(57)【要約】【課題】紫外線領域のレーザ光を利用した発光と、自然放出光を利用した発光とを切り替える。【解決手段】閾値Ｉｔｈ以上の注入電流が供給されたときに紫外光領域のレーザ光Ｌ０を発振し、閾値Ｉｔｈを下回る注入電流が供給されたときに自然放出光ＬＥＬを出射する半導体レーザ素子２と、レーザ光Ｌ０を受けて蛍光ＬＰＬを発する発光部７と、注入電流または閾値Ｉｔｈを変化させる制御を行う制御部１６とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
閾値以上の注入電流が供給されたときに発振波長が紫外線領域内にあるレーザ光を発振し、上記閾値を下回る注入電流が供給されたときに少なくとも発光波長の一部が紫外線領域内にある自然放出光を出射する半導体レーザ素子と、
上記半導体レーザ素子から発振されたレーザ光の波長の光を受けて蛍光を発する発光部と、
上記注入電流が０より大きく、かつ上記閾値を下回る電流値を有するように、上記注入電流または上記閾値を変化させる制御を行う制御部と、を備えることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
上記半導体レーザ素子から発振されたレーザ光の状態を変化させる光学部材と、
少なくとも上記光学部材の異常を検知する検知部と、を備え、
上記制御部は、上記検知部が上記光学部材の異常を検知した場合に、上記制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
上記光学部材の表面の少なくとも一部に導電膜が形成されており、
上記検知部は、上記導電膜に流れる電流の変化を上記光学部材の異常として検知するものであり、
上記制御部は、上記検知部が上記導電膜に流れる電流の変化を検知した場合に、上記制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
上記光学部材は、上記半導体レーザ素子から発振されたレーザ光を遮断する光学フィルタであ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】
上記発光部は、上記紫外線領域内に吸収ピーク波長を有する蛍光体を含んでいることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項６】
上記光学部材は、上記発光部から発する蛍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、
上記反射鏡の開口部付近に設けられ、上記レーザ光を遮断する光学フィルタとを含んでおり、
上記反射鏡の内部は、上記光学フィルタによって上記開口部が封止されることにより気密封止されており、
上記検知部は、上記反射鏡の内部に外気が侵入したことを上記光学部材の異常として検知するものであり、
上記反射鏡の内部に外気が侵入したことを上記検知部が検知した場合に、上記制御部は上記制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
【請求項７】
上記光学部材は、上記発光部から発する蛍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、
上記反射鏡の開口部付近に設けられ、上記レーザ光を遮断する光学フィルタとを含んでおり、
上記検知部は、さらに、上記反射鏡の開口部と上記光学フィルタとの相対位置関係の変化を検知するものであり、
上記相対位置関係が変化したことを上記検知部が検知した場合に、上記制御部は上記制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
【請求項８】
上記検知部は、さらに、上記レーザ光の光軸と上記発光部との相対位置関係の変化を検知するものであり、
上記相対位置関係が変化したことを上記検知部が検知した場合に、上記制御部は上記制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
【請求項９】
上記検知部は、さらに、上記レーザ光の強度を検知するものであり、
上記検知部が所定の強度以上のレーザ光を検知した場合に、上記制御部は上記制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
【請求項１０】
上記半導体レーザ素子が複数設けられていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１１】
上記制御部は、上記半導体レーザ素子の温度を上昇させることにより上記閾値を上昇させることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１２】
閾値以上の注入電流が供給されたときに発振波長が紫外線領域内にあるレーザ光を発振し、上記閾値を下回る注入電流が供給されたときに少なくとも発光波長の一部が紫外線領域内にある自然放出光を出射する半導体レーザチップと、
上記半導体レーザチップが出射した自然放出光の配光制御を行う光学部材とがパッケージされていることを特徴とする半導体レーザ素子。
【請求項１３】
上記光学部材は、上記半導体レーザチップを覆う反射曲面を有する第１反射面と、当該第１反射面と対向する第２反射面とを有していることを特徴とする請求項１２に記載の半導体レーザ素子。
【請求項１４】
上記第１反射面の一部には、配光制御した自然放出光を外部へ出射する窓部が形成されていることを特徴とする請求項１３に記載の半導体レーザ素子。
【請求項１５】
上記光学部材は、反射鏡を含み、当該反射鏡は、上記半導体レーザチップの周囲の一部に配置され、上記半導体レーザチップから出射される自然放出光を所定の立体角内へ配光制御する反射曲面を有していることを特徴とする請求項１２に記載の半導体レーザ素子。
【請求項１６】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の発光装置または請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子を含むことを特徴とする車両用前照灯。
【請求項１７】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の発光装置または請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子を含むことを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、励起光を出射する半導体レーザ素子および上記励起光を受けて蛍光を出射する発光部を備える発光装置、照明装置および車両用前照灯に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザダイオードおよび蛍光体を備えた光源装置が特許文献１に開示されている。上記光源装置では、レーザダイオードが出射するレーザ光を蛍光体に入射させることによって、蛍光体からは自然放出光が放射される。特許文献１の光源装置では、この自然放出光を光源として利用している。
【０００３】
レーザ光は、時間的および空間的に位相がそろった電磁波でありコヒーレントな光といえる。また、レーザ光の発光点は非常に小さい。特許文献２には、このようなレーザ光の目に対する安全性を向上させるための発光装置が開示されている。上記発光装置は、コヒーレントなレーザ光の外部への出射を判断する判定部を備え、判定部の出力に基づいて半導体レーザ素子の発振を停止させる。
【０００４】
また、特許文献３には、励起光源として紫外光〔紫外線の波長領域（以下、単に「紫外線領域」という）の光〕を出射するレーザダイオードを用い、紫外光を遮断する透光性部材を備える発光装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２９５３１９号公報（２００３年１０月１５日公開）
【特許文献２】特開２０１１−６６０６９号公報（２０１１年３月３１日公開）
【特許文献３】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】
しかし、レーザ光を受けて発光する発光部を備える発光装置（レーザ発光装置と称する）において、レーザ光の発振を停止させると、レーザ光が外部に漏れないという安全性は確保できるが、レーザ光を受けて発光する発光はゼロになってしまう。
【０００７】
そこで、本発明の発明者らは、レーザ光による発光と、自然放出光（エレクトロ・ルミネッセンス光）による発光とを切り替えるという技術的思想を想到した。このような技術的思想は、新規なものであり、それゆえ、この技術的思想に基づく発光装置および照明装置は、本発明の発明者らが知る限りにおいて、これまで知られていない。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、その目的は、紫外線領域のレーザ光を利用した発光と、自然放出光を利用した発光とを切り替えることができる発光装置、照明装置およ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】
【０００９】
本発明の発光装置は、上記の課題を解決するために、閾値以上の注入電流が供給されたときに発振波長が紫外線領域内にあるレーザ光を発振し、上記閾値を下回る注入電流が供給されたときに少なくとも発光波長の一部が紫外線領域内にある自然放出光を出射する半導体レーザ素子と、上記半導体レーザ素子から発振されたレーザ光の波長の光を受けて蛍光を発する発光部と、上記注入電流が０より大きく、かつ上記閾値を下回る電流値を有するように、上記注入電流または上記閾値を変化させる制御を行う制御部と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
上記構成によれば、半導体レーザ素子は、閾値以上の注入電流が供給されたときに発振波長が紫外線領域内にあるレーザ光を発振し、閾値を下回る注入電流が供給されたときに少なくとも発光波長の一部が紫外線領域内にある自然放出光を出射する。
【００１１】
ここで、「少なくとも発光波長の一部が紫外線領域内にある」としているのは、レーザ発振した際の発光ピーク波長が紫外線領域にある場合であっても、自然放出光の発光時の発光スペクトルはブロードであるため、上記自然放出光が可視光から紫外線の波長域に渡って発光している場合があるためである。
【００１２】
以上により、制御部が半導体レーザ素子に供給する注入電流を制御することによって、半導体レーザ素子から発振波長が紫外線領域内にあるレーザ光または少なくとも発光波長の一部が紫外線領域内にある自然放出光を任意に選択して出射することができる。
【００１３】
これにより、紫外線領域のレーザ光を利用した発光と、自然放出光を利用した発光とを切り替えることができる。なお、副次的効果であるが、発光装置に後述するような異常が発生した場合であっても、当該発光装置から有る程度の照明光を照射し続けられるようにできるという効果が得られる。
【００１４】
なお、制御部は、注入電流の供給を一定にした状態で、半導体レーザ素子の上記閾値を変化させる制御を行ってもよい。注入電流の供給を一定にした状態で、閾値を上昇させることによって、注入電流の電流値を、上記閾値を下回るものとすることができ、半導体レーザ素子からレーザ光を発振せずに自然放出光を出射することができる。
【００１５】
さらに、制御部は、注入電流の電流値の低下と上記閾値の上昇とをともに行ってもよい。上記閾値を上昇させることにより、半導体レーザ素子が出射する自然放出光の光出力を向上させることができる。
【００１６】
ところで、上記特許文献３のように、励起光源として紫外線領域の光を利用する形態では、紫外線領域の光が人体に当たった場合、目や皮膚に与える影響が大きいという問題点がある（表１参照）。特にレーザ光はレンズ等により容易に集光ができるため、紫外線照射強度が局所的に非常に高くなることがある。
【００１７】
このため、利用形態によっては、紫外線領域のレーザ光が発光装置の外部に漏れないようにより注意する必要があるという副次的な問題点がある。
【００１８】
このような副次的な問題点を解決するため、本発明の発光装置は、上記の構成に加えて、上記半導体レーザ素子から発振されたレーザ光の状態を変化させる光学部材と、少なくとも上記光学部材の異常を検知する検知部と、を備え、上記制御部は、上記検知部が上記光学部材の異常を検知した場合に、上記制御を行うことが好ましい。
【００１９】
上記構成によれば、半導体レーザ素子から発振されたレーザ光の状態は光学部材により変化する。ここで、例えば、本発明の発光装置が、故意または偶発による事故に遭遇した場合について考える。このとき、事故の発生により、光学部材が変形、損傷、損壊、または、その設置位置が変化してしまうなどの光学部材の異常が生じ、レーザ光の光路が変化したり、例えば、光学フィルタ（光学部材の一例）でレーザ光を遮断できなくなったりして、レーザ光が装置の外部に漏れてしまう可能性がある。
【００２０】
上記構成によれば、検知部は、少なくとも光学部材の異常を検知し、制御部は、検知部が光学部材の異常を検知した場合に、注入電流が０より大きく、かつ閾値を下回る電流値を有するように、注入電流または上記閾値を変化させる制御を行う。
【００２１】
これにより、光学部材の異常が生じたことにより発振波長が紫外線領域内にあるレーザ光が自装置の外部に漏れる危険性を低減させることができる。
【００２２】
なお、「光学部材」とは、半導体レーザ素子から発振されたレーザ光の状態を変化させる部材である。このような光学部材としては、プリズム、レンズ、波長変換素子、光学フィルタ、回折格子、偏光板、および、光路変更部材などを例示することができる。また、「レンズ」は、レーザ光のスポット径を調整する部材である。また、「波長変換素子」は、レーザ光を波長の異なる光に変換する部材である。「光学フィルタ」は、レーザ光を遮断し、インコヒーレントな光を透過させる部材である。「光路変更部材」は、レーザ光の光路を変更する部材である。
【００２３】
また、本発明の発光装置は、上記の構成に加えて、上記光学部材の表面の少なくとも一部に導電膜が形成されており、上記検知部は、上記導電膜に流れる電流の変化を上記光学部材の異常として検知するものであり、上記制御部は、上記検知部が上記導電膜に流れる電流の変化を検知した場合に、上記制御を行っても良い。
【００２４】
紫外線は、人の目で視覚できないため、光学部材の異常により装置の外部に紫外線領域で発振しているレーザ光が漏れたとしても、そのレーザ光の漏れに気付かない可能性が高いため、危険である。
【００２５】
これらの理由から、上記の構成では、光学部材の表面の少なくとも一部に導電膜を形成して検知部が光学部材の異常を検知できる構成としている。これにより、例えば、光学部材の変形、損傷、損壊、または、その設置位置の変化などによって、導電膜に損傷等が生じれば、導電膜に流れる電流に変化が生じて、上記のような光学部材の異常を検知することが可能となる。
【００２６】
また、本発明の発光装置は、上記の構成に加えて、上記光学部材は、上記半導体レーザ素子から発振されたレーザ光を遮断する光学フィルタであっても良い。
【００２７】
上記のように、紫外線は、人の目で視覚できないため、光学フィルタの異常により装置の外部にレーザ光が漏れたとしても、そのレーザ光の漏れに気付かない可能性が高いため、危険である。
【００２８】
上記構成によれば、検知部は、光学フィルタの異常を検知し、制御部は、検知部が光学フィルタの異常を検知した場合に、注入電流が０より大きく、かつ閾値を下回る電流値を有するように、注入電流または上記閾値を変化させる制御を行う。
【００２９】
よって、上記構成によれば、光学フィルタの異常が生じたことにより発振波長が紫外線領域内にあるレーザ光が自装置の外部に漏れる危険性を低減させることができる。
【００３０】
また、本発明の発光装置は、上記の構成に加えて、上記発光部は、上記紫外線領域内に吸収ピーク波長を有する蛍光体を含んでいることが好ましい。
【００３１】
上記構成によれば、紫外線領域内に吸収ピーク波長を有さない蛍光体よりも、蛍光体の励起効率が高くなる。
【００３２】
また、本発明の発光装置は、上記の構成に加えて、上記光学部材は、上記発光部から発する蛍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、上記反射鏡の開口部付近に設けられ、上記レーザ光を遮断する光学フィルタとを含んでおり、上記反射鏡の内部は、上記光学フィルタによって上記開口部が封止されることにより気密封止されており、上記検知部は、上記反射鏡の内部に外気が侵入したことを上記光学部材の異常として検知するものであり、上記反射鏡の内部に外気が侵入したことを上記検知部が検知した場合に、上記制御部は上記制御を行っても良い。
【００３３】
上記の構成のように、光学フィルタによって開口部が封止されることにより反射鏡の内部が気密封止されている場合、光学フィルタの異常により反射鏡の開口部の光学フィルタによる封止状態が崩れると、反射鏡の内部に外気が侵入する可能性が高い。
【００３４】
そこで、上記構成では、反射鏡の内部に外気が侵入することにより検知部が光学フィルタの異常を検知できる構成としている。
【００３５】
また、本発明の発光装置は、上記の構成に加えて、上記光学部材は、上記発光部から発する蛍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、上記反射鏡の開口部付近に設けられ、上記レーザ光を遮断する光学フィルタとを含んでおり、上記検知部は、さらに、上記反射鏡の開口部と上記光学フィルタとの相対位置関係の変化を検知するものであり、上記相対位置関係が変化したことを上記検知部が検知した場合に、上記制御部は上記制御を行っても良い。
【００３６】
光学部材が、反射鏡と光学フィルタとを含んでいる場合、これらの部材は、通常、レーザ光が外部に漏れることを阻止する部材である。このため、反射鏡の開口部と光学フィルタとの相対位置関係が変化すると、レーザ光が外部に漏れる可能性がある。
【００３７】
なお、反射鏡の開口部と光学フィルタとの相対位置関係の変化の例としては、反射鏡の開口部から光学フィルタが外れてしまったり、反射鏡の開口部と光学フィルタとの位置関係がずれてしまったりした場合などを挙示することができる。
【００３８】
そこで、上記構成では、反射鏡の開口部と光学フィルタとの相対位置関係の変化を検知部が検知できる構成としている。
【００３９】
また、本発明の発光装置は、上記の構成に加えて、上記検知部は、さらに、上記レーザ光の光軸と上記発光部との相対位置関係の変化を検知するものであり、上記相対位置関係が変化したことを上記検知部が検知した場合に、上記制御部は上記制御を行っても良い。
【００４０】
上記の構成によれば、検出部はレーザ光の光軸と発光部との相対位置関係が変化したときに、当該変化を検出することができる。レーザ光の光軸と発光部との相対位置関係の変化には、レーザ光の光軸がずれること、発光部の位置がずれること、およびその両方が起こることが含まれる。
【００４１】
レーザ光の光軸と発光部との相対位置関係が変化すると、レーザ光の一部または全部が発光部に照射されずに、直接発光装置より外部に出射される可能性が高まる。それゆえ、検出部は、レーザ光の一部または全部が外部へ出射される可能性の高まりを検出するといえる。
【００４２】
上記相対位置関係が変化したことを検出部が検出した場合、制御部は、例えば、半導体レーザ素子に閾値を下回る注入電流を供給し、半導体レーザ素子が自然放出光を出射するように制御する。このことによって、レーザ光が外部へ出射される可能性が高まったときに、半導体レーザ素子から出射される光を、レーザ光から自然放出光へ切り替えることができる。
【００４３】
また、本発明の発光装置は、上記の構成に加えて、上記検知部は、さらに、上記レーザ光の強度を検知するものであり、上記検知部が所定の強度以上のレーザ光を検知した場合に、上記制御部は上記制御を行っても良い。
【００４４】
上記の構成によれば、検出部は、レーザ光の光軸と発光部との相対位置関係の変化を、レーザ光の強度の変化として検出する。
【００４５】
レーザ光の光軸と発光部との相対位置関係が正常な場合は、レーザ光の大半は発光部において蛍光に変換される。したがって、検出部が検出するレーザ光の強度は低い。
【００４６】
一方、レーザ光の光軸と発光部との相対位置関係が正常な状態から変化すると、レーザ光の一部または全部が蛍光に変換されないという状況が生じる。この場合、検出部が検出するレーザ光の強度は大きくなる。
【００４７】
検出部が検出したレーザ光の強度が所定の強度以上である場合、制御部は、例えば、半導体レーザ素子に閾値を下回る注入電流を供給し、半導体レーザ素子から自然放出光を出射するように制御する。
【００４８】
それゆえ、発光部に照射されなかったレーザ光の強度に基づいて、半導体レーザ素子から出射される光を、レーザ光から自然放出光へ切り替えることができる。
【００４９】
また、本発明の発光装置は、上記の構成に加えて、上記半導体レーザ素子が複数設けられていても良い。
【００５０】
上記の構成によれば、半導体レーザ素子から自然放出光を出射するときに、より明るい光を出射することができる。
【００５１】
また、各半導体レーザ素子におけるレーザ光の出力を小さくすることができ、その結果、半導体レーザ素子そのものにかかる負荷を低減できる。従って、発光装置を長期間にわたって安定的に使用することができる。
【００５２】
また、本発明の発光装置は、上記の構成に加えて、上記制御部は、上記半導体レーザ素子の温度を上昇させることにより上記閾値を上昇させても良い。
【００５３】
上記の構成によれば、制御部が半導体レーザ素子の温度を上昇させることにより、上記閾値を上昇させることができる。それゆえ、注入電流の電流値が低く設定されている場合には、上記閾値を上昇させることにより、相対的に注入電流の電流値を、上記閾値よりも小さくすることができる。
【００５４】
また、上記閾値を上昇させることによって、自然放出光を放出できる注入電流の範囲を広げることができ、半導体レーザ素子が出射する自然放出光の光出力を向上させることができる。
【００５５】
また、本発明の半導体レーザ素子は、上記の課題を解決するために、閾値以上の注入電流が供給されたときに発振波長が紫外線領域内にあるレーザ光を発振し、上記閾値を下回る注入電流が供給されたときに少なくとも発光波長の一部が紫外線領域内にある自然放出光を出射する半導体レーザチップと、上記半導体レーザチップが出射した自然放出光の配光制御を行う光学部材とがパッケージされていることを特徴とする。
【００５６】
上記の構成によれば、半導体レーザ素子が備える光学部材が、半導体レーザチップが出射した自然放出光の配光制御を行うため、より多くの自然放出光を半導体レーザ素子の外部へ出射することができる。すなわち、自然放出光の出力を向上させることができる。
【００５７】
また、本発明の半導体レーザ素子は、上記のように、自然放出光の配光制御を行うことができ、上記の発光装置の発光部に照射される自然放出光の照射効率を向上させることが可能であるため、上記の発光装置の励起光源として好適である。
【００５８】
また、本発明の半導体レーザ素子は、上記の構成に加えて、上記光学部材は、上記半導体レーザチップを覆う反射曲面を有する第１反射面と、当該第１反射面と対向する第２反射面とを有していても良い。
【００５９】
上記の構成によれば、半導体レーザチップから等方的に出射される自然放出光は、第１反射面と第２反射面とによって複数回にわたって反射されることによって、配光制御が行われる。上記配光制御を行うことによって、半導体レーザ素子が出射する自然放出光の出力を向上させることができる。
【００６０】
また、本発明の半導体レーザ素子は、上記の構成に加えて、上記第１反射面の一部には、配光制御した自然放出光を外部へ出射する窓部が形成されていても良い。
【００６１】
上記の構成によれば、第１反射面および第２反射面によって複数回の反射を受けた自然放出光の多くは、第１反射面の一部に向かって進むように配光制御が行われている。上記第１反射面の一部に窓部が形成されていることによって、配光制御した自然放出光を効率良く半導体レーザ素子の外部へ出射することができる。すなわち、自然放出光の出力を向上させることができる。
【００６２】
また、本発明の半導体レーザ素子は、上記の構成に加えて、上記光学部材は、反射鏡を含み、当該反射鏡は、上記半導体レーザチップの周囲の一部に配置され、上記半導体レーザチップから出射される自然放出光を所定の立体角内へ配光制御する反射曲面を有していても良い。
【００６３】
上記の構成によれば、半導体レーザチップから等方的に出射される自然放出光を、所定の立体角内へ配光制御することができる。このことによって、半導体レーザ素子から出射する自然放出光の出力を向上させることができ、かつ、自然放出光の配光制御を行うための第１反射面が不要となる。したがって、半導体レーザ素子のパッケージをより簡便な形状にすることができる。
【００６４】
また、本発明の車両用前照灯は、上記の構成に加えて、上記の発光装置または上記半導体レーザ素子を含むことがより好ましい。
【００６５】
また、本発明の照明装置は、上記の構成に加えて、上記の発光装置または上記半導体レーザ素子を含むことがより好ましい。
【００６６】
上記の構成により、紫外線領域のレーザ光を利用した発光と、自然放出光を利用した発光とを切り替えることができる車両用前照灯および照明装置を実現することができる。
【発明の効果】
【００６７】
本発明の発光装置は、以上のように、閾値以上の注入電流が供給されたときに発振波長が紫外線領域内にあるレーザ光を発振し、上記閾値を下回る注入電流が供給されたときに少なくとも発光波長の一部が紫外線領域内にある自然放出光を出射する半導体レーザ素子と、上記半導体レーザ素子から発振されたレーザ光の波長の光を受けて蛍光を発する発光部と、上記注入電流が０より大きく、かつ上記閾値を下回る電流値を有するように、上記注入電流または上記閾値を変化させる制御を行う制御部と、を備える構成である。
【００６８】
また、本発明の半導体レーザ素子は、以上のように、閾値以上の注入電流が供給されたときに発振波長が紫外線領域内にあるレーザ光を発振し、上記閾値を下回る注入電流が供給されたときに少なくとも発光波長の一部が紫外線領域内にある自然放出光を出射する半導体レーザチップと、上記半導体レーザチップが出射した自然放出光の配光制御を行う光学部材とがパッケージされている構成である。
【００６９】
それゆえ、紫外線領域のレーザ光を利用した発光と、自然放出光を利用した発光とを切り替えることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の一実施形態に係るヘッドランプの構成を示す模式図である。
【図２】上記ヘッドランプに関し、透明板の異常を検知する形態の要部構成を示す模式図であり、（ａ）は、導電膜の抵抗値の変化により、透明板の異常を検知する形態の一例を示し、（ｂ）は、導電膜の渦電流の変化により、透明板の異常を検知する形態の他の一例を示す。
【図３】上記ヘッドランプに関し、透明板の異常を検知する形態の要部構成を示す模式図であり、反射鏡と透明板との相対位置関係の変化により、透明板の異常を検知する形態の一例を示す模式図である。
【図４】一般的な半導体レーザ素子における、光出力の注入電流依存性を定性的に示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るヘッドランプにおける半導体レーザ素子を駆動する際の処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】（ａ）は、本発明の一実施形態に係る半導体レーザチップの回路図を模式的に示したものであり、（ｂ）は、半導体レーザチップが自然放出光を出射している様子を示す模式図であり、（ｃ）は、半導体レーザチップがレーザ光を出射している様子を示す模式図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る半導体レーザ素子の構成を示す模式図である。（ａ）は、半導体レーザ素子の斜視図であり、（ｂ）はレーザ光を出射している半導体レーザチップの断面図であり、（ｃ）は自然放出光を出射している半導体レーザチップの断面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る別の半導体レーザ素子の構造を示す模式図である。
【図９】（ａ）は、本発明の一実施形態に係る半導体レーザチップをサブマウントに固定した場合の構造を模式的に示し、（ｂ）は、半導体レーザチップをステムに固定した場合の構造を模式的に示す三面図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る別のヘッドランプの構成を示す模式図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係るさらに別のヘッドランプの構成を示す模式図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係るさらに別のヘッドランプの構成を示す模式図である。
【図１３】上記ヘッドランプに関し、光学部材（透明板および反射鏡含む）の異常を検知する形態の要部構成を示す模式図であり、反射鏡内に外気が侵入したことを検知することにより、光学部材の異常を検知する形態の一例を示す模式図である。
【図１４】（ａ）は、本発明の一実施形態に係るレーザダウンライトの外観を示す斜視図であり、（ｂ）は、上記レーザダウンライトが設置された天井の断面図であり、（ｃ）は、上記レーザダウンライトの断面図である。
【図１５】従来の半導体レーザ素子の構成を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００７１】
本発明の一実施形態について図１〜図１５に基づいて説明すれば、次の通りである。以下の特定の実施形態で説明する構成以外の構成については、必要に応じて説明を省略する場合があるが、他の実施形態で説明されている場合は、その構成と同じである。また、説明の便宜上、各実施形態に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、適宜その説明を省略する。
【００７２】
〔実施の形態１〕
ここでは本発明の照明装置の一例として、自動車用のヘッドランプ（発光装置、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・電車・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、その他の照明装置として実現されてもよい。その他の照明装置として、例えば、サーチライト、プロジェクター、屋内用照明器具または屋外用照明器具などを挙げることができる。
【００７３】
自動車が備えるヘッドランプの主な役割は、夜間および視界の悪い状況において、当該自動車のドライバー（以下では、単にドライバーとする）にとって安全な視野を確保すること、および、当該自動車の周囲にいる人間に当該自動車の存在を正しく認識させること、の２点である。また、ヘッドランプ１は、走行用前照灯（ハイビーム）の配光特性基準を満たしていてもよいし、すれ違い用前照灯（ロービーム）の配光特性基準を満たしていてもよい。
【００７４】
＜ヘッドランプ１の概要＞
図１は、ヘッドランプ１の構成を示す模式図である。ヘッドランプ１は、半導体レーザ素子２が出射する紫外線領域の光を励起光ＬＥＸとして発光部７に照射する。発光部７が含む蛍光体が励起光ＬＥＸを吸収することによって、上記蛍光体の基底状態にある電子が励起状態に励起される。励起状態に励起された電子は、基底状態に遷移する際に蛍光ＬＰＬを放射する。ヘッドランプ１は、上記蛍光体が放射する蛍光ＬＰＬを照明光ＬＯＵＴとして利用する照明装置である。なお、発光部７によって吸収されなかった励起光ＬＥＸのうち、紫外線領域の励起光ＬＥＸは、後述する反射鏡８および透明板９によってヘッドランプ１のランプハウス（後述するハウジング１０）の外部に漏れないようにする。
【００７５】
また、半導体レーザ素子２は、閾値以上の注入電流が供給されたときに発振波長が紫外線領域内にあるレーザ光Ｌ０を発振し、上記閾値を下回る注入電流が供給されたときに、少なくとも発光波長の一部が紫外線領域内にある自然放出光ＬＥＬを出射する。ここで、「少なくとも発光波長の一部が紫外線領域内にある」としているのは、レーザ発振した際の発光ピーク波長が紫外線領域にある場合であっても、自然放出光ＬＥＬは、その発光スペクトルがブロードであるため、可視光から紫外線の波長域に渡って発光している場合があることを考慮したものである。
【００７６】
半導体レーザ素子２から発振されたレーザ光Ｌ０は、励起光としての役割を果し、発光部７を発光させる。上記自然放出光ＬＥＬもレーザ光Ｌ０と同じ波長を含み、発光部７を発光させることができる。
【００７７】
それゆえ、図１では、半導体レーザ素子２から発振されるレーザ光Ｌ０および自然放出光ＬＥＬを励起光ＬＥＸとして示している。
【００７８】
半導体レーザ素子２は通常状態において、レーザ光Ｌ０を励起光ＬＥＸとして発光部７に照射する。レーザ光Ｌ０の発振波長は、紫外線領域内に含まれる波長であり、例えば１００ｎｍ〜４００ｎｍである。
【００７９】
ここで、ヘッドランプ１が、故意または偶発による事故に遭遇した場合について考える。このとき、事故の発生により、後述する透明板（光学部材、光学フィルタ）９や反射鏡（光学部材）８などの光学部材が変形、損傷、損壊、または、その設置位置が変化してしまうなどの光学部材の異常が生じ、レーザ光Ｌ０の光路が変化したり、例えば、透明板９でレーザ光Ｌ０を遮断できなくなったりして、レーザ光Ｌ０がヘッドランプ１のランプハウスの外部（以下、煩雑さを避けるため、単に「ヘッドランプ１の外部」という場合がある）に漏れてしまう可能性がある。
【００８０】
なお、「光学部材」とは、半導体レーザ素子２から発振されたレーザ光Ｌ０の状態を変化させる部材である。このような光学部材としては、プリズム、レンズ、波長変換素子、光学フィルタ、回折格子、偏光板、および、光路変更部材などを例示することができる。また、「レンズ」は、レーザ光Ｌ０のスポット径を調整する部材である。また、「波長変換素子」は、レーザ光Ｌ０を波長の異なる光に変換する部材である。「光学フィルタ」は、特定波長の光を遮断し、特定波長以外の光を透過させる部材である。「光路変更部材」は、レーザ光Ｌ０の光路を変更する部材である。
【００８１】
また、上記の光学部材のみならず、発光部７および半導体レーザ素子２そのものにも異常が生じることが想定される。
【００８２】
例えば、何らかの原因によってレーザ光Ｌ０が発光部７に照射されない状態に陥る可能性は否定できない。このような状態に陥る原因としては、以下のような状態が想定される。
・発光部７が所定の位置からずれる（設置位置の変化）。
・発光部７に穴が開く、または、亀裂が生じる（変形、損傷、損壊など）。
・レーザ光Ｌ０の光軸がずれる（半導体レーザ素子２の設置位置の変化、変形、損傷、損壊や、素子を構成する半導体そのものの変形、損傷、損壊など）。
【００８３】
これらの状態は、レーザ光Ｌ０の光軸と発光部７との相対位置関係が、正常な状態から異常な状態へ変化した状態である。
【００８４】
以下においては、レーザ光Ｌ０の光軸と発光部７との相対位置関係が異常な状態へ変化した状態のみならず、上記の光学部材が異常な状態へ変化した状態を含めて、光学系が異常な状態と呼ぶ。
【００８５】
レーザ光Ｌ０の光軸と発光部７との相対位置関係が異常な状態は、発光部７の位置が異常な場合と、レーザ光Ｌ０の光軸が異常な場合と、に大別されるが、ここでは、簡単のため、光学系が異常な状態として発光部７の位置が異常な場合を想定する。
【００８６】
ところで、上記特許文献３のように、励起光源として紫外線領域の光を利用する形態では、さらに、以下のような問題点がある。
【００８７】
例えば、下記の表１に示すように、紫外線領域の光は、目や皮膚に影響を与える。
【００８８】
【表１】
2013168586.tif 000003
【００８９】
このため、利用形態によっては、紫外線領域のレーザ光Ｌ０がヘッドランプ１の外部に漏れないようにより注意する必要があるという副次的な問題点がある。
【００９０】
このような副次的な問題点を解決するため、後述するように、ヘッドランプ１は、光学系の異常を検知する検出部（検知部）１５を備え、検出部１５が光学系の異常を検知した場合に、ヘッドランプ１が備える制御部１６が、半導体レーザ素子２への注入電流値を、閾値電流Ｉｔｈを下回る電流値に制御する（図５参照）。閾値電流Ｉｔｈを下回る電流値を有する電流が半導体レーザ素子２に供給される場合、半導体レーザ素子２が出射する光は自然放出光ＬＥＬのみとなる。
【００９１】
これにより、光学系に異常が生じたことにより発振波長が紫外線領域内にあるレーザ光Ｌ０がヘッドランプ１の外部に漏れる危険性を低減させることができる。
【００９２】
また、光学系が異常な状態であっても、半導体レーザ素子２が自然放出光ＬＥＬを出射することによって、ドライバーはヘッドランプ１の照明光ＬＯＵＴを完全に失うことはなく、ある程度の視野を確保することができる。
【００９３】
（ヘッドランプ１の制御方法）
ヘッドランプ１における半導体レーザ素子２を駆動する際の流れを、図４のフローチャートおよび図１を参照しながら説明する。なお、ヘッドランプ１が備えるそれぞれの構成部材については後述する。
【００９４】
ヘッドランプ１を備える自動車のドライバーは、ヘッドランプ１を点灯させる必要性を感じた際に、ユーザインターフェース１８に含まれるスイッチ１８ｂをオン状態にする。なお、当該自動車は周囲の明るさを検出する光センサーを備えていてもよい。上記光センサーが検出する明るさが、当該自動車の製造時にあらかじめ決められた所定の明るさを下回った場合に、自動的に半導体レーザ素子２の駆動を開始する構成としてもよい。
【００９５】
スイッチ１８ｂがオン状態であることを制御部１６の電流制御部１６ｃが検出すると、電流制御部１６ｃは電源１７に対して所定の注入電流を半導体レーザ素子２に供給するための信号を出す。電源１７は電流制御部１６ｃからの信号を受けて、所定の注入電流を半導体レーザ素子２に供給する（Ｓ１）。
【００９６】
上記所定の注入電流の電流値は、半導体レーザ素子２の閾値電流Ｉｔｈ以上に設定されている（図５参照）。したがって、所定の注入電流が供給された半導体レーザ素子２は、レーザ光Ｌ０を発振する（Ｓ２）。
【００９７】
検出部１５は、レーザ光Ｌ０の波長およびレーザ光Ｌ０の波長近傍の光を検出するように構成されている。発光部７が発する蛍光ＬＰＬのうち、レーザ光Ｌ０の波長近傍の光強度は非常に弱い。そのため、検出部１５が検出する光は、レーザ光Ｌ０に起因する光であると考えて良い。検出部１５は、検出したレーザ光Ｌ０の強度を制御部１６の検出データ取得部１６ａに出力する。検出データ取得部１６ａは、レーザ光Ｌ０の強度を判定部１６ｂに送る。判定部１６ｂは、検出部１５が検出したレーザ光Ｌ０の強度が、所定値より小さいかどうかを判定（Ｓ３）し、小さい場合には（Ｓ３にてＮＯ；異常を検知せず）、その旨を示す正常情報を電流制御部１６ｃに出力する。一方、検出部１５が検出したレーザ光Ｌ０の強度が所定値以上の場合には（Ｓ３にてＹＥＳ；異常を検知）、判定部１６ｂは、その旨を示す異常情報を電流制御部１６ｃに出力する。
【００９８】
上記判定結果がＮＯの場合、発光部７を透過し、検出部１５によって検出されるレーザ光Ｌ０の強度が非常に小さく、ヘッドランプ１が正常に動作していることを意味する。正常情報を受信すると、電流制御部１６ｃは、電源１７が所定の注入電流を半導体レーザ素子２に供給し続けるように電源１７を制御する。すなわち、半導体レーザ素子２の発振は継続される（Ｓ４）。また、電流制御部１６ｃは、ヘッドランプ１が正常に動作していることを示す情報をユーザインターフェース１８の状態報知部１８ａに出力する（Ｓ５）。
【００９９】
このとき、状態報知部１８ａは、ヘッドランプ１が正常に動作していることを示す情報を所定の表示画面に表示してユーザに報知（告知）しても良いし、上記情報を所定のスピーカ等を介して出力される音声としてユーザに報知しても良い。このことによって、ドライバーはヘッドランプ１が正常に動作していることを認識できる。
【０１００】
一方、上記判定結果がＹＥＳの場合、ヘッドランプ１の光学系が異常な状態であると考えられる。そこで、異常情報を受信すると、電流制御部１６ｃは、注入電流を０より大きくかつ閾値電流Ｉｔｈを下回る値とするように電源１７を制御する（Ｓ６）。この制御によって半導体レーザ素子２におけるレーザ発振は止まり、半導体レーザ素子２からは励起光ＬＥＸとして自然放出光ＬＥＬが出射される（Ｓ７）。また、電流制御部１６ｃは、ヘッドランプ１が異常な状態にあることを示す情報をユーザインターフェース１８の状態報知部１８ａに出力する（Ｓ８）。
【０１０１】
このとき、状態報知部１８ａは、ヘッドランプ１に何らかの異常が生じていることを示す情報を所定の表示画面に表示してユーザに報知（告知）しても良いし、上記情報を所定のスピーカ等を介して出力される音声としてユーザに報知しても良い。このことによって、ドライバーはヘッドランプ１に何らかの異常が発生していることを把握することができる。
【０１０２】
＜ヘッドランプ１の構成＞
ヘッドランプ１は図１に示すように、半導体レーザ素子２、非球面レンズ３、発光部７、反射鏡（第１反射鏡）８、透明板９、検出部１５、制御部１６、電源１７、ユーザインターフェース１８および発光部保持部材１９を備えている。以下では、ヘッドランプ１が備えるそれぞれの構成部材について説明する。
【０１０３】
（半導体レーザ素子２の概要）
半導体レーザ素子２は、励起光ＬＥＸを出射する励起光源として機能するものであり、半導体レーザチップ２０（図６参照）を備えている。この半導体レーザチップ２０は、閾値Ｉｔｈ以上（図５参照）の注入電流が供給されたときにレーザ光Ｌ０を発振し、上記閾値Ｉｔｈを下回る注入電流が供給されたときに自然放出光ＬＥＬを出射する。
【０１０４】
半導体レーザ素子２として、１つのチップに１つの発光点を有する半導体レーザチップを用いてもよいし、複数の発光点を有する半導体レーザチップを用いてもよい。また、複数の半導体レーザ素子を配列させた半導体レーザモジュールを励起光源として用いてもよい。本実施形態では、１チップに１つの発光点（１ストライプ）を有する半導体レーザチップ２０を単体で励起光源として用いている。
【０１０５】
半導体レーザ素子２は、例えば、波長が１００ｎｍ〜４００ｎｍ（紫外線領域）のレーザ光を発振し、動作電圧を５Ｖ、注入電流を０．７Ａとした場合に光出力が０．２Ｗとなる。
【０１０６】
発光部７として好適に利用できる蛍光体は、吸収ピーク波長が１００ｎｍ〜４００ｎｍ（紫外線領域）の範囲内にある励起光ＬＥＸによって効率良く励起される蛍光体であることが好ましい。なぜなら、紫外線領域内に吸収ピーク波長を有さない蛍光体よりも、蛍光体の励起効率が高くなるからである。なお、発光部７の詳細および蛍光体の具体例などについては後述する。
【０１０７】
半導体レーザ素子２の光出力は、例えば、０．１Ｗ以上２０Ｗ以下であり、発光部７に照射されるレーザ光の光密度は、０．１Ｗ／ｍｍ２以上５０Ｗ／ｍｍ２以下であることが好ましい。この範囲の光出力であれば、車両用のヘッドランプに要求される光束および輝度を実現できるとともに、出力が高過ぎるレーザ光Ｌ０によって発光部７が極度に劣化することを防止できる。すなわち、高光束かつ高輝度でありながら、長寿命の光源を実現できる。
【０１０８】
なお、レーザ光を出射する励起光源として半導体レーザ以外のレーザ光源（固体レーザ）を用いてもよい。
【０１０９】
（半導体レーザチップ２０の構造）
半導体レーザチップ２０の基本構造について図６を参照しながら説明する。半導体レーザチップ２０は半導体レーザ素子２の内部に実装されている（詳しくは、半導体レーザ素子２の構造の項に記載）。
【０１１０】
図６（ａ）は、半導体レーザチップ２０を駆動する際の回路図を模式的に示したものであり、図６（ｂ）は、半導体レーザチップ２０の基本構造を示す斜視図である。図６（ｂ）に示すように、半導体レーザチップ２０は、カソード電極２３、基板２２、クラッド層１１３、活性層１１１、クラッド層１１２、アノード電極２１がこの順に積層された構成である。すなわち、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。
【０１１１】
基板２２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青色〜紫外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。
【０１１２】
アノード電極２１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。
【０１１３】
カソード電極２３は、基板２２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２１・カソード電極２３に順方向バイアスをかけて行う。
【０１１４】
青色〜紫外の励起光を得る為には、活性層１１１、クラッド層１１２およびクラッド層１１３の材料として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、活性層１１１、クラッド層１１２およびクラッド層１１３は、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。
【０１１５】
また、クラッド層１１３およびクラッド層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い。
【０１１６】
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る。活性層１１１とクラッド層１１２及びクラッド層１１３との屈折率に差があることにより、発光した光が活性層１１１内に閉じ込められる。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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
（自然放出光とレーザ光）
半導体レーザチップ２０に供給する注入電流と、半導体レーザチップ２０が出射する励起光ＬＥＸの発光強度との相関関係について、図５および図６を参照しながら説明する。同時に、自然放出光ＬＥＬおよびレーザ光Ｌ０が半導体レーザチップ２０から出射される様子についても説明する。
【０１１９】
半導体レーザチップ２０のアノード電極２１およびカソード電極２３に順バイアスの電圧を印加することによって、活性層１１１に注入電流を供給する（図６（ａ）参照）。一般的な半導体レーザチップにおける光出力（Ｌ）の注入電流（Ｉ）依存性を図５に示す。一般的な半導体レーザチップにおいて図５に示すように、光出力が増加する傾き（ΔＬ／ΔＩ）が緩やかな領域（第１の領域）および急な領域（第２の領域）が存在する。第２の領域の直線を外挿することで得られるｘ切片（Ｉ切片）の値が閾値Ｉｔｈである。
【０１２０】
注入電流が０より大きく、かつ閾値Ｉｔｈを下回る場合、半導体レーザチップ２０から出射される光は、電子とホールとの再結合によって生じる自然放出光ＬＥＬのみである。活性層１１１はクラッド層１１２および１１３に挟まれた構造であるため、自然放出光ＬＥＬは活性層１１１の面内方向に伝播する。すなわち、図６（ｂ）に示すように自然放出光ＬＥＬは半導体レーザチップ２０が備える活性層１１１の断面から等方的に出射される。なお、自然放出光ＬＥＬはインコヒーレントな光である。以下では、半導体レーザ素子２から自然放出光ＬＥＬのみが出射される状態をＥＬモードと呼ぶ。
【０１２１】
半導体レーザ素子２がＥＬモードで駆動されている場合、励起光ＬＥＸの成分は自然放出光ＬＥＬのみでありレーザ光Ｌ０は含まれない。
【０１２２】
閾値Ｉｔｈ以上の注入電流が供給される場合、半導体レーザチップ２０からレーザ光Ｌ０が出射される。以下では、半導体レーザ素子２からレーザ光Ｌ０が出射される状態をレーザモードと呼ぶ。
【０１２３】
半導体レーザ素子２がレーザモードで駆動されている場合、半導体レーザ素子２から出射される光の大半はレーザ光Ｌ０だが、自然放出光ＬＥＬも含まれている。
【０１２４】
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および裏側へき開面１１５が形成されている。この表側へき開面１１４および裏側へき開面１１５が鏡の役割を果すことによって、半導体レーザチップ２０は共振器として機能する。
【０１２５】
一般的な半導体レーザチップにおいて、表側へき開面および裏側へき開面の少なくとも何れか一方は、完全に光を反射する鏡とは異なり、反射率が１よりかなり低く設定されている。半導体レーザチップ２０においては、表側へき開面１１４の反射率を１よりかなり低く設定している。表側へき開面１１４と対向する裏側へき開面１１５には、それぞれのへき開面の反射率を所望の値とするための反射膜（図示せず）が形成されている。
【０１２６】
上記構成を備えることによって、誘導放出によって増幅される光の一部は、表側へき開面１１４の発光点１０３からレーザ光Ｌ０として出射される（図６（ｃ）参照）。半導体レーザチップ２０における発光点１０３のサイズはおよそ１μｍ×１０μｍと非常に小さい。
【０１２７】
レーザ光Ｌ０は誘導放出によって増幅される光なので、その波長および位相が揃ったコヒーレントな光である。また、表側へき開面１１４および裏側へき開面１１５の間を何度も往復したのちに出射されるため、レーザ光Ｌ０は極めて平行度の高い光として出射される。
【０１２８】
（自然放出光を出射することの利点）
自然放出光ＬＥＬを出射することの利点について説明する。
【０１２９】
半導体レーザチップ２０をＥＬモードで駆動することによって得られる最大の光出力は、レーザモードで駆動することによって得られる定格の光出力と比較して１％から１０％程度と小さい（図５参照）が、非常手段として、ドライバーがある程度の視野を確保できる光束を実現することはできる。それゆえ、ヘッドランプ１の光学系に異常が発生した場合に、半導体レーザチップ２０の駆動を完全に停止したときと比較して、運転に伴う安全性を向上させることができる。
【０１３０】
一方、周囲にいる人間にとって、自然放出光ＬＥＬ（紫外線領域内の光は除く）を利用した照明光ＬＯＵＴは、当該車両を適切に認識するために十分な明るさを有している。それゆえ、ヘッドランプ１の光軸が異常な状態であっても、当該車両を素早く認識すること、当該車両が４輪車または２輪車のいずれか判別すること、および、当該車両の大きさと速度とを正しく判断することを可能にする。
【０１３１】
また、ヘッドランプ１から出射される白色光の色味が変わること、または、通常より光束（または発光部７の発光量）が低いことによって、周囲にいる人間にもヘッドランプ１が故障していることが分かる。
【０１３２】
（ヘッドランプ１の安全性）
ヘッドランプ１の光軸に異常が生じている状態において、ヘッドランプ１が照射する照明光ＬＯＵＴの安全性について説明する。
【０１３３】
なんらかの原因によって、ヘッドランプ１のレーザ光Ｌ０の光軸が異常な状態となった場合に、ヘッドランプ１は、検出部１５および制御部１６によってレーザ光Ｌ０の光軸が異常な状態であることを検知することができる。本実施形態においてレーザ光Ｌ０の光軸が異常な状態として想定するのは、次の状態である。
・発光部７は所定の位置に保持されているものの、発光部７に穴および亀裂などの欠陥が生じている状態（変形、損傷、損壊）。
・発光部７が所定の位置からずれており、レーザ光Ｌ０の一部が発光部７に照射されない状態（設置位置の変化）。
・発光部７が所定の位置から完全に外れており、レーザ光Ｌ０が全く発光部７に照射されない状態（設置位置の変化）。
【０１３４】
このように光学系に異常が生じている場合、レーザ光Ｌ０の一部または全てが、発光部７に照射されなくなる。すなわち、レーザ光Ｌ０の一部または全てが発光部７よって蛍光ＬＰＬに変換されずにレーザ光Ｌ０のままヘッドランプのランプハウス（ハウジング１０）の外部へ出射される。
【０１３５】
光学系に異常が生じている場合、制御部１６は半導体レーザ素子２へ供給する注入電流を閾値Ｉｔｈを下回る電流値に制御する。このことによって、半導体レーザ素子２はＥＬモードで駆動され自然放出光ＬＥＬを出射する。自然放出光ＬＥＬは、エネルギー密度が低いことに加えてインコヒーレントな光であり、通常のレーザ光Ｌ０に比べて、人間の目に対して損傷を与える可能性が低い安全な光である。
【０１３６】
ヘッドランプ１は、光学系に異常が生じている場合に、半導体レーザ素子２へ供給する注入電流を、閾値Ｉｔｈを下回る電流値に制御することによって、自然放出光ＬＥＬを励起光ＬＥＸとして発光部７に出射する発光装置である。
【０１３７】
（照明光ＬＯＵＴの色）
ヘッドランプ１が正常な状態であれば、発光部７が含む蛍光体によりレーザ光Ｌ０は蛍光ＬＰＬに変換される。レーザ光Ｌ０が発光部７に照射されると、最終的に白色の照明光ＬＯＵＴが外部へ出射される。
【０１３８】
一方、半導体レーザ素子２から自然放出光ＬＥＬを出射する場合、照明光ＬＯＵＴの色は発光部７の状況に依存する。そのことについて、以下に説明する。
【０１３９】
半導体レーザ素子２から出射される自然放出光ＬＥＬは、レーザ光Ｌ０より光の指向性が低い。そのため、発光部７が本来保持されるべき場所において、自然放出光ＬＥＬのスポット径は、レーザ光Ｌ０のスポット径より大きくなる。
【０１４０】
発光部７が所定の位置に保持されていれば、発光部７に穴および亀裂などの欠陥が生じていても、発光部７は、自然放出光ＬＥＬのスポット径の範囲内にある。したがって、自然放出光ＬＥＬの一部は発光部７によって白色に変換され照明光ＬＯＵＴの一部となる。発光部７に照射されない残りの自然放出光ＬＥＬは、そのまま照明光ＬＯＵＴの一部となる。
【０１４１】
このように、照明光ＬＯＵＴは、白色である蛍光ＬＰＬと例えば紫色である自然放出光ＬＥＬとを足しあわせた光となる。したがって、この場合、ヘッドランプ１の照明光ＬＯＵＴの色は、ヘッドランプ１が正常である場合の白色とは異なり、若干色味が変わってしまう。
【０１４２】
このようなヘッドライトの色の変化によって、当該車両の運転者のみならず、周囲にいる歩行者、対向車の乗員および前走車の乗員などは、当該車両が備えるヘッドランプ１が故障していることを認識することができる。
【０１４３】
また、照明光ＬＯＵＴに自然放出光ＬＥＬ（紫外線領域内の光は除く）が含まれる場合、照明光ＬＯＵＴは、複数の波長成分を含むため、ドライバーは様々な色の物体を認識することができるという効果も得られる。
【０１４４】
なお、ヘッドランプ１は自動車用のヘッドランプであるため、半導体レーザ素子２をＥＬモードにて駆動している状態で走行するために、ヘッドランプ１から出射される照明光ＬＯＵＴの色度が規則で定められている範囲内の色度となるように当該色度を設定することが好ましい。
【０１４５】
これに対して、本発明を、照明光ＬＯＵＴの色度の範囲が規則で定められていない照明装置に適用する場合は、照明光ＬＯＵＴの色度は限定されない。照明光ＬＯＵＴにおける色度の範囲が規則で定められていない照明装置の例としては、実施の形態５で述べるレーザダウンライト２００などがあげられる。
【０１４６】
レーザダウンライト２００においても、ヘッドランプ1の場合と同様にレーザモードにおける照明光ＬＯＵＴと、ＥＬモードにおける照明光ＬＯＵＴとの色は異なる。よって、当該照明装置の照明光ＬＯＵＴを見た人は、当該照明装置が正常な状態、または、異常な状態のいずれかの状態にあるかを判断することができる。
【０１４７】
また、上記照明装置（ヘッドランプ１およびレーザダウンライト２００）のレーザモードにおける照明光ＬＯＵＴの光束（または発光部７の発光量）と比較して、ＥＬモードにおける照明光ＬＯＵＴの光束（または発光部７の発光量）は低い。よって、当該照明装置の照明光ＬＯＵＴを見た人は、当該照明装置が正常な状態、または、異常な状態のいずれかの状態にあるかを判断することができる。
【０１４８】
（半導体レーザ素子２の構造）
本発明の一実施形態に係る半導体レーザ素子２の構成を、図７を参照しながら説明する。図７（ａ）は、半導体レーザ素子２の構成を模式的に示す斜視図であり、図７（ｂ）および（ｃ）は半導体レーザ素子２の構成を模式的に示す断面図である。図７（ｂ）および（ｃ）は、半導体レーザチップ２０を実装した半導体レーザ素子２を、アノード電極２１側において半導体レーザチップ２０の各層に対して垂直な方向から見た場合の断面図である。
【０１４９】
また、半導体レーザ素子２の比較例として、従来の半導体レーザ素子３００の断面図を図１５に示す。
【０１５０】
半導体レーザ素子２は、半導体レーザチップ２０、サブマウント２４、ステム２５、配線２６、キャップガラス２７およびキャップ２８を備えている。半導体レーザチップ２０はサブマウント２４に固定されており、サブマウント２４はステム２５に固定されている。半導体レーザチップ２０のカソード電極２３はサブマウント２４と電気的に導通している。アノード電極２１およびサブマウント２４は、配線２６を介して注入電流を供給するための電極に接続されている。
【０１５１】
サブマウント２４は、半導体レーザチップ２０の駆動に伴い生じる熱を排熱するためのヒートシンクとして機能する。したがって、熱伝導率の高い金属であるアルミニウム、銅およびＳｉＣのいずれかからなることが望ましい。ステム２５を構成する材料としては、金めっきした鉄および金めっきした銅のいずれかを用いることができる。半導体レーザチップ２０において生じる熱を排熱する観点からは、ステム２５も熱伝導率の高い金属で構成されていることが好ましい。この場合は、注入電流を供給するための電極とステム２５との間に絶縁部材（図示せず）を配置して、アノード電極２１およびカソード電極２３が電気的に短絡しないようにする。
【０１５２】
半導体レーザ素子２と半導体レーザ素子３００とは、それぞれのキャップ２８および２２８の構成が大きく異なる。
【０１５３】
半導体レーザ素子３００の場合、半導体レーザチップ２２０から出射される光として想定しているのはレーザ光Ｌ０のみである。レーザ光Ｌ０は指向性および平行度が著しく高いため、半導体レーザチップ２２０から出射されたレーザ光Ｌ０の大半は、キャップガラス２２７を透過する。そのため、キャップ２２８の内側形状に特別な配慮は必要なく、図１５に示すように単純な筒状の形状になっている。
【０１５４】
半導体レーザ素子２の場合、半導体レーザチップ２０から出射される光として、レーザ光Ｌ０に加えて自然放出光ＬＥＬを想定している。自然放出光ＬＥＬは、半導体レーザチップから等方的に出射される。そのため、半導体レーザ素子３００を用いると、半導体レーザチップ２２０が出射する自然放出光ＬＥＬのうち、ごくわずかな自然放出光ＬＥＬのみがキャップガラス２２７を透過する（図１５参照）。したがって、半導体レーザ素子３００が出射する自然放出光ＬＥＬの光出力は低下する。
【０１５５】
半導体レーザチップが自然放出光ＬＥＬを出射する場合、半導体レーザチップから等方的に出射される自然放出光ＬＥＬの配光を制御し、半導体レーザ素子の光出力を向上させるパッケージを設けることが好ましい。
【０１５６】
半導体レーザ素子２は、半導体レーザチップ２０が出射する自然放出光ＬＥＬの配光制御を行い、光出力を向上させることを目的に、半導体レーザチップ２０が出射した自然放出光の配光制御を行う光学部材（例えば、反射鏡）が半導体レーザチップ２０とともにパッケージされている。
【０１５７】
具体的には、半導体レーザ素子２は、図７（ｂ）および（ｃ）に示すように、上記反射鏡として、半導体レーザチップ２０を覆う反射曲面を有する反射鏡２８ａ（第１反射面）と、当該反射鏡２８ａと対向する反射膜２９（第２反射面）とを有している。反射鏡２８ａは、キャップ２８の内側（半導体レーザチップ２０が配置されている側）に形成されている。
【０１５８】
キャップ２８において、半導体レーザチップ２０の表側へき開面に対向する領域には、レーザ光Ｌ０または自然放出光ＬＥＬを透過するキャップガラス２７（窓部）が配置されている。特に、キャップガラス２７は、反射鏡２８ａおよび反射膜２９によって配光制御された自然放出光を外部へ出射する窓部として機能する。
【０１５９】
反射鏡２８ａの形状は、例えば回転放物面とすることができる。放物線の対称軸を円柱であるキャップ２８の中心線と一致させ回転軸とする。上記放物線を、上記回転軸を中心として回転することにより上記回転放物面を得ることができる。反射鏡２８ａおよび反射膜２９は、ステム２５とキャップ２８とによって形成される閉じた空間の内側領域に設けられている。
【０１６０】
半導体レーザ素子２が、キャップ２８および反射膜２９を備えることによって、半導体レーザチップ２０から出射される自然放出光ＬＥＬのうち、直接キャップガラス２７を透過しない自然放出光ＬＥＬの配光制御が行われる。具体的には、自然放出光ＬＥＬの多くが、反射鏡２８ａおよび反射膜２９において複数回にわたって反射される。その結果、直接キャップガラス２７を透過しない自然放出光ＬＥＬもキャップガラス２７を透過することが可能となり、半導体レーザ素子２から出射される自然放出光ＬＥＬの光出力が向上する（図７（ｃ）参照）。
【０１６１】
半導体レーザ素子２が上記パッケージを備えることにより、ＥＬモードにおける照明光ＬＯＵＴの光束（または、発光部７の発光量）を向上させる。その結果、ヘッドランプ１に異常が生じている状態においても、ドライバーにより明るい視野を提供することができる。
【０１６２】
反射鏡２８ａの表面は、半導体レーザ素子２の発振波長（例えば、１００ｎｍ〜４００ｎｍの範囲内における特定の波長）近傍の波長領域において反射率の高い材料が被服されていることが好ましい。同様に、反射膜２９も半導体レーザ素子２の発振波長の近傍の波長領域において反射率の高い材料からなることが好ましい。上記の構成を備えることによって、半導体レーザ素子２は自然放出光ＬＥＬの反射に伴う光強度の減衰を抑制することができる。
【０１６３】
上記の１００ｎｍ〜４００ｎｍの範囲内における特定の波長近傍の波長領域において反射率の高い材料としては、例えば銀、アルミニウムおよびロジウムのいずれかを用いることができる。これらの材料からなる被服を形成するためには、スパッタリングなどの一般的な成膜方法を用いることができる。なお、材料として銀やアルミニウムを用いるときは、表面の酸化を防止するための何らかの表面処理をさらに施すことが好ましい。
【０１６４】
なお、反射鏡２８ａの形状は回転放物面に限定されない。たとえば反射鏡２８ａの形状は、回転楕円面の部分曲面や半球面でもよい。すなわち、反射鏡２８ａは、キャップ２８の中心線を回転軸として放物線、楕円および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その一部をその反射面に含んでいるものであればよい。
【０１６５】
また、反射鏡２８ａの形状は、複数の多角形の平面で形成されたドーム形状であってもよい。
【０１６６】
（非球面レンズ３）
非球面レンズ３は、半導体レーザ素子２から出射された励起光ＬＥＸの指向性を制御した状態で発光部７に照射するためのレンズである（図１参照）。半導体レーザ素子２からは、励起光ＬＥＸとしてレーザ光Ｌ０または自然放出光ＬＥＬが出射される。
【０１６７】
通常は、半導体レーザ素子２はレーザ光Ｌ０を出射する。レーザ光Ｌ０は半導体レーザ素子２から出射された時点で、高い指向性を有している。そのため、発光部７の大きさによっては、非球面レンズ３を用いなくともレーザ光Ｌ０を発光部７のみに照射することはができる。しかし、非球面レンズ３を用いてレーザ光Ｌ０の指向性を制御することによって、発光部７に照射する際のスポット径を制御することができる。
【０１６８】
レーザ光Ｌ０が蛍光ＬＰＬに変換される効率を高めることを考慮すると、レーザ光Ｌ０を発光部７に照射する際のスポットは、発光部７の光照射面と同じか、光照射面より小さいことが望ましい。
【０１６９】
一方、上記スポットのサイズを小さくしすぎると、当該スポットにおけるレーザ光Ｌ０のエネルギー密度が増大する。この場合、半導体レーザ素子２から出射される多くのレーザ光Ｌ０が、発光部７の非常に小さな領域において吸収されるため、当該吸収に伴う発熱が局所的に発生する。その結果、発光部７の劣化を早め、寿命が短くなる虞がある。
【０１７０】
したがって、発光部７に照射するレーザ光Ｌ０のスポット径は、発光部７の光照射面と同じか、光照射面より小さい範囲（光照射面のサイズ以下）で、なるべく大きい（あまり小さくしすぎない）ことが好ましい。
【０１７１】
一方、制御部１６が備える判定部１６ｂによって、ヘッドランプ１の光軸に異常があると判定された場合は、半導体レーザ素子２は自然放出光ＬＥＬを出射する。
【０１７２】
自然放出光ＬＥＬは、反射鏡２８ａの形状、キャップガラス２７の直径および半導体レーザチップ２０の実装位置に依存して決定される所定の立体角内を進む光として出射される。したがって、自然放出光ＬＥＬは指向性を有した光であるが、その指向性はレーザ光Ｌ０と比較して低いといえる。非球面レンズ３を用いることで、自然放出光ＬＥＬの指向性を制御し、発光部７の設置位置におけるスポット径を制御することが可能となる。
【０１７３】
非球面レンズ３として、例えばアルプス電気製の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、励起光の波長（１００ｎｍ〜４００ｎｍの範囲内）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。このような材料としては、石英ガラスを例示することができる。
【０１７４】
なお、発光部７の大きさがレーザ光Ｌ０のスポット径と比較して大きい場合には、ヘッドランプ１において、非球面レンズ３を設けない構成としてもよい。
【０１７５】
本実施形態では、励起光ＬＥＸを発光部７に照射するための手段として非球面レンズ３を用いているが、その手段は非球面レンズ３のみを用いる方法に限定されない。例えば、非球面レンズ３と発光部７との間に導光部を設置してもよい。また、上記導光部は、例えば、円錐台状の導光部材であり、上述した石英ガラスやその他の透明素材で構成する。なお、上記導光部材の形状は、円錐台状に限定されず、必要に応じて任意の形状を採用できる。例えば、導光部材の形状の他の一例として多角錐台形状などを挙示することができる。また、別の構成例としては、非球面レンズ３と発光部７との間に、導光部材として光ファイバーを設置しても良い。なお、非球面レンズ３や上記導光部を、上記の光学系に含めても良い。
【０１７６】
（非球面レンズ３の変形例）
レーザモードおよびＥＬモードの各モードにおけるスポット径を制御するための手段として、ヘッドランプ１は、非球面レンズ３の可動機構（図１には図示せず）を備えていても良い。上記可動機構を備えることによって、レーザモードおよびＥＬモードのそれぞれの場合に最適なスポット径を実現することができる。
【０１７７】
非球面レンズ３は、通常、レーザ光Ｌ０のスポット径が最適になる位置に配置されている。ＥＬモードで半導体レーザ素子２を駆動する場合、電流制御部１６ｃは、半導体レーザ素子２がＥＬモードで駆動するよう制御するとともに、上記可動機構に対して非球面レンズ３を移動するための信号を出力する。当該信号を受けて、上記可動機構は、自然放出光ＬＥＬのスポット径が最適になる位置に非球面レンズ３を移動する。
【０１７８】
また、ヘッドランプ１は固定式の非球面レンズ３と、可動機構によって移動する第２のレンズを備えていてもよい。この構成では、レーザモードで半導体レーザ素子２を駆動する際は、非球面レンズ３のみを用い、第２のレンズはレーザ光Ｌ０の光軸上から外れた位置に収納されている。非球面レンズ３は、レーザ光Ｌ０のスポット径が最適になる位置に固定されている。ＥＬモードで半導体レーザ素子２を駆動する際は、電流制御部１６ｃが、第２のレンズの可動機構に対して、第２のレンズを移動するための信号を出力する。第２のレンズの可動機構は、当該信号を受け、第２のレンズを収納位置から自然放出光ＬＥＬの光軸上に移動させ、自然放出光ＬＥＬのスポット径が最適になる位置に配置する。なお、この可動機構を、上記の光学系に含めても良い。
【０１７９】
（発光部７）
発光部７は、励起光ＬＥＸを受けて発光するものであり、励起光ＬＥＸを受けて蛍光ＬＰＬを発する蛍光体が封止材としてのガラス材（例えば、無機ガラス）の中に分散されたものである。発光部７に含まれる蛍光体の組成については後述する。なお、励起光ＬＥＸとして、レーザ光Ｌ０および自然放出光ＬＥＬが想定される。
【０１８０】
この発光部７は、反射鏡８の焦点位置またはその近傍に発光部保持部材１９によって固定されている。発光部７の位置の固定方法は、この方法に限定されない。たとえば、透明板９に接着することによって発光部７を固定してもよい。
【０１８１】
発光部７の形状は、特に限定されず、直方体であっても、円筒状であってもよい。本実施形態では、発光部７は、例えば、直径２ｍｍ、厚さ１ｍｍの円柱状である。
【０１８２】
発光部７の厚みは１ｍｍでなくともよい。上記厚みは、レーザ光Ｌ０が発光部７において全て蛍光ＬＰＬに変換されるか、または励起光ＬＥＸが発光部７において十分に散乱される厚みであればよい。つまり、蛍光体によりレーザ光Ｌ０が蛍光ＬＰＬに変換される、すなわちコヒーレント光がインコヒーレント光に変換される、もしくはコヒーレント光が発光部７を透過する過程で人体に無害な光出力レベルのコヒーレント光に散乱されるだけの厚みを発光部７が有していればよい。
【０１８３】
このような発光部７の好ましい厚みを決定する要因のひとつとして、発光部７を構成する蛍光体と封止材との割合が挙げられる。発光部７における蛍光体の含有量が多くなれば、レーザ光Ｌ０を蛍光ＬＰＬに変換する効率が高まるため、発光部７の厚みを薄くできる。
【０１８４】
また、発光部７の拡散機能をさらに高めるため、または発光部７を小型化するために、発光部７に拡散粒子を含ませても良い。なぜなら、発光部７に照射されたレーザ光Ｌ０の一部は、蛍光体を励起せずに素通りして外部に放射されるものも存在するので、拡散粒子にてレーザ光Ｌ０を散乱させた方が、蛍光体に当たる確率が高まるからである。
【０１８５】
拡散粒子を構成する物質として酸化ジルコニウム、酸化アルミニウムおよびダイヤモンドなどを用いることができる。これら以外の物質からなる粒子を用いてもよいが、発光部７の励起光ＬＥＸ吸収に伴う発熱に耐えられる物質であることが好ましい。
【０１８６】
発光部７が拡散機能を有しているので、半導体レーザ素子２から出射されるコヒーレント性が高く発光点サイズの極めて小さなレーザ光Ｌ０を、人体への影響が少ない発光点サイズの大きな光に変換し、照明光ＬＯＵＴとして出射できる。すなわち、レーザ光Ｌ０の空間的なコヒーレンシーを抑制することができる。これにより、万一、何らかの原因でレーザ光Ｌ０が外部に漏れた場合でも、人体への影響を少なくすることができる。
【０１８７】
（蛍光体）
発光部７に含まれる蛍光体は、例えば、酸窒化物蛍光体、または窒化物蛍光体、またはＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体のナノメータサイズの粒子を用いた半導体ナノ粒子蛍光体である。
【０１８８】
例えば、励起光ＬＥＸの全部または一部は紫外線領域の光（不可視）であるので、発光部７に１００ｎｍ〜４００ｎｍ（紫外線領域）の励起光ＬＥＸが照射されたときに、白色の照明光が生成されるように、青色、緑色および赤色の蛍光を発する蛍光体を低融点ガラスに分散することによって、発光部７を構成してもよい。この場合、発光部７は、励起光ＬＥＸを白色の蛍光ＬＰＬに変換する波長変換部材であるといえる。また、このとき、使用する低融点ガラスは可視光領域に加えて紫外線領域の透過率が高いものであることが好ましい。
【０１８９】
なお、半導体レーザ素子２は、１００ｎｍ〜４００ｎｍ（紫外線領域）の不可視のレーザ光を発振するので、上記蛍光体は、青色の蛍光体と黄色の蛍光体、ならびに、青色の蛍光体、緑色の蛍光体および赤色の蛍光体の混合物である。青色の蛍光体とは、４４０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の波長範囲にピーク波長を有する蛍光体である。黄色の蛍光体とは、５６０ｎｍ以上５９０ｎｍ以下の波長範囲にピーク波長を有する光を発する蛍光体である。緑色の蛍光体とは、５１０ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の波長範囲にピーク波長を有する光を発する蛍光体である。赤色の蛍光体とは、６００ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の波長範囲にピーク波長を有する光を発する蛍光体である。
【０１９０】
なお、上記のように発光部７は、紫色の蛍光体を含んでいても良い。紫色の蛍光体とは、３８０ｎｍ以上４４０ｎｍ以下の波長範囲にピーク波長を有する光を発する蛍光体である。
【０１９１】
酸窒化物蛍光体の一例として、サイアロン（ＳｉＡｌＯＮ）蛍光体と通称されるものを用いることができる。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。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。
【０１９２】
なお、上記の黄色の蛍光体としては、紫外線領域の励起光ＬＥＸによって好適に励起されるＣａα‐ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ蛍光体を使用することが好ましい。
【０１９３】
酸窒化物蛍光体および窒化物蛍光体は、その他の蛍光体に比べて熱に対する安定性が高い。そのため、発光部７を作製する時にガラス粉末と蛍光体とを混合して熱処理を行っても、組成が変化することなくガラス中に安定に存在する。結果として発光効率の高い発光部７を得ることができる。
【０１９４】
蛍光体の別の好適な例としては、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体のナノメータサイズの粒子を用いた半導体ナノ粒子蛍光体を例示することができる。
【０１９５】
半導体ナノ粒子蛍光体の特徴の一つは、同一の化合物半導体（例えば、ＧａＮ）を用いても、その粒子径をナノメータのオーダーで変更することにより、量子サイズ効果によって発光色を変化させることができる点である。
【０１９６】
また、この半導体ナノ粒子蛍光体は、半導体ベースであるので蛍光寿命が短く、励起光のパワーを素早く蛍光として放射できるのでハイパワーの励起光に対して耐性が強いという特徴もある。これは、この半導体ナノ粒子蛍光体の発光寿命が１０ナノ秒程度と、希土類を発光中心とする通常の蛍光体材料に比べて５桁も小さいためである。
【０１９７】
さらに、上述したように、発光寿命が短いため、レーザ光の吸収と蛍光体の発光を素早く繰り返すことができる。その結果、強いレーザ光に対して高効率を保つことができ、蛍光体からの発熱を低減させることができる。
【０１９８】
よって、発光部７が熱により劣化（変色や変形）するのをより抑制することができる。これにより、光の出力が高い発光素子を光源として用いる場合に、発光装置の寿命が短くなるのをより抑制することができる。
【０１９９】
（照明光ＬＯＵＴ）
ヘッドランプ１では、以下の光のいずれか１つ、またはそれらの組み合わせを照明光ＬＯＵＴとして想定している。
・発光部７から放出される蛍光ＬＰＬ。
・半導体レーザ素子２から出射される自然放出光ＬＥＬ（紫外線領域の光を除く）。
【０２００】
より具体的には、発光部７に照射されたレーザ光Ｌ０が、発光部７に分散している蛍光体によって蛍光ＬＰＬに変換される場合、発光部７から放出される蛍光ＬＰＬそのものを照明光ＬＯＵＴと呼ぶ。
【０２０１】
ヘッドランプ１の光学系が異常な状態になり、半導体レーザ素子２から自然放出光ＬＥＬのみが出射された場合において、自然放出光ＬＥＬの一部が発光部７に照射されたときには、自然放出光ＬＥＬが変換された蛍光ＬＰＬと自然放出光ＬＥＬ（紫外線領域の光を除く）そのものとが照明光ＬＯＵＴとなる。
【０２０２】
発光部７に照射されたレーザ光の一部が、発光部７によって散乱または拡散されたものの、蛍光体によって蛍光ＬＰＬに変換されずに発光部７から放出される光を、インコヒーレント化されたレーザ光Ｌ１とする。この場合、インコヒーレント化されたレーザ光Ｌ１の波長はレーザ光Ｌ０と同じである。インコヒーレント化されたレーザ光Ｌ１が存在する場合、インコヒーレント化されたレーザ光Ｌ１は、紫外線領域の光であるため、後述する透明板９で遮断し、蛍光ＬＰＬのみの照明光ＬＯＵＴとする。
【０２０３】
（検出部１５）
検出部１５は、上記の光学系の異常を検知する検知部の一例である。図１に示すように、検出部１５は、レーザ光Ｌ０の光軸上かつ発光部７が励起光ＬＥＸを照射される面と対向する面側に配置されている。検出部１５は、発光部７の背後におけるレーザ光Ｌ０の光強度を検出することを目的としており、光学フィルタ１３および光検出器１４からなる。検出部１５はレーザ光の波長領域の光強度を検出し、その光強度を示す信号を検出データ取得部１６ａに出力する。検出部１５は、発光部７と同様に保持部材を用いて保持されればよい。
【０２０４】
検出部１５は、レーザ光Ｌ０の波長近傍の波長領域の光を検出することが好ましい。そのためには、当該波長近傍の光を透過するバンドパスフィルターを光学フィルタ１３として用いればよい。
【０２０５】
発光部７が発する様々な波長の蛍光ＬＰＬは光学フィルタ１３によって遮断される。そのため、レーザ光Ｌ０の波長近傍の波長領域を含む広い波長領域において検出感度を有する光検出器を光検出器１４として用いても、レーザ光Ｌ０の波長近傍の光を選択的に検出することができる。光検出器１４としては、例えばＳｉフォトダイオードを用いることができる。
【０２０６】
光検出器１４が、発光部７が放射する蛍光ＬＰＬを遮る位置に配置されている場合には、光検出器１４が有する受光面のサイズは、できるだけ小さいことが好ましい。
【０２０７】
また、検出部１５と発光部７との間の距離は、レーザ光Ｌ０の検出効率等を考慮して適切に設定することが好ましい。より具体的には、検出部１５によるレーザ光Ｌ０の検出効率があまり低くならず、かつ、発光部７が放射する蛍光ＬＰＬを検出部１５が遮る領域があまり大きくならない範囲で、検出部１５と発光部７との間の距離を設定する。
【０２０８】
ヘッドランプ１において不測の事態が発生し、発光部７が所定の位置からずれた場合、光検出器１４にはレーザ光Ｌ０が直接入射することが考えられる。したがって、光検出器１４は、高強度の光が入射した場合でも破損することなく、光強度に応じた信号（電圧または電流）を出力することが可能な光検出器であることが好ましい。すなわち、光検出器１４は広いダイナミックレンジを有していることが好ましい。
【０２０９】
光学フィルタ１３は上述のバンドパスフィルターに限定されず、たとえばショートパスフィルターを使うこともできる。ショートパスフィルターとは、所定の波長より短い波長を透過するフィルタの総称である。励起光ＬＥＸの波長が１００ｎｍ〜４００ｎｍの範囲内の特定の波長である場合、例えばカットオフ波長が特定の波長＋１０ｎｍ程度のショートパスフィルターを光学フィルタ１３として用いることができる。
【０２１０】
光検出器１４から出力される信号は微弱であるため、ヘッドランプ１は当該信号を増幅するためのアンプを備えていてもよい（図１には図示せず）。上記アンプは、光検出器１４の一部として光検出器１４に組み込まれていてもよいし、反射鏡８の外側直近に設けてもよい。また、検出データ取得部１６ａがアンプを含む構成としてもよい。
【０２１１】
（制御系）
制御部１６は、検出データ取得部１６ａ、判定部１６ｂおよび電流制御部１６ｃを備えている。
【０２１２】
検出データ取得部１６ａは、検出部１５が検出したレーザ光Ｌ０の強度を示す情報（レーザ光強度情報）を検出部１５から取得し、当該レーザ光強度情報を判定部１６ｂへ出力する。
【０２１３】
判定部１６ｂは、レーザ光強度情報が示すレーザ光Ｌ０の強度が、所定値より小さいかどうかを判定する。そして、判定部１６ｂは、上記強度が所定値より小さい場合には、その旨を示す正常情報を電流制御部１６ｃに出力し、上記強度が所定値以上の場合には、その旨を示す異常情報を電流制御部１６ｃに出力する。
【０２１４】
電流制御部１６ｃは、電源１７を制御することにより、半導体レーザ素子２の駆動モード（レーザモードまたはＥＬモード）を切り替える。具体的には、電流制御部１６ｃは、半導体レーザ素子２をレーザモードで駆動する場合には、電源１７を制御することにより所定の電流値の注入電流を半導体レーザ素子２に供給する。一方、半導体レーザ素子２をＥＬモードで駆動する場合には、電流制御部１６ｃは、電源１７を制御することにより、注入電流が０より大きく、かつ閾値電流Ｉｔｈを下回る電流値を有するように、注入電流を変化させる。
【０２１５】
本実施形態において、電流制御部１６ｃが電源１７を制御する構成としているが、電源１７と半導体レーザ素子２との間に、半導体レーザ素子２に供給される電流値を制御する電流制御部を設けてもよい。この電流制御部は、出力電流値を制御することができる定電圧源としての機能を備えていればよく、半導体レーザ素子２に供給する電圧を一定（例えば５Ｖ）とし、電流を可変制御する。
【０２１６】
ユーザインターフェース１８は、状態報知部１８ａおよびスイッチ１８ｂを備えている。スイッチ１８ｂは、ドライバーがヘッドランプ１の点灯（オン状態）および消灯（オフ状態）を切り替えるためのスイッチに加えて、半導体レーザ素子２の駆動モードを任意に切り替えるためのモード切替スイッチを備えていてもよい。
【０２１７】
上記モード切替スイッチを備えることによって、例えば私道や私有地内のような、すなわち公道以外の場所であればドライバーが任意にレーザモードとＥＬモードとを切り替えることができる。すなわち、ヘッドランプ１は、ユーザからの指示に従ってレーザモードとＥＬモードとを切り替えることができる。ユーザインターフェース１８が上記モード切替スイッチを備えることによって、キャンプを行っている際にヘッドランプを夜間のライトとして使用することができる。
【０２１８】
なお、判定部１６ｂは、上記正常情報および異常情報を状態報知部１８ａへ出力してもよい。当該正常情報を受け取ると、状態報知部１８ａは、ヘッドランプ１が正常な状態で点灯されていることをユーザに報知（通知）する。
【０２１９】
一方、上記異常情報を受け取ると、状態報知部１８ａは、ヘッドランプ１が異常な状態にあることをユーザに通知する。
【０２２０】
すなわち、状態報知部１８ａは、上記正常情報または異常情報を受け取ると、ヘッドランプ１が正常な状態で点灯していること、あるいは異常な状態にあることをユーザに通知する。
【０２２１】
また、ヘッドランプ１は正常な状態であるが、上記モード切替スイッチによってＥＬモードで駆動されている場合は、状態報知部１８ａは、ヘッドランプ１は正常であり、かつ、ＥＬモードで駆動されていることをユーザに通知する。
【０２２２】
このような判定部１６ｂ（すなわち、ヘッドランプ１に異常があることを通知する異常通知手段）が状態報知部１８ａに組み込まれていてもよい。
【０２２３】
（抵抗値検出部１５ａ、渦電流検出部１５ｂ）
次に、図２および図４に基づき、検知部の別の形態について説明する。図２は、透明板９の異常を検知する形態の要部構成を示す模式図であり、図２の（ａ）は、導電膜９ａの抵抗値の変化により、透明板９の異常を検知する形態の一例を示し、図２の（ｂ）は、導電膜の渦電流の変化により、透明板９の異常を検知する形態の他の一例を示す。
【０２２４】
図２の（ａ）に示す例では、透明板９の表面（同図の左側）に導電膜９ａを形成している。
【０２２５】
導電膜９ａにはＩＴＯ（indium-tin oxide）やＺｎＯ（酸化亜鉛）など透光性導電膜を用いる。
【０２２６】
これらの、透光性導電膜は、一般的な金属膜に比べて１００倍程度、導電率が悪い（抵抗値が大きい）という性質がある。実際の抵抗値は、導電膜９ａの膜面の面積と膜厚、さらには膜質に依存するものの、膜厚を１０００Å程度としたとき、異なる２つ以上（本実施形態では４つ）の領域に設けられた抵抗値検出用電極９ｂ（プローブ部、あるいはモニター部）間の抵抗値は、導電膜９ａに何らかの変化、すなわちクラックや欠けが生じたことを検出できる程度となる。
【０２２７】
なお、導電膜９ａの膜厚は、１０００Å程度に限定されず、５００Å〜３０００Å程度であることが好ましい。
【０２２８】
導電膜９ａの膜厚が５００Å以下の場合、すが入ったように（アイランド状に）形成されたりして良好な膜形成ができない。
【０２２９】
一方、導電膜９ａの膜厚が３０００Å以上になると可視光の透過率の低下が目立ってくる傾向にある。
【０２３０】
なお、抵抗値検出用電極９ｂは、同図に示すように大きい必要は無く、導電膜９ａと導通が実現できる程度の大きさであれば良い。
【０２３１】
抵抗値検出部（検知部）１５ａは、導電膜９ａに流れる電流（例えば、各抵抗値検出用電極９ｂ間の抵抗値）を検出するように構成されている。
【０２３２】
抵抗値検出部１５ａは、検出した抵抗値を制御部１６の検出データ取得部１６ａに出力する。検出データ取得部１６ａは、抵抗値を判定部１６ｂに送る。判定部１６ｂは、抵抗値検出部１５ａが検出した抵抗値が、所定値より大きいかどうかを判定（図４のＳ３）し、大きい場合には（図４のＳ３にてＹＥＳ；異常を検知）、その旨を示す異常情報を電流制御部１６ｃに出力する。一方、抵抗値検出部１５ａが検出した抵抗値が、所定値以下の場合には（図４のＳ３にてＮＯ；異常を検知せず）、その旨を示す正常情報を電流制御部１６ｃに出力する。
【０２３３】
なお、その他の構成および動作については、上述したとおりなので、ここでは、説明を省略する。
【０２３４】
一方、図２の（ｂ）に示す例では、透明板９の表面（同図の左側）に導電膜９ａを形成しているものの、上記の各抵抗値検出用電極９ｂは設けていない。
【０２３５】
同図に示すように、渦電流検出部（検知部）１５ｂは、高周波磁界によって発生する導電膜９ａに流れる渦電流の大きさを検出するように構成されている。
【０２３６】
渦電流検出部１５ｂは、検出した渦電流の大きさを制御部１６の検出データ取得部１６ａに出力する。検出データ取得部１６ａは、渦電流の大きさを判定部１６ｂに送る。判定部１６ｂは、渦電流検出部１５ｂが検出した渦電流の大きさが、所定値より小さいかどうかを判定（図４のＳ３）し、小さい場合には（図４のＳ３にてＹＥＳ；異常を検知）、その旨を示す異常情報を電流制御部１６ｃに出力する。一方、検出部１５が検出した渦電流の大きさが、所定値以上の場合には（図４のＳ３にてＮＯ；異常を検知せず）、その旨を示す正常情報を電流制御部１６ｃに出力する。
【０２３７】
なお、その他の構成および動作については、上述したとおりなので、ここでは、説明を省略する。
【０２３８】
このように、導電膜９ａの渦電流を測定することにより、非接触で導電膜９ａに何らかの異常が発生したか否かを検出することができる。
【０２３９】
（断線検出部１５ｃ）
次に、図３および図４に基づき、検知部の別の形態について説明する。図３は、透明板９の異常を検知する形態の要部構成を示す模式図であり、反射鏡８と透明板９との相対位置関係の変化により、透明板９の異常を検知する形態の一例を示す模式図である。
【０２４０】
同図の左上には、透明板９と、透明板９を反射鏡８に固定するためのベゼル９ｃとが示されている。ベゼル９ｃの構成材料は、ステンレス（ＳＵＳ）などの金属や、十分な強度を有する樹脂材料などである。
【０２４１】
上記の光学系が、反射鏡８と透明板９とを含んでいる場合、これらの部材は、通常、レーザ光Ｌ０が外部に漏れることを阻止する部材である。このため、反射鏡８の開口部（ここでは、ベゼル９ｃ）と透明板９との相対位置関係が変化すると、レーザ光Ｌ０が外部に漏れる可能性がある。
【０２４２】
なお、ベゼル９ｃと透明板９との相対位置関係の変化の例としては、反射鏡８の開口部から透明板９が外れてしまったり、ベゼル９ｃと透明板９との位置関係がずれてしまったりした場合などを挙示することができる。
【０２４３】
同図に示す例では、このような異常を検知するために、透明板９とベゼル９ｃとの間に導電性ワイヤー９ｄを配置したときの様子を示している。
【０２４４】
同図の右上に示す大きい破線の円で囲まれた部分は、上記の透明板９の異常を検知するための機構が設けられたベゼル９ｃ周辺の一部（小さい破線の円部）を拡大した拡大図である。
【０２４５】
同拡大図では、ベゼル９ｃから透明板９の中に向かって一本の細い導電性ワイヤー９ｄが伸び、またベゼル９ｃに戻ってきていることを示している。
【０２４６】
導電性ワイヤー９ｄは、透明板９および／またはベゼル９ｃの中に埋め込まれていることが好ましいが、透明板９およびベゼル９ｃのそれぞれの表面に貼り付けられていても良い。
【０２４７】
ここで、例えば、ベゼル９ｃがヘッドランプ１のランプハウスとしっかり固定されている（取り外すことができない）ものとすると、透明板９を取り外すためには、上述した導電性ワイヤー９ｄを引きちぎらないと取り外せないことになる。従って、導電性ワイヤー９ｄに通電しておけば、断線検出部１５ｃは、通電状態が崩れたことにより、断線したことを検知することができ、透明板９が取り外された状態を検知することができる。
【０２４８】
なお、導電性ワイヤー９ｄの太さおよび強度は、それぞれ、透明板９を無理に取り外そうとしたときに容易に断線するように適切な大きさに設定する。
【０２４９】
また、本実施形態では、導電性ワイヤー９ｄの設置位置は、１箇所としているが、複数箇所としても良い。導電性ワイヤー９ｄの設置位置の数が多いほど、より確実に透明板９の取り外しを検知することができる。
【０２５０】
断線検出部（検知部）１５ｃは、導電性ワイヤー９ｄに測定可能な程度の微弱電流が流れているか否かを検出するように構成されている。
【０２５１】
導電性ワイヤー９ｄに微弱電流が流れていなければ、ベゼル９ｃと透明板９との相対位置関係の変化により、導電性ワイヤー９ｄが断線している可能性が高い。
【０２５２】
一方、導電性ワイヤー９ｄに微弱電流が流れていれば、ベゼル９ｃと透明板９との相対位置関係はほとんど変化せず、導電性ワイヤー９ｄが断線していない可能性が高い。
【０２５３】
なお、微弱電流は、常に導電性ワイヤー９ｄに流すようにしても良いが、電流を流す期間と、電流を流さない期間とを交互に設けても良い（例えば、微弱電流をパルス電流とする）。後者によれば、ヘッドランプ１の消費電力を低下させることができる。但し、電流を流さない期間をあまり長くすると、異常が生じたタイミング近傍でのタイムリーな異常の検知ができなくなるので、電流を流さない期間をあまり長くしないことが好ましい。
【０２５４】
断線検出部１５ｃは、検出した微弱電流の電流値を制御部１６の検出データ取得部１６ａに出力する。検出データ取得部１６ａは、微弱電流の電流値を判定部１６ｂに送る。判定部１６ｂは、断線検出部１５ｃが検出した電流値が０か否かを判定（図４のＳ３）し、０の場合には（図４のＳ３にてＹＥＳ；異常を検知）、その旨を示す異常情報を電流制御部１６ｃに出力する。一方、抵抗値検出部１５ａが検出した電流値が０でない場合には（図４のＳ３にてＮＯ；異常を検知せず）、その旨を示す正常情報を電流制御部１６ｃに出力する。
【０２５５】
なお、その他の構成および動作については、上述したとおりなので、ここでは、説明を省略する。
【０２５６】
（反射鏡８）
反射鏡８は、発光部７が発する蛍光ＬＰＬ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８は、発光部７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８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。
【０２５７】
反射鏡８の形状は、例えば回転放物面とすることができる。放物線の対称軸を回転軸として、当該回転軸を中心として当該放物線回転することにより回転放物面を得ることができる。なお、反射鏡８の形状は上記の回転放物面に限定されない。たとえば反射鏡８の形状は、回転楕円面の部分曲面や半球面でもよい。すなわち、反射鏡８は、放物線、楕円および円の対称軸を回転軸として回転させることによって形成される曲面の少なくともその一部をその反射面に含んでいるものであればよい。さらに、反射鏡８の形状は、複数の多角形の平面で形成されたドーム形状であってもよい。
【０２５８】
（透明板９）
透明板９は、反射鏡８の開口部を覆う透明な樹脂板である。紫外線領域の光（レーザ光Ｌ０および自然放出光ＬＥＬに含まれる紫外線領域の光）を遮断し、照明光ＬＯＵＴの大半を透過する材質で、透明板９を形成することが好ましい。なお、透明板９として、樹脂板以外に無機ガラス板なども使用できる。
【０２５９】
また、透明板９の形状は平板に限られない。反射鏡８によって形成された照明光ＬＯＵＴの光線束をさらに配光制御するために、透明板９はレンズ形状であってもよい。
【０２６０】
（半導体レーザ素子の変形例）
本発明の一実施形態に係る半導体レーザ素子の変形例である半導体レーザ素子２ａについて、図８および図９を参照しながら説明する。なお、半導体レーザ素子２と同様の部材に関しては、同じ符号を付し、その説明を省略する。
【０２６１】
図８は、半導体レーザ素子２ａの構成を模式的に示す断面図である。同図は、半導体レーザチップ２０を実装した半導体レーザ素子２ａを、アノード電極２１側において半導体レーザチップ２０の各層に対して垂直な方向から見た場合の断面図である。
【０２６２】
半導体レーザ素子２ａが半導体レーザ素子２と異なる点は、半導体レーザチップ２０を実装するサブマウント２４ａが反射鏡としての機能するカップ形状の構造を備えていることである。半導体レーザ素子２が、反射鏡２８ａを備えたキャップ２８によって自然放出光ＬＥＬの配光制御を行うのに対して、半導体レーザ素子２ａではサブマウント２４ａが自然放出光ＬＥＬの配光制御を行う。したがって、キャップ２８ａの形状は従来の半導体レーザ素子３００のキャップ２２８と同様である。
【０２６３】
（サブマウント２４ａ）
図９（ａ）は、半導体レーザチップ２０をサブマウント２４ａに実装した状態を模式的に示す三面図である。図９（ａ）において、半導体レーザチップ２０をアノード電極２１側において半導体レーザチップ２０の各層に対して垂直な方向から見た図を平面図とする。また、平面図に示す直線１Ａ−１Ａにおける断面を示す図を正面図（平面図の下側に示す図）とし、レーザ光Ｌ０の出射方向から見た図を側面図（平面図の右側に示す図）とする。
【０２６４】
サブマウント２４ａには、放物線形状の曲面を有する掘りこみ部分が形成されている。この掘りこみ部分は、半導体レーザチップ２０の厚みより深く形成されている。この掘りこみ部分の表面に反射膜を形成することにより反射鏡２４ｂが形成されている。
【０２６５】
反射鏡２４ｂは、半導体レーザチップ２０の周囲の一部に配置され、半導体レーザチップ２０から出射される自然放出光ＬＥＬを所定の立体角内へ配光する反射曲面を有している。この反射曲面は、半導体レーザチップ２０が配置されているサブマウント２４ａの面に対して略垂直に起立しており、半導体レーザチップ２０の側面（活性層１１１が露出している面）と対向している。それゆえ、反射鏡２４ｂは、活性層１１１から等方的に出射される自然放出光ＬＥＬを受けることができる。
【０２６６】
この反射鏡２４ｂは、図９（ａ）の平面図に示すように、半導体レーザチップ２０の各層に対して垂直な方向から見た場合に、放物線形状を有している。それゆえ、反射鏡２４ｂに照射された自然放出光ＬＥＬは、反射鏡２４ｂによって反射され、レンズキャップ２７の方向へ配光制御される。
【０２６７】
この構成により、自然放出光ＬＥＬを効率良く半導体レーザ素子２ａの外部へ出射することができる。それゆえ、ＥＬモードにおける光出力を高めることができる。
【０２６８】
反射鏡２４ｂは、半導体レーザ素子２の発振波長近傍の波長領域において反射率の高い材料を含むことが好ましい。
【０２６９】
なお、サブマウント２４ａは、半導体レーザチップ２０のヒートシンクとしての機能も有しているため、熱伝導率の高い熱伝導率の高いＡｌ等の金属や、ＡｌＮ、ＳｉＣなどのセラミックス、あるいはダイヤモンドで構成されていることが好ましい。
【０２７０】
（ステム２５ａ）
図９（ｂ）に示すステム２５ａは、半導体レーザ素子２ａの別形態である。図９（ｂ）は半導体レーザチップ２０をステム２５ａに実装した状態を模式的に示す三面図である。半導体レーザチップ２０をアノード電極２１側において半導体レーザチップ２０の各層に対して垂直な方向から見た図を平面図とし、平面図に示す直線２Ａ−２Ａにおける断面を示す図を正面図とし、レーザ光Ｌ０の出射方向から見た図を側面図とする。
【０２７１】
半導体レーザチップ２０がステム２５ａに直接実装されている点において、図９（ｂ）の構成は図９（ａ）の構成と異なる。ステム２５ａには、放物線形状の掘りこみ部分が形成されている。この掘りこみ部分は、半導体レーザチップ２０の厚みより深く形成されている。この掘りこみ部分の表面に反射膜を形成することにより反射鏡２５ｂが形成されている。反射鏡２５ｂの形状および配置は、反射鏡２４ｂのそれと基本的に同じである。
【０２７２】
反射鏡２５ｂは、半導体レーザ素子２の発振波長近傍の波長領域において反射率の高い材料を含むことが好ましい。
【０２７３】
反射鏡２５ｂが自然放出光ＬＥＬの配光制御を行うことによって、自然放出光ＬＥＬを効率良く半導体レーザ素子２ａの外部へ出射でき、ＥＬモードにおける光出力を高めることができる。
【０２７４】
ステム２５ａは、半導体レーザチップ２０のヒートシンクとしての機能も有しているため、熱伝導率の高いＡｌなどの金属で構成されていることが好ましい。あるいは、コストが見合うのであれば、ステム２５ａは、高熱伝導率のセラミックスを射出成型することで形成されてもよい。
【０２７５】
（閾値Ｉｔｈの制御）
上述の説明では、半導体レーザ素子２に閾値ｔｈを下回る注入電流を供給することによって自然放出光を出射させていたが、注入電流を一定にした状態で半導体レーザ素子の閾値Ｉｔｈを上昇させることで半導体レーザ素子２に自然放出光を出射させることも可能である。ただし、この場合には、所定の注入電流の電流値を、閾値Ｉｔｈを変化させることができる範囲内に設定する必要がある。
【０２７６】
ヘッドランプ１は半導体レーザ素子２を加熱するために、ヒーターおよび温度センサー（いずれも図１には図示せず）を備えていてもよい。半導体レーザ素子２を加熱し、その温度を高温にすることによって、半導体レーザ素子２の閾値Ｉｔｈを上昇させることができる。
【０２７７】
また、閾値Ｉｔｈを上昇させることは、図５における第１の領域をより高い注入電流側に拡大できることを意味する。加熱をしない場合と比較して、より高い注入電流値でも半導体レーザ素子２はＥＬモードとして駆動するため、光出力の高い自然放出光ＬＥＬを得ることができる。
【０２７８】
なお、次のように、注入電流の低下と閾値Ｉｔｈの上昇とをともに行ってもよい。この場合には、図４のフローチャートに示すＳ３において判定結果がＹＥＳの場合、電流制御部１６ｃは半導体レーザ素子２に閾値Ｉｔｈを下回る注入電流を供給する（Ｓ６）。
【０２７９】
その一方で、電流制御部１６ｃは、上記ヒーターにも電流を供給し、半導体レーザ素子２を加熱する。また、電流制御部１６ｃは上記温度センサーをモニターし、半導体レーザ素子２が所定の温度で安定するように上記ヒーターへの供給電流を制御する。
【０２８０】
電流制御部１６ｃは、半導体レーザ素子２が所定の温度で安定したことを確認した後に、上昇した閾値Ｉｔｈを超えない範囲で、半導体レーザ素子２に供給する注入電流を上昇させる。
【０２８１】
ヘッドランプ１に異常が生じている場合だけでなく、ユーザが任意にＥＬモードを選択する場合でも、電流制御部１６ｃは上記と同様の制御を行い、半導体レーザ素子２を加熱することができる。
【０２８２】
このような制御を行うことによって、ＥＬモードで半導体レーザ素子２を駆動する場合に、ヘッドランプ１は、自然放出光ＬＥＬによる照明光ＬＯＵＴの光束（明るさ）を高めることができる。
【０２８３】
＜ヘッドランプ１の効果＞
ヘッドランプ１が備える制御部１６が、半導体レーザ素子２に供給する注入電流値を、閾値Ｉｔｈを下回るように制御することによって、半導体レーザ素子２は自然放出光ＬＥＬを出射することができる。上記の制御は、ヘッドランプ１に異常が生じていることを検出部１５が検出した場合に実行されるだけでなく、ドライバーの意志によって任意に実行することができる。
【０２８４】
ヘッドランプ１は、レーザ光が外部に漏れる危険性をリアルタイムで検出することができ、当該危険性を検出した場合、半導体レーザ素子２が出射する励起光ＬＥＸをレーザ光Ｌ０から自然放出光ＬＥＬに瞬時に切り替えることができる。自然放出光ＬＥＬは、インコヒーレントな光であり、かつ発光点のサイズが大きくエネルギー密度が小さい光であるため、人間の眼に入射しても損傷を与える可能性の低い安全な光である。
【０２８５】
この制御によって、レーザ光Ｌ０を利用した照明光ＬＯＵＴを出射できない場合でも、代替手段として自然放出光ＬＥＬを利用した照明光ＬＯＵＴを出射することができ、ある程度の光束（明るさ）を維持することができる。
【０２８６】
それゆえ、ヘッドランプ１が搭載された車両のドライバーは、ある程度の視界を確保できるため、ヘッドランプの異常という事態に対して落ち着いて対処することができる。また、自然放出光ＬＥＬが点灯していることによって、当該車両は自らの存在を周囲に知らしめることができる。同時に当該車両の周囲にいる人間は、当該車両の存在を認識し、その大きさおよび移動速度などを把握することができる。
【０２８７】
〔実施の形態２〕
本発明の一実施形態について、図１０に基づいて説明すれば以下の通りである。本実施形態に係るヘッドランプ（発光装置、車両用前照灯）５０は、ヘッドランプ１における光学系の構成を変形したものである。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。
【０２８８】
（反射鏡５８および反射板５１）
反射鏡５８は、発光部７が発する蛍光ＬＰＬを反射することにより、所定の立体角内を進む光線束（照明光ＬＯＵＴ）を形成するものである。
【０２８９】
反射鏡５８は、回転放物面である反射鏡８をその回転軸を含む平面によって切断した形状を有している。新たな開口部となる上記回転軸を含む平面には、反射板５１が設けられている。反射鏡５８および反射板５１の表面には、蛍光ＬＰＬを反射するために、例えば金属薄膜が形成されている。
【０２９０】
なお、切断前の反射鏡５８の形状は上記の回転放物面に限定されない。たとえば反射鏡５８の形状は、回転楕円面の一部部分曲面や半球面でもよい。すなわち、切断前の反射鏡５８は、放物線、楕円および円の対称軸を回転軸として回転させることによって形成される曲面の少なくともその一部をその反射面に含んでいるものであればよい。
（光学系の構成）
半導体レーザ素子２および非球面レンズ３は、反射鏡５８の外部に配置されており、反射鏡５８には、励起光ＬＥＸを透過または通過させる窓部５２が形成されている。この窓部５２は、開口部であってもよいし、励起光ＬＥＸの波長およびその近傍の波長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、励起光ＬＥＸを透過し、白色光（発光部７の蛍光ＬＰＬ）を反射するフィルタを設けた透明板を窓部５２として設けてもよい。この構成では、発光部７の蛍光が窓部５２から漏れることを防止できる。
【０２９１】
以上の構成によれば、反射鏡５８の外部から、窓部５２を通して発光部７に励起光ＬＥＸを照射できる。それゆえ、半導体レーザ素子２の配置の自由度を高めることができ、例えば、発光部７の光照射面に対する励起光ＬＥＸ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。
【０２９２】
発光部７は、反射板５１の表面上であって、反射鏡５８の焦点またはその近傍の位置に配置されている。この発光部７に対して、半導体レーザ素子２は、レーザ光Ｌ０を照射する。
【０２９３】
検出部１５は、反射鏡５８に形成された開口部に配設されており、発光部７によって変換されずに反射板５１において反射したレーザ光を検出する。この検出部１５は、レーザ光Ｌ０の光軸が正常な状態において、当該レーザ光Ｌ０が、発光部７に照射されずに直接反射板５１において反射したときに、その反射光を検出できる位置に配設される。
【０２９４】
この構成によれば、発光部７が反射板５１の所定の位置からずれた場合に、検出部１５に入射するレーザ光Ｌ０が増加する。
【０２９５】
検出部１５が検出したレーザ光Ｌ０の強度が所定値以上であると判定部１６ｂが判定した場合には、電流制御部１６ｃは、注入電流を０より大きくかつ閾値電流Ｉｔｈを下回るものとするように電源１７を制御する。この制御によって半導体レーザ素子２におけるレーザ発振は止まり、半導体レーザ素子２からは自然放出光ＬＥＬが出射される（ＥＬモードへ切り替え）。
【０２９６】
（変更例１）
また、ヘッドランプ５０において、レーザ光Ｌ０の光軸および発光部７の位置が正常な場合に、発光部７によって散乱されたレーザ光Ｌ０の波長成分を検出部１５によって検出する構成にしてもよい。
【０２９７】
この構成では、レーザ光Ｌ０の一部は、発光部７によって蛍光に変換されずに、発光部７によって散乱されるように発光部７が設計されている。それゆえ、レーザ光Ｌ０の光軸および発光部７の位置が正常な場合でも、検出部１５はレーザ光Ｌ０の波長成分をわずかに検出する。
【０２９８】
当該構成において、レーザ光Ｌ０の光軸がずれた場合、検出部１５に入射するレーザ光Ｌ０の波長成分の量が低下する。検出部１５が検出したレーザ光Ｌ０の波長成分の強度が所定値（第1の所定値）より小さいと判定部１６ｂが判定した場合には、半導体レーザ素子２の駆動モードがＥＬモードへ切り替えられる。
【０２９９】
上記第1の所定値は、レーザ光Ｌ０の光軸および発光部７の位置が正常な場合に、検出部１５が検出するレーザ光Ｌ０の波長成分の量に基づいて設定される。
【０３００】
（変更例２）
また、上記第1の所定値に加え、当該第1の所定値よりも大きい第２の所定値を設け、検出部１５が検出したレーザ光Ｌ０の強度が第２の所定値以上である場合にも、半導体レーザ素子２の駆動モードをＥＬモードへ切り替える構成にしてもよい。
【０３０１】
上記第２の所定値は、発光部７が正常な位置からずれた場合に、反射板５１によって反射され、直接検出部１５に入射するレーザ光Ｌ０の強度に基づいて設定される。
【０３０２】
この構成では、レーザ光Ｌ０の光軸および発光部７の位置のいずれに異常がある場合においても、半導体レーザ素子２の駆動モードをＥＬモードへ切り替えることができ、レーザ光Ｌ０が外部に出射されることを防止することができる。
【０３０３】
上記第１および２の所定値は、制御部１６が利用可能な記憶部に予め格納されている。
【０３０４】
〔実施の形態３〕
本発明の一実施形態について、図１１に基づいて説明すれば以下の通りである。本実施形態に係るヘッドランプ（発光装置、車両用前照灯）６０において、上述の実施形態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。
【０３０５】
ヘッドランプ６０は、半導体レーザアレイ４および光ファイバー５を用いて励起光ＬＥＸを発光部７に照射する点がヘッドランプ１と異なる。また、ヘッドランプ６０は、ハウジング１０、エクステンション１１およびレンズ１２を備えている。
【０３０６】
（半導体レーザアレイ４）
半導体レーザアレイ４は、複数個の半導体レーザ素子２ａおよび非球面レンズ３ａを配列したものである。図１１に示す例では、半導体レーザアレイ４は、３個の半導体レーザ素子２ａおよび非球面レンズ３ａから構成されている。
【０３０７】
１個の半導体レーザ素子２を用いた場合と比較して、半導体レーザアレイ４を用いることによって、以下のメリットが得られる。
・ＥＬモード時に出射する自然放出光ＬＥＬの光出力を向上できる。
・半導体レーザ素子の寿命を延ばすことができる。
【０３０８】
ＥＬモードにおいて得られる自然放出光ＬＥＬの最大光出力は、レーザ光Ｌ０の定格における光出力と比較して低く、１個の半導体レーザ素子では、ヘッドランプとして十分な光束を得ることは困難である。
【０３０９】
３個の半導体レーザ素子２ａを配列した半導体レーザアレイ４を用いることによって、ＥＬモードにおける自然放出光ＬＥＬの光出力は３倍になり、自然放出光ＬＥＬを利用した照明光ＬＯＵＴにおける光束（または、発光部７の発光量）を高めることができる。
【０３１０】
なお、複数の半導体レーザ素子２ａを配列した半導体レーザアレイ４を用いた場合でも、発光点におけるエネルギー密度が低いことに変わりはなく、照明光ＬＯＵＴが目に対して安全な光であることには変わりがない。
【０３１１】
さらに、半導体レーザアレイ４が３個の半導体レーザ素子２ａを備えていることによって、通常のレーザモード時における半導体レーザ素子２ａの負担を軽減することができる。半導体レーザ素子２ａが３個の場合、半導体レーザ素子２が１つの場合と同程度のレーザ光Ｌ０の光出力を得るために、個々の半導体レーザ素子２ａが求められるレーザ光Ｌ０の光出力は１／３でよいからである。
【０３１２】
それゆえ、半導体レーザ素子の寿命を延ばすことができ、より長期間にわたって光出力の安定したレーザ光Ｌ０を出射することができる。
【０３１３】
なお、半導体レーザアレイ４が備える半導体レーザ素子２ａおよび非球面レンズ３ａの数は３対に限定されない。ＥＬモード時に必要と考えられる自然放出光ＬＥＬの光出力、使用する半導体レーザ素子２ａの性能、半導体レーザアレイ４のサイズおよびコストなどの諸条件を考慮して最適な半導体レーザ素子２ａの個数を決めればよい。
【０３１４】
（光ファイバー５）
光ファイバー５は、半導体レーザアレイ４が出射した励起光ＬＥＸを発光部７へと導く導光部材であり、複数の光ファイバーの束である。光ファイバー５を用いて励起光ＬＥＸを発光部７へ導光することによって、半導体レーザアレイ４を設置場所の自由度が高まる。
【０３１５】
この光ファイバー５は、上記励起光ＬＥＸが入射する複数の入射端部５ｂと、入射端部５ｂから入射した励起光ＬＥＸを出射する出射端部５ａとを有している。
【０３１６】
なお、導光部材として光ファイバー以外の部材、または光ファイバーと他の部材とを組み合わせたものを用いてもよい。
【０３１７】
（フェルール６）
フェルール６は、光ファイバー５の出射端部５ａを発光部７の励起光照射面に対して所定の位置関係で保持する。
【０３１８】
このフェルール６は、反射鏡８から延出する棒状または筒状の部材などによって反射鏡８に対して固定されていればよい。フェルール６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。
【０３１９】
（光学系の構成）
発光部７は発光部保持部材１９によって反射鏡８の焦点、またはその近傍の位置に配置されている。
【０３２０】
検出部１５は、反射鏡８の開口部を覆う透明板９とレンズ１２との間の空間に配置され、かつ、光ファイバー５の出射端部５ａと対向する向きに配置されている。言い換えると、出射端部５ａから出射されたレーザ光Ｌ０の光軸を直線で延長した先に検出部１５が配置されている。
【０３２１】
また、検出部１５は、レンズ１２の方向からヘッドランプ６０を見た場合に、反射鏡８の開口領域と重ならない位置に設置されていることが好ましい。この配置によって、照明光ＬＯＵＴを検出部１５が遮ることがなくなり、ヘッドランプ６０の配光パターンに照度ムラが生じることを防止することができる。
【０３２２】
（ハウジング１０）
ハウジング１０は、ヘッドランプ６０の本体を形成しており、反射鏡８等を収納している。光ファイバー５は、このハウジング１０を貫いており、半導体レーザアレイ４は、ハウジング１０の外部に設置されてもよい。半導体レーザアレイ４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アレイ４を効率良く冷却することが可能となる。
【０３２３】
（エクステンション１１）
エクステンション１１は、反射鏡８の前方の側部に設けられており、ヘッドランプ６０の内部構造を隠して見栄えを良くするとともに、反射鏡８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８と同様に金属薄膜がその表面に形成された部材である。
【０３２４】
（レンズ１２）
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６０を密封している。発光部７が発生し、反射鏡８によって配光制御された照明光ＬＯＵＴは、レンズ１２を通ってヘッドランプ６０の前方へ出射される。
【０３２５】
〔実施の形態４〕
本発明の一実施形態について、図１２に基づいて説明すれば以下の通りである。本実施形態に係るヘッドランプ（発光装置、車両用前照灯）７０において、上述の実施形態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。
【０３２６】
上述の実施の形態では、検出部１５は、レーザ光Ｌ０の波長およびその近傍の光を検出するものであったが、ヘッドランプ７０では、検出部７５が、発光部７が発する蛍光ＬＰＬの光強度を検出する点において、上述の実施の形態と異なる。それゆえ、ヘッドランプ７０では、発光部７が所定の位置からずれることによって蛍光ＬＰＬの生成量が低下した場合とともに、レーザ光Ｌ０の光軸がずれることによって蛍光ＬＰＬの生成量が低下した場合に、その異常を検出できる。
【０３２７】
なお、ヘッドランプ７０において、発光部７は透明板９に接着することによって保持されている。
【０３２８】
（検出部７５）
検出部７５は、反射鏡８の一部に形成された開口部に設けられており、光学フィルタ７３および光検出器７４を備えている。検出部７５の受光面は、発光部７から出射される蛍光ＬＰＬを受光できるように、発光部７の方向に向けられている。
【０３２９】
検出部７５が、レーザ光Ｌ０を検出せずに、蛍光ＬＰＬを検出するように、検出部７５は、例えばカットオフ波長が４２０ｎｍのロングパスフィルターを光学フィルタ７３として備えている。
【０３３０】
検出部７５が備える光検出器７４は、光検出器１４と同様にＳｉフォトダイオードを用いればよい。なお、光検出器１４は、Ｓｉフォトダイオードに限られず、可視光領域において検出感度を有する光検出器であればよい。
【０３３１】
（ヘッドランプ７０の制御方法）
レーザ光Ｌ０の光軸と発光部７との相対位置関係が正常な場合、レーザ光Ｌ０は発光部７に照射され、発光部７は蛍光ＬＰＬを発する。検出部７５は、蛍光ＬＰＬの光強度を検出し、検出データ取得部１６ａへ出力する。検出データ取得部１６ａは、蛍光ＬＰＬの強度を判定部１６ｂに送る。判定部１６ｂは、蛍光ＬＰＬの強度が、所定値より大きいかどうかを比較し、その判定結果を電流制御部１６ｃに出力する。
【０３３２】
蛍光ＬＰＬの強度が、所定値以上の場合、電流制御部１６ｃは、電源１７が所定の注入電流を半導体レーザアレイ４に供給するように電源１７を制御する。これによって、半導体レーザアレイ４の発振は継続される。
【０３３３】
一方、蛍光ＬＰＬの強度が、所定値よりも小さい場合、レーザ光Ｌ０の光軸と発光部７との相対位置関係になんらかの変化、すなわち異常があると考えられる。この場合、電流制御部１６ｃは注入電流を０より大きく、かつ閾値電流Ｉｔｈを下回る電流値とするように電源１７を制御する。半導体レーザアレイ４への注入電流が閾値電流Ｉｔｈを下回る電流値となることにより、半導体レーザアレイ４からは自然放出光ＬＥＬが出射される。
【０３３４】
検出部７５が蛍光ＬＰＬの光強度を検出することによって、発光部７における異常（亀裂などの欠陥が生じる、または発光部保持部材１９から剥離するなど）だけでなく、レーザ光Ｌ０の光軸が所定の状態から変化した場合も、レーザ光Ｌ０の光軸と発光部７との相対位置関係の変化として検知することができる。
【０３３５】
例えば、フェルール６の保持部材が外れるなどの原因によりレーザ光Ｌ０の光軸がずれ、レーザ光Ｌ０が発光部７に照射されずにヘッドランプ７０の外部へ直接照射される状態になったとする。この場合、発光部７にはレーザ光Ｌ０が照射されないため、蛍光ＬＰＬは発生しない。検出部７５が蛍光ＬＰＬの光強度を検出していることによって、当該異常を瞬時に検知し、半導体レーザアレイ４の駆動モードをレーザモードからＥＬモードに切り替えることができる。
【０３３６】
また、本実施形態の付加的な効果として、半導体レーザアレイ４の経時劣化を検出し、必要な蛍光体強度が得られるように半導体レーザアレイ４へ供給する電流を制御できることが挙げられる。半導体レーザアレイ４は長期間使用することによって劣化し、出射するレーザ光Ｌ０の出力が低下する。レーザ光Ｌ０の光出力が低下することは、発光部７の発する蛍光ＬＰＬの光強度が低下することを意味する。
【０３３７】
検出部７５が蛍光ＬＰＬの光強度を検出しているので、制御部１６は蛍光ＬＰＬの光強度が低下していることを検知することができる。したがって、電流制御部１６ｃは、所定の蛍光ＬＰＬの光強度が得られるように、半導体レーザアレイ４へ供給する注入電流を増大すればよい。注入電流を増大させても検出部７５で検出される蛍光ＬＰＬの光強度が増加しない場合は、半導体レーザアレイ４の劣化・故障、または発光部７等がすれたと判断し、半導体レーザアレイ４の駆動モードをＥＬモードに切り替えればよい。
【０３３８】
蛍光ＬＰＬの光強度が所定の強度を下回った場合、電流制御部１６ｃは状態報知部１８ａにヘッドランプ７０の点検が必要であることを通知してもよい。
【０３３９】
（外気侵入検出部１５ｄ）
次に、図１３および図４に基づき、上記の検出部１５、抵抗値検出部１５ａ、渦電流検出部１５ｂ、断線検出部１５ｃおよび検出部７５とは別の検知部の例として、外気侵入検出部（検知部）１５ｄについて説明する。図１３は、透明板９および反射鏡８の異常を検知する形態の要部構成を示す模式図であり、反射鏡８内に外気が侵入したことを検知することにより、透明板９および／または反射鏡８の異常を検知する形態の一例を示す模式図である。なお、図１３は、図１２に示すヘッドランプ７０の発光装置部の一部の変形例を示している。
【０３４０】
同図に示す例では、反射鏡８の内部は、反射鏡８の内部を酸素以外の気体で満たした状態で、透明板９によって反射鏡８の開口部が封止されることにより気密封止されているものとする。
【０３４１】
外気侵入検出部１５ｄは、反射鏡８の内部に外気が侵入したことを透明板９および／または反射鏡８の異常として検知するものであり、例えば、酸素センサーなどを例示することができる。
【０３４２】
酸素センサーとしては、例えば、ＧＳユアサ社製のガルバニ電池式酸素センサー（ＫＥ‐１２、ＫＥ‐２５、ＫＥ‐５０、ＳＫ‐２５）を例示することができる。
【０３４３】
これらの酸素センサーは、例えば、正極（金）、負極（鉛）、電解液、隔膜からなる電池構造で構成され、隔膜は正極と接合されており、正極に到達する酸素量を制限する役割を持っている。また、隔膜中をわずかに透過してくる酸素は金正極上ですべて還元され、その際、鉛負極との間に生じる電流は電圧変換される。雰囲気気体の酸素濃度（厳密には酸素分圧）と変換した電圧には比例関係があるため、電圧を測定することにより、酸素濃度を知ることができる。また、これらの酸素センサーは、寿命が非常に長い、炭酸ガスの影響を全くうけない、出力電圧が安定、センサーの駆動に外部電源が不要、作動温度が常温、暖気時間が不要などの特徴を持つ。
【０３４４】
なお、外気侵入検出部１５ｄは、酸素以外の気体の濃度を検出するセンサーであっても良いが、この場合は、反射鏡８の内部は、センシング対象の酸素以外の気体をほとんど含まない状態にて気密封止しておくことが好ましい。
【０３４５】
上記のように、反射鏡８の内部は酸素以外の気体で満たされているため、その酸素濃度はほぼ０であるが、透明板９および／または反射鏡８の異常により反射鏡８の開口部の透明板９による封止状態が崩れると、反射鏡８の内部に外気が侵入し、酸素濃度が高くなる。
【０３４６】
上記のように、外気侵入検出部１５ｄは、反射鏡８の内部の酸素濃度を電圧値に変換して検出するように構成されている。
【０３４７】
外気侵入検出部１５ｄは、検出した電圧値を制御部１６の検出データ取得部１６ａに出力する。検出データ取得部１６ａは、電圧値を判定部１６ｂに送る。判定部１６ｂは、外気侵入検出部１５ｄが検出した電圧値が、所定値より小さいかどうかを判定（図４のＳ３）し、小さい場合には（図４のＳ３にてＮＯ；異常を検知せず）、その旨を示す正常情報を電流制御部１６ｃに出力する。一方、抵抗値検出部１５ａが検出した電圧値が、所定値以上の場合には（図４のＳ３にてＹＥＳ；異常を検知）、その旨を示す異常情報を電流制御部１６ｃに出力する。
【０３４８】
なお、その他の構成および動作については、上述したとおりなので、ここでは、説明を省略する。
【０３４９】
〔実施の形態５〕
本発明の一実施形態について、図１４に基づいて説明すれば以下の通りである。本実施形態に係るレーザダウンライト（発光装置、照明装置）２００において、上述の実施形態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。
【０３５０】
（レーザダウンライト２００の概要）
レーザダウンライト２００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り、半導体レーザ素子２から出射したレーザ光Ｌ０を発光部７に照射することによって発生する蛍光ＬＰＬを照明光ＬＯＵＴとして用いるものである。なお、レーザダウンライト２００と同様の構成を有する照明装置を、構造物の側壁または床に設置してもよく、上記照明装置の設置場所は特に限定されない。
【０３５１】
＜レーザダウンライト２００の概要＞
図１４（ａ）は、発光ユニット２１０の外観を示す斜視図である。図１４（ｂ）は、レーザダウンライト２００が設置された天井の断面図である。図１４（ｃ）は、レーザダウンライト２００の断面図である。図１４（ｂ）および図１４（ｃ）に示すように、レーザダウンライト２００は、天板４００に埋設されている。レーザダウンライト２００は、照明光ＬＯＵＴを出射する発光ユニット２１０と、光ファイバー５を介して発光ユニット２１０へ励起光ＬＥＸを供給する励起光源ユニット２２２とを含んでいる。励起光源ユニット２２２は、天井には設置されておらず、ユーザが容易に触れることができる位置（例えば、家屋の側壁）に設置されている。このように励起光源ユニット２２２の位置を自由に決定できるのは、ＬＤ光源ユニット２２２と発光ユニット２１０とが光ファイバー５によって接続されているからである。この光ファイバー５は、天板４００と断熱材４０１との間の隙間に配置されている。
【０３５２】
レーザダウンライト２００は、レーザ光Ｌ０の光軸と発光部７との相対位置関係が変化した場合、閾値Ｉｔｈを下回る注入電流を半導体レーザ素子２に供給する。したがって、不測の理由によって発光部７が所定の位置からずれた場合に、レーザ光Ｌ０が外部に出射されることを防止できる。
【０３５３】
さらに、レーザ光Ｌ０の光軸と発光部７との相対位置関係が変化していない正常な状態であっても、ユーザの意思により励起光ＬＥＸを任意にレーザ光Ｌ０または自然放出光ＬＥＬに切り替えて使用することができる。
【０３５４】
（レーザダウンライト２００の構成）
レーザダウンライト２００は、図１４（ｃ）に示すように、発光ユニット２１０、制御部２１６、電源２１７、ユーザインターフェース２１８および励起光源ユニット２２２を備えている。
【０３５５】
レーザダウンライト２００は家庭用の交流電源を電源２１７として用いる。したがって、制御部２１６が備える電流制御部は、電源２１７から入力された交流１００Ｖを、直流５Ｖに変換した後に、半導体レーザ素子２に注入電流として供給する。
【０３５６】
ユーザインターフェース２１８は、単にレーザダウンライト２００の点灯および消灯を切り替えるスイッチだけでなく、その明るさ（光束）を制御するスイッチを備えていることが好ましい。具体的には、半導体レーザ素子２の駆動モードをレーザモードまたはＥＬモードに任意に切り替えることが可能なモード切替スイッチを備えていることが好ましい。ユーザインターフェース２１８が上記モード切替スイッチを備えていることによって、必要に応じてレーザダウンライト２００の明るさを変化させることができる。
【０３５７】
例えば、レーザダウンライト２００が店舗のエントランスに設置されている場合、営業時間中は明るさの高いレーザモードにて使用し、営業時間外の夜間は明るさの低いＥＬモードにて使用することができる。上記の構成を備えることによって、レーザダウンライト２００の使用用途が広がる。
【０３５８】
また、レーザダウンライト２００は人検知装置（図示せず）を備えていてもよい。上記人検知装置は、レーザダウンライト２００が照明光ＬＯＵＴを照射する領域に人がいるかどうかを検出し、その検出結果を制御部２１６が備える電流制御部に出力する。当該電流制御部は、上記人検知装置が人を検出した場合に、半導体レーザ素子２に閾値Ｉｔｈを上回る注入電流を供給し、上記人検知装置が人を検出しない場合には半導体レーザ素子２に閾値Ｉｔｈを下回る注入電流を供給する。
【０３５９】
上記の構成を備えることによって、レーザダウンライト２００の周辺に人がいない場合は、レーザダウンライト２００の照明光ＬＯＵＴの明るさを下げることができる。すなわち、無用な電力消費を抑制し、かつ、半導体レーザ素子２の寿命を延ばすことができる。
【０３６０】
（発光ユニット２１０の構成）
発光ユニット２１０は、筐体２１１、光ファイバー５、発光部７、検出部１５および透明板９を備えている。
【０３６１】
筐体２１１には、凹部２１２が形成されており、この凹部２１２の底面に発光部７が配置されている。凹部２１２の表面には、金属薄膜が形成されており、凹部２１２は発光部７が発する蛍光ＥＰＬの配光を制御する反射鏡として機能する。
【０３６２】
また、筐体２１１には、光ファイバー５および検出部１５の出力線を通すための通路が形成されている。
【０３６３】
検出部１５は、レーザ光Ｌ０の光路の延長線上に位置し、その光検出面が光ファイバー５の出射端部に対向するように配置されている。なお、レーザ光Ｌ０の波長領域の光を検出する検出部１５の代わりに、蛍光ＥＰＬの波長領域の光を検出する検出部７５を用いてもよい。検出部７５を用いる場合は、レーザ光Ｌ０の光路の延長線上を避け、その光検出面が発光部７に対向するように配置することが好ましい。
【０３６４】
図１４（ａ）では、発光ユニット２１０は、円形の外縁を有しているが、発光ユニット２１０の形状（より厳密には、筐体２１１の形状）は特に限定されない。
【０３６５】
なお、ダウンライトでは、ヘッドランプの場合とは異なり、理想的な点光源は要求されず、発光点が１つというレベルで十分である。それゆえ、発光部７の形状、大きさおよび配置に関する制約は、ヘッドランプの場合よりも少ない。
【０３６６】
〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０３６７】
本発明は、半導体レーザ素子を励起光源として用い、蛍光体が発する蛍光を用いる発光装置として幅広く利用することができる。また、車両用前照灯および照明装置としても利用することができる。
【符号の説明】
【０３６８】
１    ヘッドランプ（発光装置、車両用前照灯）
２    半導体レーザ素子
４    半導体レーザアレイ
７    発光部
８    反射鏡（第１反射鏡、光学部材）
９    透明板（光学部材、光学フィルタ）
９ａ  導電膜
１５    検出部（検知部）
１５ａ  抵抗値検出部（検知部）
１５ｂ  渦電流検出部（検知部）
１５ｃ  断線検出部（検知部）
１５ｄ  外気侵入検出部（検知部）
１６    制御部
２０    半導体レーザチップ
２４ｂ  反射鏡
２５ｂ  反射鏡
２８ａ  反射鏡（第１反射面）
２９    反射膜（第２反射面）
５０  ヘッドランプ（発光装置、車両用前照灯）
５８  反射鏡
６０  ヘッドランプ（発光装置、車両用前照灯）
７０  ヘッドランプ（発光装置、車両用前照灯）
７５  検出部（検知部）
２００  レーザダウンライト（発光装置、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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【図１４】
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【図１５】
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