分布を制御することにより、自装置から出射される光の投光パターンを制御する構成であってよい。
【０１５９】
上記構成によれば、自装置から出射される光の投光パターンを制御するためには励起光の光強度分布のみを制御すればよく、他の追加的な構成を必要としないため、発光装置をシンプルな構造で実現することができる。
【０１６０】
さらに、ヘッドランプ１等では、レーザ素子２から出射されたレーザ光の光強度分布を制御する光強度分布制御手段を備える構成であってよい。
【０１６１】
上記構成によれば、ヘッドランプ１等は、複合レンズ６０等を備える。したがって、複合レンズ６０等は、ヘッドランプ１等の用途、使用状況に応じてレーザ光の光強度分布を制御すればよく、それにより任意の投光パターンをユーザに提供することができる。
【０１６２】
また、複合レンズ６０等は、ヘッドランプ１等のサイズ、形状等に応じて取りうる構成を適宜決めることができることため、ヘッドランプ１等の設計の自由度を高めることもできる。
【０１６３】
さらに、ヘッドランプ１等では、パラボラミラー５は、放物線の対称軸を中心に放物線を回転させることによって形成される曲面を、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含んでいる構成であってよい。
【０１６４】
パラボラミラー５の少なくとも一部を放物面（パラボラ）にすることで、発光部４の蛍光を所定の立体角内に効率的に投光することができ、その結果、蛍光の利用効率を高めることができる。
【０１６５】
また、例えばパラボラミラー５の半分をパラボラとし、残り半分をパラボラ以外の構造（例えば、反射板）とすると、パラボラミラー５に反射した蛍光のうちの、制御できなかった迷光が出射される範囲がパラボラミラー５のパラボラ側とその反対側とで異なる。具体的には、迷光はパラボラミラー５のパラボラ側により多く出射される。この特性を利用して、パラボラミラー５のパラボラ側を適切に照らすことができる。
【０１６６】
これにより、ヘッドランプ１等は、使用状況に応じて、さらにバリエーション豊かな投光パターンを実現することができる。
【０１６７】
なお、上記構成において、照射面に対して垂直な方向の発光部４の厚さによって投光パターンを変化させることができる。つまり、発光部４の厚さを厚くすることにより、円形に近い投光パターンを実現でき、発光部４の厚さを薄くすることにより、横長状の投光パターンを実現することができる。
【０１６８】
さらに、ヘッドランプ１等では、パラボラミラーは、円、楕円または放物線の対称軸を回転軸として当該円、楕円または放物線を回転させることによって形成される曲面の少なくとも一部を含んでいる構成であってよい。
【０１６９】
上記構成によれば、例えばパラボラミラーを円形パラボラとすることで、例えば、横長の蛍光体（照射面の幅が広い蛍光体）を用いると横長状の投光パターンを実現することができるなど、発光部４の厚さではなく、発光部４の形状によって投光パターンを制御しやすくなるという効果を得ることができる。
【０１７０】
ヘッドランプ１等は、車両用前照灯や照明装置などに好適に適用することができる。これにより、例えばヘッドランプ１等を車両用前照灯に適用した場合、当該車両用前照灯は、車両の走行状態に応じた投光パターンを実現することができ、ユーザの利便性を高めることができる。
【０１７１】
さらに、車両用前照灯を備えた自動車１０であって、車両用前照灯は、レーザ光を出射するレーザ素子２と、レーザ素子２から出射されたレーザ光を受けて蛍光を発する発光部４と、発光部４が発生させた蛍光を反射する反射曲面を有するパラボラミラー５と、その反射曲面と対向する面を有するとともに、発光部４を支持する支持部材とを備え、上記車両用前照灯は、上記反射曲面が鉛直下側に位置するように自動車１０に配設されていることを特徴としている。
【０１７２】
車両用前照灯が自動車１０に配設された状態において、車両用前照灯の鉛直下側部分は反射曲面を有するパラボラミラー５であり、鉛直上側部分は、支持部材であるため、発光部４が発した蛍光のうち、パラボラミラー５で制御できなかった蛍光は車両用前照灯のパラボラミラー５側、すなわち、鉛直下側により多く出射される。それゆえ、パラボラミラー５によって制御された光で遠方（自動車１０の正面）を照らすとともに、パラボラミラー５で制御できなかった蛍光によって自動車１０の近傍かつ下方向を照らすことができる。従って、パラボラミラー５で制御できなかった蛍光を有効利用できるとともに、自動車１０の正面を明るく照らしつつ、車両用前照灯の照明範囲を広げることができる。
〔他の実施形態〕
図１７は、図５の投光パターンの変形例を示し、車両前照灯に適用されたヘッドランプ１０１が道路に向かって楕円形の投光を行うときの一例を示す図である。
【０１７３】
図示するように、発光部１０４上における互いに直交する方向の線分をａ−ｂ線およびｃ−ｄ線としたときに、発光部１０４は、ａ−ｂ線およびｃ−ｄ線の交点とパラボラミラー１０５の焦点位置とが重なるように位置決めされる。そして、レーザ光源ユニット１３５は、発光部１０４における、パラボラミラー１０５の焦点位置に対応する部分を最も強く励起し、焦点位置の周辺部分をレーザ光の光強度分布に応じた強さで励起する。
【０１７４】
このことを、図１９、図２０を用いて具体的に説明する。図１９は、図１７のａ−ｂ線（ａ−ｂ方向）におけるレーザ光の光強度分布の一例を示す図である。図２０は、図１７のｃ−ｄ線（ｃ−ｄ方向）におけるレーザ光の光強度分布の一例を示す図である。
【０１７５】
図１９に示すように、レーザ光源ユニット１３５は、図１７のａ−ｂ方向において、３ｍｍの範囲で示される光照射領域の光強度が強く、そして、その３ｍｍの両側３ｍｍずつの範囲で示される光照射領域の光強度が弱くなるようレーザ光を照射する。さらに、図２０に示すように、レーザ光源ユニット１３５は、図１７のｃ−ｄ方向において、１ｍｍの範囲で示される光照射領域の光強度が強く、そして、その１ｍｍの両側１ｍｍずつの範囲で示される光照射領域の光強度が弱くなるようレーザ光を照射する。つまり、ａ−ｂ方向は、ｃ−ｄ方向に比べて、光照射領域および光強度の強い領域が３倍拡がっている。
【０１７６】
このレーザ光が発光部１０４に照射されることで、図１８の投光が得られる。図１８は、図１７に記載のヘッドランプ１０１が壁に向かって投光したときに壁に映る投光イメージの一例を示す図である。同図では、図面縦方向を壁の高さ方向とし、図面横方向を壁の水平方向としたときの投光パターンが示されている。図示するように、壁面には、高さ：横幅が約１：３の楕円形状の投光パターンが映し出される。これは、図１７、図１８の光強度分布を有するレーザ光により発光部１０４が励起されることで得られる投光パターンである。
【０１７７】
なお、図１９、および図２０に記載された数値範囲は、あくまで一例であって、ここに記載する数値に限定されない。したがって、楕円形状の投光パターンであっても、高さ：横幅の比率は１：３に限られない。ただし、ヘッドランプ１０１が自動車の前照灯として用いられる場合には、高さ：横幅の比率は、１：３〜１：４となることが好ましい。このことを図２１により説明する。
【０１７８】
図２１は、ヘッドランプ１０１を自動車の前照灯に用いたときの投光形状を示す概略図である。自動車の前照灯においては、楕円の投光パターンは、道路中央と左右の歩道や道路標識などを効率的に照らすうえで必要な形状である。この比率が小さいと左右の歩道や同慮標識が十分に照らされず、広すぎると過度な照射となる。このため、ヘッドランプ１０１が自動車の前照灯として用いられる場合には、楕円の形状は、高さ：横幅の比率を１：３〜１：４とすることが好ましい。
〔シリンドリカルレンズ〕
次に、レーザ光を所望の楕円形に制御する方法等を図２２等により説明する。図２２は、シリンドリカルレンズ１１０の斜視図である。シリンドリカルレンズは、一方向のみ光線の角度を変更する（像の倍率を変更する）ことが可能なレンズとして知られている。ここで、図中のＢは高さ方向を示し、図中のＡは、Ｂに対して平行な水平方向を示す。
【０１７９】
このシリンドリカルレンズ１１０を用いて、レーザ光を楕円形状で発光部１０４に投光する方法を図２３、図２４により説明する。図２３は、Ａ方向（水平方向）から視たレーザ光源ユニット内部における光路を説明するための図である。図２４は、Ｂ方向（高さ方向）から視たレーザ光源ユニット内部における光路を説明するための図である。
【０１８０】
ここで、レーザ光源ユニットの内部には、レーザ素子１０２、集光レンズ１１１、およびシリンドリカルレンズ１１０がその順序で配置されている。そして、レーザ素子１０２から出射したレーザ光は、集光レンズ１１１およびシリンドリカルレンズ１１０を透過して発光部１０４に照射される。
【０１８１】
このとき、図２３に示すように、Ａ方向（水平方向）から光路を視ると、集光レンズ１１１で集光されたレーザ光は、シリンドリカルレンズ１１０でさらに集光される。つまり、シリンドリカルレンズ１１０を用いることで、シリンドリカルレンズ１１０を用いない場合よりも、高さ方向においてレーザ光をさらに集光することができる。
【０１８２】
一方、図２４に示すように、Ｂ方向（高さ方向）から光路を視ると、集光レンズ１１１で集光されたレーザ光は、シリンドリカルレンズ１１０で集光されることなく、発光部４に到達する。つまり、たとえシリンドリカルレンズ１１０を用いたとしても、水平方向のおける集光倍率は殆ど変わらない。
【０１８３】
このように、シリンドリカルレンズ１１０を用いることで、レーザ光を、高さ方向においては集光し、水平方向においては殆ど集光しない構成を実現することができる。その結果、発光部１０４上のレーザ光のスポット形状の縦横比を自由に変更することができる、つまり、レーザ光を所望の楕円形状に制御することができる。
【０１８４】
なお、レーザ光を所望の楕円形状に制御する手段は、集光レンズとシリンドリカルレンズとの組み合わせに限定されない。例えば、その手段は、レーザ光を透過させ、そのレーザ光を発光部１０４に導光する楕円形の凸レンズであっても、レーザ光を所望の楕円形状に制御することができる。
〔凸レンズを用いて投光する構成〕
次に、パラボラミラーの代わりに、凸レンズを用いて投光する構成を図２５により説明する。図２５は、発光部１０４で発生した蛍光をヘッドンランプの外部に照射するために凸レンズ１０８を用いる構成を説明するための図である。
【０１８５】
本実施形態に係るヘッドランプでは、発光部１０４で発生した蛍光をヘッドランプの外部に照射するために、パラボラミラー５ではなく、凸レンズ１０８を用いる。このとき、発光体１０４は、凸レンズ１０８の焦点位置に重なるように配置されている。さらに、発光体１０４は、凸レンズ１０８の焦点位置における部分が最も強く励起され、焦点位置の周辺部分は、レーザ光が照射される発光部１０４の面である照射面におけるレーザ光の光強度分布に応じた強さで励起される。
【０１８６】
この構成において、レーザ光の照射により発光部１０４で発生した蛍光は、発光部１０４における、レーザ光照射面に対して垂直な方向が最も光強度が強くなる。そのため、当該垂直な方向に凸レンズ１０８を配置することで、蛍光を効率よく集光することができ、かつ、集光した光をヘッドランプの外部に効率的に照射することができる。
【０１８７】
なお、参考として、図２５の構成を上記照射面に垂直な方向から視た様子を図２６に示す。同図では、見易さを考慮して、凸レンズ１０８を点線で示し、発光部１０４および金属ベース１０７を実線で示している。図示するように、レーザ光は、楕円形状で発光部１０４に照射されている。図中、黒丸で示す位置が、凸レンズ１０８の焦点位置に該当する。
【０１８８】
なお、レーザ素子の数量、束ね方、平行ビームを得る方法、レーザスポット形状の制御などは、上述した方法を適宜用いればよい。さらに、レーザ光の出力、波長、蛍光体材料なども、上述した構成を適宜組み合わせて用いればよい。
【０１８９】
また、説明したように、発光体１０４は、凸レンズ１０８の焦点位置における部分が最も強く励起され、焦点位置の周辺部分は、レーザ光が照射される発光部１０４の面である照射面におけるレーザ光の光強度分布に応じた強さで励起される。このとき得られる効果も、上述したのと同様の効果が得られる。
【０１９０】
次に、パラボラミラーの代わりに、凸レンズを用いて投光する他の構成を図２７により説明する。図２７は、発光部１０４で発生した蛍光をヘッドランプの外部に照射するために凸レンズ１０８を用いる他の構成を説明するための図である。なお、同図では、図２６の金属ベース１０７が硝子板１０９に置き換えられている。また、レーザ光は、金属ベース１０７から見て、凸レンズ１０８とは反対側から発光部１０４に照射される。参考として、図２７の構成を上記照射面に垂直な方向から視た様子を図２８に示す。このような構成によっても、図２５に記載のヘッドランプと同様の効果を実現することができる。
【０１９１】
図２５〜図２８から分かるように、凸レンズを用いて投光する構成は、種々の態様により実現することができる。したがって、発光部に対するレーザ素子の取付位置等に制約が存在する場合であっても、凸レンズを用いて投光する構成は、設計条件に応じて種々の態様で実現することができる。すなわち、本実施形態に係るヘッドランプは、設計自由度の高い装置をユーザに提供することができる。
〔パラボラミラーおよびレンズを併用して投光する構成〕
次に、パラボラミラー１０５および凸レンズ１０８を用いて投光する構成を図２９により説明する。図２９は、発光部１０４で発生した蛍光をヘッドンランプの外部に照射するためにパラボラミラー１０５および凸レンズ１０８を用いる構成を説明するための図である。
【０１９２】
図２９に示すヘッドランプは、少なくとも、発光部１０４、パラボラミラー１０５、金属ベース１０７、および凸レンズ１０８を備える。
【０１９３】
発光部１０４は、金属ベース１０７に取り付けられ、かつ、パラボラミラー１０５の第一焦点位置に重なるように配置されている。発光部１０４は、パラボラミラー１０５の第一焦点位置における部分が最も強く励起され、焦点位置の周辺部分は、レーザ光が照射される発光部１０４の面である照射面におけるレーザ光の光強度分布に応じた強さで励起される。
【０１９４】
凸レンズ１０８は、凸レンズ１０８の焦点位置とパラボラミラー１０５の第二焦点位置とが重なるように設けられる。これにより、あたかも図２５の発光部１０４が凸レンズ１０８の焦点位置に存在する、つまり、凸レンズ１０８の焦点位置に仮想光源が存在し、その仮想光源が投光するものとみなすことができる。参考として、図２９の構成を上記照射面に垂直な方向から視た様子を図３０に示す。このような構成によっても、図２９に記載のヘッドランプと同様の効果を実現することができる。
【０１９５】
このように、発光部１０４、パラボラミラー１０５、金属ベース１０７、および凸レンズ１０８を上記位置関係にしたがって配置することにより、蛍光を効率よく集光することができ、かつ、集光した光をヘッドランプの外部に効率的に照射することができる。
【０１９６】
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、上記発光部が発生させた蛍光を反射する反射鏡とを備え、上記発光部は、上記反射鏡の焦点位置およびその周辺部分を含むように配置されるとともに、上記焦点位置における部分が最も強く励起され、上記焦点位置の周辺部分は、上記励起光が照射される上記発光部の面である照射面における上記励起光の光強度分布に応じた強さで励起されることを特徴としている。
【０１９７】
上記構成によれば、発光部は、反射鏡の焦点位置およびその周辺部分を含むように配置されている。そして、発光部は、焦点位置における部分が最も強く励起され、焦点位置の周辺部分は、励起光が照射される上記発光部の面である照射面における励起光の光強度分布に応じた強さで励起される。
【０１９８】
したがって、発光部は、反射鏡の焦点位置における部分が最も強く励起されるため、その部分から発生した蛍光を反射鏡で反射させることにより、真正面を狭い立体角で明るく照らすことができる。
【０１９９】
また、反射鏡の焦点位置の周辺部分における発光部は、照射面における励起光の光強度分布に応じた強さで励起されるため、その周辺部分から発生した蛍光を反射鏡で反射させることにより、広い立体角で真正面の周辺部を適度に照らすことができる。そして、その励起光の光強度分布は、発光装置の用途、使用状況に応じて与えることにより、投光先の投光パターンを任意に変更することができる。つまり、本発明に係る発光装置は、従来の課題である、焦点位置の周辺部にレーザ光が照射されておらず、焦点位置にのみレーザ光が照射されていることにより配光状態が限定された投光しか実現しえなかったという問題を解決することができる。
【０２００】
このように、本発明に係る発光装置は、自装置の用途、使用状況に応じて任意の投光パターンを実現することができるため、従来の発光装置に比べて格段にユーザの利便性を高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【０２０１】
本発明は、任意の投光パターンを実現することが可能な発光装置に関し、特に、車両用前照灯、照明装置、及び車両に好適に適用することができる。
【符号の説明】
【０２０２】
１、２１、２２、２３、２４、１０１  ヘッドランプ
２、１０２      レーザ素子
３      レンズ
４、１０４      発光部
５、１０５      パラボラミラー
５ｂ    開口部
６      窓部
７、１０７      金属ベース
１０    自動車（車両）
１１、１１１    集光レンズ
１２    光ファイバー
１４    反射ミラー
３５、１３５    レーザ光源ユニット
５１    円形パラボラミラー
５１ａ  開口部
５５    ガラス板
６０    複合レンズ（光強度分布制御手段）
６１、６２、６３、６５、６６  集光レンズ（光強度分布制御手段）
６４    アパーチャ（光強度分布制御手段）
６７、６７ａ、６７ｂ  凸レンズ（光強度分布制御手段）
６８、６９、６９ａ、６９ｂ  凹面鏡（光強度分布制御手段）
１０８  凸レンズ
１０９  硝子板
１１０  シリンドリカルレンズ
１１１  集光レンズ（凸レンズ）
Ａ、Ｂ  領域
Ｐ、Ｐ１、Ｐ２  位置
Ｑ、Ｑ１、Ｑ２  集光点
【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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