(57)【要約】【課題】レーザ光を照射したときの発光部の温度上昇を抑えることが可能な照明装置を提供する。【解決手段】ヘッドランプ１は、レーザ光を出射する半導体レーザ２と、酸窒化物蛍光体を焼結させた蛍光体焼結体を含み、半導体レーザ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５と、を備える。これにより、ヘッドランプ１は、発光部に発生する熱を迅速に外部に放熱させることができるため、高出力・高密度のレーザ光を照射したときの発光部の温度上昇を抑えることができるという効果を奏する。【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、
酸窒化物蛍光体を焼結させた蛍光体焼結体を含み、上記レーザ光源から出射されたレーザ光を受けて蛍光を発する発光部と、
を備えることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
上記蛍光体焼結体は、互いに異なる色の蛍光を発する複数種類の焼結体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３】
上記複数種類の焼結体は、上記レーザ光の光軸に沿って積層されていることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
上記複数種類の焼結体は、互いに隣接して配置されていることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
【請求項５】
上記複数種類の焼結体は、青色、赤色、および緑色の蛍光をそれぞれ発することを特徴とする請求項２から４の何れか１項に記載の照明装置。
【請求項６】
上記酸窒化物蛍光体は、ＣｅのドープされたＣａα−ＳｉＡｌＯＮ蛍光体、Ｃｅのドープされたβ−ＳｉＡｌＯＮ蛍光体、またはＣｅのドープされたＪＥＭ相蛍光体であることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の照明装置。
【請求項７】
上記酸窒化物蛍光体は、ＥｕのドープされたＣＡＳＮ蛍光体、またはＥｕのドープされたＳＣＡＳＮ蛍光体であることを特徴とする請求項２から５の何れか１項に記載の照明装置。
【請求項８】
上記酸窒化物蛍光体は、Ｅｕのドープされたβ−ＳｉＡｌＯＮ蛍光体であることを特徴とする請求項２から５の何れか１項に記載の照明装置。
【請求項９】
上記発光部は、上記レーザ光を透過する透光体を含んでいることを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載の照明装置。
【請求項１０】
レーザ光を出射するレーザ光源と、
酸窒化物蛍光体と窒化珪素からなる封止材とを含み、上記レーザ光源から出射されたレーザ光を受けて蛍光を発する発光部と、
を備えることを特徴とする照明装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載の照明装置と、
上記発光部から出射した光を反射することにより、所定の立体角内を進む光線束を形成する反射鏡と、を備えることを特徴とする車両用前照灯。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光源と当該レーザ光源からのレーザ光により蛍光を発する発光部とを備える照明装置、特に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照明光として用いる照明装置の研究が盛んになってきている。
【０００３】
このような照明装置の一例が特許文献１、２に開示されている。
【０００４】
特許文献１の光源（照明装置）は、一次ビームを送出するための少なくとも１つのＬＥＤと、一次ビームを二次ビームに変換するための少なくとも１つの発光変換体とを有する。そして、その発光変換体は多結晶セラミック体であり、該多結晶セラミック体自体は、部分的にまたは全体で発光体として作用する。また、セラミック体を形成するベース材料の少なくとも一部は、ドープ物質により活性化されている。
【０００５】
また、特許文献２に記載の、半導体発光素子から発された光の波長を変換するプレート状のセラミックス部材は、二種類以上のセラミックス素材から構成され、複数のブロックに区画されている。それぞれのブロックは、二種類以上のセラミックス素材の中からそれぞれ選択された一種類のセラミックス素材からなり、二種類以上のセラミックス素材のうちの少なくとも一種類のセラミックス素材は、光の波長を変換する波長変換材料を含有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１４６８３５号公報（平成１６年５月２０日公開）
【特許文献２】特開２００９−１７７１０６号公報（平成２１年８月  ６日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の技術には次のような問題がある。
【０００８】
すなわち、特許文献１の光源は、光源としてＬＥＤを使用している。そのため、特許文献１は、高出力・高密度のレーザ光が発光変換体に照射されたときの発光変換体の温度上昇を低減することについて、何ら解決方法を提供するものではない。また、特許文献１の発光変換体は、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、ＹＡＧの群および／またはＹ２Ｏ３（酸化イットリウム）から選択されたベース材料のセラミックス体を使用しており、蛍光体として酸窒化物蛍光体を使用するものではない。
【０００９】
さらに、特許文献２のセラミックス部材は、透光性材料（Ａｌ２Ｏ３等）と蛍光体セラミック素材とを組み合わせ、それらを別々に区画している。しかしながら、特許文献２には、蛍光体セラミックス素材が透光性を有する旨は開示も示唆もされていない。そのため、特許文献２の蛍光体セラミックス素材は、透光性を有するとともに、自身が蛍光体および放熱体であるという構成を備えるものではない。
【００１０】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、その目的は、レーザ光を照射したときの発光部の温度上昇を抑えることが可能な照明装置及び車両用前照灯を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る照明装置は、上記課題を解決するために、レーザ光を出射するレーザ光源と、酸窒化物蛍光体を焼結させた蛍光体焼結体を含み、上記レーザ光源から出射されたレーザ光を受けて蛍光を発する発光部と、を備えることを特徴としている。
【００１２】
上記構成によれば、発光部は、レーザ光源から出射されたレーザ光を受けて蛍光を発する。そのレーザ光は、他の励起光源（例えばＬＥＤ）と比べて高出力・高密度であるため、その照射を受けた発光部の温度は上昇しやすくなる。そのため、発光部は、発生する熱を迅速に外部に放熱できなければ、熱によって劣化（変色、変形）してしまう。
【００１３】
この点、本発明に係る照明装置では、発光部は、酸窒化物蛍光体を焼結させた蛍光体焼結体を含んでおり、この酸窒化物蛍光体は、熱伝導率が他の多くの蛍光体材料と比べて高い窒化珪素（ＳｉＮ：熱伝導率（約２０Ｗ／ｍＫ））を母材とするものである。つまり、本発明に係る照明装置では、高い熱伝導率の酸窒化物蛍光体を含む発光部を備えることで、例えば発光部に熱伝導性部材を接触させるなどにより、発光部に発生する熱を迅速に外部に放熱させることができる。それゆえ、本発明に係る照明装置は、たとえ高出力・高密度のレーザ光が照射されたとしても、発光部が熱によって劣化する問題を容易に解決することができる。
【００１４】
加えて、酸窒化物蛍光体は、焼結されて蛍光体焼結体となると透明性が増し、それにより高い透光性を示すようになる。つまり、発光部は、酸窒化物蛍光体を焼結させた蛍光体焼結体を含むことにより、自身が蛍光体および放熱体であると同時に、高い透光性という性質を備えるようになる。そのため、例えば、発光部が、青色レーザ光を照射されると、発光部を透過する際に青色光の一部を黄色光に変換し、かつ、その透光性ゆえに青色光の一部を透過させることができる。これにより、発光部は、青色光と黄色光とが混色された白色光を出力することができる。しかも、このとき、発光部は、自身が放熱体として機能するため、熱による劣化も併せて抑制することができる。
【００１５】
このように、本発明に係る照明装置は、上記構成を備えることにより、レーザ光を照射したときの発光部の温度上昇を抑えることができるという効果を奏する。
【００１６】
また、本発明に係る照明装置は、上記課題を解決するために、レーザ光を出射するレーザ光源と、酸窒化物蛍光体と窒化珪素からなる封止材とを含み、上記レーザ光源から出射されたレーザ光を受けて蛍光を発する発光部と、を備えることを特徴としている。
【００１７】
上記構成によれば、発光部は、酸窒化物蛍光体と窒化珪素からなる封止材とを含む。ここで、酸窒化物蛍光体は、熱伝導率が他の多くの蛍光体材料と比べて高い窒化珪素（ＳｉＮ：熱伝導率（約２０Ｗ／ｍＫ））を母材とするものである。さらに、発光部は、酸窒化物蛍光体を封止するための封止材として窒化珪素を用いている。
【００１８】
このため、本発明に係る発光部は、ともに高い熱伝導率を有する酸窒化物蛍光体および封止材を含むことになるため、例えば発光部に熱伝導性部材を接触させるなどにより、発光部に発生する熱を迅速に外部に放熱させることができる。それゆえ、本発明に係る照明装置は、たとえ高出力・高密度のレーザ光が照射されたとしても、発光部が熱によって劣化する問題を容易に解決することができる。
【００１９】
また、発光部は、その厚みがある範囲内に収まっておればレーザ光を透過させることができるため、上述したように、青色光と黄色光とが混色された白色光を出力するなどの構成を実現することができる。しかも、このとき、発光部は、自身が放熱体として機能するため、熱による劣化も併せて抑制することができる。
【００２０】
このように、本発明に係る照明装置は、上記構成を備えることにより、レーザ光を照射したときの発光部の温度上昇を抑えることができるという効果を奏する。
【００２１】
本発明に係る車両用前照灯は、上記課題を解決するために、上記の照明装置と、上記発光部から出射した光を反射することにより、所定の立体角内を進む光線束を形成する反射鏡と、を備えることを特徴としている。
【００２２】
上記構成によれば、反射鏡は、発光部からの光を反射することにより、車両用前照灯の前方へ進む光線束を形成することができる。そして、車両用前照灯は、上記照明装置を備えているため、レーザ光を照射したときの発光部の温度上昇を抑えることが可能である。それゆえ、本発明に係る車両用前照灯では、熱による発光部の劣化（変色や変形）が抑制されるため、車両前照灯そのものの寿命を延ばすことができる。
【００２３】
また、本発明の照明装置では、上記蛍光体焼結体は、互いに異なる色の蛍光を発する複数種類の焼結体を含むことが好ましい。
【００２４】
上記構成によれば、蛍光体焼結体は、互いに異なる色の蛍光を発する複数種類の焼結体を含む。これにより、本発明の照明装置は、レーザ光が照射されることで、レーザ光を照射したときの発光部の温度上昇を抑えることができるとともに、複数の異なる色の蛍光を混色した多種多様な色の出力や、色温度の制御などを容易に実現することができる。
【００２５】
また、本発明の照明装置では、上記複数種類の焼結体は、上記レーザ光の光軸に沿って積層されていることが好ましい。
【００２６】
種類の異なる蛍光体を混ぜて、それを透明な焼結体に焼結することは技術的に極めて困難である。
【００２７】
そこで、複数種類の焼結体をレーザ光の光軸に沿って積層すれば、互いに異なる色の蛍光を発する複数種類の焼結体を含むように発光部を作製することができ、上述した技術的な困難性を克服することができる。また、積層された複数種類の焼結体のそれぞれの特性（材料、厚みなど）を変化させることで、バリエーション豊かに、多種多様な色の出力や、色温度の制御などを実現することができる。
【００２８】
また、本発明の照明装置では、上記複数種類の焼結体は、互いに隣接して配置されていることが好ましい。
【００２９】
種類の異なる蛍光体を混ぜて、それを透明な焼結体に焼結することは技術的に極めて困難である。
【００３０】
そこで、複数種類の焼結体を互いに隣接して配置すれば、互いに異なる色の蛍光を発する複数種類の焼結体を含むように発光部を作製することができ、上述した技術的な困難性を克服することができる。また、複数種類の焼結体の配置を変化させることで、バリエーション豊かに、多種多様な色の出力や、色温度の制御などを実現することができる。
【００３１】
また、本発明の照明装置では、上記複数種類の焼結体は、青色、赤色、および緑色の蛍光をそれぞれ発することが好ましい。
【００３２】
照明装置の用途によっては、例えば車両用前照灯などでは、要求される白色の色度範囲が法律により規定されている。そこで、本発明に係る照明装置が車両用前照灯に適用される場合などを想定すると、発光部が、白色光を出力することが可能な構成で実現されていることが好ましい。
【００３３】
そこで、上記複数種類の焼結体は、青色、赤色、および緑色の蛍光をそれぞれ発することにより、青色、赤色、および緑色の混色によって白色を出力することができる。また、色温度についても、その３種類の焼結体の構成比率を適宜変化させることにより、市場において多くのユーザに好まれる色温度に設定することができる。
【００３４】
また、本発明の照明装置では、上記酸窒化物蛍光体は、ＣｅのドープされたＣａα−ＳｉＡｌＯＮ蛍光体、Ｃｅのドープされたβ−ＳｉＡｌＯＮ蛍光体、またはＣｅのドープされたＪＥＭ相蛍光体であることが好ましい。
【００３５】
上記構成により、レーザ光が発光部を透過する際に、レーザ光の一部を青色光に変換することができ、かつ、高い発光効率を得ることができる。
【００３６】
また、本発明の照明装置では、上記酸窒化物蛍光体は、ＥｕのドープされたＣＡＳＮ蛍光体、またはＥｕのドープされたＳＣＡＳＮ蛍光体であることが好ましい。
【００３７】
上記構成により、レーザ光が発光部を透過する際に、レーザ光の一部を赤色光に変換することができ、かつ、高い発光効率を得ることができる。
【００３８】
また、本発明の照明装置では、上記酸窒化物蛍光体は、Ｅｕのドープされたβ−ＳｉＡｌＯＮ蛍光体であることが好ましい。
【００３９】
上記構成により、レーザ光が発光部を透過する際に、レーザ光の一部を緑色光に変換することができ、かつ、高い発光効率を得ることができる。
【００４０】
また、本発明の照明装置では、上記発光部は、上記レーザ光を透過する透光体を含んでいることが好ましい。
【００４１】
上記構成によれば、発光部は、酸窒化物蛍光体を焼結させた蛍光体焼結体とレーザ光を透過する透光体とを含む。このとき、例えば、蛍光体焼結体が、青色のレーザ光を照射されると黄色光を出力する場合、その黄色光と、透光体を透過した青色光とが混色した白色光を出力させることができる。
【００４２】
このように、本発明の照明装置は、上記構成を備えることにより、透光体を透過するレーザ光を、そのままの色で発光部から出力させることができる。したがって、発光部は、レーザ光の色に変換するための酸窒化物蛍光体を含む必要がなくなる。
【００４３】
なお、レーザ光に含まれるコヒーレントな成分は人間の目に損傷を与える可能性が高く、レーザ光をそのまま照明装置の外部に出力することが問題視される場合も考えられる。その場合には、例えば透過フィルタを用いることで、コヒーレントな成分を遮断し、インコヒーレントな成分を透過するようにすればよい。
【発明の効果】
【００４４】
本発明に係る照明装置は、以上のように、レーザ光を出射するレーザ光源と、酸窒化物蛍光体を焼結させた蛍光体焼結体を含み、上記レーザ光源から出射されたレーザ光を受けて蛍光を発する発光部と、を備える。
【００４５】
また、本発明に係る照明装置は、以上のように、レーザ光を出射するレーザ光源と、酸窒化物蛍光体と窒化珪素からなる封止材とを含み、上記レーザ光源から出射されたレーザ光を受けて蛍光を発する発光部と、を備える。
【００４６】
また、本発明に係る車両用前照灯は、以上のように、上記の照明装置と、上記発光部から出射した光を反射することにより、所定の立体角内を進む光線束を形成する反射鏡と、を備える。
【００４７】
それゆえ、レーザ光を照射したときの発光部の温度上昇を抑えることが可能な照明装置、及び車両用前照灯を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本実施形態に係るヘッドランプの概略構成を示す図である。
【図２】別の実施例の発光部を示す概略図である。
【図３】別の実施例の発光部を示す概略図である。
【図４】図３の発光部を作製する方法を説明するための図である。
【図５】別の実施例の発光部を示す概略図である。
【図６】図５の発光部を作製する方法を説明するための図である。
【図７】別の実施例の発光部を示す概略図である。
【図８】別の実施例の発光部を示す概略図である。
【図９】（ａ）は、半導体レーザの回路図を模式的に示した図であり、（ｂ）は、半導体レーザの基本構造を示す斜視図である。
【図１０】本発明の別の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１１】本発明の別の実施形態に係るヘッドランプが備える光ファイバーの端部と発光部との位置関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
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。
【００５０】
（本発明の技術的思想）
励起光源としてレーザ光源が用いられる場合、レーザ光は、他の励起光源（例えばＬＥＤ）と比べて高出力・高密度であるため、その照射を受けた発光部の温度は上昇しやすくなる。このため、発光部は、発生する熱を迅速に外部に放熱しなければならず、さもなければ、熱によって劣化（変色、変形）してしまう。ただし、放熱機能を重視するあまり、発光部の発光効率を低下させることはできない。
【００５１】
本発明の発明者は、この状況を鑑み、酸窒化物蛍光体を焼結させた蛍光体焼結体を含み、レーザ光源から出射されたレーザ光を受けて蛍光を発する発光部を用いることにより、発光効率を低下させることなく、レーザ光を照射したときの発光部の温度上昇を抑えることが可能な照明装置を実現できると考えた。
【００５２】
本発明の照明装置は、このような技術的思想に基づいてなされたものである。ここでは、本発明の照明装置として、自動車用の走行用前照灯（ハイビーム）の配光特性基準を満たすヘッドランプ（照明装置、車両用前照灯）１を例に挙げて説明する。ただし、本発明の照明装置は、自動車以外の車両・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、サーチライトなどその他の照明装置として実現されてもよい。
【００５３】
（ヘッドランプ１の構成）
まず、本実施形態に係るヘッドランプ（照明装置）１の構成について図１を用いて説明する。図１は、ヘッドランプ１の概略構成を示す図である。同図に示すように、ヘッドランプ１は、半導体レーザ２（レーザ光源）、非球面レンズ３、導光部４、発光部５、および反射鏡６を備えている。
【００５４】
（半導体レーザ２）
半導体レーザ２は、励起光を出射する励起光源として機能するものである。この半導体レーザ２は１つでもよいし、複数設けられてもよい。また、半導体レーザ２として、１つのチップに１つの発光点を有するものを用いてもよいし、複数の発光点を有するものを用いてもよい。本実施形態では、１チップに１つの発光点を有する半導体レーザ２を用いている。
【００５５】
半導体レーザ２は、例えば、１チップに１つの発光点（１ストライプ）を有し、４０５ｎｍ（青紫色）のレーザ光を発振し、光出力が１．０Ｗ、動作電圧が５Ｖ、電流が０．７Ａのものであり、直径５．６ｍｍのパッケージ（ステム）に封入されているものである。また、本実施形態では、例えば、半導体レーザ２を１０個用いており、光出力の合計は１０Ｗである。なお、図１には便宜上、半導体レーザ２を１つのみ図示している。なお、半導体レーザ２が発振するレーザ光の波長は、４０５ｎｍに限定されない。
【００５６】
（非球面レンズ３）
非球面レンズ３は、各半導体レーザ２から発振されたレーザ光を、導光部４の一方の端部である光入射面４ａに入射させるためのレンズである。例えば、非球面レンズ３として、アルプス電気製のＦＬＫＮ１  ４０５を用いることができる。上述の機能を有するレンズであれば、非球面レンズ３の形状および材質は特に限定されないが、４０５ｎｍ近傍の透過率が高く、かつ耐熱性のよい材料であることが好ましい。
【００５７】
なお、非球面レンズ３は、半導体レーザ２から発振されたレーザ光を収束させ、比較的小さな（例えば、直径１ｍｍ以下）光入射面に導くためのものである。そのため、導光部４の光入射面４ａが、レーザ光を収束させる必要のない程度に大きい場合には、非球面レンズ３を設ける必要はない。
【００５８】
（導光部４）
導光部４は、半導体レーザ２が発振したレーザ光を集光して発光部５（発光部５のレーザ光照射面）へと導く円錐台状の導光部材であり、非球面レンズ３を介して（または、直接的に）半導体レーザ２と光学的に結合している。導光部４は、半導体レーザ２が出射したレーザ光を受光する光入射面４ａ（入射端部）と当該光入射面４ａにおいて受光したレーザ光を発光部５へ出射する光出射面４ｂ（出射端部）とを有している。
【００５９】
光出射面４ｂの面積は、光入射面４ａの面積よりも小さい。そのため、光入射面４ａから入射した各レーザ光は、導光部４の側面に反射しつつ前進することにより収束されて光出射面４ｂから出射される。
【００６０】
導光部４は、ＢＫ７（ボロシリケートクラウンガラス）、石英ガラス、アクリル樹脂その他の透明素材で構成する。また、光入射面４ａおよび光出射面４ｂは、平面形状であっても曲面形状であってもよい。
【００６１】
なお、導光部４は、角錐台状であってもよく、光ファイバーであってもよく、半導体レーザ２からのレーザ光を発光部５に導くものであればよい。また、導光部４を設けずに、半導体レーザ２からのレーザ光を非球面レンズ３を介して、または直接に発光部５に照射してもよい。半導体レーザ２と発光部５との間の距離が短い場合には、このような構成が可能になる。
【００６２】
（発光部５の組成）
発光部５は、導光部４の光出射面４ｂから出射されたレーザ光を受けて白色の蛍光を発するものであり、酸窒化物系の蛍光体を焼結させた蛍光体焼結体を含む。代表的な酸窒化物系蛍光体として、サイアロン（ＳｉＡｌＯＮ（silicon aluminum oxynitride））蛍光体と通称されるものがある。サイアロン蛍光体とは、窒化ケイ素のシリコン原子の一部がアルミニウム原子に、窒素原子の一部が酸素原子に置換された物質である。このサイアロン蛍光体は、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）にアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、シリカ（ＳｉＯ２）および希土類元素などを固溶させて作ることができる。励起光を受けて青色に発光するサイアロン蛍光体の例としては、Ｃｅ３＋付活のＣＡα−ＳｉＡｌＯＮ蛍光体、Ｃｅ３＋付活のβ−ＳｉＡｌＯＮ蛍光体などが挙げられる。
【００６３】
その他の代表的な酸窒化物系蛍光体として、例えばＪＥＭ相を含む酸窒化物蛍光体（ＪＥＭ相蛍光体）が挙げられる。ＪＥＭ相蛍光体は、希土類元素によって安定化されたサイアロン蛍光体を調整するプロセスにおいて生成することが確認された物質である。また、ＪＥＭ相は、窒化珪素系材料の粒界相として発見されたセラミックスであり、一般的に、組成式Ｍ１Ａｌ（Ｓｉ６−ｚＡｌｚ）Ｎ１０−ｚＯｚ（ただし、Ｍ１はＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕからなる群から選択される少なくとも１種の元素）で表され、ｚをパラメータとする組成からなる特有な原子配列を有する結晶相（酸窒化物結晶）である。ＪＥＭ相は、結晶の共有結合性が強いため耐熱性に優れている。
【００６４】
励起光を受けて青色に発光するＪＥＭ相蛍光体の一例として、Ｃｅ３＋付活（ドープされた）のＪＥＭ相蛍光体（ＪＥＭ相：Ｃｅ蛍光体）が挙げられる。ＪＥＭ相蛍光体にＣｅ成分が含まれることにより、３５０ｎｍ〜４２０ｎｍ近傍の励起光を吸収し、青色から青緑色にかけての発光を得やすくなるとともに、発光の半値幅もブロードとなるため、例えば暗所視における比視感度の高い波長域を十分カバーすることができる。また、ＪＥＭ相：Ｃｅ蛍光体は、励起波長が３６０ｎｍのとき、ピーク波長が４８０ｎｍであり、そのときの発光効率は６０％である。また、励起波長が４０５ｎｍのとき、ピーク波長が４９０ｎｍであり、そのときの発光効率は５０％である。
【００６５】
また、赤色に発光する酸窒化物系蛍光体の例としては、例えば、Ｅｕ２＋がドープされたＣａＡｌＳｉＮ３：蛍光体（ＣＡＳＮ：Ｅｕ蛍光体）、Ｅｕ２＋がドープされたＳｒＣａＡｌＳｉＮ３蛍光体（ＳＣＡＳＮ：Ｅｕ蛍光体）などが挙げられる。
【００６６】
ＣＡＳＮ：Ｅｕ蛍光体は、励起波長が３５０ｎｍ〜４５０ｎｍのとき、赤色の蛍光を発し、そのピーク波長は６５０ｎｍであり、その発光効率は７３％である。また、ＳＣＡＳＮ：Ｅｕ蛍光体は、励起波長が３５０ｎｍ〜４５０ｎｍのとき、赤色の蛍光を発し、そのピーク波長は６３０ｎｍであり、その発光効率は７０％である。
【００６７】
これらの赤色蛍光体を用いることにより、演色性が非常に良い白色光を実現することができる。また、赤色蛍光体であれば、その白色光を照射する対象物が赤色である場合に、その対象物の視認性を高めることができる。交通標識の背景色として、赤、黄及び青が用いられているので、ヘッドランプ１が備える発光部５に赤色蛍光体が用いることは、背景色が赤色の交通標識を視認する上で有効である。
【００６８】
さらに、緑色に発光する酸窒化物系蛍光体の例としては、Ｅｕ２＋がドープされたβ−ＳｉＡｌＯＮ蛍光体などが挙げられる。Ｅｕ２＋がドープされたβ−ＳｉＡｌＯＮ蛍光体は、紫外から青色の励起光により発光ピーク波長が約５４０ｎｍの強い発光を示す。この蛍光体の発光スペクトル半値全幅は約５５ｎｍである。
【００６９】
続いて、本実施の形態に係る発光部５のさらなる特徴について説明する。
【００７０】
一般的に、発光部には封止材が使用される。封止材は、低融点の無機ガラスであることが好ましいが、極端に高出力・高光密度での励起光を用いないのであれば、シリコーン樹脂などの樹脂や、有機ハイブリッドガラスであってもよい。ただし、発光部は、蛍光体のみを押し固めたものであってもよいが、その場合には、レーザ光が照射されることにより生じる発光部５の劣化が促進される可能性がある。
【００７１】
この点、発光部５は、酸窒化物蛍光体を焼結させた蛍光体焼結体を含む。その酸窒化物蛍光体の母材である窒化珪素(ＳｉＮ)は、その熱伝導率が約２０Ｗ／ｍＫと高く、また、その熱抵抗は、通常の無機ガラス中に蛍光体を分散させたものの２０分の１になる。そのため、発光部５に酸窒化物系蛍光体を用いることで、高い放熱効果が期待できる。
【００７２】
さらに、酸窒化物系蛍光体を焼結処理すると、透明で透光性を有する焼結体が得られる。これにより、発光部５は、透光性を有するとともに、自身が蛍光体および放熱体としての機能を備えることができる。それゆえ、発光部５は、高出力・高光密度のレーザ光に対して高い変換効率を保つことができ、かつ、例えば発光部５に熱伝導性部材を接触させるなどにより、発光部５で発生する熱を迅速に外部に放熱することができる。また、熱による発光部５の劣化（変色や変形）が抑制されることから、ヘッドランプ１の寿命を延ばすことができる。
【００７３】
〔実施例〕
以下、図２等を参照して、発光部５の幾つかの実施例を説明する。なお、既出の内容については、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。
【００７４】
（実施例１）
さらに他の実施例を図２により説明する。図２は、別の実施例の発光部５０を示す概略図である。
【００７５】
発光部５０は、互いに異なる色の蛍光を発する複数種類の蛍光体焼結体が、レーザ光の光軸に沿って積層されてなる。より具体的に、発光部５０は、レーザ光が照射される側の面から順に、レーザ光が照射されると、赤色の蛍光を発する蛍光体焼結体（焼結体）５０ａ、緑色の蛍光を発する蛍光体焼結体５０ｂ、及び青色の蛍光を発する蛍光体焼結体５０ｃが積層されている。
【００７６】
各層は、別々に作製された後、積層された状態で加熱処理を施され相互に融着される。各層は、融着時に、窒素雰囲気下で１０００℃以上に加熱される。窒素雰囲気は、大気圧よりも高いことが好ましい。融着前の各層の厚みは、１００ミクロン以上５００ミクロン以下が好ましく、蛍光体の実効的な密度（発光中心である希土類金属がドープされた窒化珪素）は全体の１％〜１５％程度とすることが好ましい。
【００７７】
発光効率等を考慮して、レーザ光を照射されて赤色に発光する酸窒化物系蛍光体としては、ＥｕがドープされたＣＡＳＮ系蛍光体であることが好ましく、これにＳｒ（ストロンチウム）を含んでもよい。同様に、レーザ光を照射されて緑色に発光する酸窒化物蛍光体としては、Ｅｕがドープされたβ−ＳｉＡｌＯＮ系蛍光体であることが好ましい。また、レーザ光を照射されて青色に発光する酸窒化物蛍光体としては、ＣｅがドープされたＣａα−ＳｉＡｌＯＮ系蛍光体、Ｃｅがドープされたβ−ＳｉＡｌＯＮ系蛍光体、またはＣｅがドープされたＪＥＭ系蛍光体であることが好ましい。
【００７８】
なお、互いに異なる色の蛍光を発する複数種類の焼結体がレーザ光の光軸に沿って発光部５０に積層される順序は、上記に限られない。また、複数種類の焼結体は、青色、赤色、および緑色の蛍光をそれぞれ発する３種類の蛍光体焼結体に限られず、他の色の蛍光を発するものであってもよい。
【００７９】
（実施例２）
さらに他の実施例を図３により説明する。図３は、別の実施例の発光部５１を示す概略図である。
【００８０】
発光部５１は、互いに異なる色の蛍光を発する複数種類の焼結体が、互いに隣接して配置されてなる。より具体的に、レーザ光が照射されると、赤色の蛍光を発する蛍光体焼結体５１ａ、緑色の蛍光を発する蛍光体焼結体５１ｂ、及び青色の蛍光を発する蛍光体焼結体５１ｃが、それぞれストライプ状に形成され、かつ、隣接して配置され、それにより発光部５１が形成されている。図３では、蛍光体焼結体５１ａが蛍光体焼結体５１ｂと隣接し、蛍光体焼結体５１ｂが蛍光体焼結体５１ｃと隣接し、蛍光体焼結体５１ｃが蛍光体焼結体５１ａと隣接し、そのような繰り返しにより発光部５１が形成されている。
【００８１】
続いて、図３に示す発光部５１を作製する方法を図４により説明する。図４は、図３の発光部５１を作製する方法を説明するための図である。
【００８２】
図４（ａ）は、レーザ光が照射されると、赤色の蛍光を発する蛍光体焼結体５０ａ、緑色の蛍光を発する蛍光体焼結体５０ｂ、及び青色の蛍光を発する蛍光体焼結体５０ｃが積層される様子を示す。なお、各層は、別々に作製されている。
【００８３】
図４（ｂ）は、積層された各層が、加熱処理を施されて相互に融着する様子を示す。融着条件は、図２を参照して説明した条件とすることが好ましい。また、図４（ｂ）のときに、各層は、融着ではなく、単に張り合わされた状態であってもよい。
【００８４】
図４（ｃ）は、相互に融着した蛍光体焼結体５０ａ、蛍光体焼結体５０ｂ、及び蛍光体焼結体５０ｃが、回転刃の付いたカッター６０などで切断される様子を示す。切断方向は、特に限定されないが、蛍光体焼結体５０ｃの表面に対して垂直に、等間隔で切断することが好ましく、それにより、後の工程で、形の整った発光部５１を作製することができる。
【００８５】
図４（ｄ）は、相互に融着した蛍光体焼結体５０ａ、蛍光体焼結体５０ｂ、及び蛍光体焼結体５０ｃを、蛍光体焼結体５０ｃの表面に対して垂直に、等間隔で切断した後の様子を示す。図中では、蛍光体焼結体５１ａ、蛍光体焼結体５１ｂ、及び蛍光体焼結体５１ｃがその順に積層され、それらを１つのブロックとして、計５つのブロックが作製されている。
【００８６】
図４（ｅ）は、互いに融着した蛍光体焼結体５１ａ、蛍光体焼結体５１ｂ、及び蛍光体焼結体５１ｃを横（図面左右方向）に倒し、そして、第１のブロックの蛍光体焼結体５１ｃと第２のブロックの蛍光体焼結体５１ａとを融着させている。
【００８７】
以上の方法により、図３の発光部５１が作製される。
【００８８】
（実施例３）
次に、発光部５１の変形例を説明する。図３では、蛍光体焼結体５１ａが蛍光体焼結体５１ｂと隣接し、蛍光体焼結体５１ｂが蛍光体焼結体５１ｃと隣接し、蛍光体焼結体５１ｃが蛍光体焼結体５１ａと隣接し、それにより発光部５１が形成されていることを説明した。
【００８９】
これに対して、本実施例に係る発光部５１の変形例では、蛍光体焼結体５１ａ、蛍光体焼結体５１ｂ、及び蛍光体焼結体５１ｃのうちの何れかに替わって、同一の位置に同様の形状からなる、レーザ光を透過する透光体が設けられる。例えば、図３において、本実施例に係る発光部５１の変形例では、蛍光体焼結体５１ａが蛍光体焼結体５１ｂと隣接し、蛍光体焼結体５１ｂが透光体と隣接し、透光体が蛍光体焼結体５１ａと隣接し、そのような繰り返しにより発光部５１が形成される。
【００９０】
あるいは、本実施例に係る発光部５１の変形例では、蛍光体焼結体５１ａ、蛍光体焼結体５１ｂ、及び蛍光体焼結体５１ｃに加えて、さらに、同様の形状からなる、レーザ光を透過する透光体が設けられる。例えば、図３において、本実施例に係る発光部５１の変形例では、蛍光体焼結体５１ａが蛍光体焼結体５１ｂと隣接し、蛍光体焼結体５１ｂが蛍光体焼結体５１ｃと隣接し、蛍光体焼結体５１ｃが透光体と隣接し、透光体が蛍光体焼結体５１ａと隣接し、それにより発光部５１が形成される。
【００９１】
このような変形例の一例として、発光部５１が、赤色の蛍光を発する蛍光体焼結体５１ａ、緑色の蛍光を発する蛍光体焼結体５１ｂ、及び透光体からなり、かつ、発光部５１に対して青色のレーザ光が照射される場合を考える。
【００９２】
このとき、発光部５１は、蛍光体焼結体５１ａから出力された赤色光、蛍光体焼結体５１ｂから出力された緑色光、及び透過体を透過した青色のレーザ光によって、その赤色光と緑色光と青色光とが混色した白色光を出力することができる。
【００９３】
つまり、発光部５１は、透光体を透過するレーザ光を、そのままの色で発光部５１から出力させることができるため、レーザ光の色である青色光を出力するための蛍光体焼結体５１ａを有する必要がなくなる。
【００９４】
なお、レーザ光に含まれるコヒーレントな成分は人間の目に損傷を与える可能性が高く、レーザ光をそのまま照明装置の外部に出力することが問題となる場合がありうる。その場合には、例えばコヒーレントな光であるレーザ光を遮断するフィルタを用いることで、インコヒーレントな光のみを照明装置の外部に出力すればよい。
【００９５】
また、透光体は、ガラス、Ａｌ２Ｏ３などの透光性材料を用いればよい。さらに、透光体は、内部を通過するレーザ光を散乱させる散乱材などを含み、それにより、自身を通過するレーザ光を多方向に散乱させる構成で実現されてもよい。透光体が散乱材を含む構成とすることによって、照明装置の外部にはインコヒーレントな光のみが出力されるようにしうる。
【００９６】
（実施例４）
さらに他の実施例を図５により説明する。図５は、別の実施例の発光部５２を示す概略図である。
【００９７】
発光部５２は、互いに異なる色の蛍光を発する複数種類の焼結体が、互いに隣接して配置されてなる。より具体的に、レーザ光が照射されると、赤色の蛍光を発する蛍光体焼結体５２ａ、緑色の蛍光を発する蛍光体焼結体５２ｂ、及び青色の蛍光を発する蛍光体焼結体５２ｃが、それぞれ略立方形状に形成され、かつ、一定の規則性をもってマトリックス状に隣接して配置され、それにより発光部５２が形成されている。図５では、図面左下に位置する蛍光体焼結体５２ａを基点として見ると、横方向に、蛍光体焼結体５２ａ、蛍光体焼結体５２ｂ、蛍光体焼結体５２ｃがその順序で繰り返し配置されている。また、縦方向に、蛍光体焼結体５２ａ、蛍光体焼結体５２ｃ、蛍光体焼結体５２ｂがその順序で繰り返し配置されている。
【００９８】
続いて、図５に示す発光部５２を作製する方法を図６により説明する。図６は、図５の発光部５２を作製する方法を説明するための図である。
【００９９】
図６（ａ）は、図４（ｅ）の状態を出発点として、ストライプ状の蛍光体焼結体５１ａ、蛍光体焼結体５１ｂ、及び蛍光体焼結体５１ｃが、その長手方向に対して垂直な方向に、カッター６０によって切断される様子を示す。切断方向は、特に限定されないが、蛍光体焼結体５１ａ等の長手方向に対して垂直な方向に、等間隔で切断することが好ましく、それにより、後の工程で、形の整った発光部５２を作製することができる。
【０１００】
図６（ｂ）は、ストライプ状の蛍光体焼結体５１ａ、蛍光体焼結体５１ｂ、及び蛍光体焼結体５１ｃが、その長手方向に対して垂直な方向に、カッター６０によって切断された後の様子を示す。図示するように、略立方形状の蛍光体焼結体５２ａ、蛍光体焼結体５２ｂ、及び蛍光体焼結体５２ｃがその順に融着し、それらを１つのブロックとして２つのブロックが図面横方向に融着して形成されている。
【０１０１】
図６（ｃ）は、図６（ｂ）の状態から、横方向に配列された一群の蛍光体焼結体５２ａ、蛍光体焼結体５２ｂ、及び蛍光体焼結体５２ｃを、列ごとに、横方向にずらした様子を示す。これにより、図面左下に位置する蛍光体焼結体５２ａを基点として見ると、横方向に、蛍光体焼結体５２ａ、蛍光体焼結体５２ｂ、蛍光体焼結体５２ｃがその順序で繰り返し配置されている。また、縦方向に、蛍光体焼結体５２ａ、蛍光体焼結体５２ｃ、蛍光体焼結体５２ｂがその順序で繰り返し配置されている。
【０１０２】
図６（ｄ）は、図６（ｃ）の状態から、隣接する蛍光体焼結体を互いに融着させて様子を示す。
【０１０３】
以上の方法により、図５の発光部５２が作製される。
【０１０４】
（実施例５）
次に、発光部５２の変形例を説明する。図５では、赤色の蛍光を発する蛍光体焼結体５２ａ、緑色の蛍光を発する蛍光体焼結体５２ｂ、及び青色の蛍光を発する蛍光体焼結体５２ｃが、それぞれ略立方形状に形成され、かつ、一定の規則性をもってマトリックス状に隣接して配置され、それにより発光部５２が形成されていることを説明した。
【０１０５】
これに対して、本実施例に係る発光部５１の変形例では、蛍光体焼結体５１ａ、蛍光体焼結体５１ｂ、及び蛍光体焼結体５１ｃのうちの何れかに替わって、同一の位置に同様の形状からなる、レーザ光を透過する透光体が設けられる。例えば、図５において、本実施例に係る発光部５２の変形例では、図面左下に位置する蛍光体焼結体５２ａを基点として見ると、横方向に、蛍光体焼結体５２ａ、蛍光体焼結体５２ｂ、透光体がその順序で繰り返し配置される。また、縦方向に、蛍光体焼結体５２ａ、透光体、蛍光体焼結体５２ｂがその順序で繰り返し配置される。
【０１０６】
あるいは、本実施例に係る発光部５２の変形例では、蛍光体焼結体５２ａ、蛍光体焼結体５２ｂ、及び蛍光体焼結体５２ｃに加えて、さらに、同様の形状からなる、レーザ光を透過する透光体が設けられる。例えば、図５において、本実施例に係る発光部５２の変形例では、図面左下に位置する蛍光体焼結体５２ａを基点として見ると、横方向に、蛍光体焼結体５２ａ、蛍光体焼結体５２ｂ、蛍光体焼結体５２ｃ、透光体がその順序で繰り返し配置される。また、縦方向に、蛍光体焼結体５２ａ、蛍光体焼結体５２ｃ、透光体、蛍光体焼結体５２ｂがその順序で繰り返し配置される。
【０１０７】
このような変形例の一例としては、発光部５２が、赤色の蛍光を発する蛍光体焼結体５２ａ、緑色の蛍光を発する蛍光体焼結体５２ｂ、及び透光体からなり、かつ、発光部５２に対して青色のレーザ光を照射する場合が考えられる。なお、その効果等は、図３を参照して説明した発光部５１の変形例における効果と同様であるため、ここでの詳細説明は省略する。
【０１０８】
（実施例６）
さらに他の実施例を図７により説明する。図７は、別の実施例の発光部５３を示す概略図である。
【０１０９】
発光部５３は、青色のレーザ光が照射されると黄色の蛍光を発する酸窒化物蛍光体の単層のみからなり、その層は、焼結処理されて透光性を有する蛍光体焼結体をなしている。発光部５３は、青色レーザ光が照射されると、発光部５３を透過する際に青色光の一部を黄色光に変換し、一部を青色光のまま透過させる。すると、発光部５３から出力された光は、青色光と黄色光とが混色された白色光となって出射される。
【０１１０】
このように、本実施の形態は、酸窒化物蛍光体の単層のみからなり、その層が焼結処理されて透光性を有する蛍光体焼結体を含む発光部も範疇に入る。
【０１１１】
（実施例７）
次に、発光部５３の変形例である発光部５４を図８により説明する。図８は、別の実施例の発光部５４を示す概略図である。
【０１１２】
図示するように、発光部５４は、青色のレーザ光が照射されると黄色の蛍光を発する酸窒化物蛍光体５４ａとレーザ光を透過する透光体５４ｂとが繰り返し隣接されてなる。
【０１１３】
これにより、発光部５４は、蛍光体焼結体５４ａから出力された黄色光、及び透過体を透過した青色のレーザ光によって、その黄色光と青色光とが混色した白色光を出力することができる。そして、発光部５４は、蛍光体焼結体５４ａおよび透光体５４ｂの材料、サイズ等を適宜変更することにより、色温度の高い白色光を出射するなど、色温度の制御を容易に実現することができる。
【０１１４】
（実施例８）
次に、さらに他の実施例に係る発光部を説明する。本実施例に係る発光部は、酸窒化物蛍光体と窒化珪素からなる封止材とを含む。ここで、酸窒化物蛍光体は、熱伝導率が他の多くの蛍光体材料と比べて高い窒化珪素（ＳｉＮ：熱伝導率（約２０Ｗ／ｍＫ））を母材とするものである。さらに、発光部は、酸窒化物蛍光体を封止するための封止材として窒化珪素を用いている。
【０１１５】
このため、本実施例に係る発光部は、ともに高い熱伝導率を有する酸窒化物蛍光体および封止材を含むことになるため、例えば発光部に熱伝導性部材を接触させるなどにより、発光部に発生する熱を迅速に外部に放熱させることができる。それゆえ、本実施例に係る発光部は、たとえ高出力・高密度のレーザ光が照射されたとしても、発光部が熱によって劣化する問題を容易に解決することができる。
【０１１６】
また、発光部は、その厚みがある範囲内に収まっておればレーザ光を透過させることができるため、上述したように、青色光と黄色光とが混色された白色光を出力するなどの構成を実現することができる。しかも、このとき、発光部は、自身が放熱体として機能するため、熱による劣化も併せて抑制することができる。
【０１１７】
（発光部５の配置および形状）
発光部５は、光出射面４ｂが位置する側の面において、反射鏡６の焦点位置またはその近傍に固定されている。発光部５の位置の固定方法は、この方法に限定されず、反射鏡６から延出する棒状または筒状の部材によって発光部５の位置を固定してもよい。
【０１１８】
発光部５の形状は、特に限定されず、直方体であっても、円柱状であってもよい。本実施形態では、発光部５は、例えば、直径２ｍｍ、厚み（高さ）０．８ｍｍの円柱状である。また、発光部５にレーザ光が照射される面であるレーザ光照射面は、平面である必要は必ずしもなく、曲面であってもよい。ただし、レーザ光の反射を制御するためには、レーザ光照射面は、レーザ光の光軸に対して垂直な平面であることが好ましい。
【０１１９】
また、発光部５の厚みは０．８ｍｍでなくともよい。また、ここで必要とされる発光部５の厚みは、発光部５における封止材と蛍光体との割合に従って変化する。発光部５における蛍光体の含有量が多くなれば、レーザ光が白色光に変換される効率が高まるため発光部５の厚みを薄くできる。
【０１２０】
（反射鏡６）
反射鏡６は、発光部５が出射したインコヒーレント光を反射することにより、所定の立体角内を進む光線束を形成するものである。すなわち、反射鏡６は、発光部５からの光を反射することにより、ヘッドランプ１の前方へ進む光線束を形成する。この反射鏡６は、例えば、金属薄膜がその表面に形成された曲面形状（カップ形状）の部材であり、反射した光の進行方向に開口している。
【０１２１】
（半導体レーザ２の構造）
次に半導体レーザ２の基本構造について説明する。図９（ａ）は、半導体レーザ２の回路図を模式的に示したものであり、図９（ｂ）は、半導体レーザ２の基本構造を示す斜視図である。同図に示すように、半導体レーザ２は、カソード電極１９、基板１８、クラッド層１１３、活性層１１１、クラッド層１１２、アノード電極１７がこの順に積層された構成である。
【０１２２】
基板１８は、半導体基板であり、本願のように蛍光体を励起する為の紫外〜青色の励起光を得る為にはＧａＮ、サファイア、ＳｉＣを用いることが好ましい。一般的には、半導体レーザ用の基板の他の例として、Ｓｉ、ＧｅおよびＳｉＣ等のＩＶ属半導体、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＡｌＡｓ、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＩｎＳｂ、ＧａＳｂおよびＡｌＮに代表されるＩＩＩ−Ｖ属化合物半導体、ＺｎＴｅ、ＺｅＳｅ、ＺｎＳおよびＺｎＯ等のＩＩ−ＶＩ属化合物半導体、ＺｎＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＣｒＯ２およびＣｅＯ２等の酸化物絶縁体、並びに、ＳｉＮなどの窒化物絶縁体のいずれかの材料が用いられる。
【０１２３】
アノード電極１７は、クラッド層１１２を介して活性層１１１に電流を注入するためのものである。
【０１２４】
カソード電極１９は、基板１８の下部から、クラッド層１１３を介して活性層１１１に電流を注入するためのものである。なお、電流の注入は、アノード電極１７・カソード電極１９に順方向バイアスをかけて行う。
【０１２５】
活性層１１１は、クラッド層１１３及びクラッド層１１２で挟まれた構造になっている。
【０１２６】
また、活性層１１１およびクラッド層の材料としては、紫外〜青色の励起光を得る為にはＡｌＩｎＧａＮから成る混晶半導体が用いられる。一般に半導体レーザの活性層・クラッド層としては、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｓ、Ｐ、Ｎ、Ｓｂを主たる組成とする混晶半導体が用いられ、そのような構成としても良い。また、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｓ、Ｓｅ、ＴｅおよびＺｎＯ等のＩＩ−ＶＩ属化合物半導体によって構成されていてもよい。
【０１２７】
また、活性層１１１は、注入された電流により発光が生じる領域であり、クラッド層１１２及びクラッド層１１３との屈折率差により、発光した光が活性層１１１内に閉じ込められる。
【０１２８】
さらに、活性層１１１には、誘導放出によって増幅される光を閉じ込めるために互いに対向して設けられる表側へき開面１１４・裏側へき開面１１５が形成されており、この表側へき開面１１４・裏側へき開面１１５が鏡の役割を果す。
【０１２９】
ただし、完全に光を反射する鏡とは異なり、誘導放出によって増幅される光の一部は、活性層１１１の表側へき開面１１４・裏側へき開面１１５（本実施の形態では、便宜上表側へき開面１１４とする）から出射され、励起光Ｌ０となる。なお、活性層１１１は、多層量子井戸構造を形成していてもよい。
【０１３０】
なお、表側へき開面１１４と対向する裏側へき開面１１５には、レーザ発振のための反射膜（図示せず）が形成されており、表側へき開面１１４と裏側へき開面１１５との反射率に差を設けることで、低反射率端面である、例えば、表側へき開面１１４より励起光Ｌ０の大部分を発光点１０３から照射されるようにすることができる。
【０１３１】
クラッド層１１３・クラッド層１１２は、ｎ型およびｐ型それぞれのＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＡｌＡｓ、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＩｎＳｂ、ＧａＳｂ、及びＡｌＮに代表されるＩＩＩ−Ｖ属化合物半導体、並びに、ＺｎＴｅ、ＺｅＳｅ、ＺｎＳおよびＺｎＯ等のＩＩ−ＶＩ属化合物半導体のいずれの半導体によって構成されていてもよく、順方向バイアスをアノード電極１７及びカソード電極１９に印加することで活性層１１１に電流を注入できるようになっている。
【０１３２】
クラッド層１１３・クラッド層１１２および活性層１１１などの各半導体層との膜形成については、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長）法やＭＢＥ（分子線エピタキシー）法、ＣＶＤ（化学気相成長）法、レーザアブレーション法、スパッタ法などの一般的な成膜手法を用いて構成できる。各金属層の膜形成については、真空蒸着法やメッキ法、レーザアブレーション法、スパッタ法などの一般的な成膜手法を用いて構成できる。
【０１３３】
（発光部５の発光原理）
次に、半導体レーザ２から発振されたレーザ光による蛍光体の発光原理について説明する。
【０１３４】
まず、半導体レーザ２から発振されたレーザ光が発光部５に含まれる蛍光体に照射されることにより、蛍光体内に存在する電子が低エネルギー状態から高エネルギー状態（励起状態）に励起される。
【０１３５】
その後、この励起状態は不安定であるため、蛍光体内の電子のエネルギー状態は、一定時間後にもとの低エネルギー状態（基底準位のエネルギー状態または励起準位と基底準位との間の準安定準位のエネルギー状態）に遷移する。
【０１３６】
このように、高エネルギー状態に励起された電子が、低エネルギー状態に遷移することによって蛍光体が発光する。
【０１３７】
白色光は、等色の原理を満たす３つの色の混色、または補色の関係を満たす２つの色の混色で構成でき、この原理・関係に基づき、半導体レーザから発振されたレーザ光の色と蛍光体が発する光の色とを、上述のように組み合わせることにより白色光を発生させることができる。
【０１３８】
〔ヘッドランプの別例〕
本実施形態の別例について図１０に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、ヘッドランプ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。ここでは、プロジェクタ型のヘッドランプ２０について説明する。
【０１３９】
（ヘッドランプ２０の構成）
まず、本実施形態に係るヘッドランプ２０の構成について図１０を用いて説明する。図１０は、プロジェクタ型のヘッドランプであるヘッドランプ２０の構成を示す断面図である。このヘッドランプ２０は、プロジェクタ型のヘッドランプである点、並びに、導光部４の代わりに光ファイバー４０を備えた点でヘッドランプ１とは異なる。
【０１４０】
同図に示すように、ヘッドランプ２０は、半導体レーザ２、非球面レンズ３、光ファイバー（導光部）４０、フェルール９、発光部５、反射鏡６、ハウジング１０、エクステンション１１、レンズ１２、凸レンズ１３およびレンズホルダ８を備えている。半導体レーザ２、光ファイバー４０、フェルール９および発光部５によって発光装置の基本構造が形成されている。
【０１４１】
ヘッドランプ２０は、プロジェクタ型のヘッドランプであるため、凸レンズ１３を備えている。その他のタイプのヘッドランプ（例えば、セミシールドビームヘッドランプ）に本発明を適用してもよく、その場合には凸レンズ１３を省略できる。
【０１４２】
（非球面レンズ３）
非球面レンズ３は、半導体レーザ２から発振されたレーザ光（励起光）を、光ファイバー４０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。非球面レンズ３は、光ファイバー４０ａの数だけ設けられている。
【０１４３】
（光ファイバー４０）
光ファイバー４０は、半導体レーザ２が発振したレーザ光を発光部５へと導く導光部材であり、複数の光ファイバー４０ａの束である。この光ファイバー４０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層構造をしている。コアは、レーザ光の吸収損失がほとんどない石英ガラス（酸化ケイ素）を主成分とするものであり、クラッドは、コアよりも屈折率の低い石英ガラスまたは合成樹脂材料を主成分とするものである。
【０１４４】
例えば、光ファイバー４０は、コアの径が２００μｍ、クラッドの径が２４０μｍ、開口数ＮＡが０．２２の石英製のものであるが、光ファイバー４０の構造、太さおよび材質は上述のものに限定されず、光ファイバー４０の長軸方向に対して垂直な断面は矩形であってもよい。
【０１４５】
この光ファイバー４０は、上記レーザ光を受け取る複数の入射端部と、入射端部から入射したレーザ光を出射する複数の出射端部とを有している。複数の出射端部は、後述するように、フェルール９によって、発光部５のレーザ光照射面（受光面）に対して位置決めされている。
【０１４６】
（フェルール９）
図１１は、光ファイバー４０ａの出射端部と発光部５との位置関係を示す図である。同図に示すように、フェルール９は、光ファイバー４０ａの出射端部を発光部５のレーザ光照射面に対して所定のパターンで保持する。このフェルール９は、光ファイバー４０ａを挿入するための孔が所定のパターンで形成されているものでもよいし、上部と下部とに分離できるものであり、上部および下部の接合面にそれぞれ形成された溝によって光ファイバー４０ａを挟み込むものでもよい。
【０１４７】
フェルール９の材質は、特に限定されず、例えばステンレススチールである。なお、図１１では、光ファイバー４０ａを３つ示しているが、光ファイバー４０ａの数は３つに限定されない。また、フェルール９は、反射鏡６から延出する棒状の部材等によって固定されればよい。
【０１４８】
フェルール９が光ファイバー４０ａの出射端部を位置決めすることにより、複数の光ファイバー４０ａから出射されるレーザ光がそれぞれ有する光強度分布における最も光強度の大きい部分（最大光強度部分）が、発光部５の互いに異なる部分に対して照射される。この構成により、レーザ光が一点に集中することにより発光部５が著しく劣化することを防止できる。なお、出射端部は、レーザ光照射面に接触していてもよいし、僅かに間隔をおいて配置されてもよい。
【０１４９】
なお、各光ファイバー４０ａの出射端部を分散させて配置する必要は必ずしもなく、光ファイバー４０の束をひとまとめにしてフェルール９で位置決めしてもよい。
【０１５０】
（発光部５）
発光部５は、上述したものと同様、光ファイバー４０の出射端部から出射されたレーザ光を受けて白色の蛍光を発するものである。これにより、色温度の高い白色光を出射することができる。また、発光部５は、後述する反射鏡６の第１焦点の近傍に配置される。この発光部５は、反射鏡６の中心部を貫いて延びる筒状部の先端に固定されてもよい。この場合には、筒状部の内部に光ファイバー４０を通すことができる。
【０１５１】
（反射鏡６）
反射鏡６は、例えば、金属薄膜がその表面に形成された部材であり、発光部５から出射した光を反射することにより、当該光をその焦点に収束させる。ヘッドランプ２０がプロジェクタ型のヘッドランプであるため、反射鏡６の基本形状は、反射した光の光軸方向に平行な断面が楕円形状となっている。反射鏡６には、第１焦点と第２焦点とが存在し、第２焦点は、第１焦点よりも反射鏡６の開口部に近い位置に存在している。後述する凸レンズ１３は、その焦点が第２焦点の近傍に位置するように配置されており、反射鏡６によって第２焦点に収束された光を前方に投射する。
【０１５２】
（凸レンズ１３）
凸レンズ１３は、発光部５から出射された光を集光し、集光した光をヘッドランプ１の前方へ投影する。凸レンズ１３の焦点は、反射鏡６の第２焦点の近傍であり、その光軸は、発光部５が有する発光面のほぼ中央を貫いている。この凸レンズ１３は、レンズホルダ８によって保持され、反射鏡６に対する相対位置が規定されている。なお、レンズホルダ８を、反射鏡６の一部として形成してもよい。
【０１５３】
（その他の部材）
ハウジング１０は、ヘッドランプ２０の本体を形成しており、反射鏡６等を収納している。光ファイバー４０は、このハウジング１０を貫いており、半導体レーザ２は、ハウジング１０の外部に設置される。半導体レーザ２は、レーザ光の発振時に発熱するが、ハウジング１０の外部に設置することにより半導体レーザ２を効率良く冷却することが可能となる。また、半導体レーザ２は、故障する可能性があるため、交換しやすい位置に設置することが好ましい。これらの点を考慮しなければ、半導体レーザ２をハウジング１０の内部に収納してもよい。
【０１５４】
エクステンション１１は、反射鏡６の前方の側部に設けられており、ヘッドランプ２０の内部構造を隠して見栄えを良くするとともに、反射鏡６と車体との一体感を高めている。このエクステンション１１も反射鏡６と同様に金属薄膜がその表面に形成された部材である。
【０１５５】
レンズ１２は、ハウジング１０の開口部に設けられており、ヘッドランプ２０を密封している。発光部５が発した光は、レンズ１２を通ってヘッドランプ１の前方へ出射される。
【０１５６】
以上のように、ヘッドランプの構造そのものは、どのようなものであってもよく、本発明において重要なのは、発光部５が酸窒化物蛍光体を焼結させた蛍光体焼結体を含み、たとえ高出力・高密度のレーザ光が照射されたとしても、発光部５に発生する熱を迅速に外部に放熱させることができるということである。
【０１５７】
〔ヘッドランプ１によって得られる効果〕
次に、ヘッドランプ１によって得られる効果を説明する。
【０１５８】
ヘッドランプ１は、レーザ光を出射する半導体レーザ２と、酸窒化物蛍光体を焼結させた蛍光体焼結体を含み、半導体レーザ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５と、を備えることを特徴としている。
【０１５９】
上記構成によれば、発光部５は、半導体レーザ２から出射されたレーザ光を受けて蛍光を発する。そのレーザ光は、他の励起光源（例えばＬＥＤ）と比べて高出力・高密度であるため、その照射を受けた発光部５の温度は上昇しやすくなる。そのため、発光部５は、発生する熱を迅速に外部に放熱できなければ、熱によって劣化（変色、変形）してしまう。
【０１６０】
この点、ヘッドランプ１では、発光部５は、酸窒化物蛍光体を焼結させた蛍光体焼結体を含んでおり、この酸窒化物蛍光体は、熱伝導率が他の多くの蛍光体材料と比べて高い窒化珪素（ＳｉＮ：熱伝導率（約２０Ｗ／ｍＫ））を母材とするものである。つまり、ヘッドランプ１では、高い熱伝導率の酸窒化物蛍光体を含む発光部５を備えることで、例えば発光部５に熱伝導性部材を接触させるなどにより、発光部５に発生する熱を迅速に外部に放熱させることができる。それゆえ、ヘッドランプ１は、たとえ高出力・高密度のレーザ光が照射されたとしても、発光部５が熱によって劣化する問題を容易に解決することができる。
【０１６１】
加えて、酸窒化物蛍光体は、焼結されて蛍光体焼結体となると透明性が増し、それにより高い透光性を示すようになる。つまり、発光部５は、酸窒化物蛍光体を焼結させた蛍光体焼結体を含むことにより、自身が蛍光体および放熱体であると同時に、高い透光性という性質を備えるようになる。そのため、例えば、発光部５が、青色レーザ光を照射されると、発光部５を透過する際に青色光の一部を黄色光に変換し、かつ、その透光性ゆえに青色光の一部を透過させることができる。これにより、発光部５は、青色光と黄色光とが混色された白色光を出力することができる。しかも、このとき、発光部５は、自身が放熱体として機能するため、熱による劣化も併せて抑制することができる。
【０１６２】
このように、ヘッドランプ１は、上記構成を備えることにより、レーザ光を照射したときの発光部５の温度上昇を抑えることができるという効果を奏する。
【０１６３】
本発明に係る車両用前照灯は、ヘッドランプ１と、発光部５から出射した光を反射することにより、所定の立体角内を進む光線束を形成する反射鏡６と、を備えることを特徴としている。
【０１６４】
上記構成によれば、反射鏡６は、発光部５からの光を反射することにより、車両用前照灯の前方へ進む光線束を形成することができる。そして、車両用前照灯は、ヘッドランプ１を備えているため、レーザ光を照射したときの発光部５の温度上昇を抑えることが可能である。それゆえ、車両用前照灯では、熱による発光部５の劣化（変色や変形）が抑制されるため、車両前照灯そのものの寿命を延ばすことができる。
【０１６５】
また、ヘッドランプ１では、蛍光体焼結体は、互いに異なる色の蛍光を発する複数種類の蛍光体焼結体５０ａ等を含むことが好ましい。
【０１６６】
上記構成によれば、蛍光体焼結体は、互いに異なる色の蛍光を発する複数種類の蛍光体焼結体５０ａ等を含む。これにより、ヘッドランプ１は、レーザ光が照射されることで、複数の異なる色の蛍光を混色した多種多様な色の出力や、色温度の制御などを容易に実現することができる。
【０１６７】
また、ヘッドランプ１では、蛍光体焼結体５０ａ等は、レーザ光の光軸に沿って積層されていることが好ましい。
【０１６８】
種類の異なる蛍光体を混ぜて、それを透明な焼結体に焼結することは技術的に極めて困難である。
【０１６９】
そこで、蛍光体焼結体５０ａ等をレーザ光の光軸に沿って積層すれば、互いに異なる色の蛍光を発する蛍光体焼結体５０ａ等を含むように発光部５０等を容易に作製することができ、上述した技術的な困難性を克服することができる。また、積層された蛍光体焼結体５０ａ等のそれぞれの特性（材料、厚みなど）を変化させることで、バリエーション豊かに、多種多様な色の出力や、色温度の制御などを実現することができる。
【０１７０】
また、ヘッドランプ１では、蛍光体焼結体５０ａ等は、互いに隣接して配置されていることが好ましい。
【０１７１】
種類の異なる蛍光体を混ぜて、それを透明な焼結体に焼結することは技術的に極めて困難である。
【０１７２】
そこで、蛍光体焼結体５０ａ等を互いに隣接して配置すれば、互いに異なる色の蛍光を発する蛍光体焼結体５０ａ等を含むように発光部５１等を容易に作製することができ、上述した技術的な困難性を克服することができる。また、蛍光体焼結体５０ａ等の配置を変化させることで、バリエーション豊かに、多種多様な色の出力や、色温度の制御などを実現することができる。
【０１７３】
また、ヘッドランプ１では、複数種類の焼結体は、青色、赤色、および緑色の蛍光をそれぞれ発するものであることが好ましい。
【０１７４】
照明装置の用途によっては、例えば車両用前照灯などでは、要求される白色の色度範囲が法律により規定されている。そこで、ヘッドランプ１が車両用前照灯に適用される場合などを想定すると、発光部５０等が、白色光を出力することが可能な構成で実現されていることが好ましい。
【０１７５】
そこで、複数種類の焼結体が、青色、赤色、および緑色の蛍光をそれぞれ発することにより、青色、赤色、および緑色の混色によって白色を出力することができる。また、色温度についても、その３種類の焼結体の構成比率を適宜変化させることにより、市場において多くのユーザに好まれる色温度に設定することができる。
【０１７６】
また、ヘッドランプ１では、酸窒化物蛍光体は、ＣｅのドープされたＣａ上記構成−ＳｉＡｌＯＮ蛍光体、Ｃｅのドープされたβ−ＳｉＡｌＯＮ蛍光体、またはＣｅのドープされたＪＥＭ相蛍光体であることが好ましい。
【０１７７】
上記構成により、レーザ光が発光部５０等を透過する際に、レーザ光の一部を青色光に変換することができ、かつ、高い発光効率を得ることができる。
【０１７８】
また、ヘッドランプ１では、酸窒化物蛍光体は、ＥｕのドープされたＣＡＳＮ蛍光体、またはＥｕのドープされたＳＣＡＳＮ蛍光体であることが好ましい。
【０１７９】
上記構成により、レーザ光が発光部５０等を透過する際に、レーザ光の一部を赤色光に変換することができ、かつ、高い発光効率を得ることができる。
【０１８０】
また、ヘッドランプ１では、酸窒化物蛍光体は、Ｅｕのドープされたβ−ＳｉＡｌＯＮ蛍光体であることが好ましい。
【０１８１】
上記構成により、レーザ光が発光部５０等を透過する際に、レーザ光の一部を緑色光に変換することができ、かつ、高い発光効率を得ることができる。
【０１８２】
また、ヘッドランプ１では、発光部５３等は、レーザ光を透過する透光体を含んでいることが好ましい。
【０１８３】
上記構成によれば、発光部５１等は、酸窒化物蛍光体を焼結させた蛍光体焼結体とレーザ光を透過する透光体５４ｂとを含む。このとき、例えば、蛍光体焼結体が、青色のレーザ光を照射されると黄色光を出力する場合、その黄色光と、透光体５４ｂを透過した青色光とが混色した白色光を出力させることができる。
【０１８４】
このように、ヘッドランプ１は、上記構成を備えることにより、透光体５４ｂを透過するレーザ光を、そのままの色で発光部５１等から出力させることができる。したがって、発光部５１等は、レーザ光の色に変換するための酸窒化物蛍光体を含む必要がなくなる。
【０１８５】
なお、レーザ光に含まれるコヒーレントな成分は人間の目に損傷を与える可能性が高く、レーザ光をそのままヘッドランプ１の外部に出力することが問題視される場合も考えられる。その場合には、例えば透過フィルタを用いることで、インコヒーレントな光のみをヘッドランプ１の外部に出力すればよい。
【０１８６】
本発明は上述した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る。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を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】
【０１８７】
本発明は、照明光として高い色温度が要求される照明装置や前照灯、特に車両用等のヘッドランプに適用することができる。
【符号の説明】
【０１８８】
１，２０    ヘッドランプ（照明装置）
２    半導体レーザ
３    非球面レンズ
４    導光部
４ａ  光入射面
４ｂ  光出射面
５、５０〜５４  発光部
６    反射鏡
８    レンズホルダ
９    フェルール
１０  ハウジング
１１  エクステンション
１２  レンズ
１３  凸レンズ
１７  アノード電極
１８  基板
１９  カソード電極
４０、４０ａ  光ファイバー
５０ａ〜５２ａ、５０ｂ〜５２ｂ、５０ｃ〜５２ｃ、５４ａ〜５４ｃ  蛍光体焼結体（焼結体）
６０  カッター
１０３  発光点
１１１  活性層
１１２、１１３  クラッド層
１１４、１１５  開面
【図１】
2012123940.tif 000003
【図２】
2012123940.tif 000004
【図３】
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【図４】
2012123940.tif 000006
【図５】
2012123940.tif 000007
【図６】
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【図７】
2012123940.tif 000009
【図８】
2012123940.tif 000010
【図９】
2012123940.tif 000011
【図１０】
2012123940.tif 000012
【図１１】
2012123940.tif 000013