(57)【要約】      （修正有）【課題】小型で、放熱性に優れた信頼性の高いレーザ光源装置を提供する。【解決手段】複数のレーザ発振部３と、前記複数のレーザ発振部から発振される各レーザ光を直射され、蛍光を放出する蛍光体５とを円盤形の基板９上に同心に取り付けた支持基体２上に配置する。前記レーザ光の直射は蛍光体の少なくとも２以上の異なる箇所に分散して行い、前記蛍光を支持基体に対向するキャップ１０の上面に取り付けた透光窓１０ｂから取り出す。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレーザ発振部と、前記複数のレーザ発振部から発振される各レーザ光を直射され、蛍光を放出する蛍光体とを支持基体上に配置し、前記レーザ光の直射は蛍光体の少なくとも２以上の異なる箇所に分散して行い、前記蛍光を取り出すことを特徴とするレーザ光源装置。
【請求項２】
前記レーザ光が発振される方向と前記蛍光が取り出される方向とが異なることを特徴とする請求項１に記載のレーザ光源装置。
【請求項３】
前記レーザ光が発振される方向と前記蛍光が取り出される方向とが略直交することを特徴とする請求項１に記載のレーザ光源装置。
【請求項４】
前記レーザ光が発振される方向が前記支持基体の支持面に対して略平行であることを特徴とする請求項２または３に記載のレーザ光源装置。
【請求項５】
前記蛍光体の外形に、前記蛍光が取り出される方向の指向角を狭める加工が施されたことを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のレーザ光源装置。
【請求項６】
前記支持基体の支持面に、前記蛍光が取り出される方向へ前記蛍光を反射する鏡面加工が施されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のレーザ光源装置。
【請求項７】
前記蛍光体の配置面または前記支持基体の支持面の蛍光体配置部に、前記蛍光を反射する反射膜を形成したことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のレーザ光源装置。
【請求項８】
前記支持基体を内包する非透光性材料から形成されるキャップを設け、前記支持基体の支持面に対向する前記キャップの面に透光窓を形成したことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のレーザ光源装置。
【請求項９】
前記透光窓にレーザ光をカットする光学フィルタを取り付けたことを特徴とする請求項８に記載のレーザ光源装置。
【請求項１０】
複数の前記レーザ発振部を、前記蛍光体の全周に配置したことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のレーザ光源装置。
【請求項１１】
前記支持基体は、前記レーザ発振部と前記蛍光体の放熱を促進する放熱部材を兼ねることを特徴する請求項１〜１０のいずれかに記載のレーザ光源装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載のレーザ光源装置と、該レーザ光源装置から取り出される可視光を含む前記蛍光を所定の方向に反射するリフレクタとを備えた照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ素子から発振されるレーザ光により蛍光体を励起して蛍光、例えば可視光を発光するレーザ光源装置およびこれを利用する照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示された従来の光源装置は、半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子から発振されるレーザ光を平行光線束とするコリメートレンズと、該コリメートレンズからの平行光線束を所定の径に絞り調整するアパーチャと、該アパーチャにより調整された平行光線束のレーザ光を集光するコンデンサレンズと、該コンデンサレンズで集光したレーザ光を吸収し蛍光を放出する蛍光体と、前記蛍光体が焦点に位置するように設けられた放物反射面鏡と、を有し、蛍光体から自然放出される蛍光を放物反射面鏡で反射して所定の方向に進む平行光線束を得る構成である。この光源装置は、例えば、プロジェクタ用の光源として用いられる。
【０００３】
上記光源装置の要素のうち、コリメートレンズ、アパーチャおよびコンデンサレンズは、半導体レーザ素子から発振されるレーザ光を蛍光体上に導光および集光するための光学部品を構成するものであって、その分、装置が大型化するだけでなく、各部品の綿密な光学的調整が必要であり、コストも高くなる。
【０００４】
また、単体のレーザ素子を用いているため、出力に限界があり、使用形態も限られたものになっていた。
【０００５】
工業用に必要な高出力のレーザ光線を得るために、複数のレーザ素子からのレーザ光を集光体や光ファイバを用いて集光してまとめて出力するレーザ装置は知られているが、集光体や光ファイバなどにより大型化するため、小型の装置には不向きとされている。
【０００６】
従って、小型で、高出力の半導体レーザ光源装置が強く望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２９５３１９号公報（図１、段落［００３９］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたものであり、小型で、高出力を得ることができるレーザ光源装置およびそれを備えた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】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明のレーザ光源装置は、複数のレーザ発振部と、前記複数のレーザ発振部から発振される各レーザ光を直射され、蛍光を放出する蛍光体とを支持基体上に配置し、前記レーザ光の直射は蛍光体の少なくとも２以上の異なる箇所に分散して行い、前記蛍光を取り出すことを特徴としている。
【００１０】
この構成によると、複数のレーザ発振部からのレーザ光を蛍光体に直射するので、レーザ光を蛍光体上に導光および集光するための光学部品を用いることがなく、高出力でありながら小型化・コストダウンを実現出来る。また、発振部から発振されたレーザ光は拡がって進行し、進行方向に直交する面内での光強度分布がブロードになることにより、蛍光体へ照射されるレーザ光の光密度が小さくなり、局所的な発熱が抑えられる。
【００１１】
また、複数のレーザ発振部からの各レーザ光を蛍光体の少なくとも２箇所以上の箇所に分散して直射するので、複数のレーザ光を同一箇所に集中することによる発熱、焦げ付きが軽減化され、出力の高いレーザ光源装置を得ることができる。
【００１２】
また、前記レーザ光が発振される方向と前記蛍光が取り出される方向とが異なることにより、レーザ照射装置のデザインの自由度が増す。例えば、レーザ発振方向と蛍光取出し方向とが略直交するようなデザインを採用できる。また、レーザ発振方向が前記支持基体の支持面に対して略平行にすると、レーザ照射装置の薄型化に寄与する。
【００１３】
この場合、前記蛍光体の外形に、前記蛍光が取り出される方向の指向角を狭める加工を施すと良い。例えば、蛍光体の配置面と反対側の面に、該面に向かって開拡する凹部を設けたり、蛍光体の側面を階段状に成形すると、支持基体に直交する方向への蛍光の取出しが容易となる。
【００１４】
さらに、前記支持基体の支持面に、前記蛍光が取り出される方向へ前記蛍光を反射する鏡面加工が施すと、蛍光体から支持基体に向かって放出される蛍光が支持基体に形成された鏡面により反射されるので、蛍光の利用効率が向上する。
【００１５】
また、前記蛍光体の配置面または前記支持基体の支持面の蛍光体配置部に、前記蛍光を反射する反射膜を形成しても、蛍光体の配置面から放出される蛍光が薄膜により反射されるので、蛍光の利用効率が向上する。
【００１６】
また、前記支持基体を内包する非透光性材料から形成されるキャップを設け、前記支持基体の支持面に対向する前記キャップの面に透光窓を形成すると、蛍光体から放出される蛍光は透光窓を通過するものだけがキャップの外部に放射されるようにできる。よって、放射光源のサイズを任意に限定したレーザ光源装置を実現できる。この場合、前記透光窓にレーザ光をカットする光学フィルタを取り付けると、透光窓からレーザ光が漏れることがないため、目に対して安全なレーザ光源装置を提供できる。例えば、前記半導体レーザ素子が窒素化合物系半導体で形成されている場合は、前記光学フィルタは４０５ｎｍ以下の波長領域の光をカットする材料で形成すればよい。
【００１７】
なお、前記複数のレーザ発振部は、複数の半導体レーザ素子により構成されるものでも良いし、半導体レーザアレイにより構成されるものでも良い。半導体レーザとしては、青紫色のレーザ光を発振する窒素化合物系の半導体レーザ素子を好適に用いることができる。
【００１８】
また、複数の前記レーザ発振部を、前記蛍光体の全周に配置すると、レーザ発振部を蛍光体に対してバランス良く均等に配置することが出来、レーザ光源装置のデザイン性が向上する。
【００１９】
また、前記支持基体は、前記レーザ発振部と前記蛍光体の放熱を促進する放熱部材を兼ねると、レーザ発振部からの発熱を効率良く放熱することできるのに加えて、蛍光体に照射されたトータルのレーザ光エネルギーによる蛍光体の発熱をも効率良く放熱することができる。
【００２０】
また、本発明の照明装置は、上記構成のレーザ光源装置と、該レーザ光源装置から放出される可視光を含む前記蛍光を所定の方向に反射するリフレクタとを備えたことを特徴としている。
【００２１】
この構成によると、レーザ光源装置から放出される可視光を、リフレクタにより所定の方向に平行光線束として反射することができるため、この照明装置を、例えば、自動車、電車、船舶等の移動手段や輸送手段の前照灯に応用することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によると、小型で、高出力を得ることができるレーザ光源装置およびそれを備えた照明装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態のレーザ光源装置を示す垂直断面図（ａ）およびそのＡ−Ａ'線水平断面図（ｂ）
【図２】半導体レーザ素子から発振されるレーザ光の拡がり方の一例を説明する図
【図３】蛍光体外形のバリエーションを示す斜視図
【図４】蛍光体外形のバリエーションを示す断面図
【図５】発振部から２ｍｍの距離に置かれた垂直壁に照射されるレーザ光のビーム径の一例を短軸方向断面（ａ）および長軸方向断面（ｂ）で示す図
【図６】発振部から１ｍｍの距離に置かれた３０°の傾斜壁に照射される図４と同じレーザ光のビーム径を長軸方向断面で示す図
【図７】円柱形（ａ）および錐台形（ｂ）の蛍光体寸法の一例を説明する図
【図８】本発明のレーザ光源装置を利用した照明装置の一例を示す断面図
【図９】リフレクタの凹面形状と焦点位置を説明する模式図
【図１０】本発明の第１実施形態のレーザ光源装置の他の例を示す垂直断面図
【図１１】本発明のレーザ光源装置を利用した照明装置の他の例を示す断面図
【図１２】本発明の第２実施形態のレーザ光源装置を示す垂直断面図（ａ）およびそのＡ−Ａ'線水平断面図（ｂ）
【図１３】本発明の第２実施形態のレーザ光源装置の他の例を示す垂直断面図（ａ）およびそのＡ−Ａ'線水平断面図（ｂ）
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００２５】
＜レーザ光源装置の第１の実施形態＞
図１は本発明の第１実施形態のレーザ光源装置を示す垂直断面図（ａ）およびそのＡ−Ａ'線水平断面図（ｂ）である。図２は、半導体レーザ素子から発振されるレーザ光の拡がり方の一例を説明する図である。
【００２６】
図１（ａ）に示すように、本実施の形態のレーザ光源装置１は、円盤形のステム２０を有する。ステム２０は、円盤形の支持基体２と、支持基体２を支持する基板９と、支持基体２、基板９を貫通するするスルホール２ａ、９ａに挿着される丸棒状のリードピン６とを備える。支持基体２の材料としては、Ｃｕ、Ａｌ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｕ−Ｗ、Ｃｕ−Ｍｏ、ダイヤモンド、グラファイト（黒鉛）、ＡｌＮ、ＳｉＣ、Ｓｉ、およびこれらの混合材料（Ｃｕ−ダイヤモンド、Ｃｕ−グラファイトなど）など、熱伝導率１００以上の熱伝導の良い材料を好適に用いることができる。支持基体２は、より大きな直径を有する円盤形の基板９上に同心に取り付けられている。
【００２７】
支持基体２の周囲部には円周状かつ等間隔に丸孔のスルホール２ａが複数（本実施の形態では１２個）穿孔され、基板９の対応箇所にも同様の形状および配置のスルホール９ａが穿孔されている。基板９上に支持基体２を取り付ける際に、両者のスルホール２ａおよび９ａは合わせられ、支持基体２の上から基板９の下へスルホールが貫通する。各々のスルホールには、所定の長さを有する金属製の丸棒形のピン６が挿着される。ピン６の上端は支持基体２上側に短く突出し、ピン６の下端は基板９下側に長く突出している。
【００２８】
支持基体２上の中心には、円柱形の蛍光体５が同心にマウント（配置）されている。後述する複数の半導体レーザ素子３から、支持基体２の支持面に対して略平行方向（図１（ａ）の矢印Ｓ方向）にレーザ光が発振され、蛍光体５は、各レーザ光が側面部に直射され、蛍光を放出する。蛍光体５は、ＡｕＳｎはんだ等の公知のはんだや公知の接着剤を用いて半田付けや接着によりマウントされる。なお、蛍光体５のマウント面（下面）または支持基体２の支持面の蛍光体マウント部に、蛍光を反射する反射膜を形成しても良い。反射膜の材料は、蛍光の波長に対して反射率の高い材料、具体的には、Ａｇ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ａｌ、Ａｕ等の金属単層膜、およびこれらの多層膜（Ｎｉ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ等）を好適に用いることができる。これによると、蛍光体５のマウント面から放出される蛍光が薄膜により反射されるので、蛍光の利用効率が向上する。
【００２９】
蛍光体５の外形は、円柱形には限定されない。例えば、図３に蛍光体外形のバリエーションを示すように、円柱形（図３（ａ））以外にも、マウント面に対して鋭角に傾斜する側面を有する円錐台形（図３（ｂ））などとしても良い。このような外形によると、蛍光体５はマウント面と反対側にも面を持つので、該面から蛍光を放出することができる。よって、支持基体２の支持面に対して略直交方向（図１（ａ）の矢印Ｔ方向）への蛍光の取出しが可能となる。
【００３０】
図３に点線で示す領域は、蛍光体５周囲の発光領域の広がりを模式的に示すものである。図３（ｂ）のような錐台形では、図３（ａ）のような柱状形に比べて、蛍光体５の側面から放出される蛍光も、支持基体２の支持面に略直交する方向（図１の矢印Ｔの方向）へ幾分指向されるようになるので、蛍光の利用効率が向上する。
【００３１】
また、図３（ａ）、（ｂ）に示すいずれの形状においても、図３（ｃ）、（ｄ）にそれぞれ示すように、蛍光体５のマウント面と反対側の面に、逆円錐形の凹部５ａを設けると、前記面から放出される蛍光の指向角が狭まり、支持基体２の支持面に対して略直交方向（図１の矢印Ｔの方向）への蛍光の取出しが容易となる。なお、凹部５ａの形状は逆円錐形に限定されず、マウント面と反対側の面に向かって開拡する形状であれば上述した機能を発揮することができる。例えば、図４（ａ）に示すように、浅いすり鉢状の窪みとしても構わない。
【００３２】
さらに、蛍光体５の側面を、例えば、図４（ｂ）に示すように、階段状に成形することも可能である。このような形状とした場合は、蛍光体５の側面部が垂直面５ｂと水平面５ｂが交互に繰り返す断続的な面で構成されることになり、垂直面５ｂに照射されるレーザ光をそのすぐ上に位置する水平面５ｃから蛍光として取出すことができ、柱形や錐台形の場合よりも光の取出し効率が向上する。
【００３３】
図１（ｂ）に示すように、支持基体２上の蛍光体５の周囲には、複数（本実施形態では１２個）の半導体レーザ素子３が、そのレーザ発振部が蛍光体５の中心を向くように、蛍光体５の中心と各ピン６とを結ぶ線分上に、放射状かつ等間隔（本実施形態では、中心角３０°）に配置される。ここで、半導体レーザ素子３は支持基体２上に直接マウントされているのではなく、図２に示すように、小片のサブマウント４に半導体レーザ素子３をマウントした後、このサブマウント４により支持基体２上にマウントされる。半導体レーザ素子３は、ＡｕＳｎはんだ等のはんだを用いてサブマウント４上に半田付でマウントされる。サブマウント４は、ＳｎＡｇＣｕはんだ等のはんだを用いて支持基体２上に半田付でマウントされる。
【００３４】
上述した半導体レーザ素子３の配置によると、複数の半導体レーザ素子３が支持基体２上に分散されてマウントされることになるので、レーザ発振時に発熱が集中せず熱干渉が小さく、結果として放熱性が良く、素子の信頼性が向上する。また、素子は良品チップを予め選別して用いることができるので、歩留まりが向上する。さらに、サブマウント４を小片に分割しているので、大電流印加による熱負荷がサブマウント４に掛かっても熱応力の影響を受けにくく、素子の信頼性向上に寄与する。また、各サブマウント４のサイズが小さいため、半田付時にボイド（気泡）ができにくく、マウント歩留まりが良い。なお、サブマウント４は、レーザ光の長軸方向の拡がり（図２参照）を考慮して素子をリフトアップする役割も有している。
【００３５】
上記のように支持基体２上に蛍光体５および複数の半導体レーザ素子３がマウントされた後、半導体レーザ素子３−ピン６間およびサブマウント４−支持基体２間にそれぞれワイヤ７および８をワイヤボンディングする。そして、基板９上に、支持基体２を内包する円筒形のキャップ１０が設けられ、レーザ光源装置１が完成される。
【００３６】
蛍光体５の側面と半導体レーザ素子３のレーザ発振部との最短距離（図１（ａ）の距離Ｄ）については、短すぎても長すぎても問題があるため、蛍光体５の形状やサイズに合わせて適切な距離に設定される。距離Ｄが短すぎると、蛍光体５に入射されるレーザ光の光束が小さいまま蛍光体５に照射されるため、蛍光体５の温度が上昇して焦げてしまうおそれがある。また、隣りに位置する半導体レーザ素子３との間隔も密になり、熱干渉の影響を受けやすくなり、半導体レーザ素子３の活性層の温度が上昇し、半導体レーザ素子３の発振信頼性が低下する。逆に距離Ｄが長いと、レーザ光の光束が拡がり、蛍光体５へのレーザ光の照射効率が低下するか、あるいは、照射効率を維持するために蛍光体サイズが大きくなり、レーザ光源装置１自体が大型化してしまう問題がある。
【００３７】
蛍光体サイズは、適切な蛍光体−半導体レーザ素子間距離が定まると、蛍光体５の外形や半導体レーザ素子３の数（つまり、必要な発光量）を考慮して設定される。蛍光体−半導体レーザ素子間距離が長いほど、蛍光体５の高さ寸法は大きくなり、半導体レーザ素子３の数が多いほど、蛍光体５の径寸法は大きくなる。具体例を以下に説明する。
【００３８】
図５は、発振部から２ｍｍの距離に置かれた垂直壁面に照射されるレーザ光のビーム径を短軸方向断面（ａ）および長軸方向断面（ｂ）で示す模式図ある。図６は、発振部から１ｍｍの距離に置かれた４５°の傾斜壁面に照射される図５と同じレーザ光のビーム径を長軸方向断面で示す模式図ある。
【００３９】
一般的に、図２に示すように、半導体レーザ素子３の発振部３ａから発振されたレーザ光は進行方向（ｚ軸方向）に対して直交する面内では、長軸方向（ｙ軸方向）が短軸方向（ｘ軸方向）より拡がり角が大きい、楕円形となる（以下、この拡散光を「ビーム」とも称する）。拡がり角は半導体レーザ素子３の種類によって様々であるが、おおよそ長軸方向が２５°以内、短軸方向が１０°以内である。拡がり角をこれらの最大値として計算すると、図５に示すように、垂直壁面では、レーザ発振部３ａから２ｍｍの距離で、長軸方向および短軸方向のビーム径はそれぞれ、０．８９ｍｍおよび０．３５ｍｍとなる。４５°の傾斜壁面だと、図６に示すように、高さ０．４ｍｍの位置にリフトアップされている発振部３ａから水平に発振されるレーザ光は、レーザ発振部から１ｍｍの距離から立ち上がる斜面で、長軸方向のビーム径は１．１３ｍｍとなり、高さ寸法に直すと０．８ｍｍとなる。
【００４０】
図７は、円柱形（ａ）および錐台形（ｂ）の蛍光体寸法の一例を説明する図である。上記のような発光特性を有する半導体レーザ素子３を用いた場合、蛍光体５の高さ寸法は、円柱形の蛍光体では、図７（ａ）に示すように約１ｍｍ、錐台形（側面の傾斜は４５°）の蛍光体では、図７（ｂ）に示すように約０．８ｍｍに設定することができる。つまり、いずれの外形でも蛍光体５を高さ１ｍｍ以内に抑えることが可能である。なお、図７には、蛍光体のその他の寸法や角度、すなわち、蛍光体５の径、凹部５ａの穴径や傾斜についても具体的な数値を開示しているが、これらは一例である。
【００４１】
キャップ１０は、金属（例えば、コパール）から形成されている。キャップ１０の下端周囲には、フランジ１０ａが形成されている。キャップ１０は、フランジ１０ａを基板９上面の周縁に、抵抗溶接して取り付けられる。キャップ１０の取付け時、半導体レーザ素子３の信頼性を確保するために、内部に乾燥空気を封止し、気密にしている。このとき、蛍光体５も封止されることにより、強力なレーザ光照射に対する蛍光体５の信頼性も向上する。
【００４２】
支持基体２に対向するキャップ１０の上面の中央には、円形の透光窓１０ｂが開口されている。つまり、支持基体２の周囲が不透光性材料のキャップ１０に覆われていても、透光窓１０ｂからだけは光を通過させることが可能である。よって、光の放射部位のサイズを任意に限定したレーザ光源装置１を実現できる。本実施の形態では、透光窓１０ｂは蛍光体５の真上に位置して蛍光体５と対向し、透光窓１０ｂの径は少なくとも蛍光体５が露出する大きさの径を有する。ただし、透光窓１０ｂの位置や径は、レーザ光源装置１の用途に応じて適宜変更される。
【００４３】
透光窓１０ｂには、レーザ光をカットする光学フィルタ１１が取り付けられている。これによると、透光窓１０ｂからレーザ光が漏れることがないため、目に対して安全なレーザ光源装置１を提供できる。例えば、半導体レーザ素子３が青紫色のレーザ光を発振する窒素化合物系半導体で形成されている場合は、光学フィルタ１１は４０５ｎｍ以下の波長領域の光をカットする材料で形成すればよい。
【００４４】
上記にように構成されたレーザ光源装置１の発光動作について説明する。ワイヤ７、８を介して複数の半導体レーザ素子３のそれぞれに直流電流を印加すると、図１（ａ）の点線矢印に示すように、各半導体レーザ素子３からレーザ光が発振され、各レーザ光が蛍光体５の側面の異なる箇所に分散して直射される。蛍光体５はレーザ光により励起され、その表面から蛍光として放出される。
【００４５】
本実施の形態では、レーザ光の発振される方向と蛍光の取り出される方向が異なる。レーザ発振方向は、図１（ａ）の矢印Ｓに示すように、支持基体２の支持面に対して略平行である。これに対して、蛍光取出し方向は、図１（ａ）の矢印Ｔに示すように、支持基体２の支持面に略直交する方向である。したがって、レーザ発振方向と蛍光取出し方向とが略直交している。
【００４６】
蛍光体５からの放出光は、透光窓１０ｂに配された光学フィルタ１１を通過してキャップ１０の外部に放射される。よって、透光窓１０ａを光放射源としてランダムな方向に蛍光が放射される。
【００４７】
本実施の形態のレーザ光源装置１によると、複数の半導体レーザ素子３からレーザ光を蛍光体５に直射するので、レーザ光を蛍光体５上に導光および集光するための光学部品を用いることがなく、高出力でありながら小型化・コストダウンを実現出来る。また、発振部から発振されたレーザ光は拡がって進行し、進行方向に直交する面内での光強度分布がブロードになることにより、蛍光体５へ照射されるレーザ光の光密度が小さくなり、局所的な発熱が抑えられる。
【００４８】
また、複数のレーザ素子３からの各レーザ光を蛍光体５の側面の異なる箇所に分散して直射するので、複数のレーザ光を同一箇所に集中することによる発熱、焦げ付きが軽減化される。
【００４９】
また、レーザ発振方向（図１（ａ）、図１０の矢印Ｓ方向）と蛍光取出し方向（図１（ａ）、図１０の矢印Ｔ方向）とが異なる（略直交する）ことで、レーザ照射装置１のデザインの自由度が増す。特に、本実施の形態では、レーザ発振方向が支持基体２の支持面に対して略平行であるので、レーザ照射装置１の薄型化に寄与する。
【００５０】
また、熱伝導性の良い材料から成る支持基体２上に複数の半導体レーザ素子３および蛍光体５を配置しているので、半導体レーザ素子３自体からの発熱を効率良く放熱することできるのに加えて、蛍光体５に照射されたトータルのレーザ光エネルギーによる蛍光体５の発熱をも効率良く放熱することができる。
【００５１】
＜照明装置への応用＞
図８は、本実施の形態のレーザ光源装置の照明装置へ応用例の一例を説明する概略断面図である。この照明装置１００は、図８に示すように、ステム２０を立てるようにレーザ光源装置１を９０°起こし、キャップ１０の上面（図８では右側の端面）の外側にリフレクタ（凹面鏡）１２を設けた構成である。リフレクタ１２の底面部には、頂点を含んでその周辺に開口１２ｂが設けられ、この開口１２ｂを介してキャップ１０の透光窓１０ａ（フィルタ１１）がリフレクタ１２の鏡面部１２ａに臨んでいる。なお、蛍光体５は蛍光として可視光を放出するものを用いる。
【００５２】
このように構成された照明装置Ｓによると、レーザ光源装置１からランダムな方向に放射される可視光を、リフレクタ１２により所定の方向に平行光線束として反射することができる。この照明装置１００は、例えば、自動車、電車、船舶等の移動手段や輸送手段の前照灯に利用することができる。
【００５３】
リフレクタ１２の鏡面形状は、平行光線束を効率良く放射するために、レーザ光源装置１の発光点としての透光窓１０ｂがリフレクタ１２の焦点に近づくようにするのが理想的である。リフレクタ１２は、鏡面部の曲線（例えば、放物線）の曲率によって焦点位置が異なり、図９に示すように、曲率が大きい（鏡面部が深い）ほど焦点位置が頂点に近くなる。本実施の形態のレーザ光源装置１は支持基体２が内包するキャップ１０が外観に現われてハウジングをなしており、キャップ１０の面積や厚みもあって、リフレクタ１２と組み合わせるときには、図９（ａ）に点線で囲んだ部分がレーザ光源装置１自体で占有されてしまうことになる。従って、リフレクタ１２は、図９（ｂ）に示すように鏡面部が浅いものほど、焦点よりも頂点側に発光される可視光の利用効率が下がる。よって、本実施の形態のレーザ光源装置１をリフレクタ１２と組み合わせる際には、リフレクタ１２は、発光される可視光をできるだけ有効利用するために、図９（ｃ）に示すように、鏡面部が深いものを利用するのが望ましい。
【００５４】
なお、図１０にステム２０の変形例を示すように、支持基体２の支持面に、蛍光体マウント部を中心とする凹面部２ｂを形成し、凹面部２ｂに鏡面処理（鏡面加工）を施すと、蛍光体５から支持基体２の支持面に向かって放出される蛍光が凹面部２ｂにより反射されるので、蛍光の利用効率が向上する。よって、図９（ｂ）のような鏡面部の浅いリフレクタ１２とも組合せが可能となる。
【００５５】
図１１は、本実施の形態のレーザ光源装置の照明装置へ応用例の他の例を説明する概略断面図である。この照明装置１００では、図１１に示すように、リフレクタ１２として、軸線周りに３６０°対称なリフレクタ（図８参照）を、軸線を通る平面で半分に分割した形状のハーフリフレクタを使用している。そして、リフレクタ１２は、平面部１２ｃに開口１２ｂが設けられ、この開口１２ｂを介してキャップ１０の透光窓１０ａ（フィルタ１１）がリフレクタ１２の鏡面部１２ａに臨んでいる。なお、図１１では、キャップ１０の面がリフレクタ１２の中心軸と平行となるように、レーザ光源装置１を組み込んでいるが、傾けて配置しても構わない。レーザ光源装置１を傾けて配置することで、リフレクタ１２の鏡面部１２ａに入射される可視光の方向を制御することが可能となり、レーザ光源装置１から発光される可視光の照明光としての利用効率が向上する。
【００５６】
このように構成された照明装置１００によると、ハーフリフレクタを使用しているので、リフレクタ１２の鏡面部１２ａの曲率に関わらず、リフレクタ１２の焦点に透光窓１０ｂを位置させることが容易となる。このため、リフレクタ１２の光学的なロスが少なくなり、平行光線束として利用される反射光の効率が向上する。したがって、本発明のレーザ光源装置１を照明装置に応用する場合に有効である。また、図８に示す例では、鏡面部１２ａにレーザ光源装置１を取り付ける部分に穴（開口１２ｂ）を開ける必要があるが、図１１の例では、鏡面部１２ａに穴を開ける必要がなく、鏡面部１２ａ全体を有効に利用することができるため、このことも光学的なロスの軽減に寄与している。
【００５７】
＜レーザ光源装置の第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態について説明する。図１２は、本発明の第２の実施形態のレーザ光源装置を垂直断面図（ａ）およびそのＡ−Ａ'線水平断面図（ｂ）である。この図において上記第１の実施形態のレーザ光源装置１と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００５８】
本実施の形態のレーザ光源装置１では、支持基体２上にマウントされるレーザ発振源として、複数のレーザ発振部がアレイ状に並ぶ半導体レーザアレイ１３を用いている。なお、半導体レーザアレイ１３は、ジャンクションダウンで支持基体２にマウントすることも可能である。
【００５９】
蛍光体１５は、支持基体２の中心にその重心が位置し、支持基体２の直径にその長手方向が沿う配置で支持基体２上にマウントされる。半導体レーザアレイ１３は、複数のレーザ発振部のそれぞれから発振されるレーザ光が蛍光体１５の長手方向側面の異なる箇所に直射されるように、蛍光体１５の長手方向側面に対向してマウントされている。本実施の形態では、図１２に示すように、蛍光体１５の長手方向側面の一方にのみ対向させる形で半導体レーザアレイ１３を配置した例を示すが、反対側の側面にも対向させるように半導体レーザアレイ１３を追加しても良い。
【００６０】
なお、本実施の形態では、半導体レーザアレイ１３はワンチップタイプのものを用いているが、例えば、図１３に例を示すように、複数の半導体レーザ素子３をアレイ状に配置した複数チップ実装タイプのものを用いることもできる。複数チップ実装タイプの場合は、サブマウント１４上に半導体レーザ素子３を自由な間隔かつ配向で配置できるメリットがあり、蛍光体サイズの小型化に寄与する。
【００６１】
本実施の形態のレーザ光源装置１によると、半導体レーザアレイ１３からのレーザ光を蛍光体１５に直射するので、レーザ光を蛍光体５上に導光および集光するための光学部品を用いることがなく、高出力でありながら小型化・コストダウンを実現出来る。また、発振部から発振されたレーザ光は拡がって進行し、進行方向に直交する面内での光強度分布がブロードになることにより、蛍光体１５へ照射されるレーザ光の光密度が小さくなり、局所的な発熱が抑えられる。
【００６２】
また、半導体レーザアレイ１３からの各レーザ光を蛍光体５の側面の異なる箇所に分散して直射するので、複数のレーザ光を同一箇所に集中することによる発熱、焦げ付きが軽減化される。
【００６３】
また、レーザ発振方向（図１２（ａ）、図１３（ａ）の矢印Ｓ方向）と蛍光取出し方向（図１２（ａ）、図１３（ａ）の矢印Ｔ方向）とが異なる（略直交する）ことで、レーザ照射装置１のデザインの自由度が増す。特に、本実施の形態では、レーザ発振方向が支持基体２の支持面に対して略平行であるので、レーザ照射装置１の薄型化に寄与する。
【００６４】
また、熱伝導性の良い材料から成る支持基体２上に半導体レーザアレイ１３および蛍光体１５を配置しているので、半導体レーザアレイ１３自体からの発熱を効率良く放熱することできるのに加えて、蛍光体５に照射されたトータルのレーザ光エネルギーによる蛍光体１５の発熱をも効率良く放熱することができる。
【００６５】
以上、具体的な実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明の技術的思想は上記の実施形態に限定されない。例えば、上記の実施形態では、複数のレーザ発振部から発振される各レーザ光の蛍光体への直射は、２つとして蛍光体の同じ箇所に直射されないようにしているが、蛍光体の焦げ付きを防ぐことができれば、必ずしもすべてのレーザ光が蛍光体の異なる箇所に直射されることを要しない。例えば、レーザ発振部が３つある場合に、その２つのレーザ発振部からの２つのレーザ光が蛍光体の同一箇所に直射され、残り１つのレーザ発振部からの１つのレーザ光が別の箇所に直射される場合のように、蛍光体の少なくとも２以上の異なる箇所に分散して直射されるものであれば良い。
【００６６】
なお、「分散して」とは、拡散光として蛍光体に直射されるレーザ光の発光強度が最も高くなる中心部同士が分散していれば良いことを意味しており、発光強度の弱い周辺部同士は重なりがあっても蛍光体５の焦げ付きは十分に防がれるので、支障はない。
【００６７】
また、本発明のレーザ光源装置の照明装置への応用例として、図８、図１１には、図１に示す例のレーザ光源装置１を用いた場合を図示しているが、図１０、図１２、図１３などに示す他の例のレーザ光源装置を用いても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、自動車、電車、船舶等の移動手段や輸送手段の前照灯等の照明装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００６９】
１  レーザ光源装置
２  支持基体
３  半導体レーザ素子
４、１４  サブマウント
５、１５  蛍光体
１３  半導体レーザアレイ
２０  ステム
１００  照明装置
【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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