(57)【要約】【課題】  半導体発光素子（固体光源）と波長変換素子（波長変換部材）とを組み合わせた光源装置において、色ムラ・輝度ムラを著しく低減する。【解決手段】  円板状の透明部材１１と同一の厚さＤであって円板状の透明部材１１の外周を取り囲むように配置され、円板状の透明部材１１の円周方向に沿って半径方向の幅Ｈが均一となっているリング状の波長変換部材１２と、円板状の透明部材１１と空間的に離れた位置にあり、紫外光から可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を励起光として発光して該励起光を円板状の透明部材１１の中心部に入射させる固体光源１５とを備えている。【選択図】      図４
2013171623.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円板状の透明部材と、
該円板状の透明部材と同一の厚さであって前記円板状の透明部材の外周を取り囲むように配置され、前記円板状の透明部材の円周方向に沿って半径方向の幅が均一となっているリング状の波長変換部材と、
前記円板状の透明部材と空間的に離れた位置にあり、紫外光から可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を励起光として発光して該励起光を前記円板状の透明部材の中心部に入射させる固体光源とを備え、
前記円板状の透明部材の中心部には、前記固体光源から入射した励起光を拡散させる光拡散領域が設けられ、
前記円板状の透明部材および前記リング状の波長変換部材には、前記円板状の透明部材および前記リング状の波長変換部材を厚さ方向上下から挟み込み、前記円板状の透明部材および前記リング状の波長変換部材を導光する光を反射する反射部材が設けられており、
前記リング状の波長変換部材は、前記固体光源から出射され、前記円板状の透明部材を介して入射した励起光により励起され前記固体光源の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１種類の蛍光体を含んでいることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
円板状の透明部材と、
該円板状の透明部材と同一の厚さであって前記円板状の透明部材の外周を取り囲むように配置され、前記円板状の透明部材の円周方向に沿って半径方向の幅が均一となっているリング状の波長変換部材と、
前記円板状の透明部材と空間的に離れた位置にあり、紫外光から可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を励起光として発光して該励起光を前記円板状の透明部材の中心部に入射させる固体光源とを備え、
前記円板状の透明部材の中心部には、固体光源から入射した励起光を所定の角度で反射させる円錐状の切欠きが設けられており、
前記リング状の波長変換部材は、前記固体光源から出射され、前記円板状の透明部材を介して入射した励起光により励起され前記固体光源の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１種類の蛍光体を含んでいることを特徴とする光源装置。
【請求項３】
請求項２記載の光源装置において、前記円板状の透明部材および前記リング状の波長変換部材には、前記円板状の透明部材および前記リング状の波長変換部材を厚さ方向上下から挟み込み、前記円板状の透明部材および前記リング状の波長変換部材を導光する光を反射する反射部材が設けられていることを特徴とする光源装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の光源装置において、固体光源からの励起光を前記円板状の透明部材の中心部に導光させる導光部材がさらに設けられていることを特徴とする光源装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の光源装置が用いられている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、光源装置および照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＥＤやＬＤ等の半導体発光素子と蛍光体などの波長変換素子とを組み合わせた光源装置は広く普及し始め、一般照明や自動車のヘッドランプなどその応用範囲が広がってきている。
【０００３】
このような半導体発光素子と蛍光体などの波長変換素子とを組み合わせた光源装置として、従来、特許文献１、特許文献２、特許文献３に示されているような光源装置が知られている。
【０００４】
図１には、特許文献１の光源装置（照明装置）が示されている。図１を参照すると、この光源装置（照明装置）では、実装基板１１０上に、複数のＬＥＤチップ１２０を互いに離隔して実装し、ＬＥＤチップ１２０の周囲及びＬＥＤチップ１２０同士の間隙部分に、蛍光体部１３０を配設している。そして、この蛍光体部１３０のうちでＬＥＤチップ１２０間の間隙を覆う部位に、溝部１４１を設けている。これにより、ＬＥＤチップ１２０から放射される光が蛍光体部１３０の外部に放射されるまでの光路長が、光の放射方向によらずに略等しくなる。従って、蛍光体部１３０によって異なる色に変換された光と変換されていない光の比率が、場所によらず略均一となるので、色むらを抑制することができる。また、ＬＥＤチップ１２０の周囲を蛍光体部１３０で隙間なく覆っているので、ＬＥＤチップ１２０の側面から放射される光も、蛍光体で異なる色に変換されるなどして発光に寄与する。よって、高い発光効率を得ることができる。このように、特許文献１の光源装置（照明装置）では、色むらが少なく、発光効率の高い照明装置を提供することを意図している。
【０００５】
また、図２には、特許文献２の光源装置（発光モジュール）が示されている。図２を参照すると、この光源装置（発光モジュール）では、光波長変換セラミック２５８は、半導体発光素子２５２が発する光の波長を変換する。光波長変換セラミック２５８は、変換光波長域の全光線透過率が４０％以上の透明に設けられる。反射膜２６０は、光波長変換セラミック２５８の表面上に設けられ、光波長変換セラミック２５８を通過した光の出射面積を半導体発光素子２５２の発光面積より小さく絞る。このとき反射膜２６０は、半導体発光素子２５２の発光面と略平行に光が出射するよう導光する。
【０００６】
また、図３には、特許文献３の光源装置（照明装置）が示されている。図３を参照すると、この光源装置（照明装置）では、青色の光を放射するＬＥＤチップ３１０と、ＬＥＤチップ３１０がサブマウント部材３３０を介して実装されたベース部材たる実装基板３２０と、ＬＥＤチップ３１０を囲みＬＥＤチップ３１０から放射された光によって励起されてＬＥＤチップ３１０の発光色とは異なる色の光を放射する蛍光材料である黄色蛍光体を透明材料（例えば、シリコーン樹脂など）とともに成形した成形品からなるドーム状の色変換部材３４０とを備えている。色変換部材３４０は、厚み（肉厚）が一様になるように成形してあるが、ＬＥＤチップ３１０から放射される光の強度分布に応じて、当該色変換部材３４０から出射される混色光の色むらをなくすように蛍光材料の濃度分布が付与されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−６０９６７号公報
【特許文献２】ＷＯ２０１０／０４４２４０Ａ号公報
【特許文献３】特開２００７−３５８０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このように、上述した従来例では、半導体発光素子と蛍光体などの波長変換素子とを組み合わせた光源装置において、色むらを低減することを意図している。
【０００９】
ところで、半導体発光素子と波長変換素子とを組み合わせた光源装置において、明るさ（光の利用効率）の向上と色ムラ・輝度ムラの低減とは逆の関係にある。すなわち、光の利用効率を高めようと発光面積を広くすると、それだけ大面積を色ムラ・輝度ムラの少ない光にする必要がある、という課題があった。
【００１０】
半導体発光素子から出射し、波長変換素子の一部分に入射し、波長変換素子の他の部分から出射する光線を考えると、色ムラ・輝度ムラの少ない光を得るためには、各光線の光路長が等しくなければならない。入射面・出射面の空間的な位置関係は立体角で捉えなければならず、そのためには例えば特許文献３に示されているように構成要素が球や円といった角度依存性の少ない形であることが求められる。
【００１１】
一般照明のような放射光として利用する場合は、レーザー光線でない限り空気中で散乱されるため光路長は「ほぼ」一定であれば良く、ムラ要件（色ムラ・輝度ムラを少なくするという要件）は緩和される。しかしながら、車両用灯具のように光学系を用いて特定の配光パターンを照射・投影する用途の場合は、光路長は正確に一定でなければならず、ムラ要件はとてもシビアとなる。
【００１２】
特許文献１や特許文献２に示されているような、半導体発光素子と波長変換素子が密接した形態では、ムラ要件を満足しようとすると半導体素子を円形にダイシングする必要があり、歩留まりが悪くなってしまう。
【００１３】
また、特許文献３に示されているように、波長変換素子を半球ドーム状に成形することは色ムラの低減に有効ではあるものの、四角形にダイシングされたチップ（半導体発光素子）を使用しており、チップの鉛直上が一番明るく、周辺部に行くほど暗くなるという輝度分布（すなわち、一種の輝度ムラ）を生じてしまう。このように光源装置が輝度分布を持っていることは、配光設計の難しさに直結するので、好適ではない。
【００１４】
本発明は、半導体発光素子（固体光源）と波長変換素子（波長変換部材）とを組み合わせた光源装置において、色ムラ・輝度ムラを著しく低減することの可能な光源装置および照明装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、円板状の透明部材と、
該円板状の透明部材と同一の厚さであって前記円板状の透明部材の外周を取り囲むように配置され、前記円板状の透明部材の円周方向に沿って半径方向の幅が均一となっているリング状の波長変換部材と、
前記円板状の透明部材と空間的に離れた位置にあり、紫外光から可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を励起光として発光して該励起光を前記円板状の透明部材の中心部に入射させる固体光源とを備え、
前記円板状の透明部材の中心部には、前記固体光源から入射した励起光を拡散させる光拡散領域が設けられ、
前記円板状の透明部材および前記リング状の波長変換部材には、前記円板状の透明部材および前記リング状の波長変換部材を厚さ方向上下から挟み込み、前記円板状の透明部材および前記リング状の波長変換部材を導光する光を反射する反射部材が設けられており、
前記リング状の波長変換部材は、前記固体光源から出射され、前記円板状の透明部材を介して入射した励起光により励起され前記固体光源の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１種類の蛍光体を含んでいることを特徴としている。
【００１６】
また、請求項２記載の発明は、円板状の透明部材と、
該円板状の透明部材と同一の厚さであって前記円板状の透明部材の外周を取り囲むように配置され、前記円板状の透明部材の円周方向に沿って半径方向の幅が均一となっているリング状の波長変換部材と、
前記円板状の透明部材と空間的に離れた位置にあり、紫外光から可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を励起光として発光して該励起光を前記円板状の透明部材の中心部に入射させる固体光源とを備え、
前記円板状の透明部材の中心部には、固体光源から入射した励起光を所定の角度で反射させる円錐状の切欠きが設けられており、
前記リング状の波長変換部材は、前記固体光源から出射され、前記円板状の透明部材を介して入射した励起光により励起され前記固体光源の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１種類の蛍光体を含んでいることを特徴としている。
【００１７】
また、請求項３記載の発明は、請求項２記載の光源装置において、前記円板状の透明部材および前記リング状の波長変換部材には、前記円板状の透明部材および前記リング状の波長変換部材を厚さ方向上下から挟み込み、前記円板状の透明部材および前記リング状の波長変換部材を導光する光を反射する反射部材が設けられていることを特徴としている。
【００１８】
また、請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の光源装置において、固体光源からの励起光を前記円板状の透明部材の中心部に導光させる導光部材がさらに設けられていることを特徴としている。
【００１９】
また、請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の光源装置が用いられていることを特徴とする照明装置である。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１、請求項４、請求項５記載の発明によれば、円板状の透明部材と、
該円板状の透明部材と同一の厚さであって前記円板状の透明部材の外周を取り囲むように配置され、前記円板状の透明部材の円周方向に沿って半径方向の幅が均一となっているリング状の波長変換部材と、
前記円板状の透明部材と空間的に離れた位置にあり、紫外光から可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を励起光として発光して該励起光を前記円板状の透明部材の中心部に入射させる固体光源とを備え、
前記円板状の透明部材の中心部には、前記固体光源から入射した励起光を拡散させる光拡散領域が設けられ、
前記円板状の透明部材および前記リング状の波長変換部材には、前記円板状の透明部材および前記リング状の波長変換部材を厚さ方向上下から挟み込み、前記円板状の透明部材および前記リング状の波長変換部材を導光する光を反射する反射部材が設けられており、
前記リング状の波長変換部材は、前記固体光源から出射され、前記円板状の透明部材を介して入射した励起光により励起され前記固体光源の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１種類の蛍光体を含んでおり、
前記円板状の透明部材では、この中心部に入射した固体光源からの励起光は、拡散と反射を繰り返しながら円周方向の角度によらずに半径方向に等方的に導光してリング状の波長変換部材に入射し（このとき、円周方向の光の分布は均一となっている）、リング状の波長変換部材では、励起光の一部が波長変換され、リング状の波長変換部材からは、その外周部からのみ、波長変換された光（蛍光）と励起光との混色光が出射され、この際、リング状の波長変換部材における光（蛍光、励起光）の光路長は、リング状の波長変換部材が円板状の透明部材の円周方向に沿って半径方向の幅および厚さが均一なものとなっていることから、一定であり、これにより、色ムラ・輝度ムラを著しく低減することができる。
【００２１】
また、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５記載の発明によれば、円板状の透明部材と、
該円板状の透明部材と同一の厚さであって前記円板状の透明部材の外周を取り囲むように配置され、前記円板状の透明部材の円周方向に沿って半径方向の幅が均一となっているリング状の波長変換部材と、
前記円板状の透明部材と空間的に離れた位置にあり、紫外光から可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を励起光として発光して該励起光を前記円板状の透明部材の中心部に入射させる固体光源とを備え、
前記円板状の透明部材の中心部には、固体光源から入射した励起光を所定の角度で反射させる円錐状の切欠きが設けられており、
前記リング状の波長変換部材は、前記固体光源から出射され、前記円板状の透明部材を介して入射した励起光により励起され前記固体光源の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１種類の蛍光体を含んでおり、
前記円板状の透明部材では、この中心部に入射した固体光源からの励起光は、反射（全反射）を繰り返しながら円周方向の角度によらずに半径方向に等方的に導光してリング状の波長変換部材に入射し（このとき、円周方向の光の分布は均一となっている）、リング状の波長変換部材では、励起光の一部が波長変換され、リング状の波長変換部材からは、その外周部からのみ、波長変換された光（蛍光）と励起光との混色光が出射され、この際、リング状の波長変換部材における光（蛍光、励起光）の光路長は、リング状の波長変換部材が円板状の透明部材の円周方向に沿って半径方向の幅および厚さが均一なものとなっていることから、一定であり、これにより、色ムラ・輝度ムラを著しく低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】従来の光源装置を示す図である。
【図２】従来の光源装置を示す図である。
【図３】従来の光源装置を示す図である。
【図４】本発明の光源装置の第１の構成例を示す図である。
【図５】本発明の光源装置の第２の構成例を示す図である。
【図６】円板状の透明部材、波長変換部材の作製工程例を示す図である。
【図７】円板状の透明部材、波長変換部材の作製工程例を示す図である。
【図８】本発明の光源装置を用いた照明装置の一例を示す図である。
【図９】本発明の光源装置の変形例を示す図である。
【図１０】本発明の光源装置の変形例を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２４】
図４（ａ），（ｂ）は、本発明の光源装置の第１の構成例を示す図である。なお、図４（ａ）は全体の断面図、図４（ｂ）は円板状の透明部材と該円板状の透明部材の外周を取り囲むように配置されているリング状の波長変換部材とを示す斜視図である。
【００２５】
図４（ａ），（ｂ）を参照すると、この光源装置１０は、円板状の透明部材１１と、
該円板状の透明部材１１と同一の厚さＤであって前記円板状の透明部材１１の外周を取り囲むように配置され、前記円板状の透明部材１１の円周方向に沿って半径方向の幅Ｈが均一となっているリング状の波長変換部材１２と、
前記円板状の透明部材１１と空間的に離れた位置にあり、紫外光から可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を励起光として発光して該励起光を前記円板状の透明部材１１の中心部に入射させる固体光源（半導体発光素子）１５とを備えている。
【００２６】
ここで、この第１の構成例では、前記円板状の透明部材１１の中心部には、前記固体光源１５から入射した励起光を拡散させる光拡散領域１３が設けられている。
【００２７】
また、この第１の構成例では、前記円板状の透明部材１１および前記リング状の波長変換部材１２には、前記円板状の透明部材１１および前記リング状の波長変換部材１２を厚さ方向上下から挟み込み、前記円板状の透明部材１１および前記リング状の波長変換部材１２を導光する光を反射する反射部材１４が設けられている。
【００２８】
また、前記リング状の波長変換部材１２は、前記固体光源１５から出射され、前記円板状の透明部材１１を介して入射した励起光により励起され前記固体光源１５の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１種類の蛍光体を含んでいる。
【００２９】
なお、この第１の構成例では、固体光源１５からの励起光を円板状の透明部材１１の中心部に導光させる導光部材１６がさらに設けられている。
【００３０】
このような構成の光源装置１０では、固体光源１５からの励起光は、導光部材１６によって円板状の透明部材１１の中心部に導かれる。円板状の透明部材１１では、この中心部に入射した固体光源１５からの励起光は、光拡散領域１３によって拡散され、円板状の透明部材１１内部を拡散と反射を繰り返しながら円周方向の角度によらずに半径方向に等方的に導光してリング状の波長変換部材１２に入射する（このとき、円周方向の光の分布は均一となっている）。リング状の波長変換部材１２では、励起光の一部が波長変換され、リング状の波長変換部材１２からは、その外周部からのみ、波長変換された光（蛍光（例えば黄色光））と励起光（例えば青色光）との混色光（白色光）が出射される。この際、リング状の波長変換部材１２における光（蛍光、励起光）の光路長は、リング状の波長変換部材１２が円板状の透明部材１１の円周方向に沿って半径方向の幅Ｈおよび厚さＤが均一なものとなっていることから、一定であり、これにより、色ムラ・輝度ムラを著しく低減することができる（リング状の波長変換部材１２の外周上の全ての位置において同じ色度・同じ明るさとなる）。
【００３１】
図５（ａ），（ｂ）は、本発明の光源装置の第２の構成例を示す図である。なお、図５（ａ）は全体の断面図、図５（ｂ）は円板状の透明部材と該円板状の透明部材の外周を取り囲むように配置されているリング状の波長変換部材とを示す斜視図であり、図５（ａ），（ｂ）において図４（ａ），（ｂ）と同様の箇所には同じ符号を付している。
【００３２】
図５（ａ），（ｂ）を参照すると、この光源装置２０は、円板状の透明部材２１と、
該円板状の透明部材２１と同一の厚さＤであって前記円板状の透明部材２１の外周を取り囲むように配置され、前記円板状の透明部材２１の円周方向に沿って半径方向の幅Ｈが均一となっているリング状の波長変換部材１２と、
前記円板状の透明部材２１と空間的に離れた位置にあり、紫外光から可視光までの波長領域のうちの所定の波長の光を励起光として発光して該励起光を前記円板状の透明部材２１の中心部に入射させる固体光源１５とを備えている。
【００３３】
ここで、この第２の構成例では、前記円板状の透明部材２１の中心部には、固体光源１５から入射した励起光を所定の角度で反射させる円錐状の切欠き２３が設けられており（図５（ａ），（ｂ）の例では、円板状の透明部材２１の中心部において、固体光源１５からの励起光の入射側とは反対の側に設けられており）、上記所定の角度は、固体光源１５から入射した励起光を円板状の透明部材２１およびリング状の波長変換部材１２内で全反射させるように（全反射の条件を満たすように）反射する角度となっている。
【００３４】
また、前記リング状の波長変換部材１２は、前記固体光源１５から出射され、前記円板状の透明部材１１を介して入射した励起光により励起され前記固体光源１５の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１種類の蛍光体を含んでいる。
【００３５】
なお、この第２の構成例においても、固体光源１５からの励起光を円板状の透明部材２１の中心部に導光させる導光部材１６がさらに設けられている。
【００３６】
このような構成の光源装置２０では、固体光源１５からの励起光は、導光部材１６によって円板状の透明部材２１の中心部に導かれる。円板状の透明部材２１では、この中心部に入射した固体光源１５からの励起光は、円錐状の切欠き２３によって全反射され、円板状の透明部材２１内部を反射（全反射）を繰り返しながら円周方向の角度によらずに半径方向に等方的に導光してリング状の波長変換部材１２に入射する（このとき、円周方向の光の分布は均一となっている）。リング状の波長変換部材１２では、励起光の一部が波長変換され、リング状の波長変換部材１２からは、その外周部からのみ、波長変換された光（蛍光（例えば黄色光））と励起光（例えば青色光）との混色光（白色光）が出射される。この際、リング状の波長変換部材１２における光（蛍光、励起光）の光路長は、リング状の波長変換部材１２が円板状の透明部材１１の円周方向に沿って半径方向の幅Ｈおよび厚さＤが均一なものとなっていることから、一定であり、これにより、色ムラ・輝度ムラを著しく低減することができる（リング状の波長変換部材１２の外周上の全ての位置において同じ色度・同じ明るさとなる）。
【００３７】
なお、図５（ａ），（ｂ）の例では設けられていないが、この第２の構成例においても、前記円板状の透明部材２１および前記リング状の波長変換部材１２には、前記円板状の透明部材２１および前記リング状の波長変換部材１２を厚さ方向上下から挟み込み、前記円板状の透明部材２１および前記リング状の波長変換部材１２を導光する光を反射する反射部材（第１の構成例の反射部材１４に対応した反射部材）が設けられていても良い。
【００３８】
次に、図４（ａ），（ｂ）の光源装置１０、および、図５（ａ），（ｂ）の光源装置２０をより詳細に説明する。
【００３９】
図４（ａ），（ｂ）の光源装置１０、図５（ａ），（ｂ）の光源装置２０において、固体光源（半導体発光素子）１５には、紫外光から可視光領域に発光波長をもつ発光ダイオードや半導体レーザーなどが使用可能である。
【００４０】
より具体的に、固体光源１５には、例えば、ＩｎＧａＮ系の材料を用いた発光波長が約３８０ｎｍの近紫外光を発光する発光ダイオードや半導体レーザーなどを用いることができる。この場合、波長変換部材１２の蛍光体としては、波長が約３８０ｎｍないし約４００ｎｍの紫外光により励起されるものとして、例えば、赤色蛍光体には、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、Ｃａ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋、Ｌａ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ３＋、ＫＳｉＦ６：Ｍｎ４＋、  ＫＴｉＦ６：Ｍｎ４＋等を用いることができ、緑色蛍光体には、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、（Ｓｉ，Ａｌ）６（Ｏ，Ｎ）８：Ｅｕ２＋、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋、（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋等を用いることができ、青色蛍光体には、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ２＋、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋、ＬａＡｌ（Ｓｉ，Ａｌ）６（Ｎ，Ｏ）１０：Ｃｅ３＋等を用いることができる。
【００４１】
また、固体光源１５には、例えば、ＧａＮ系の材料を用いた発光波長が約４６０ｎｍの青色光を発光する発光ダイオードや半導体レーザーなどを用いることができる。この場合、波長変換部材１２の蛍光体としては、波長が約４４０ｎｍないし約４７０ｎｍの青色光により励起されるものとして、例えば、赤色蛍光体には、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、Ｃａ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋、ＫＳｉＦ６：Ｍｎ４＋、ＫＴｉＦ６：Ｍｎ４＋等を用いることができ、緑色蛍光体には、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、Ｙ３（Ｇａ，Ａｌ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、Ｃａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ３＋、ＣａＳｃ２Ｏ４：Ｅｕ２＋、（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｂａ３Ｓｉ６Ｏ１２Ｎ２：Ｅｕ２＋、（Ｓｉ，Ａｌ）６（Ｏ，Ｎ）８：Ｅｕ２＋等を用いることができる。また、波長が約４４０ｎｍないし約４７０ｎｍの青色光により励起されるものとして、例えば、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋  （ＹＡＧ）、（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｃａｘ（Ｓｉ，Ａｌ）１２（Ｏ，Ｎ）１６：Ｅｕ２＋等の黄色蛍光体を用いることができる。
【００４２】
波長変換部材１２としては、これらの蛍光体粉末をガラスや樹脂中に分散させたものや、ガラス母体に発光中心イオンを添加したガラス蛍光体、樹脂などの結合部材を含まない蛍光体セラミックス等を用いることができるが、この中でも、蛍光体セラミックスを用いるのが望ましい。
【００４３】
ここで、青色励起の黄色発光蛍光体であるＹ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋蛍光体を例に、透光性を有する蛍光体セラミックスの製造方法を説明する。蛍光体セラミックスは出発原料の混合工程、成形工程、焼成工程、加工工程を経て製造される。出発原料には、酸化イットリウムや酸化セリウムやアルミナ等、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋蛍光体の構成元素の酸化物や、焼成後に酸化物となる炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩等を用いる。出発原料の粒径はサブミクロンサイズのものが望ましい。これらの原料を化学量論比となるように秤量する。このとき焼成後のセラミックスの透過率向上を目的として、カルシウムやシリコンなどの化合物を添加することも可能である。秤量した原料は、水もしくは有機溶剤を用い、湿式ボールミルにより十分に分散、混合を行う。次に混合物を所定の形状に成形する。成形方法としては、一軸加圧法、冷間静水圧法、スリップキャスティング法や射出成形法等を用いることができる。得られた成形体を１６００〜１８００℃で焼成する。これにより、透光性のＹ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋蛍光体セラミックスを得ることができる。
【００４４】
また、図４（ａ），（ｂ）の光源装置１０、図５（ａ），（ｂ）の光源装置２０において、円板状の透明部材１１、２１には、例えば、無色透明なセラミックスが用いられる。この場合、材料としてはアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）が好適であり、例えばアルミナ粉末を型に入れて加圧（１００ＭＰａ程度）成形した後に焼成（２０００℃で１時間程度）することで、無色透明なセラミックスを得ることができる。
【００４５】
なお、波長変換部材１２、透明部材１１、２１にセラミックスを用いる理由は、耐熱性である。すなわち、固体光源１５の光出力が大きくなると、波長変換部材１２でのストークス損（発熱）が増大し、樹脂などの有機物では耐熱温度が低く、すぐに融解してしまう。従って、波長変換部材１２、透明部材１１、２１としては、耐熱温度１０００℃以上の無機物すなわちセラミックスのみで構成することが、好ましい。
【００４６】
また、図４（ａ），（ｂ）の光源装置１０において、円板状の透明部材（例えば、無色透明なセラミックス）１１の中心部に設けられている光拡散領域１３は、透明部材１１に拡散材として例えば酸化亜鉛（ＺｎＯ）を５〜１０％混合したり、焼成温度を下げて（１２００〜１５００℃程度にして）多結晶化させたりすることで、形成できる。
【００４７】
また、図４（ａ），（ｂ）の光源装置１０、図５（ａ），（ｂ）の光源装置２０において、円板状の透明部材１１、２１の半径Ｒは例えば１．０ｍｍ程度であり、波長変換部材１２の幅Ｈは０．３〜０．５ｍｍ程度であり、円板状の透明部材１１、２１、波長変換部材１２の厚さＤは０．３〜０．５ｍｍ程度である。
【００４８】
図６（ａ），（ｂ），（ｃ）、図７（ａ），（ｂ），（ｃ）は、円板状の透明部材１１（２１）、波長変換部材１２の作製工程例を示す図である。図６（ａ），（ｂ），（ｃ）、図７（ａ），（ｂ），（ｃ）を参照すると、先ず、無色透明なセラミックスの丸棒１１（２１）を芯として用いる（図６（ａ））。この例では、直径２ｍｍ×長さ２０ｍｍの丸棒１１（２１）を芯材料として用いた。芯材料としてはアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）が好適である。無色透明なセラミックスの丸棒の成形方法は種々あるが、例えばアルミナ粉末を型に入れて加圧（１００ＭＰａ程度）成形した後に焼成（２０００℃で１時間程度）し、ダイヤモンド砥石等を用いて所望の寸法に削りだす方法がある。なお、図４（ａ），（ｂ）の光源装置１０では、円板状の透明部材１１の中心部に光拡散領域１３が設けるため、この部分に拡散材を混合したり、焼成温度を下げて（１２００〜１５００℃程度にして）多結晶化させたりする必要がある。
【００４９】
次に、丸棒１１（２１）の周囲にＹ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋蛍光体（ＹＡＧ蛍光体）などの波長変換セラミックス（蛍光セラミックス）を付着させて、さらに焼成する。前工程と同様に、波長変換セラミックスの粉末を丸棒１１（２１）と一緒に型に入れて加圧（２００ＭＰａ程度）成形し、焼結（１７００℃で１時間程度）することで一体化させる。この時、丸棒１１（２１）は、波長変換セラミックスの略中心に来るように、かつ両端を１〜２ｍｍ程度残しておく。焼結後の波長変換セラミックス（蛍光セラミックス）１２の状態は、表面が凸凹している（図６（ｂ））。
【００５０】
続いて、丸棒１１（２１）を中心に高速回転させる。前工程で残しておいた両端の部分をチャックし、旋盤の要領で波長変換セラミックス（蛍光セラミックス）１２の部分を、ダイヤモンド粉末等でコーティングされたバイト３０を用いて均一な厚さ（０．３〜０．５ｍｍ・外径：２．６〜３．０ｍｍ）となるように削り出す（図６（ｃ））。この工程によって、全周にわたって半径が一定という要件がクリアされる（図７（ａ））。
【００５１】
最後に、円柱の断面（円）方向に等間隔（０．３〜０．５ｍｍ程度の間隔）で、ダイヤモンドリングカッター等を用いてスライスする（図７（ｂ））。これにより、円板状の複合セラミックス（円板状の透明部材１１（２１）および波長変換部材１２）が出来上がる（図７（ｃ））。必要に応じて、断面を更に研磨して薄型化しても良い。
【００５２】
図８は上述した本発明の光源装置１０（２０）を用いた照明装置の一例を示す図である。図８の照明装置では、円板状の透明部材１１（２１）およびリング状の波長変換部材１２を、回転放物面の反射鏡４１の焦点位置に設置する。固体光源１５からの励起光（例えば青色光）は、円板状の透明部材１１（２１）およびリング状の波長変換部材１２を導光し、リング状の波長変換部材１２において一部が蛍光（例えば黄色光）に変換され、リング状の波長変換部材１２から均一な光（例えば、励起光（青色光）と蛍光（黄色光）との混色光としての白色光）として、回転放物面の反射鏡４１へと放出され、回転放物面の反射鏡４１によって平行光線となり、反射鏡４１の開口部から出射する。これにより均一な白色照明光を得ることができる。
【００５３】
なお、図８の例では、回転放物面の反射鏡４１を用いたが、目的とする配光設計に応じて、反射鏡だけでなくレンズ系も自由に組み合わせることができる。
【００５４】
上述した図４（ａ），（ｂ）の光源装置１０、図５（ａ），（ｂ）の光源装置２０では、固体光源１５からの励起光を円板状の透明部材２１の中心部に導光させる導光部材１６が設けられているが、固体光源１５が半導体レーザー（レーザーダイオード）のようにコヒーレント性の強いものなどである場合には、図９の構成例のように（なお、図９は図５に対応したものとなっている）、導光部材１６は必ずしも設けられなくても良い。すなわち、固体光源１５が半導体レーザー（レーザーダイオード）のようにコヒーレント性の強いものなどである場合には、導光部材１６が設けられていなくても、固体光源１５から出た光は、優れた直進性によって円板状の透明部材２１の中心部に達するからである。
【００５５】
また、上述した図４（ａ），（ｂ）の光源装置１０では、円板状の透明部材１１およびリング状の波長変換部材１２には、前記円板状の透明部材１１および前記リング状の波長変換部材１２を厚さ方向上下から挟み込み、前記円板状の透明部材１１および前記リング状の波長変換部材１２を導光する光を反射する反射部材１４が設けられているが、図１０に示すように、この反射部材１４を半径方向にさらに大きなものとし、リング状の波長変換部材１２からはみ出すように設けても良い。同様に、図５（ａ），（ｂ）の光源装置２０に同様の反射部材を設ける場合にも、この反射部材を半径方向にさらに大きなものとし、リング状の波長変換部材１２からはみ出すように設けても良い。
【００５６】
上述したように、本発明は、リング状の波長変換部材１２における光（蛍光、励起光）の光路長を一定のものにすることができ、これにより、色ムラ・輝度ムラを著しく低減することができる（リング状の波長変換部材１２の外周上の全ての位置において同じ色度・同じ明るさとなる）ので、特に、車両用灯具のように光学系を用いて特定の配光パターンを照射・投影する用途などに有用である。すなわち、車両用灯具のように光学系を用いて特定の配光パターンを照射・投影する用途などの場合は、光路長は正確に一定でなければならず、この種の用途などに本発明は有用である。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、照明一般などに利用可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１０、２０        光源装置
１１、２１          円板状の透明部材
１２          リング状の波長変換部材
１３          光拡散領域
１４          反射部材
１５          固体光源
１６          導光部材
２３          円錐状の切欠き
４１        回転放物面の反射鏡
【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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