(57)【要約】【課題】半導体発光素子と蛍光体とを用いた照明装置において、簡単な光学系で色むらを防止する技術を提供する。【解決手段】半導体発光素子１側から順に配置された、拡散レンズ２と結像レンズ３とを含む。半導体発光素子の出射光１１により励起される蛍光体が、拡散レンズ３の内部に含有されている。拡散レンズ３は、半導体発光素子１の出射光１１を拡散し、結像レンズ３は、蛍光１２と半導体発光素子１の出射光１１とを結像する。このように半導体発光素子１の出射光１１は、拡散レンズ２と結像レンズ３とを通過するのに対し、蛍光１２は、結像レンズ３のみを通過するため、波長の異なる蛍光１２と半導体発光素子１の出射光１１とを同一焦点に結像させることができる。【選択図】図１
2013172084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体発光素子と、前記半導体発光素子の出射する光により励起され、蛍光を発する蛍光体と、前記半導体発光素子の出射光と前記蛍光とを集光する光学系とを有し、
前記光学系は、前記半導体発光素子側から順に配置された、拡散レンズと結像レンズとを含み、
前記拡散レンズは、前記半導体発光素子の出射光を拡散し、前記結像レンズは、前記蛍光と前記拡散レンズで拡散された前記半導体発光素子の出射光とを結像し、
前記蛍光体は、前記拡散レンズの内部に含まれていることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
請求項１に記載の照明装置において、前記拡散レンズは、前記蛍光体の単結晶、前記蛍光体を成分として含有する蛍光ガラス、前記蛍光体を成分として含有する蛍光体セラミックス、および、前記蛍光体が分散された透明体のいずれかによって形成されていることを特徴とする照明装置。
【請求項３】
半導体発光素子と、前記半導体発光素子の出射する光により励起され、蛍光を発する蛍光体と、前記半導体発光素子の出射光と前記蛍光とを集光する光学系とを有し、
前記光学系は、前記半導体発光素子側から順に配置された、拡散レンズと結像レンズとを含み、
前記拡散レンズは、前記半導体発光素子の出射光を拡散し、前記結像レンズは、前記蛍光と前記拡散レンズで拡散された前記半導体発光素子の出射光とを結像し、
前記蛍光体は、前記拡散レンズと前記結像レンズの間に配置されていることを特徴とする照明装置。
【請求項４】
請求項３に記載の照明装置において、前記蛍光体は、前記拡散レンズの前記結合レンズ側の面、および、前記結像レンズの前記拡散レンズ側の面、の少なくとも一方の上に配置された蛍光体層であることを特徴とする照明装置。
【請求項５】
半導体発光素子と、前記半導体発光素子の出射する光により励起され、蛍光を発する蛍光体と、前記半導体発光素子の出射光と前記蛍光とを集光する光学系とを有し、
前記光学系は、前記半導体発光素子側から順に配置された、凸レンズと、凹レンズと、凹面鏡とを含み、
前記凹面鏡は、前記凹レンズを通過した前記蛍光と前記半導体発光素子の出射光とを結像し、
前記蛍光体は、前記凸レンズの内部に含まれていることを特徴とする照明装置。
【請求項６】
請求項５に記載の照明装置において、前記凸レンズは、前記蛍光体の単結晶、前記蛍光体を成分として含有する蛍光ガラス、前記蛍光体を成分として含有する蛍光体セラミックス、および、前記蛍光体が分散された透明体のいずれかによって形成されていることを特徴とする照明装置。
【請求項７】
半導体発光素子と、前記半導体発光素子の出射する光により励起され、蛍光を発する蛍光体と、前記半導体発光素子の出射光と前記蛍光とを集光する光学系とを有し、
前記光学系は、前記半導体発光素子側から順に配置された、凸レンズと、凹レンズと、凹面鏡とを含み、
前記凹面鏡は、前記凹レンズを通過した前記蛍光と前記半導体発光素子の出射光とを結像し、
前記蛍光体は、前記凸レンズと前記凹レンズの間に配置されていることを特徴とする照明装置。
【請求項８】
請求項７に記載の照明装置において、前記蛍光体は、前記凸レンズの前記凹レンズ側の面、および、前記凹レンズの前記凸レンズ側の面、の少なくとも一方の上に配置された蛍光体層であることを特徴とする照明装置。
【請求項９】
請求項４または８に記載の照明装置において、前記蛍光体層は、前記蛍光体の単結晶、前記蛍光体を成分として含有する蛍光ガラス、前記蛍光体を成分として含有する蛍光体セラミックス、および、前記蛍光体が分散された透明体のいずれかによって形成さ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、半導体発光素子を用いた照明装置に関し、特に、蛍光体を用いて光源の光の一部を波長変換する照明装置の色むら防止技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＥＤやＬＤ等の半導体発光素子の高輝度化に伴って、従来の表示用から照明用途へと急速に応用展開が進んでいる。半導体発光素子は、単色光源であるため、蛍光体等の波長変換素子と組み合わせ、半導体発光素子の出射光の一部の波長を変換し、出射光と混色して白色光を得る構成が用いられている。例えば、青色ＬＥＤの出射光の一部を蛍光体により黄色光に変換し、青色光と黄色光とを混合して白色光を得る。しかしながら、青色光と黄色光とが混合された白色光をレンズによって集光しようとすると、レンズの屈折率の波長依存性により青色光と黄色光で色収差が生じる。また、青色光はＬＥＤの指向性により所定の広がり角で放射されるのに対し、蛍光体から発せられる黄色光は、蛍光体内のあらゆる位置から放出されるため広がり角が大きい。これらに起因して、照射像に色分散（色むら）が生じるという問題がある。
【０００３】
この問題を解決するために、特許文献１では、凸レンズの周囲につば状部設け、周囲に広がった黄色光をつば状部で中心方向へ反射し、中心部の青色光および白色光と混合することで色むらを低減する照明装置を開示している。また、特許文献２では、青色光と黄色光をロッドレンズの端面から入射させ、内部で多重反射することにより均一化して出射する照明装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２１６７８２号公報
【特許文献２】特開２００５−３３９８５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の特許文献１に開示されている照明装置では、つば状部のある複雑な形状のレンズを設計し、製造する必要があり、構造が複雑になる。また、半導体発光素子の発光波長や蛍光波長を変更した場合には、その都度レンズを設計しなおす必要があり、コストがかかる。
【０００６】
特許文献２に開示されている照明装置では、ロッドレンズで青色光と黄色光を完全に混色するためには、半導体発光素子の厚さの数倍以上の長さのロッドレンズが必要となり、照明装置のサイズが大型化する。また、ロッドレンズの出射光は、コリメート光であるため、集光する場合には、さらに集光光学系が必要になる。
【０００７】
また、レンズにおける色収差を解消するために、すべての光学系をミラーで構成することも考えられるが、所望の照射像を得るためには複雑なミラー光学系が必要となる。
【０００８】
本発明の目的は、半導体発光素子と蛍光体を用いた照明装置において、簡単な光学系で色分散を防止する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明によれば、半導体発光素子と、半導体発光素子の出射する光により励起され、蛍光を発する蛍光体と、半導体発光素子の出射光と蛍光とを集光する光学系とを有する照明装置であって、光学系は、半導体発光素子側から順に配置された、拡散レンズと結像レンズとを含む。拡散レンズは、半導体発光素子の出射光を拡散し、結像レンズは、蛍光と拡散レンズで拡散された半導体発光素子の出射光とを結像する。拡散レンズは、蛍光体を内部に含んでいる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、半導体発光素子と蛍光体とを用いた照明装置において、簡単な光学系で色分散を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態の照明装置の構成と光路を模式的に示すブロック図である。
【図２】（ａ）は、図１の照明装置の光学系の斜視図、（ｂ）は、その断面図である。
【図３】第１の実施形態の照明装置の光学系を片面レンズで構成した例を示す断面図である。
【図４】第２の実施形態の照明装置の構成と光路を示すブロック図である。
【図５】（ａ）は、図４の照明装置の光学系の斜視図、（ｂ）は、その断面図である。
【図６】第３の実施形態の照明装置の構成と光路を示すブロック図である。
【図７】第４の実施形態の照明装置の構成と光路を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明では、半導体発光素子からの出射光と蛍光体から発せられた蛍光を同一焦点に集光することにより、照射面における色分散（色むら）を生じない構成とする。一般に、半導体発光素子の出射光の方が蛍光よりも短波長であるため、光学系における屈折角が大きい。このため、結像レンズを通過すると、半導体発光素子の出射光の方が蛍光体よりも短焦点となり、色分散を生じる。
【００１３】
そこで、本発明では、拡散レンズを用いて、半導体発光素子の出射光のみを長焦点化する。蛍光体は、拡散レンズよりも結合レンズ側に配置するか、もしくは、拡散レンズ自体が蛍光体を含むように構成する。
【００１４】
これにより、半導体発光素子の出射光は、拡散レンズと結像レンズとを通過するのに対し、蛍光は、結像レンズのみを通過するため、波長の異なる蛍光と半導体発光素子の出射光とを同一焦点に結像させることができる。
【００１５】
なお、結像レンズが凸レンズの場合には、拡散レンズは凹レンズとなる。凹面鏡を併用した光学系で、結像レンズが凹レンズの場合には、拡散レンズは凸レンズになる。また、結像レンズおよび拡散レンズは、それぞれ複数のレンズから構成されていてもよい。
【００１６】
以下、本発明の実施形態を具体的に説明する。
【００１７】
（第１の実施形態）
第１の実施形態の照明装置を図１および図２（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。図１は、第１の実施形態の照明装置の構成と光路を模式的に示すブロック図であり、図２（ａ）は、光学系の斜視図、図２（ｂ）は、光学系の断面図である。なお、図１および図２において、半導体発光素子１の形状、ならびに、光学系の厚さや曲率等のレンズ形状は、模式的に示したものであり、実際のレンズ形状を正確に表したものではない。
【００１８】
この照明装置は、半導体発光素子１と、光学系とを備えている。光学系は、半導体発光素子１側から順に配置された、拡散レンズ２と結像レンズ３とを含む。拡散レンズ２は、凹レンズを用い、結像レンズ３は、凸レンズを用いる。凹レンズおよび凸レンズは、それぞれ複数のレンズにより構成されていてもよい。
【００１９】
拡散レンズ２は、蛍光体を含有する材料によって構成されている。なお、ここでいう蛍光体を含有する材料には、蛍光体単結晶も含まれる。拡散レンズ２が複数のレンズから成る場合、少なくとも一つのレンズが蛍光体を含有する材料によって構成されていればよい。
【００２０】
照明装置の各部の作用について説明する。半導体発光素子１から出射された光１１は、拡散レンズ２により光軸１３の外側方向に屈折され拡散される。また、拡散レンズ２の内部では、蛍光体が半導体発光素子１の出射光１１の一部を吸収し、励起されて蛍光１２を発する。
【００２１】
結像レンズ３は、拡散レンズ２の内部で生じた蛍光１２と、拡散レンズ２で外側に拡散された半導体発光素子１の出射光１１とを照射面４に結像する。
【００２２】
蛍光１２よりも短波長の半導体発光素子１の出射光１１は、結像レンズ３において蛍光１２よりも大きく屈折される。このため、結像レンズ３を単独で用いた場合には、出射光１１が蛍光１２よりも手前（半導体発光素子１側）に結像するが、本実施形態では、拡散レンズ２で出射光１１のみを外側に向けて一旦拡散しているため、蛍光１２と同一の照射面４に出射光１１を結像させることができる。
【００２３】
具体的には、拡散レンズ２と結像レンズ３を合わせた光学系の、出射光１１に対する焦点位置が、結像レンズ３の蛍光１２に対する焦点位置に一致するように、出射光１１および蛍光１２の波長、ならびに、拡散レンズ２と結像レンズ３の屈折率を考慮し、レンズ面の曲率、結像レンズ３と結像レンズ３との距離を設計すればよい。
【００２４】
例えば、半導体発光素子１としては、青色光を出射するＬＥＤを用いることができる。蛍光体としては、例えば、ＹＡＧ蛍光体、ガーネット蛍光体、オルトシリケート蛍光体、ＳｉＡｌＯＮ蛍光体、ＣａＳｉＮ２蛍光体、酸窒化物蛍光体のように青色光を励起光として黄色光を出射するものを用いる。これにより、白色光を照射する照明装置を得ることができる。
【００２５】
拡散レンズ２は、蛍光を発し、かつ、半導体発光素子１１の出射光１１を内部で散乱しないことが望ましい。よって、拡散レンズ２としては、蛍光体の単結晶、蛍光体を成分として含有する蛍光ガラス、蛍光体を成分として含有する蛍光体セラミックス、および、蛍光体が分散された透明体のいずれかで形成されたものを用いることができる。
【００２６】
蛍光体の単結晶で拡散レンズ２を形成する場合には、粒界のない単一の単結晶で拡散レンズ２を構成することが最も好ましいが、粒界によっていくつかの単結晶に分かれていても許容できる。例えば、ＹＡＧ単結晶により拡散レンズ２を構成することができる。
【００２７】
蛍光体を成分として含有する蛍光ガラスとは、蛍光体を構成する元素を含む材料を溶融して製造したガラスであり、蛍光活性元素がガラスの成分の一部として含有されているものである。例えば、蛍光ガラスとして、(株）住田光学ガラス製のルミラスＧ９（緑色）、ルミラスＲ７（赤色）等、蛍光活性元素としてテルビウム、ユウロピウム、セリウム、サマリウム等を含有するガラスを用いることができる。
【００２８】
蛍光体を成分として含有する蛍光セラミックスとは、蛍光体を構成する元素を含む材料粉末を混合し、焼結して製造したものである。粒界のない結晶構造であることが好ましい。例えば、蛍光セラミックスとして、サファイアを母材としてものを用いることができる。
【００２９】
蛍光体が分散された透明体とは、蛍光体微粒子を、出射光１１に対して透明な基材に分散させたものである。蛍光体微粒子による出射光１１の散乱（Ｍｉｅ散乱）を防ぐため、蛍光体微粒子の粒径は、出射光１１の波長よりも小さいことが好ましい。基材は、ガラス等の無機物であっても、樹脂等の有機物であっても構わない。蛍光体分散ガラスは、例えば、所定の粒子径のガラス粉末と蛍光体粉末とを混合して加熱する方法や、ガラス原料と蛍光体粒子を混合したガラスゾルを乾燥させてゲル化した後加熱するゾルゲル法によって製造することができる。蛍光体分散樹脂は、樹脂または樹脂の前駆体の粉末、溶融体もしくは溶液に、蛍光体粒子を混合し、加熱することにより製造できる。
【００３０】
上記蛍光体の単結晶、蛍光ガラス、蛍光体セラミックスおよび蛍光体分散透明体に、研磨加工や、型を用いた成形を施すことにより、所定の曲率を有する拡散レンズ２の形状に加工することができる。
【００３１】
このように、本実施形態では、拡散レンズ２と結像レンズ３を組み合わせた簡単な光学系によって、半導体発光素子１からの出射光１１と拡散レンズ２内の蛍光体からの蛍光１２とを同一照射面４に結像させることができる。よって、照射像において出射光１１と蛍光１２が分散して色むらを生じるのを防止できるという効果が得られる。拡散レンズと結像レンズ３は、凹レンズと凸レンズであるためこれらの設計により、照射面における照射像の自由度を保つことができる。
【００３２】
ここで、拡散レンズ２と結像レンズ３の曲率半径の設計方法について簡単に説明する。一例として、図３のように、拡散レンズ２および結像レンズ３がいずれも片面レンズで、かつ、拡散レンズ２と結像レンズ３との距離がゼロ（密着している）場合について説明する。
【００３３】
一般に、レンズの焦点距離ｆと屈折率ｎと曲率半径ｒとの関係は、下記式（１）
が成り立つ。
１／ｆ＝（ｎ−１）／ｒ    ・・・（１）
【００３４】
本実施形態では、半導体発光素子１の出射光１１に対する、拡散レンズ２と結像レンズ３を合わせた光学系の焦点距離ｆと、蛍光１２に対する結像レンズ３の焦点距離ｆとが一致するように設計すればよいため、下記式（２）が成り立つように曲率半径を定めればよい。
(ｎ２ｂ−１)／ｒ２＋(ｎ３ｂ−１)／ｒ３＝１／ｆ＝(ｎ３ｙ−１)／ｒ３    ・・・（２）
【００３５】
なお、式（２）において、ｎ２ｂは、拡散レンズ２の半導体発光素子１の出射光（例えば青色）１１に対する屈折率、ｒ２は、拡散レンズ２の曲率半径、ｎ３ｂは、結像レンズ３の半導体発光素子１の出射光（例えば青色）１１に対する屈折率、ｒ３は、結像レンズ３の曲率半径、ｎ３ｙは、結像レンズ３の蛍光（例えば黄色）１２に対する屈折率である。
【００３６】
上述の図１〜図３では、拡散レンズ２と結像レンズ３のレンズ径が同じ例を図示しているが、本発明はこれに限られるものではない。拡散レンズ２よりも結像レンズ３を大きくすることにより、拡散レンズ２内の蛍光体からランバーシアンに放出される蛍光１２ならびに、拡散レンズ２で外側に拡散される半導体発光装置１の出射光１１を、効率よく結像レンズ３に入射させて結像させることができるため好ましい。
【００３７】
（第２の実施形態）
第２の実施形態の照明装置を図４および図５（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。図４は、第２の実施形態の照明装置の構成と光路を模式的に示すブロック図であり、図５（ａ）は、光学系の斜視図、図５（ｂ）は、光学系の断面図である。図５のレンズ形状は模式的であり、実際のレンズ形状を正確に表したものではない。
【００３８】
この照明装置は、第１の実施形態と同様の構成であるが、第１の実施形態では蛍光体を内部に含む拡散レンズ２を用いていたのに対し、第２の実施形態では、蛍光体を含まない拡散レンズ２１の表面に蛍光体層２２を配置している。蛍光体層２２は、拡散レンズ２１の結像レンズ３側の面に配置している。図４の例では、蛍光体層２２は、拡散レンズ２１の結像レンズ３側の面の全面を覆っているが、蛍光体層２２が面の一部のみに配置されている構成でもよい。他の構成は、第１の実施形態と同様である。
【００３９】
蛍光体層２２は、蛍光を発し、かつ、半導体発光素子１１の出射光１１を内部で散乱しないことが望ましい。よって、蛍光体層２２は、蛍光体の単結晶、または、蛍光体を成分として含有する蛍光ガラス、蛍光体を成分として含有する蛍光体セラミックス、および、蛍光体が分散された透明体のいずれかの単層もしくは、これらのうちの複数の層を積層した構造とする。
【００４０】
蛍光体の単結晶、または、蛍光体を成分として含有する蛍光ガラス、蛍光体を成分として含有する蛍光体セラミックス、および、蛍光体が分散された透明体については、第１の実施形態で説明したものと同様のものを用いることができる。
【００４１】
第２の実施形態では、半導体発光素子１の出射光１１は、拡散レンズ２において光軸の外側方向に屈折して拡散され、蛍光体層２２を通過して、結像レンズ３に入射する。蛍光体２２を通過する際、半導体発光素子１の出射光１１の一部は蛍光体に吸収され、蛍光体は励起されて蛍光１２を発する。蛍光１２は、結像レンズ３に入射する。
【００４２】
結像レンズ３は、蛍光１２と、拡散レンズ２で拡散された半導体発光素子１の出射光１１とを照射面４に結像する。蛍光１２よりも短波長の半導体発光素子１の出射光１１は、結像レンズ３において蛍光１２よりも大きく屈折されるが、拡散レンズ２で予め拡散されているため、蛍光１２と同一の照射面４に出射光１１を結像させることができる。
【００４３】
他の構成および効果は、第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００４４】
なお、本実施形態では、蛍光体層２２を拡散レンズ２１の表面に配置しているが、本発明はこの構成に限られるものはなく、拡散レンズ２１と結像レンズ３の間に蛍光体層２２が配置されていればよい。よって、蛍光体層２２を、拡散レンズ２１と結像レンズ３の間の空間に独立させて配置することも可能であるし、結像レンズ３の拡散レンズ２１側の面の少なくとも一部を覆うように配置することも可能である。
【００４５】
（第３の実施形態）
第３の実施形態の照明装置を図６を用いて説明する。図６は、第３の実施形態の照明装置の構成と光路を模式的に示すブロック図である。
【００４６】
この照明装置は、半導体発光素子１と、光学系とを備えている。光学系は、半導体発光素子１側から順に配置された、拡散レンズとして作用する凸レンズ６１と、結像レンズとして作用する凹レンズ６２と、凹面鏡６３とを含む。凸レンズ６１と凹レンズ６２は、それぞれ複数のレンズから構成されていてもよい。
【００４７】
凸レンズ（拡散レンズ）６１は、第１の実施形態の拡散レンズ２と同様に、蛍光体の単結晶、または、蛍光体を含有する材料によって構成されている。凸レンズ６１が複数のレンズから成る場合、少なくとも一つのレンズが蛍光体を含有する材料によって構成されていればよい。
【００４８】
半導体発光装置１の出射光１１は、凸レンズ６１により、光軸１３に向けて屈折される。また、凸レンズ６１の内部では、蛍光体が半導体発光素子１の出射光１１の一部を吸収し、励起されて蛍光１２を発する。
【００４９】
凹レンズ６２は、凸レンズ６１の内部で生じた蛍光１２と、凸レンズ６１で内側に屈折した半導体発光素子１の出射光１１とを光軸１３の外側に向けて屈折し拡散する。このとき、蛍光１２よりも短波長の半導体発光素子１の出射光１１は、凹レンズ６２において蛍光１２よりも大きく屈折されるが、予め出射光１１のみが凸レンズ６１により光軸１３方向に屈折しているため、出射光１１と蛍光１２とを凹面鏡６３により同一の照射面４に結像させることができる。
【００５０】
すなわち、凸レンズ６１と凹レンズ６２と凹面鏡６３とを合わせた光学系の、出射光１１に対する焦点位置が、凹レンズ６２と凹面鏡６３の蛍光１２に対する焦点位置に一致するように、出射光１１および蛍光１２の波長を考慮して、凸レンズ６１と凹レンズ６２の曲率および屈折率、凹面鏡６３の形状、ならびにこれらの距離を設計しておけばよい。
【００５１】
このように、本実施形態では、凸レンズ６１と凹レンズ６２と凹面鏡６３を組み合わせた簡単な光学系によって、半導体発光素子１からの光と凸レンズ６１内の蛍光体からの蛍光１２とを同一照射面４に結像させることができるという効果が得られる。
【００５２】
なお、図６では、凸レンズ６１と凹レンズ６２のレンズ径が同じ例を図示しているが、本発明はこれに限られるものではない。凹レンズ６２を凸レンズ６１より大きくすることにより、蛍光をより効率よく結像できる。
【００５３】
（第４の実施形態）
第４の実施形態の照明装置を図７を用いて説明する。図７は、第４の実施形態の照明装置の構成と光路を模式的に示すブロック図である。
【００５４】
この照明装置は、第３の実施形態と同様の構成であるが、第３の実施形態では蛍光体を内部に含む凸レンズ６１を用いていたのに対し、第４の実施形態では、蛍光体を含まない凸レンズ６１の表面に蛍光体層２２を配置している。蛍光体層２２は、凸レンズ６１の凹レンズ６２側の面に配置している。図７の例では、蛍光体層２２は、凸レンズ７１の凹レンズ６２側の面の全面を覆っているが、蛍光体層２２が面の一部のみに配置されている構成でもよい。他の構成は、第３の実施形態と同様である。
【００５５】
蛍光体層２２は、蛍光を発し、かつ、半導体発光素子１１の出射光１１を内部で散乱しないことが望ましい。蛍光体層２２は、第２の実施形態と同様に、蛍光体の単結晶、または、蛍光体を成分として含有する蛍光ガラス、蛍光体を成分として含有する蛍光体セラミックス、および、蛍光体が分散された透明体のいずれかの単層もしくは、これらのうちの複数の層を積層した構造とする。
【００５６】
第４の実施形態では、半導体発光装置１の出射光１１は、凸レンズ６１により、光軸１３に向けて屈折される。また、蛍光体層２２は、凸レンズ６１を通過した出射光１１の一部を吸収し、蛍光１２を発する。
【００５７】
凹レンズ６２は、蛍光体層２２で生じた蛍光１２と、凸レンズ６１で内側に屈折した半導体発光素子１の出射光１１とを光軸１３の外側に向けて屈折する。このとき、蛍光１２よりも短波長の半導体発光素子１の出射光１１は、凹レンズ６２において蛍光１２よりも大きく屈折されるが、予め出射光１１のみが凸レンズ６１により光軸１３方向に屈折しているため、凹面鏡６３により同一の照射面４に出射光１１と蛍光１２とを結像させることができる。
【００５８】
他の構成および効果は、第３の実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００５９】
なお、本実施形態では、蛍光体層２２を凸レンズ７１の表面に配置しているが、本発明はこの構成に限られるものはなく、凸レンズ７１と凹レンズ６２の間に配置されていればよい。よって、蛍光体層２２を、凸レンズ７１と凹レンズ６２の間の空間に独立させて配置することも可能であるし、凹レンズ６２の凸レンズ７１側の面の少なくとも一部を覆うように配置することも可能である。
【００６０】
また、本発明は上述の実施形態に限られるものではない。例えば、第１〜第４の実施形態のいずれかの拡散レンズと結像レンズの組み合わせを同一光軸上に複数組配置し、それぞれの組の蛍光体が異なる色を発するようにしてもよい。このような構成にすることにより、例えば、青色励起光源を用い、この青色光の一部を緑色蛍光体および赤色蛍光体でそれぞれ蛍光に変換することで、３色の波長域の光を組み合わせた、いわゆる３波長タイプの白色光源を得ることもできる。
【００６１】
本発明の照明装置は、ヘッドランプ等の車両用照明装置、一般用の照明装置、投影用プロジェクターの光源等として用いることができる。
【符号の説明】
【００６２】
１…半導体発光素子、２…拡散レンズ、３…結像レンズ、４…照射面、１１…半導体発光素子の出射光、１２…蛍光、１３…光軸、２１…拡散レンズ、２２…蛍光体層、６１…凸レンズ、６２…凹レンズ、６３…凹面鏡、７１…凸レンズ
【図１】
2013172084.tif 000003
【図２】
2013172084.tif 000004
【図３】
2013172084.tif 000005
【図４】
2013172084.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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