(57)【要約】【課題】発光装置の設計の自由度を高める。【解決手段】ヘッドランプ１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集光する凹面鏡９と、凹面鏡９によって集光されたレーザ光を受けて蛍光を発する発光部４とを備えている。【選択図】図１
2012109201.tif 000002
【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集光する凹面鏡と、
上記凹面鏡によって集光された励起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発光装置。
【請求項２】
上記凹面鏡は、複数の励起光源から出射された励起光を集光す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】
複数の上記凹面鏡および複数の上記励起光源を備え、各凹面鏡に少なくとも１つの励起光源が対応付けられていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項４】
上記複数の凹面鏡は一体として形成されてい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】
上記発光部が発生させた蛍光を反射する反射鏡をさらに備え、
上記発光部の、側面よりも面積の広い上面の上方に上記反射鏡の一部が配置されており、
上記発光部は薄いか、または上記励起光が照射される上記発光部の面における上記励起光のスポットの面積が当該面の面積よりも小さい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】
上記発光部が発生させた蛍光を反射する反射鏡をさらに備え、
上記励起光源は、上記反射鏡の外部に配置されており、
上記励起光を透過または通過させる窓部が上記反射鏡に設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項７】
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さらに備え、
上記支持部材には、開口部が形成されており、上記励起光は、当該開口部を通して上記発光部に照射されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項８】
上記反射鏡は、対称軸を回転軸として放物線または楕円を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反射曲面として含んでいることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項９】
上記支持部材は、熱伝導性を有していることを特徴とする請求項７に記載の発光装置。
【請求項１０】
上記励起光源は、上記支持部材によって支持されていることを特徴とする請求項９に記載の発光装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０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１２】
請求項１〜１０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１３】
レーザ光を出射するレーザチップと、
上記レーザチップから出射されたレーザ光の放射角度を制御する凹面鏡とを備えることを特徴とするレーザ素子。
【請求項１４】
上記凹面鏡は、対称軸を回転軸として放物線または楕円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反射曲面として含んでいることを特徴とする請求項１３に記載のレーザ素子。
【請求項１５】
上記レーザチップの発光点は、上記凹面鏡の焦点位置またはその近傍に配置されていることを特徴とする請求項１３または１４に記載のレーザ素子。
【請求項１６】
請求項１３〜１５のいずれか１項に記載のレーザ素子と、
上記レーザ素子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発光装置。
【請求項１７】
上記レーザ素子から出射されたレーザ光は、光学部材を介さずに上記発光部に照射されることを特徴とする請求項１６に記載の発光装置。
【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で発生する蛍光を照明光として利用する発光装置、車両用前照灯および照明装置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に開示された車両用灯具がある。この車両用灯具では、半導体発光素子と蛍光体とは離間して配置されており、両者の間に、半導体発光素子からの光を蛍光体に集光する集光レンズが設けられている。
【０００４】
また、特許文献２に記載の灯具では、反射鏡の内部に蛍光体が配置されており、反射鏡に設けられた光透過部を通して反射鏡の外部から励起光を蛍光体に照射する。この構成において、励起光を蛍光体に集光するレンズが、半導体発光素子と蛍光体との間かつ反射鏡の外部に設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４―２４１１４２号公報（２００４年８月２６日公開）
【特許文献２】特開２００５−１５００４１号公報（２００５年６月９日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１および２には、励起光源、集光レンズおよび発光部を直線的に配置する構成が開示されているが、このような集光レンズを用いた構成では、光路を変更することが困難であり、設計の自由度が低いという問題が生じる。設計の自由度が低いことにより、例えば、コンパクトな発光装置や特定の形状に収まる発光装置を実現することが困難になるという問題が生じる。
【０００７】
本発明の目的は、設計の自由度を高め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。また、レーザ素子を備える発光装置の構成を簡略化することも本発明の目的のひとつである。
【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集光する凹面鏡と、上記凹面鏡によって集光された励起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。
【０００９】
上記の構成によれば、励起光源からの励起光を受けて発光部が蛍光を発し、その蛍光が照明光として出射される。この構成において、励起光源から発光部に至るまでの励起光の光路上に凹面鏡を設け、凹面鏡によって励起光を集光することにより、励起光の光路を変更できる。
【００１０】
それゆえ、集光レンズのみを用いて励起光を集光する構成よりも発光装置の設計自由度を高めることができる。その結果、例えば、コンパクトな発光装置を実現できる。
【００１１】
また、上記凹面鏡は、複数の励起光源から出射された励起光を集光することが好ましい。
【００１２】
上記の構成によれば、凹面鏡によって、複数の励起光源から出射された励起光を集光することができ、励起光のパワーを高めることができる。
【００１３】
また、複数の上記凹面鏡および複数の上記励起光源を備え、各凹面鏡に少なくとも１つの励起光源が対応付けられていることが好ましい。
【００１４】
上記の構成によれば、複数の励起光源からの励起光が、複数の凹面鏡によってそれぞれ集光される。このように励起光源と凹面鏡とのセットを複数設けることにより、励起光のパワーを高めることができる。
【００１５】
また、上記複数の凹面鏡は一体として形成されていることが好ましい。
【００１６】
複数の凹面鏡を一体として形成することにより、凹面鏡の製造および位置決めが容易になる。
【００１７】
また、上記発光部が発生させた蛍光を反射する反射鏡をさらに備え、上記発光部の、側面よりも面積の広い上面の上方に上記反射鏡の一部が配置されており、上記発光部は薄いか、または上記励起光が照射される上記発光部の面における上記励起光のスポットの面積が当該面の面積よりも小さいことが好ましい。
【００１８】
上記の構成によれば、発光部の上面が反射鏡と対向しているため、発光部から出射した蛍光のうち、その進路を制御できる蛍光の割合を高めることができる。
【００１９】
この場合でも、蛍光体の側面から出射した蛍光（側方出射蛍光）は制御できない可能性が高い。
【００２０】
しかし、発光部が薄いため、または励起光の照射面の面積が励起光のスポットの面積よりも大きいため、側方出射蛍光が少なくなる。それゆえ、反射鏡で制御できない蛍光を低減でき、蛍光の利用効率を高めることができる。
【００２１】
なお、本明細書において「発光部が薄い」とは、発光部の上面よりも側面の方が十分に面積が小さく、蛍光の大部分が上方に放出される発光部の形状を意味する。
【００２２】
また、上記発光部が発生させた蛍光を反射する反射鏡をさらに備え、上記励起光源は、上記反射鏡の外部に配置されており、上記励起光を透過または通過させる窓部が上記反射鏡に設けられていることが好ましい。
【００２３】
上記の構成によれば、反射鏡の外部から、反射鏡に設けられた窓部を通して発光部に励起光を照射できる。それゆえ、励起光源の配置の自由度を高めることができ、例えば、発光部の照射面に対する励起光の照射角度を好ましい角度に設定することが容易になる。
【００２４】
なお、上記窓部は、開口部であってもよいし、励起光を透過可能な透明部材を有するものであってもよい。
【００２５】
また、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さらに備え、上記支持部材には、開口部が形成されており、上記励起光は、当該開口部を通して上記発光部に照射されることが好ましい。
【００２６】
上記の構成によれば、反射鏡の反射曲面と対向する位置に支持部が配置されており、当該支持部によって発光部が支持されている。この支持部には、励起光を発光部へ照射するための開口部が設けられている。
【００２７】
それゆえ、反射鏡に励起光を透過させる開口部を形成する必要がなくなり、反射鏡の反射面の面積を実質的に増やすことができ、制御できる蛍光の量を増やすことができる。
【００２８】
また、上記反射鏡は、対称軸を回転軸として放物線または楕円を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反射曲面として含んでいることが好ましい。
【００２９】
上記の構成によれば、反射鏡は回転放物面または回転楕円面を、回転軸を含む平面で切断することによって得られる反射曲面を有している。それゆえ、発光部の蛍光を狭い立体角内に効率的に投光することができ、蛍光の利用効率をより高めることができる。また、反射鏡の残り半分に相当する部分に、パラボラ以外の構造体を配置できる。この構造体を熱伝導性の高い板とし、発光部を当接させれば、発光部の熱を効率良く放熱できる。
【００３０】
また、上記支持部材は、熱伝導性を有していることが好ましい。
【００３１】
上記の構成によれば、熱伝導性を有する支持部材によって発光部の熱を効率良く放熱できる。
【００３２】
また、上記励起光源は、上記支持部材によって支持されていることが好ましい。
【００３３】
上記の構成によれば、熱伝導性を有する支持部材によって発光部とともに励起光源も放熱させることができ、放熱機構の簡素化を図ることができる。
【００３４】
また、上記発光装置を含む車両用前照灯および照明装置も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００３５】
本発明に係るレーザ素子は、上記の課題を解決するために、レーザ光を出射するレーザチップと、上記レーザチップから出射されたレーザ光の放射角度を制御する凹面鏡とを備えることを特徴としている。
【００３６】
上記の構成によれば、レーザ素子の内部に、レーザ光を出射するレーザチップとともに凹面鏡が設けられている。この凹面鏡によって、レーザチップから出射されたレーザ光の放射角度が制御される。その結果、レーザ素子から出射されるレーザ光を、所望の放射角度（配光分布または指向性）を有するものとすることができる。
【００３７】
その結果、レーザ光の放射角度を制御する別の光学部材を設ける必要がなくなり、レーザ素子を備える発光装置の構成を簡略化することができる。
【００３８】
また、上記凹面鏡は、対称軸を回転軸として放物線または楕円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反射曲面として含んでいることが好ましい。
【００３９】
上記の構成により、レーザチップから出射されたレーザ光を効率良く集光および制御することができ、レーザ光の放射角度の制御が容易になる。
【００４０】
また、上記レーザチップの発光点は、上記凹面鏡の焦点位置またはその近傍に配置されていることが好ましい。
【００４１】
上記の構成によれば、レーザチップと凹面鏡とが近接しているため、レーザチップから出射されたレーザ光が発散する前に、凹面鏡によって集光される。また、凹面鏡の焦点位置に発光点を配置すると、当該発光点から出射されるレーザ光の放射角度を高い精度で制御できる。
【００４２】
また、本発明に係る発光装置は、（i）レーザ光を出射するレーザチップと、上記レーザチップから出射されたレーザ光の放射角度を制御する凹面鏡とを備えるレーザ素子と、（ii）当該レーザ素子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。
【００４３】
上記の構成によれば、レーザ素子から出射されるレーザ光は、その放射角度が所望の角度に制御され得るものであり、レーザ光の放射角度を制御するための別の光学部材を用いずとも発光部に対して効率良くレーザ光を照射することができる。
【００４４】
それゆえ、発光装置の構成を簡略化することができる。
【００４５】
また、上記レーザ素子から出射されたレーザ光は、光学部材を介さずに上記発光部に照射されることが好ましい。
【００４６】
上記の構成によれば、レーザ素子に内蔵された凹面鏡のみによってレーザ光の放射角度が制御される。それゆえ、発光装置の構成を簡略化できるとともに、小型の発光装置を実現することが可能となる。
【００４７】
また、レーザ光の放射角度を制御する光学部材をレーザ素子の外部に設ける構成と比較して、部材間の相対位置が衝撃によってずれる可能性が低減されるため、発光装置の耐衝撃性を高めることができる。
【発明の効果】
【００４８】
以上のように、本発明に係る発光装置は、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集光する凹面鏡と、上記凹面鏡によって集光された励起光を受けて蛍光を発する発光部とを備える構成である。
【００４９】
それゆえ、発光装置の設計の自由度を高めることができるという効果を奏する。
【００５０】
また、本発明に係るレーザ素子は、レーザ光を出射するレーザチップと、上記レーザチップから出射されたレーザ光の放射角度を制御する凹面鏡とを備える構成である。
【００５１】
それゆえ、レーザ素子を備える発光装置の構成を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【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】発光部にレーザ光を照射した状態を示す図である。
【図５】発光部の厚みと光放射特性との関係を示すグラフである。
【図６】発光部の上面にレーザ光を照射した状態を示す図である。
【図７】パラボラミラーの投光特性を示す概念図である。
【図８】パラボラミラーの投光特性の原理を説明するための図である。
【図９】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１０】本発明の一実施例に係るヘッドランプの構成を示す概略図である。
【図１１】上記ヘッドランプの構成を示す上面図である。
【図１２】本発明の別の実施例に係るヘッドランプの構成を示す概略図である。
【図１３】本発明の別の実施例に係るヘッドランプの構成を示す概略図である。
【図１４】本発明の一実施例に係る照明装置の構成を示す概略図である。
【図１５】本発明のさらに別の実施例に係るヘッドランプの構成を示す概略図である。
【図１６】上記ヘッドランプが備えるレーザ素子の内部構成を示す図である。
【図１７】上記レーザ素子の構成を示す斜視図である。
【図１８】上記レーザ素子が備えるレーザチップの発光点と、凹面鏡の焦点との位置関係を示す図である。
【図１９】上記レーザ素子におけるレーザ光の光路を示す図である。
【図２０】本発明のさらに別の実施例に係るヘッドランプの構成を示す概略図である。
【図２１】上記レーザ素子の変更例を示す斜視図である。
【図２２】上記レーザ素子の別の変更例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
本発明の実施の一形態について図１〜図９に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００５４】
＜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、ビーム成形レンズ３、発光部４、パラボラミラー（反射鏡）５、金属ベース（熱伝導性部材、支持部材）７、フィン（冷却部）８を備えている。
【００５５】
（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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
（ビーム成形レンズ３）
ビーム成形レンズ３は、レーザ素子２から出射したレーザ光が凹面鏡９に円形のスポットとして照射されるように、当該レーザ光を成形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。
【００５９】
通常、レーザ素子から出射されるレーザ光は、広い角度で発散する（楕円のスポットを形成する）ため、凹面鏡９によって効率良く集光するためには、レーザ光の放射角を制御（ビーム成形）することが好ましい。特に、複数のレーザ素子２からのレーザ光を凹面鏡９で集光する場合は、ある程度レーザ光の照射範囲を絞らなければ、一点に集光することは難しい。このような理由からビーム成形レンズ３を設けることが好ましい。
【００６０】
ただし、レーザ素子２と凹面鏡９とを一対一で設ける場合や、凹面鏡９の構造が複数のスポットに対応している場合などでは、ビーム成形レンズ３を省略してもよい。
【００６１】
（凹面鏡９）
凹面鏡９は、レーザ素子２から出射されたレーザ光を集光し、発光部４へと導く反射鏡であり、その反射面が凹面になっているものである。
【００６２】
ビーム成形レンズ３によって成形された円形のレーザ光スポットが凹面鏡９の反射面に照射されると、レーザ光が集光されつつ発光部４に向けて反射される。それゆえ、凹面鏡９は、レーザ光を集光する機能とともにレーザ光の光路を変更する機能を有する。この点が、集光する機能しか有さない集光レンズとの機能的な相違点である。
【００６３】
上述のようにビーム成形レンズ３を用いれば、複数のレーザ光線を凹面鏡９で集光することが容易になるが、凹面鏡９の設計を複数のスポットに適したもの（例えば、ひずみを有する形状）にすることでビーム成形レンズ３を省略してもよい。例えば、複数のレーザ素子２からのレーザ光を集光する場合には、各レーザ光線束に対応するマイクロミラーの集合として凹面鏡９を形成してもよい。
【００６４】
凹面鏡９は、樹脂成形されたベース部材の表面に金属コーティングが施されたものであってもよいし、反射面を有する金属からなるものであってもよい。樹脂成形により凹面鏡９を製造すれば、複雑な形状のものを容易かつ安価に製造できる。ただし、反射率が低い場合には、レーザ光によって凹面鏡９が熱をもつ可能性があるため、凹面鏡９の反射率は高い方が好ましい。
【００６５】
なお、集光レンズを製造する場合には、通常、レーザ光の熱に対する耐熱性を考慮してガラスで形成され、その表面にコーティングが施される。そのため、集光レンズは、比較的高価なものとなる。
【００６６】
また、レーザ素子２、凹面鏡９および発光部４の位置関係は、図１に示すものに限定されず、レーザ素子２によって図１における上方向から下方向にレーザ光を出射し、図１の上向きに凹の凹面鏡９によってレーザ光を反射し、発光部４に照射してもよい。
【００６７】
（発光部４）
発光部４は、レーザ素子２から出射され、凹面鏡９によって反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（蛍光物質）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。
【００６８】
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のほぼ焦点位置に配置されている。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。発光部４の上面にレーザ光の反射を防止する反射防止構造が形成されていてもよい。
【００６９】
なお、発光部４を焦点位置からずれた位置に配置することで、意図的に照明光の照射範囲を広げてもよい。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
（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。
【００７５】
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、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。
【００７６】
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。
【００７７】
このような形状のパラボラミラー５が、発光部４の、側面よりも面積の広い上面の上方にその一部が配置されている。すなわち、パラボラミラー５は、発光部４の上面を覆う位置に配置されている。別の観点から説明すれば、発光部４の側面の一部は、パラボラミラー５の開口部５ｂの方向を向いている。
【００７８】
発光部４とパラボラミラー５との位置関係を上述のものにすることで、発光部４の蛍光を狭い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。
【００７９】
また、レーザ素子２および凹面鏡９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、凹面鏡９によって反射された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。
【００８０】
凹面鏡９を複数設ける場合には、各凹面鏡９に対応した複数の窓部６が設けられていてもよい。
【００８１】
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。
【００８２】
（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。
【００８３】
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。
【００８４】
（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、後述するように、ヒートパイプや、水冷方式、空冷方式のものであってもよい。
【００８５】
＜発光部４の形状＞
（発光部４の厚み）
図４は、発光部４にレーザ光を照射した状態を示す図である。図４には、円柱形状の発光部４を示している。発光部４は、レーザ光を主に受光する上面４ａを有しており、上面４ａと、その対向面である底面との間の距離が発光部４の厚さになる。発光部４は薄いことが好ましい。換言すれば、発光部４の側面４ｂの面積は小さい方が好ましい。「発光部が薄い」とは、発光部の上面よりも側面の方が十分に面積が小さく、蛍光の大部分が上方に（すなわち上面から）放出される発光部の形状を意味する。発光部４が薄いことが好ましい理由について次に説明する。
【００８６】
図５は、直径２ｍｍの発光部４の厚みと光放射特性との関係を示すグラフである。図５に示すように、発光部４が薄い場合（例えば、厚さ０．２ｍｍの場合）には、側面４ｂの面積が小さいため、蛍光の大部分が発光部４の真上方向に出ており、発光部４の上面４ａに立てた垂線から９０°（θ＝±９０°）の方向に蛍光の放射がほとんどなく、蛍光の分布はランバーシアン分布（図５のグラフにおいて実線で示すコサインθの分布）となる。
【００８７】
一方、発光部４が厚い場合（例えば、厚さ１．０ｍｍの場合）には、発光部４の上面４ａに立てた垂線から９０°（θ＝±９０°）の方向に蛍光の放射が生じており、蛍光の分布はランバーシアン分布にはなっていない。すなわち、発光部４の側面４ｂから出射される蛍光の割合が高まる。
【００８８】
発光部４の側面４ｂから出射された蛍光の一部は、パラボラミラー５に当たらずに、パラボラミラー５の開口部５ｂから出射され、空間に散っていく（図８参照）。そのため、発光部４の側面４ｂから出射される蛍光の割合が高まると、パラボラミラー５で制御できない蛍光が多くなり、蛍光の利用効率（およびレーザ光の利用効率）が低下する。
【００８９】
従って、発光部４の厚みを薄くすることで、パラボラミラー５で制御できない蛍光の割合を低下させることができ、蛍光の利用効率を高めることができる。
【００９０】
図５に示すように、発光部４の直径を２ｍｍに固定し、その厚みを１．０〜０．２ｍｍまで段階的に薄くしていくと、厚みが０．２ｍｍ以下になったときに、蛍光の分布はランバーシアン分布となる。
【００９１】
それゆえ、発光部４の厚みは、当該発光部４を厚み方向に対して垂直な方向（側面）から見たときの幅のうちの最大の幅の１０分の１以下であることが好ましい。発光部４が円柱の場合には、上記最大の幅は、直径となる。発光部４が直方体の場合には、上記最大の幅は、発光部４の上面（長方形）の対角線となる。
【００９２】
なお、発光部４が薄すぎた場合には、照明光として十分な光量が得られないことがある。そのため、発光部４の厚みの下限値は、所望の光量が得られる厚みの最低値である。極論を言えば、発光部４の厚みの下限値は、蛍光体の層が最低１層存在する厚みであり、例えば、１０μｍである。また、発光部４の厚みの上限値（絶対値）は、発光部４の放熱効率も考慮して決定することが好ましい。発光部４の厚みが大きくなると、金属ベース７に接する側とは反対側の部分における放熱効率が低下するためである。
【００９３】
（発光部４のレーザ光照射面の面積）
発光部４の蛍光の分布をランバーシアン分布とするために、発光部４を薄くすること以外に、レーザ光が照射される発光部４のレーザ光照射面（上面４ａまたは底面）に照射されたレーザ光のスポットの面積を当該レーザ光照射面の面積よりも小さくしてもよい。すなわち、発光部４の一部（中央付近）をレーザ光で励起することで、発光部４の蛍光の分布をランバーシアン分布とすることができる。
【００９４】
図６は、発光部４の上面４ａに照射されたレーザ光のスポット４ｃを示す図である。図６に示すように、上面４ａの面積をレーザ光のスポット４ｃの面積よりも大きくすることにより、発光部４の厚みに関わらず、発光部４の蛍光の分布がランバーシアン分布になる。これは、発光部４の側方へ進行する蛍光が、進行中に発光部４の内部で拡散されることなどにより、結果的に発光部４の側面から出射されないためであると考えられる。
【００９５】
レーザ光のスポットの面積とレーザ光照射面の面積との比は、レーザ光が発光部４の側面から漏れない程度に小さければよい。なお、レーザ光照射面の面積の上限は特にない。
【００９６】
＜パラボラミラー５の投光特性＞
図７は、パラボラミラー５の投光特性を示す概念図である。図７に示すように、金属ベース７を下方向にしてヘッドランプ１を配置した場合、パラボラミラー５の上方向にパラボラミラー５で制御できない蛍光（符号３０で示す）のほとんどが出射され、下方向にはほとんど出射されないことを本発明の発明者が見出した。
【００９７】
図８は、パラボラミラー５の投光特性の原理を説明するための図である。図８に示すように、発光部４の上面から出射し、パラボラミラー５に反射した蛍光（符号３１で示す）は、狭い立体角内において前方に出射される。
【００９８】
一方、発光部４の側面から出射した蛍光（符号３０で示す）の一部は、パラボラミラー５には当たらずに所定の立体角から外れて斜め上方向に出射する。また、発光部４の側面から金属ベース７の表面に対して平行に出射した蛍光は、平行光となって前方へ出射する。それゆえ、パラボラミラー５で制御できない蛍光は、ヘッドランプ１の下方向には、ほとんど出射されない。この投光特性を利用すれば、パラボラミラー５で制御できない蛍光を利用してヘッドランプ１のパラボラミラー５側を照らすこともできる。
【００９９】
＜ヘッドランプ１の配設方法＞
図９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９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の正面が十分に明るく照らされるとともに、自動車１０の前方下側も明るくなる。
【０１００】
このように、本発明の車両は、車両用前照灯を備えた車両である。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集光する凹面鏡と、上記凹面鏡によって集光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ている。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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
＜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。
【実施例】
【０１０３】
次に本発明のより具体的な実施例について図１０〜図１４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。
【０１０４】
〔実施例１〕
図１０は、本発明の一実施例のヘッドランプ２１を示す概略図である。図１０に示すように、ヘッドランプ２１は、レーザ素子２、凹面鏡９１、発光部４、パラボラミラー５、金属ベース７およびフィン８を備えている。
【０１０５】
（凹面鏡９１）
凹面鏡９１は、複数の凹面鏡９１ａを有する凹面鏡の集合体であり、樹脂製の凹面の表面にアルミニウムがコーティングされている。図１１は、凹面鏡９１の構造を示す上面図である。
【０１０６】
図１１に示すように、複数の凹面鏡９１ａは、パラボラミラー５の頂点の近傍においてパラボラミラー５の外縁に沿って配置されている。凹面鏡９１ａの内部には、それぞれレーザ素子２が１つずつ配置されており、レーザ素子２から出射されたレーザ光が、当該レーザ素子２を覆う凹面鏡９１ａによって集光および反射され、発光部４へと照射される。その結果、複数のレーザ素子２から出射されたレーザ光がそれぞれ発光部４に照射される。
【０１０７】
複数の凹面鏡９１ａは、連続しており、一体として形成されている。このように複数の凹面鏡を一体として形成することにより、一回の成形で製造できるため製造が容易になるとともに、複数の凹面鏡をそれぞれ位置決めする場合よりも、位置決めが容易になる。
【０１０８】
ただし、複数の凹面鏡を別個に設けてもよい。その場合には、ヘッドランプをコンパクトにするために、複数の凹面鏡の間隔を無意味に空けない方が好ましい。
【０１０９】
また、図１１に示す凹面鏡９１は、５個の凹面鏡９１ａを有しているが、凹面鏡９１ａの数は５個に限定されず、所望のレーザ出力が得られるように適宜設定されればよい。
【０１１０】
また、レーザ素子２は、所定の角度範囲内（図１０では上方向）にレーザ光を出射するため、凹面鏡９１ａがレーザ素子２を側面方向（レーザ光の光軸に対して垂直な方向）から覆う必要はなく、レーザ光の光路上に凹面鏡９１ａの反射面が配置されていればよい。
【０１１１】
（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、５個の凹面鏡９１ａの内部に１つずつ設けられている。そのため、レーザ光の総出力は５Ｗとなる。レーザ素子２から出射されたレーザ光は、集光レンズを介さずに凹面鏡９１に照射される。
【０１１２】
このレーザ素子２は、金属ベース７の上に配置されている。金属ベース７は熱伝導性を有しているため、レーザ素子２の熱を金属ベース７によって効率的に放熱することができる。金属ベース７の上には発光部４も配置されているため、レーザ素子２の放熱機構と発光部４の放熱機構とを共通化できる。
【０１１３】
（発光部４の詳細）
発光部４は、白色で発光するように、３種類のＲＧＢ蛍光体が混合されている。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である。これら蛍光体の粉末が焼結されて固められている。
【０１１４】
発光部４の形状は、例えば、直径２ｍｍで、厚さ０．１ｍｍの円盤状である。
【０１１５】
（パラボラミラー５の詳細）
パラボラミラー５の開口部５ｂは、半径２５ｍｍの半円であり、パラボラミラー５の奥行きは４５ｍｍである。発光部４は、パラボラミラー５の焦点位置に配置されている。
【０１１６】
パラボラミラー５には、各レーザ素子２から出射され、凹面鏡９１によって集光および反射された複数のレーザ光線束に対応する複数の窓部６が形成されている。
【０１１７】
窓部６の形成位置（これによってレーザ光の照射角度がほぼ規定される）は、特に限定されないが、パラボラミラー５の反射効率が低下しないように、および発光部４の表面におけるレーザ光の表面反射が増加しないように窓部６の形成位置を決定することが好ましい。
【０１１８】
(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。その裏側には、長さ３０ｍｍ、幅１ｍｍのフィン８が、５ｍｍ間隔で設けられている。なお、金属ベース７とフィン８とは、一体として形成されていてもよい。
【０１１９】
（ヘッドランプ２１の効果）
ヘッドランプ２１では、凹面鏡９１によってレーザ素子２からのレーザ光が集光され、折り返されて発光部４に照射される。それゆえ、レーザ光路の設計の自由を高めることができ、その結果、ヘッドランプ２１の小型化を図ることができる。
【０１２０】
さらに、ヘッドランプ２１では、発光部４が薄く、かつ発光部４の上面がパラボラミラー５の反射曲面と対向しているため、発光部４から出射した蛍光の大部分をパラボラミラー５により制御できる。その結果、パラボラミラー５で制御できない蛍光を低減でき、蛍光の利用効率を高めることができる。
【０１２１】
〔実施例２〕
図１２は、本発明の別の実施例のヘッドランプ２２を示す概略図である。図１２に示すように、ヘッドランプ２２は、複数のレーザ素子２とビーム成形レンズ３とのセット、凹面鏡９、発光部４、パラボラミラー５、金属ベース７およびフィン８を備えている。
【０１２２】
実施例１との大きな違いは、複数のレーザ光線を１つの凹面鏡により集光しており、各レーザ素子２にはビーム成形レンズ３が設けられている点である。凹面鏡９は、実施例１と同様に樹脂製の凹面の表面にアルミニウムがコーティングされているものである。
【０１２３】
（レーザ素子２の詳細）
レーザ素子２は、４５０ｎｍのレーザ光を出射する、１Ｗ出力のものであり、合計８個設けられている。そのため、レーザ光の総出力は８Ｗとなる。４個のレーザ素子２からなる列が２列、パラボラミラー５の頂点付近に形成されている。図１２では、列を横方向から見ているため２個のレーザ素子２しか示されていない。
【０１２４】
レーザ素子２の配列方法は、上述のものに限定されず、例えば、２個、３個、２個のレーザ素子２をそれぞれ含む列を３列形成してもよい。この場合、合計７個のレーザ素子２を配置することになる。なお、レーザ素子２とレーザ素子２とが熱的に干渉することを防止するために、ある程度間隔をおいてレーザ素子２を配置することが好ましい。
【０１２５】
レーザ素子２から出射されたレーザ光は、凹面鏡９に照射されたときのスポットが円形となるようにビーム成形レンズ３によって成形される。成形されたレーザ光は、凹面鏡９の反射面に照射され、発光部４の全体にレーザ光が照射されるように凹面鏡９によって照射範囲が制御される。
【０１２６】
また、レーザ光は、発光部４の上面に対して４５°の入射角で照射される。それゆえ、発光部４の表面におけるレーザ光の表面反射を低減できる。
【０１２７】
（発光部４の詳細）
発光部４は、黄色で発光する１種類の蛍光体を含んでいる。上記蛍光体は、例えば、（Ｙ１-ｘ-ｙＧｄｘＣｅｙ）３Ａｌ５Ｏ１２（０．１≦ｘ≦０．５５、０．０１≦ｙ≦０．４）である。このような黄色蛍光体の粉末が焼結されて固められている。
【０１２８】
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。
【０１２９】
（パラボラミラー５の詳細）
パラボラミラー５の開口部５ｂは、半径３０ｍｍの半円であり、パラボラミラー５の奥行きは３０ｍｍである。発光部４は、パラボラミラー５の焦点位置（パラボラミラー５の頂点から７．５ｍｍの位置）に配置されている。
【０１３０】
窓部６は、凹面鏡９によって反射される複数のレーザ光線束にそれぞれ対応するものが複数設けられてもよいし、複数のレーザ光線束が互いに近接している場合には、幅広の窓部６を１つ設けてもよい。
【０１３１】
〔実施例３〕
図１３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１３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、凹面鏡９、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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
光ファイバー１２は、レーザ素子２が発振したレーザ光を凹面鏡９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層構造を有しており、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１２ａから出射する。光ファイバー１２の出射端部１２ａはフェルール等により束ねられている。
【０１３４】
光ファイバー１２の出射端部１２ａから出射から出射したレーザ光は、凹面鏡９によって反射されることで光路を変更するとともに集光され、金属ベース７の開口部７ａを通って発光部４に照射される。
【０１３５】
このようにヘッドランプ２３では、金属ベース７に開口部７ａが設けられており、この開口部７ａを通して、発光部４の底面からレーザ光を照射する。
【０１３６】
それゆえ、パラボラミラー５に窓部６を形成する必要がなくなり、パラボラミラー５の反射曲面の面積を実質的に増やすことができ、制御できる蛍光の量を増やすことができる。
【０１３７】
なお、金属ベース７の材質は、実施例１と同様である。また、発光部４は、図１３に示すように金属ベース７の開口部７ａの断面積よりも大きく、当該開口部７ａを覆うように配置されていてもよいし、開口部７ａとほぼ同じ大きさの発光部４が当該開口部７ａにはめ込まれていてもよい。
【０１３８】
（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。
【０１３９】
なお、レーザ素子２を１つのみ設けてもよいし、複数のレーザ素子２からのレーザ光を、光ファイバー１２を介さずにビーム成形レンズ３を介して凹面鏡９に照射してもよい。また、光ファイバー１２の出射端部１２ａの近傍にレンズを配し、出射端部１２ａから出射されるレーザ光の形状および拡がりを制御してもよい。
【０１４０】
（発光部４の詳細）
実施例１と同様の３種類の蛍光体が樹脂に均一に混ぜ込まれて塗布されている。発光部４の形状は、直径５ｍｍで、厚さ０．１ｍｍの円盤状である。この発光部４に直径２ｍｍの円形のスポットとしてレーザ光が照射される。レーザ光の照射位置は、パラボラミラー５のほぼ焦点位置であり、かつ発光部４の上面４ａのほぼ中央である。
【０１４１】
このように発光部４の上面４ａの面積がレーザ光のスポットの面積より大きいため、発光部４の側面から出射する蛍光がほとんどなくなる。そのため、パラボラミラー５で制御できない蛍光を低減でき、蛍光の利用効率を高めることができる。
【０１４２】
（凹面鏡９の詳細）
凹面鏡９は、表面が銀コーティングされた金属製のミラーである。
【０１４３】
（パラボラミラー５の詳細）
パラボラミラー５の開口部５ｂは、半径３０ｍｍの半円であり、パラボラミラー５の奥行きは３０ｍｍである。発光部４は、パラボラミラー５のほぼ焦点位置に配置されている。
【０１４４】
〔実施例４〕
図１４は、本発明の一実施例の光源２４を示す概略図である。光源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、凹面鏡９、発光部４、楕円ミラー５１、金属ベース７、フィン８およびロッドレンズ１４を備えている。
【０１４５】
実施例１との最大の違いは、光源２４では、反射鏡がパラボラミラーではなく楕円ミラー（楕円面鏡）である点である。発光部４は、楕円ミラー５１の第１焦点位置に配置される。楕円ミラー５１によって反射された蛍光は、ロッドレンズ１４の一方の端部に形成された入射面１４ａに入射し、ロッドレンズ１４の内部を導光し、他方の端部に形成された出射面１４ｂから出射される。入射面１４ａは、楕円ミラー５１の第２焦点位置に配置される。
【０１４６】
ロッドレンズ１４は、オプティカルインデレクターとして機能するものであり、光束の角度成分を混ぜ合わせることによって照度むら、色むら、ちらつきなどを低減できる。このロッドレンズ１４は、円柱状でも角柱状でもよく、所望される照明光のスポットの形状に合わせて選択すればよい。
【０１４７】
このようなロッドレンズ１４を用いた構成は、プロジェクタ用の照明系光源として好適に利用することができる。
【０１４８】
楕円ミラー５１を用いる構成でも、凹面鏡９によってレーザ光を集光および反射することで、レーザ光の光路を変更でき、光源の設計自由度を高めることができる。
【０１４９】
〔実施例５〕
図１５は、本発明のさらに別の実施例に係るヘッドランプ（発光装置）２５の構成を示す概略図である。ヘッドランプ２５は、励起光源としてレーザ素子２００を備えており、上述の実施例における凹面鏡９に対応する凹面鏡がレーザ素子２００の内部に設けられている。
【０１５０】
（ヘッドランプ２５の構成）
図１５に示すように、ヘッドランプ２５は、レーザ素子（励起光源）２００、発光部４、パラボラミラー５、金属ベース７および傾斜部１５を備えている。レーザ素子２００から出射されたレーザ光が発光部４に照射されることにより蛍光が生じる。生じた蛍光はパラボラミラー５によって反射されることでその光路が制御され、照明光として外部へ出射される。
【０１５１】
レーザ素子２００は、レーザ光を当該レーザ素子２００の外部へ出射するためのレーザ光出射窓２０９（図１６参照）を備えており、このレーザ光出射窓２０９がパラボラミラー５の開口部に挿入されている。レーザ光出射窓２０９を通してレーザ素子２００から出射されたレーザ光は、他の光学部材を介さずに発光部４に直接照射される。
【０１５２】
具体的には、パラボラミラー５の上記開口部は、当該パラボラミラー５の底部（図１５におけるパラボラミラー５と金属ベース７との接続部）付近に形成されている。そして、レーザ素子２００のレーザ光の光軸は、金属ベース７の表面（パラボラミラー５の反射曲面と対向する面）に対してほぼ平行である。
【０１５３】
それゆえ、金属ベース７の表面に薄い発光部４を載置した場合には、発光部４にレーザ光が効率良く照射されない。この問題を解決するために、ヘッドランプ２５では、傾斜部１５によって、レーザ素子２００のレーザ光の光軸に対して０°よりも大きい所定の角度（例えば、４５°）で発光部４を保持する。この構成により、発光部４にレーザ光が効率良く照射される。
【０１５４】
すなわち、傾斜部１５は、レーザ素子２００のレーザ光の光軸に対する発光部４の表面の角度を所定の角度に維持する角度維持部として機能する。
【０１５５】
また、別の観点から表現すれば、発光部４の上面に立てた垂線は、金属ベース７の表面に立てた垂線よりも、パラボラミラー５の開口部とは反対側に傾いている。
【０１５６】
このように発光部４が傾いていることにより、発光部４の側面から出射する蛍光のうち、パラボラミラー５によって制御される蛍光の割合が高める。逆に言えば、パラボラミラー５に当たらずに外部に散っていく蛍光が低減される。それゆえ、蛍光の利用効率を高めることができる。
【０１５７】
なお、傾斜部１５を設けずに、発光部４を金属ベース７の表面に載置するとともに、レーザ光を金属ベース７の表面に対して斜め上方から照射してもよい。
【０１５８】
（レーザ素子２００の構成）
図１６は、レーザ素子２００の内部構成を示す図である。図１７は、レーザ素子２００の構成を示す斜視図である。図１６および図１７に示すように、レーザ素子２００は、レーザチップ２０１、凹面鏡２０２、金属薄膜２０３、絶縁性ヒートシンク２０４、金ワイヤ２０５、台座部２０６、リードピン２０７、キャップ部２０８およびレーザ光出射窓２０９を備えている。
【０１５９】
（レーザチップ２０１）
レーザチップ２０１は、レーザ光を出射する半導体素子（レーザダイオード）である。図１８は、レーザチップ２０１の発光点と、凹面鏡２０２の焦点との位置関係を示す図である。図１８に示すように、レーザチップ２０１は、活性層２０１ｂを備えている。この活性層２０１ｂは、金ワイヤ（ボンディングワイヤ）２０５を介して供給された電流により光が生じる領域であり、発生した光は発光点２０１ａからレーザ光として出射される。
【０１６０】
レーザチップ２０１の長手方向の長さは、例えば、０．５〜１．０ｍｍであり、幅方向の長さは、例えば、０．３〜０．５ｍｍであり、高さは、例えば、０．１〜０．２ｍｍである。
【０１６１】
（凹面鏡２０２）
凹面鏡２０２は、凹面の反射面を有し、レーザチップ２０１から出射されたレーザ光を反射面で反射することにより、当該レーザ光の光路および放射角度（指向性）を制御する。
【０１６２】
凹面鏡２０２は、対称軸を回転軸として放物線または楕円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反射曲面として含んでいる。より詳細には、凹面鏡２０２は、対称軸を回転軸として放物線または楕円を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を反射曲面として有している。つまり、凹面鏡２０２は、パラボラミラー、楕円ミラーまたはこれらの一部であってもよい。また、凹面鏡２０２は自由曲面ミラーであってもよく、その形状は特に限定されない。なお、自由曲面ミラーでは、自由に放射分布を制御できる。
【０１６３】
図１７に示す例では、凹面鏡２０２を上方から見ると、凹面鏡２０２の反射曲面は半円である。上記半円の半径は、例えば、０．２〜０．４ｍｍである。
【０１６４】
凹面鏡２０２の材質は、凹面鏡９の材質と同様のものでもよく、例えば、アルミニウム製である。ただし、凹面鏡２０２は、レーザ素子２００に内蔵される（パッケージされる）ため、凹面鏡９よりも小さいものである。それゆえ、小型の凹面鏡として製造が容易な材質および構造を選択することが好ましい。
【０１６５】
図１８に示すように、レーザチップ２０１の発光点２０１ａは、凹面鏡２０２の焦点位置またはその近傍に配置されている。それゆえ、発光点２０１ａから出射したレーザ光は、凹面鏡２０２によって効率良く集光され、当該レーザ光の放射角が制御（ビーム成形）される。
【０１６６】
また、レーザチップ２０１および凹面鏡２０２は、絶縁性ヒートシンク２０４の上面に蒸着された金属薄膜２０３の上に半田付けされている。すなわち、レーザチップ２０１および凹面鏡２０２は、共通の基板表面に対して固定されている。そのため、レーザチップ２０１と凹面鏡２０２との相対位置関係は、強固に維持されており、外部からの衝撃を受けても上記相対位置関係は変化しにくい。
【０１６７】
レーザ素子２００を製造するときには、レーザチップ２０１と凹面鏡２０２との相対位置および相対角度を高精度で調整することが好ましい。そのために、高精度の実装装置を用いて高い機械精度にてパッシブアライメントを行ってもよい。また、レーザチップ２０１を微小な出力で光らせ、凹面鏡２０２で反射したレーザ光のスポットの位置および形状をモニターしながら凹面鏡２０２の位置を決めるアクティブアライメントを行ってもよい。アクティブアライメントの方がパッシブアライメントよりも高精度で位置合わせを行うことができる。
【０１６８】
（その他の部材）
絶縁性ヒートシンク２０４は、レーザチップ２０１が生み出した熱を吸収し、放熱する放熱部材であり、台座部２０６の上に設置されている。この絶縁性ヒートシンク２０４は、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）または炭化ケイ素（ＳｉＣ）を含んでいる。
【０１６９】
リードピン２０７は、台座部２０６を貫通して延びており、外部の電源と導電可能に接続されている。このリードピン２０７、およびリードピン２０７に接続された金ワイヤ２０５を介してレーザチップ２０１に駆動電流が供給される。
【０１７０】
レーザチップ２０１の下部電極部（アノード電極）は、金属薄膜２０３と導電可能に接続されており、金属薄膜２０３と台座部２０６とは、金ワイヤ２０５によって導電可能に接続されている。
【０１７１】
台座部２０６上に載置されたレーザチップ２０１、凹面鏡２０２および絶縁性ヒートシンク２０４等の部材は、台座部２０６とキャップ部２０８とによってパッケージされている。
【０１７２】
キャップ部２０８には、レーザ光出射窓２０９が形成されており、このレーザ光出射窓を透過してレーザ光がレーザ素子２００の外部へ出射される。
【０１７３】
（レーザ素子２００の作用効果）
図１９は、レーザ素子２００におけるレーザ光の光路を示す図である。図１９に示すように、レーザチップ２０１から出射されたレーザ光は、凹面鏡２０２によって反射されることで、その光路の方向および放射角度が制御される。そして、凹面鏡２０２に反射したレーザ光は、レーザ光出射窓２０９を透過して外部へ出射される。
【０１７４】
通常、レーザチップから出射されるレーザ光は、広い角度で発散し、楕円のスポットを形成する。例えば、半値幅８°〜２０°の楕円のスポットが形成される。
【０１７５】
しかし、図１８に示すように、レーザチップ２０１の発光点２０１ａを凹面鏡２０２の焦点位置付近に配置することにより、発光点２０１ａから出射したレーザ光が発散する前に集光でき、当該レーザ光の光路の方向および放射角度を効率良く制御できる。
【０１７６】
そのため、レーザ素子２００から出射されたレーザ光は、狭い立体角内を進行するものとなる。換言すれば、レーザ素子２００から出射されたレーザ光の放射角度が小さくなる。例えば、放射角度±２．５°以内に９５％のエネルギーが集中するレーザ光を実現できる。
【０１７７】
従って、レーザ光の放射角度を制御するための光学部材を別途設ける必要がなくなり、ヘッドランプの構成を簡略化することができる。その結果、小型のヘッドランプを実現することが可能となる。
【０１７８】
また、レーザチップ２０１および凹面鏡２０２の位置は、共通の基板としての絶縁性ヒートシンク２０４に対して固定されている。そのため、ヘッドランプ２５が外部からの衝撃により振動したとしても、レーザチップ２０１と凹面鏡２０２との相対位置関係は変化しにくい。それゆえ、衝撃に対して耐性の高いヘッドランプを実現できる。
【０１７９】
〔実施例６〕
図２０は、本発明のさらに別の実施例に係るヘッドランプ（発光装置）２６の構成を示す概略図である。ヘッドランプ２６では、ヘッドランプ２５と同様にレーザ素子２００を励起光源として備えているが、レーザ素子２００および発光部４の配置がヘッドランプ２５における配置と異なっている。
【０１８０】
図２０に示すように、ヘッドランプ２６では、レーザ素子２００は、金属ベース７に形成された開口部にはめ込まれており、発光点２０１ａは、当該開口部において露出している。レーザ素子２００のレーザ光の光軸は、パラボラミラー５の反射面に向けられており、金属ベース７の表面に対して略垂直である。
【０１８１】
発光部４は、レーザ素子２００のレーザ光出射窓２０９（すなわち、レーザ光出射部）の近傍に配置されている。具体的には、発光部４は、金属ベース７のパラボラミラー５と対向する表面かつ上記開口部をふさぐ位置に配置されている。上記開口部に位置するレーザ光出射窓２０９から出射されたレーザ光は、発光部４に直接照射され、生成された白色光はパラボラミラー５の反射面に向かう。そして、当該白色光は、パラボラミラー５によって反射されることで、その光路が制御され、ヘッドランプ２６の前方へと出射される。
【０１８２】
なお、発光部４は、図２０に示すように金属ベース７の開口部の断面積よりも大きく、当該開口部を覆うように配置されていてもよいし、開口部とほぼ同じ大きさの発光部４が当該開口部にはめ込まれていてもよい。
【０１８３】
〔実施例７〕
上述の実施例５・６では、１つのレーザ素子２００において、レーザチップ２０１および凹面鏡２０２の対が１対設けられていたが、１つのレーザ素子においてレーザチップ２０１および凹面鏡２０２の対が複数設けられていてもよい。
【０１８４】
図２１は、レーザ素子の変更例を示す斜視図である。図２１に示す例では、１つのレーザ素子２２０に、レーザチップ２０１および凹面鏡２０２の対が４対設けられている。各レーザチップ２０１の発光点２０１ａからレーザ光が出射されると、対応する凹面鏡２０２によって反射されることで、当該レーザ光の光路の方向および放射角度が制御される。
【０１８５】
このようにレーザチップ２０１および凹面鏡２０２の対を複数設ける場合には、凹面鏡２０２のそれぞれに反射したレーザ光が、所定の位置（例えば、発光部４の表面）に集まるように凹面鏡２０２の配置（特に、複数の凹面鏡２０２間の相対角度）を調節する。
【０１８６】
例えば、レーザチップ２０１および凹面鏡２０２が設けられる金属薄膜２０３の表面を凹面にし、各凹面鏡２０２がレーザ光を反射することによって形成されるレーザ光の光軸が発光部４の表面で交差するようにしてもよい。
【０１８７】
レーザチップ２０１および凹面鏡２０２の対を複数設けることにより、個々のレーザチップ２０１のレーザ出力が低い場合でも、高出力のレーザ光を実現できる。
【０１８８】
図２２は、レーザ素子の別の変更例を示す斜視図である。図２２に示すように、複数の発光点２３３ａを有するレーザチップ２３３を設けてもよい。また、複数の凹面鏡２０２が一体として形成された凹面鏡２３１を設けてもよい。凹面鏡２３１は、複数の凹面２３２を有しており、各凹面２３２の焦点位置またはその近傍に発光点２３３ａが配置されている。
【０１８９】
このように複数の発光点を有するレーザチップを設けるか、または、複数の凹面鏡を一体として形成することにより、複数のレーザチップおよび凹面鏡をそれぞれ位置決めする場合よりも、位置決めが容易になり、その結果、レーザ素子の製造が容易になる。
【０１９０】
本発明は上述した実施形態および各実施例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、異なる実施例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】
【０１９１】
本発明は、発光装置や照明装置、特に車両用等のヘッドランプに適用することができ、これらの蛍光利用効率を高めることができる。
【符号の説明】
【０１９２】
１    ヘッドランプ（発光装置、車両用前照灯）
２    レーザ素子（励起光源）
４    発光部
４ａ  上面
４ｃ  スポット（励起光のスポット）
５    パラボラミラー（反射鏡）
６    窓部
７    金属ベース（熱伝導性部材、支持部材）
７ａ    開口部
９    凹面鏡
１０    自動車（車両）
２１    ヘッドランプ（発光装置、車両用前照灯）
２２    ヘッドランプ（発光装置、車両用前照灯）
２３    ヘッドランプ（発光装置、車両用前照灯）
２４    光源（発光装置、照明装置）
２５    ヘッドランプ（発光装置、車両用前照灯）
２６    ヘッドランプ（発光装置、車両用前照灯）
５１    楕円ミラー
９１    凹面鏡
９１ａ  凹面鏡
２００  レーザ素子
２０１  レーザチップ
２０１ａ  発光点
２０２  凹面鏡
２２０  レーザ素子
２３１  凹面鏡
２３２  凹面
２３３  レーザチップ
２３３ａ  発光点
【図１】
2012109201.tif 000003
【図２】
2012109201.tif 000004
【図３】
2012109201.tif 000005
【図４】
2012109201.tif 000006
【図５】
2012109201.tif 000007
【図６】
2012109201.tif 000008
【図７】
2012109201.tif 000009
【図８】
2012109201.tif 000010
【図９】
2012109201.tif 000011
【図１０】
2012109201.tif 000012
【図１１】
2012109201.tif 000013
【図１２】
2012109201.tif 000014
【図１３】
2012109201.tif 000015
【図１４】
2012109201.tif 000016
【図１５】
2012109201.tif 000017
【図１６】
2012109201.tif 000018
【図１７】
2012109201.tif 000019
【図１８】
2012109201.tif 000020
【図１９】
2012109201.tif 000021
【図２０】
2012109201.tif 000022
【図２１】
2012109201.tif 000023
【図２２】
2012109201.tif 000024
【手続補正書】
【提出日】平成23年8月24日(2011.8.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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集光する凹面鏡と、
上記凹面鏡によって集光された励起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発光装置。
【請求項２】
上記凹面鏡は、複数の励起光源から出射された励起光を集光す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】
複数の上記凹面鏡および複数の上記励起光源を備え、各凹面鏡に少なくとも１つの励起光源が対応付けられていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項４】
上記複数の凹面鏡は一体として形成されてい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】
上記発光部が発生させた蛍光を投光する投光手段をさらに備え、
上記発光部の、側面よりも面積の広い上面の上方に上記投光手段の少なくとも一部が配置されており、
上記発光部は薄いか、または上記励起光が照射される上記発光部の面における上記励起光のスポットの面積が当該面の面積よりも小さい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】
上記発光部が発生させた蛍光を反射する反射鏡をさらに備え、
上記励起光源は、上記反射鏡の外部に配置されており、
上記励起光を透過または通過させる窓部が上記反射鏡に設けら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７】
上記発光部が発生させた蛍光を投光する投光手段と、
上記投光手段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さらに備え、
上記支持部材には、開口部が形成されており、上記励起光は、当該開口部を通して上記発光部に照射されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項８】
上記発光部が発生させた蛍光を反射する反射鏡をさらに備え、
上記反射鏡は、対称軸を回転軸として放物線または楕円を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反射曲面として含んで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９】
上記支持部材は、熱伝導性を有していることを特徴とする請求項７に記載の発光装置。
【請求項１０】
上記励起光源は、上記支持部材によって支持されていることを特徴とする請求項９に記載の発光装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０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１２】
請求項１〜１０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１３】
レーザ光を出射するレーザチップと、
上記レーザチップから出射されたレーザ光の放射角度を制御する凹面鏡とを備えることを特徴とするレーザ素子。
【請求項１４】
上記凹面鏡は、対称軸を回転軸として放物線または楕円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反射曲面として含んでいることを特徴とする請求項１３に記載のレーザ素子。
【請求項１５】
上記レーザチップの発光点は、上記凹面鏡の焦点位置またはその近傍に配置されていることを特徴とする請求項１３または１４に記載のレーザ素子。
【請求項１６】
請求項１３〜１５のいずれか１項に記載のレーザ素子と、
上記レーザ素子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発光装置。
【請求項１７】
上記レーザ素子から出射されたレーザ光は、光学部材を介さずに上記発光部に照射されることを特徴とする請求項１６に記載の発光装置。