(57)【要約】【課題】部品点数を増加することなく色ムラを低減し得る照明装置及び車両用前照灯を提供する。【解決手段】照明装置（１Ａ）は、レーザ素子（２ａ）から出射されたレーザ光（Ｌ１）を受けて励起される蛍光体粒子を含む蛍光体発光部（１２ａ）と、蛍光体発光部（１２ａ）から放出される光を投光するパラボラリフレクタ（１３）とを備える。蛍光体発光部（１２ａ）は、発光のピーク波長が互いに異なる２種類以上の蛍光体粒子を含有している。蛍光体発光部（１２ａ）とパラボラリフレクタ（１３）との相対位置関係は、投光される光の色の分布が均一化されるように設定されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光源から出射された励起光を受けて励起される蛍光体粒子を含む蛍光体発光部と、
上記蛍光体発光部から放出される光を投光する投光部とを備え、
上記蛍光体発光部は、発光のピーク波長が互いに異なる２種類以上の蛍光体粒子を含有していると共に、
上記蛍光体発光部と上記投光部との相対位置関係は、投光される光の色の分布が均一化されるように設定されていることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
励起光源から出射された励起光を受けて励起される蛍光体粒子を含む蛍光体発光部と、
上記蛍光体発光部から放出される光を投光する投光部とを備え、
上記蛍光体発光部は、発光のピーク波長が互いに異なる２種類以上の蛍光体粒子を含有していると共に、
上記投光部は基準点を有し、
上記蛍光体発光部の中心位置と上記投光部の基準点の位置とは、互いに異なる位置に配置されていることを特徴とする照明装置。
【請求項３】
前記蛍光体発光部の中心の位置と前記投光部の基準点の位置とは、上記投光部から投光される光の主たる投光方向に平行な方向に互いに位置が異なることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記蛍光体発光部の中心の位置と前記投光部の基準点の位置との間隔は、上記投光部の焦点深度よりも大きいことを特徴とする請求項２又は３に記載の照明装置。
【請求項５】
励起光源から出射された励起光を受けて励起される蛍光体粒子を含む蛍光体発光部と、
上記蛍光体発光部から放出される光を投光する投光部とを備え、
上記蛍光体発光部は、発光のピーク波長が互いに異なる２種類以上の蛍光体粒子を含有していると共に、
上記蛍光体発光部と上記投光部との光の経路間には上記蛍光体発光部から放出される光を集光する集光光学系が設けられており、
上記集光光学系は、集光された光の色の分布が均一化されるように形状が設定されていることを特徴とする照明装置。
【請求項６】
励起光源から出射された励起光を受けて励起される蛍光体粒子を含む蛍光体発光部と、
上記蛍光体発光部から放出される光を投光する投光部とを備え、
上記蛍光体発光部は、発光のピーク波長が互いに異なる２種類以上の蛍光体粒子を含有していると共に、
上記蛍光体発光部と上記投光部との光の経路間には上記蛍光体発光部から放出される光を集光する集光光学系が設けられており、
上記集光光学系は、上記集光光学系の光が集光する第１基準点に配置された前記蛍光体発光部の光源の像を、上記集光光学系の光が集光する第２基準点に結像させるものであると共に、
上記第２基準点における上記蛍光体発光部の光源の像は、上記第１基準点に配置された上記蛍光体発光部の光源の像とは異なっていることを特徴とする照明装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の照明装置を備えていることを特徴とする車両用前照灯。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、励起光源から出射された励起光を受けて励起される蛍光体粒子を含む蛍光体発光部から放出された光を、投光部を介して投光する照明装置及び車両用前照灯に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、蛍光体を含有する発光部にレーザ光を照射し、蛍光体を励起することによって白色光源を得る技術が知られている。
【０００３】
例えば特許文献１に開示された車両用灯具１００では、図１０に示すように、半導体レーザ１０１と、蛍光体１０２と、混色部材１０３と、投影レンズ１０４とを備えている。そして、半導体レーザ１０１が近紫外レーザ光Ｌ１を放射することによって、蛍光体１０２は、半導体レーザ１０１からの近紫外レーザ光Ｌ１により、赤色光Ｒ、緑色光Ｇ及び青色光Ｂの蛍光Ｌ２を発光する。混色部材１０３は蛍光体１０２からの蛍光Ｌ２を混色して白色光Ｌ３とし、この白色光Ｌ３は、投影レンズ１０４によって照射光Ｌ４として所定の配光パターンで車両の外部に照射される。
【０００４】
この構成により、車両用灯具１００は、混色部材１０３により、蛍光体１０２からの複数の色の蛍光Ｌ２を混色して白色光Ｌ３とする。この結果、混色部材１０３にて複数の色の蛍光を混色して白色光として色むらをなくすことができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−７６２００号公報（２０１５年４月２０日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、この種の照明装置においては、発光ピーク波長が異なる複数の蛍光体を混ぜて発光部が形成された場合には、蛍光体の分布に応じた色ムラが投光パターンにも生じる。
【０００７】
しかしながら、上記従来の特許文献１に開示された車両用灯具１００では、混色部材１０３と称される導波路状の部材が蛍光体１０２の上に設けられており、混色部材１０３の出射端を疑似的に光源としている。
【０００８】
したがって、特許文献１に開示された車両用灯具１００では、色ムラを無くすために、混色部材１０３が必須であり、その結果、部品点数が増加するという問題点を有している。
【０００９】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、部品点数を増加することなく色ムラを低減し得る照明装置及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】
【００１０】
本発明の一態様における照明装置は、上記課題を解決するために、励起光源から出射された励起光を受けて励起される蛍光体粒子を含む蛍光体発光部と、上記蛍光体発光部から放出される光を投光する投光部とを備え、上記蛍光体発光部は、発光のピーク波長が互いに異なる２種類以上の蛍光体粒子を含有していると共に、上記蛍光体発光部と上記投光部との相対位置関係は、投光される光の色の分布が均一化されるように設定されていることを特徴としている。
【００１１】
本発明の一態様における照明装置は、上記課題を解決するために、励起光源から出射された励起光を受けて励起される蛍光体粒子を含む蛍光体発光部と、上記蛍光体発光部から放出される光を投光する投光部とを備え、上記蛍光体発光部は、発光のピーク波長が互いに異なる２種類以上の蛍光体粒子を含有していると共に、上記投光部は基準点を有し、上記蛍光体発光部の中心位置と上記投光部の基準点の位置とは、互いに異なる位置に配置されていることを特徴としている。
【００１２】
本発明の一態様における照明装置は、上記課題を解決するために、励起光源から出射された励起光を受けて励起される蛍光体粒子を含む蛍光体発光部と、上記蛍光体発光部から放出される光を投光する投光部とを備え、上記蛍光体発光部は、発光のピーク波長が互いに異なる２種類以上の蛍光体粒子を含有していると共に、上記蛍光体発光部と上記投光部との光の経路間には上記蛍光体発光部から放出される光を集光する集光光学系が設けられており、上記集光光学系は、集光された光の色の分布が均一化されるように形状が設定されていることを特徴としている。
【００１３】
本発明の一態様における照明装置は、上記課題を解決するために、励起光源から出射された励起光を受けて励起される蛍光体粒子を含む蛍光体発光部と、上記蛍光体発光部から放出される光を投光する投光部とを備え、上記蛍光体発光部は、発光のピーク波長が互いに異なる２種類以上の蛍光体粒子を含有していると共に、上記蛍光体発光部と上記投光部との光の経路間には上記蛍光体発光部から放出される光を集光する集光光学系が設けられており、上記集光光学系は、上記集光光学系の光が集光する第１基準点に配置された前記蛍光体発光部の光源の像を、上記集光光学系の光が集光する第２基準点に結像させるものであると共に、上記第２基準点における上記蛍光体発光部の光源の像は、上記第１基準点に配置された上記蛍光体発光部の光源の像とは異なっていることを特徴としている。
【００１４】
また、本発明の一態様における車両用前照灯は、上記記載の照明装置を備えていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の一態様によれば、部品点数を増加することなく色ムラを低減し得る照明装置及び車両用前照灯を提供するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】（ａ）は本発明の実施形態１における照明装置の構成を示す断面図であり、（ｂ）は上記照明装置における発光装置の金属ベースに搭載された発光部の構成を示す断面図である。
【図２】（ａ）は上記発光部の構成を示す平面図であり、（ｂ）は上記発光部の構成を示す断面図である。
【図３】（ａ）は上記照明装置における蛍光体発光部の中心位置と投光部の基準点の位置とをずらした場合の投光パターンの色分布を示す図であり、（ｂ）は上記照明装置における蛍光体発光部の中心位置と投光部の基準点の位置とが一致している場合の投光パターンの色分布を示す図である。
【図４】本発明の実施形態２における照明装置の構成を示す断面図である。
【図５】（ａ）は上記照明装置における発光装置の発光部の構成を示す平面図であり、（ｂ）は上記発光部の構成を示す側面図である。
【図６】本発明の実施形態３における照明装置の構成を示す断面図である。
【図７】（ａ）は上記照明装置における発光部の蛍光体発光部の構成を示す平面図であり、（ｂ）は上記発光部の構成を示す断面図である。
【図８】本発明の実施形態４における照明装置の構成を示す断面図である。
【図９】（ａ）は上記照明装置における発光部の蛍光体発光部の構成を示す平面図であり、（ｂ）は上記発光部の構成を示す側面図である。
【図１０】従来の照明装置の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図１〜図３に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００１８】
本実施の形態では、本発明の照明装置を、自動車のヘッドランプつまり車両用前照灯に適用した場合を例に挙げて説明する。ただし、本発明に係る照明装置は、自動車以外の前照灯、その他の照明装置に適用することも可能である。すなわち、本実施の形態の照明装置は、前照灯、スポットライト等の特定の方向に光を投光する用途に適している。
（照明装置の構成）
本実施の形態の照明装置１Ａの構成を、図１の（ａ）に基づいて説明する。図１の（ａ）は本実施の形態における照明装置１Ａの構成を示す断面図である。尚、本実施の形態では、投光光学系としてリフレクタ（凹面鏡）を用いた構成についての一例を示しているが、必ずしもこれに限らず、リフレクタと凸レンズとを併用したプロジェクタ型、凸レンズのみで蛍光体発光部の光源像を投影するダイレクトプロジェクション型等の他の構成も同様に適用が可能である。
【００１９】
本実施の形態の照明装置１Ａは、図１の（ａ）に示すように、励起光源としてのレーザ素子２ａを有する光源部２と、集光レンズ３と、レーザ素子２ａから出射され集光レンズ３にて集光された励起光であるレーザ光Ｌ１を遠方に導く導光部材としての光ファイバ４と、光ファイバ４から出射されるレーザ光Ｌ１を、折り返しミラー５及び集光レンズ６を介して蛍光体発光部１２ａに照射し、蛍光又はレーザ光をパラボラリフレクタ１３にて反射させて前方に出射する発光装置１０とを備えている。
【００２０】
（光源部）
上記光源部２は、図示しないフィンを有する放熱ベースに搭載されたレーザ素子２ａを有している。このように、レーザ素子２ａは、該レーザ素子２ａから発せられる発熱を廃熱するためのヒートシンク及び冷却冶具、並びに通電するための電源系統が接続されて用いられるが、図１の（ａ）では、省略している。
【００２１】
本実施の形態では、レーザ素子２ａは複数設けられている。本実施の形態では、例えば、出力１Ｗのレーザ素子２ａを５個使用している。尚、本実施の形態では、レーザ素子２ａは５個等の複数設けられているが、これに限らず、１つのレーザ素子２ａであってもよい。
【００２２】
レーザ素子２ａは、レーザ光Ｌ１を出射するチップからなる発光素子であり、蛍光体発光部１２ａに含まれる蛍光体を励起する励起光源として機能する。レーザ素子２ａは、１チップに１つの発光点を有するものであっても、１チップに複数の発光点であってもよい。レーザ素子２ａが出射するレーザ光Ｌ１のピーク波長は、例えば３８０ｎｍ以上４１５ｎｍ以下の青紫色の波長領域から選択され、例えば４０５ｎｍである。尚、波長４０５ｎｍの光は人間の目には殆ど見えない。
【００２３】
ただし、レーザ素子２ａのレーザ光Ｌ１のピーク波長はこれに限らず、照明装置１Ａの用途又は蛍光体発光部１２ａに含まれる蛍光体粒子の種類に応じて、適宜選択してよい。例えば、レーザ素子２ａは、４２０ｎｍ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Ｌ１を出射してもよい。
【００２４】
励起光として、レーザ光Ｌ１を用いることにより、レーザ光Ｌ１でない例えば発光ダイオードからの光を用いる場合よりも励起光の照射領域を絞ることができるので、蛍光体発光部１２ａに含まれる蛍光体を高い光密度で励起することができる。励起光の光密度を高めることにより、蛍光体発光部１２ａを小型化することができるため、照明装置１Ａから投光する投光角を狭くすることができ、より遠方まで照らすことができるようになる。
【００２５】
（光ファイバ）
光ファイバ４は、レーザ素子２ａから出射されたレーザ光Ｌ１を、集光レンズ３を介して発光部１２の蛍光体発光部１２ａへと導く導光部材である。この光ファイバ４は、レーザ素子２ａから出射されたレーザ光Ｌ１を受け取る入射端部と、入射端部から入射したレーザ光Ｌ１を出射する出射端部とを有している。
【００２６】
光ファイバ４は、中心のコアを、該コアよりも屈折率の低いクラッドで覆った２層構造をしている。コアは、レーザ光Ｌ１の吸収損失が殆どない石英ガラス（酸化ケイ素）を主成分とするものである。クラッドは、コアよりも屈折率の低い石英ガラス又は合成樹脂材料を主成分とするものである。例えば、光ファイバ４は、コアの径が２００μｍ、クラッドの径が８００μｍ、開口数ＮＡが０．１の石英製の光ファイバである。光ファイバ４の構造、太さ及び材質は上述したものに限定されず、光ファイバ４の長軸方向に対して垂直な断面が矩形であっても、コアの当該断面が円形であってもよい。
【００２７】
本実施の形態では、光ファイバ４は、入射端部側において、複数の光ファイバ４ａを備えており、入射端部がレーザ素子２ａの発光点と対向するように、各レーザ素子２ａと光学的に結合されている。これらの複数の光ファイバ４ａは、光ファイバコンバイナによって１本の光ファイバ４ｂに融着されている。レーザ素子２ａと光ファイバコンバイナとの間で用いられる光ファイバ４ａとしては、複数のレーザ素子２ａにそれぞれ光学的に結合された複数の光ファイバをバンドル状にしたバンドルファイバであってもよい。
【００２８】
光ファイバ４ｂは、出射端部近傍において、光ファイバ固定部材によって支持されている。この構成により、出射端部から出射されたレーザ光Ｌ１が、折り返しミラー５を介して、蛍光体発光部１２ａへと導光される。
【００２９】
尚、全ての光ファイバ４が上記円形のコアの光ファイバである必要は必ずしもない。例えば、レーザ素子２ａと光ファイバコンバイナとの間で用いられる光ファイバ４は、光ファイバ４の上記断面が円形状であり、コアの径が１００μｍ、クラッドの径が２４０μｍ、開口数ＮＡが０．２２の石英製のものであるとすることができる。また、例えば、光ファイバコンバイナと光ファイバ固定部材との間で用いられる光ファイバ４は、上記円形コア型の光ファイバであってもよい。さらに、円形のコアの光ファイバではなく、矩形のコアの光ファイバを用いてもよい。
【００３０】
また、光ファイバコンバイナを用いる必要は必ずしもなく、光ファイバ４として、例えば、バンドルファイバを用いるだけであってもよい。この場合、入射端部が各レーザ素子２ａと対向するように配置され、出射端部が光ファイバ固定部材によって束ねられてもよい。
【００３１】
さらに、光ファイバ４が複数本用いられる必要は必ずしもなく、１本であってもよい。この場合、レンズやミラー等の部材を用いて、複数のレーザ素子２ａから出射されたレーザ光Ｌ１を１本の光ファイバ４にカップリングさせてもよい。また、レーザ素子２ａと蛍光体発光部１２ａとを光学的に結合する導光部材として光ファイバ４以外の部材を用いてもよく、導光部材の種類は限定されない。
【００３２】
（折り返しミラー）
折り返しミラー５は、光ファイバ４の出射端部から出射されたレーザ光Ｌ１を、ミラーによって反射して光路を変更し、パラボラリフレクタ１３の窓部１３ａを通して蛍光体発光部１２ａへ導くものである。折り返しミラー５は、レーザ光Ｌ１の反射率を高め、レーザ光Ｌ１による劣化を防止するために、本実施の形態では、例えば高反射（ＨＲ：High Reflect）コートが施されている。このＨＲコートは、誘電体多層膜からなり、レーザ素子２ａのレーザ光Ｌ１の波長において、反射率が高くなるように調整されている。
【００３３】
（集光レンズ）
集光レンズ６は、凸レンズからなっており、折り返しミラー５にて反射されたレーザ光Ｌ１を発光部１２の蛍光体発光部１２ａに照射するように集光する。
【００３４】
（発光装置）
次に、本実施の形態の照明装置１Ａにおける発光装置１０の構成について、図１の（ａ）（ｂ）に基づいて説明する。図１の（ｂ）は上記発光装置の金属ベースに搭載された発光部の構成を示す拡大断面図である。
【００３５】
発光装置１０は、図１の（ａ）（ｂ）に示すように、金属ベース１１と、この金属ベース１１に搭載された発光部１２と、パラボラリフレクタ１３とを備えている。
【００３６】
金属ベース１１は、銅からなっており、発光部１２が配置される側の表面にはアルミニウムが蒸着されている。また、その裏側には、例えば、長さ３０ｍｍ、幅１ｍｍの図示しないフィンが、５ｍｍ間隔で設けられており、蛍光体発光部１２ａにて発生した熱を逃がすようになっている。
【００３７】
パラボラリフレクタ１３は、発光部１２の後述する蛍光体発光部１２ａから出射された光をパラボラ状の反射板によって投光するものである。パラボラリフレクタ１３には、窓部１３ａが形成されており、前述したように、折り返しミラー５にて反射されたレーザ光Ｌ１がこの窓部１３ａを介して発光装置１０内に侵入し、蛍光体発光部１２ａに入射されるようになっている。窓部１３ａは、例えば、半径３０ｍｍの半円であり、パラボラリフレクタ１３の奥行きは３０ｍｍである。
【００３８】
（発光部）
次に、発光部１２の構成について、図１の（ａ）（ｂ）及び図２の（ａ）（ｂ）に基づいて説明する。図２の（ａ）は発光部１２の構成を示す平面図であり、図２の（ｂ）は発光部１２の構成を示す断面図である。
【００３９】
発光部１２は、前述したように、金属ベース１１の表面に固定されている。この発光部１２は、図２の（ａ）（ｂ）に示すように、方形の支持台１２ｃと、この支持台１２ｃの上面における中央部に設けられた蛍光体発光部１２ａと、蛍光体発光部１２ａの周囲に設けられた反射性部材１２ｂとからなっている。
【００４０】
上記方形の支持台１２ｃは、アルミニウム等の金属基板からなっている。また、上記反射性部材１２ｂは、ＴｉＯ２を含有する白色の部材にてなっている。
【００４１】
蛍光体発光部１２ａは、バインダー材料に蛍光体粒子が混入されている板状部材（直方体形状の部材）であり、例えば、平面形状が０.５ｍｍ×０.５ｍｍの矩形に成形されている。蛍光体発光部１２ａには、複数の蛍光体粒子が含有されており、レーザ素子２ａからのレーザ光Ｌ１の照射を受けて励起され、白色の蛍光を発する。そして、発せられた白色の蛍光は投光光学系としてのパラボラリフレクタ１３にて所望の方向へ投光される。
【００４２】
本実施の形態では、投光光学系としてはパラボラリフレクタ１３等の凹面鏡からなるリフレクタを用いることができる。ただし、必ずしもこれに限らず、例えばレンズや、リフレクタとレンズとの組み合わせ等、公知の任意の光学系を適用することができる。
【００４３】
次に、上記蛍光体発光部１２ａに混入される上記蛍光体粒子として、本実施の形態では、平均粒径（Ｄ５０）１０μｍの青色発光蛍光体粒子（ＢＡＭ蛍光体）と、平均粒径（Ｄ５０）８μｍの緑色発光蛍光体粒子（β−ＳｉＡｌＯＮ蛍光体）と、平均粒径（Ｄ５０）５μｍの赤色発光蛍光体粒子（ＣＡＳＮ蛍光体）との３種類の蛍光体粒子が混入されたものを使用している。
【００４４】
各蛍光体粒子は、粒子同士又は粒子と下地の材料とを、ＳｉＯ２又はＴｉＯ２からなるバインダー材料にて固着させた構成である。構成材料には有機物は含有されない。
【００４５】
この蛍光体発光部１２ａにおいては、波長４０５ｎｍのレーザ光Ｌ１により３種類の蛍光体粒子がそれぞれ励起され、青色、緑色及び赤色の発光が生じ、それらが混合されて白色となる。
【００４６】
蛍光体発光部１２ａは、蛍光体粒子同士がバインダー材料にて結着しており、密に積層されている。本実施の形態では、蛍光体発光部１２ａ、集光されたレーザ光Ｌ１により 強く励起するために、蛍光体粒子からの発熱が大きい。したがって、蛍光体粒子間の距離を、バインダー材料を介して結着させることにより短くし、蛍光体粒子からの熱を放熱し易くさせている。
【００４７】
ここで、レーザ光Ｌ１にて蛍光体発光部１２ａの蛍光体粒子を励起して白色を得る場合、本実施の形態のように、複数種類の蛍光体粒子を混在させて蛍光体発光部１２ａを構成したときには、蛍光体発光部１２ａの内部には複数種類の蛍光体粒子がランダムに位置することになる。その蛍光体発光部１２ａを上面から見ると、複数種類の複数の蛍光体粒子が、ランダムに表面に露出することになる。これをレーザ光Ｌ１で表面から励起すると、蛍光体発光部１２ａ全体から放出される蛍光を混合すると白色になるように蛍光体粒子の配合を調整したとしても、蛍光体発光部１２ａの最表面においては微小な局所的には蛍光体粒子の複数の単色からなるランダムな配置を反映した、面内でランダムに複数の単色で斑に光る状態となっている。
【００４８】
また、この蛍光体発光部１２ａのサイズが数ｍｍ程度以上の比較的大きい場合には、構成する蛍光体粒子のサイズが相対的に小さくなるために、蛍光体発光部１２ａの表面における色の分布の影響は小さく、全体として白色で発光していると見ることができる。一方、蛍光体発光部１２ａのサイズが１ｍｍ程度以下の小さい場合には、蛍光体発光部１２ａのサイズに対して、それを構成する蛍光体粒子のサイズが相対的に大きくなり、無視できなくなる。この結果、蛍光体発光部１２ａの最表面の複数の色の発光を反映した発光パターンが問題となる。特に、蛍光体発光部１２ａの表面の輝度分布をそのまま拡大投影するような照明装置の場合には、その影響が無視できない。
【００４９】
そこで、本実施の形態の照明装置１Ａでは、この課題に対して、以下のようにして解消している。これを図３の（ａ）（ｂ）を参照して説明する。図３の（ａ）は照明装置１Ａにおける蛍光体発光部１２ａの中心位置Ｃとパラボラリフレクタ１３の基準点Ｐの位置とをずらした場合の投光パターンの色分布を示す図であり、（ｂ）は照明装置１Ａにおける蛍光体発光部１２ａの中心位置Ｃとパラボラリフレクタ１３の基準点Ｐの位置とが一致している場合の投光パターンの色分布を示す図である。尚、図３（ａ）（ｂ）は、照明装置１Ａから１０ｍ離れた位置に設置されたスクリーンに向かって投光された投光パターンにおいて、スクリーン上の投光パターンの中心を通る水平な直線の上における投光パターンの光強度分布を特定波長毎に測定したものである。光強度分布は、４５０ｎｍ（青色）、５４０ｎｍ（緑色）、６５０ｎｍ（赤色）の３つの波長にて測定されている。また、図３（ａ）（ｂ）において、縦軸は光強度を示し、横軸はスクリーン上の水平方向の測定位置を示す。
【００５０】
すなわち、図１の（ａ）に示すように、蛍光体発光部１２ａにおいてレーザ光Ｌ１にて励起される位置つまり蛍光体発光部１２ａの中心位置Ｃが、パラボラリフレクタ１３の基準点Ｐから＋ｚ方向にシフトした位置となるように配置している。尚、＋ｚ方向とは、投光方向、具体的には、図１において右側をいう。
【００５１】
これにより、パラボラリフレクタ１３からターゲットであるスクリーンや路面等に投光されたときの投光パターンには蛍光体発光部１２ａの表面の発光パターンつまり近視野像が明瞭にターゲットに結像されることがなく。その結果、複数の発光ピークの異なる蛍光体粒子からの発光色が混在して投影され、均一化された白色光を投光することができるものとなる。
【００５２】
ここで、投光光学系の基準点とは、例えば投光光学系が本実施の形態のようにパラボラリフレクタ１３であれば、その光学的な焦点位置のことを示す。また、所望の投光パターンを得るために設計された自由曲面又はマルチファセットミラー等であれば、その所望の投光パターンを、光源の近視野像が結像されることによって実現することができるときの光源位置に相当すると考えてよい。
【００５３】
換言すれば、投光光学系の基準点とは、基準点に光源が存在する場合に、投光パターンに光源の像が結像される点である。
【００５４】
ここで、仮に、光源である蛍光体発光部１２ａの中心位置Ｃがパラボラリフレクタ１３の基準点Ｐに一致している場合には、図３の（ｂ）に示すように、投光される光の色の分布が斑になる。詳細には、青色、緑色及び赤色の波長毎の位置分布が異なっており、位置毎に色の混合割合が異なる。その結果、目視においても均一な白色とはなっておらず、斑な色分布となる。
【００５５】
これに対して、本実施の形態のように、光源である蛍光体発光部１２ａの中心位置Ｃがパラボラリフレクタ１３の基準点Ｐに対してずれている場合には、図３の（ａ）に示すように、青色、緑色及び赤色の波長毎の位置分布が凡そ一致しており、目視でも均一な白色の投光パターン、つまり投光される光の色の分布が均一化されたものとなっている。
【００５６】
このように、本実施の形態の照明装置１Ａは、励起光源としてのレーザ素子２ａから出射された励起光としてのレーザ光Ｌ１を受けて励起される蛍光体粒子を含む蛍光体発光部１２ａと、蛍光体発光部１２ａから放出される光を投光する投光部としてのパラボラリフレクタ１３とを備え、蛍光体発光部１２ａは、発光のピーク波長が互いに異なる２種類以上の蛍光体粒子を含有していると共に、蛍光体発光部１２ａとパラボラリフレクタ１３との相対位置関係は、投光される光の色の分布が均一化されるように設定されている。
【００５７】
すなわち、蛍光体発光部１２ａとパラボラリフレクタ１３との相対位置関係として、例えば、蛍光体発光部１２ａの中心位置Ｃとパラボラリフレクタ１３の基準点Ｐの位置とをずらすことによって、パラボラリフレクタ１３から投光される投光パターンがボケ、投光される光の色の分布が均一化され、色ムラを抑制することができる。
【００５８】
したがって、部品点数を増加することなく色ムラを低減し得る照明装置１Ａを提供することができる。
【００５９】
また、本実施の形態の照明装置１Ａでは、パラボラリフレクタ１３は基準点Ｐを有し、基準点Ｐに光源である蛍光体発光部１２ａが存在する場合に投光される光の色の分布が斑になると共に、蛍光体発光部１２ａの中心位置Ｃとパラボラリフレクタ１３の基準点Ｐの位置とは、互いに異なる位置に配置されている。尚、基準点Ｐに光源である蛍光体発光部１２ａが存在する場合には、光源の像が投光部の外部に結像される。
【００６０】
これにより、パラボラリフレクタ１３から投光される投光パターンがボケ、投光される光の色の分布が均一化され、色ムラを抑制することができる。
【００６１】
また、本実施の形態の照明装置１Ａは、蛍光体発光部１２ａの中心位置Ｃとパラボラリフレクタ１３の基準点Ｐの位置とは、パラボラリフレクタ１３から投光される光の主たる投光方向に平行な方向に互いに位置が異なる。
【００６２】
これにより、パラボラリフレクタ１３から投光される投光パターンがボケ、投光される光の色の分布が均一化され、確実に色ムラを抑制することができる。
【００６３】
また、本実施の形態の照明装置１Ａでは、蛍光体発光部１２ａの中心位置Ｃとパラボラリフレクタ１３の基準点Ｐの位置との間隔は、パラボラリフレクタ１３の焦点深度よりも大きい。
【００６４】
この結果、パラボラリフレクタ１３から投光される投光パターンが確実にボケ、投光される光の色の分布が確実に均一化され、確実に色ムラを抑制することができる。
【００６５】
尚、本実施の形態においては、蛍光体発光部１２ａの中心位置Ｃとパラボラリフレクタ１３の基準点Ｐの位置との間隔は、例えば０．８ｍｍとした。パラボラリフレクタ１３の焦点深度から、蛍光体発光部１２ａの中心位置Ｃとパラボラリフレクタ１３の基準点Ｐの位置との間隔を設定してもよい。
【００６６】
また、焦点深度の範囲内であれば投光パターンは斑に観察され、焦点深度の範囲外であれば投光パターンの斑は大幅に減少する。そのため、目視によりその臨界点を見極めて、蛍光体発光部１２ａの中心位置Ｃとパラボラリフレクタ１３の基準点Ｐの位置との間隔を設定してもよい。
【００６７】
さらに、蛍光体発光部１２ａの中心位置Ｃとパラボラリフレクタ１３の基準点Ｐの位置との間隔を少なくとも焦点深度以上とすることによって、パラボラリフレクタ１３から投光される投光角を小さく保ちつつ、確実に色ムラを抑制することができる。
【００６８】
また、本実施の形態の車両用前照灯は、本実施の形態の照明装置１Ａを備えている。これにより、部品点数を増加することなく色ムラを低減し得る照明装置１Ａを備えた車両用前照灯を提供することができる。
【００６９】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について図４及び図５に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１の図面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、その説明を省略する。
【００７０】
前記実施の形態１の照明装置１Ａは、蛍光体発光部１２ａにおいて主に照明光を取り出す面と同じ面に励起用のレーザ光Ｌ１を照射する所謂反射させる反射型の発光装置１０であった。また、投光部は、パラボラリフレクタ１３にてなっていた。これに対して、本実施の形態の照明装置１Ｂは、蛍光体発光部１２ａにおいて主に照明光を取り出す面と反対側の面に励起用のレーザ光Ｌ１を照射する所謂透過型の発光装置２０である点、及び投光部が投光用レンズ２３からなっている点が異なっている。
【００７１】
本実施の形態の照明装置１Ｂの構成について、図４及び図５の（ａ）（ｂ）に基づいて説明する。図４は、本実施形態２における照明装置１Ｂの構成を示す断面図である。図５の（ａ）は、上記照明装置１Ｂにおける発光装置２０の発光部２２の構成を示す平面図であり、図５の（ｂ）は発光部２２の構成を示す側面図である。
【００７２】
本実施の形態の照明装置１Ｂは、図４に示すように、図示しないレーザ素子２ａから出射されたレーザ光Ｌ１を光ファイバ４に通し、光ファイバ４から出射したレーザ光Ｌ１を、集光レンズ６を通して透明基板２１の背面側から入射させる。この透明基板２１の前面側の中央には後述する蛍光体発光部２２ａを有する発光部２２が設けられている。このため、レーザ光Ｌ１は、蛍光体発光部２２ａに入射する。この蛍光体発光部２２ａには、蛍光体粒子が混入されているので、レーザ光Ｌ１により励起されて蛍光体粒子から発生される蛍光が蛍光体発光部２２ａから放射される。
【００７３】
本実施の形態では、蛍光体発光部２２ａの前方に、投光部としての非球面平凸レンズからなる投光用レンズ２３が設けられているので、蛍光体発光部２２ａから放射された光は、投光用レンズ２３を通して外部に投光されるようになっている。
【００７４】
ここで、本実施の形態の発光部２２は、図５の（ａ）（ｂ）に示すように、蛍光体発光部２２ａを有している。この蛍光体発光部２２ａは、１．０ｍｍφの円形であり、透明基板２１上に形成されている。透明基板２１としては、ガラス又はサファイアなどの部材を用いることができる。
【００７５】
上記蛍光体発光部２２ａには、本実施の形態では、２種類の蛍光体粒子が含有されている。具体的には、平均粒径１５μｍの青色発光蛍光体粒子（ＢＡＭ蛍光体）と平均粒径２０μｍの黄色発光蛍光体粒子（ＹＡＧ蛍光体）とが含有されている。
【００７６】
蛍光体発光部２２ａは、蛍光体粒子同士又は蛍光体粒子と下地の材料とを、無機ガラスからなるバインダー材料にて固着させた構成である。構成材料には有機物は含有されない。
【００７７】
本実施の形態では、波長４０５ｎｍのレーザ光Ｌ１により上記青色発光蛍光体粒子が励起されると共に、青色光により黄色発光蛍光体粒子が励起され、青色及び黄色の発光が生じ、それが混合されて白色となる。
【００７８】
蛍光体発光部２２ａは、蛍光体粒子同士がバインダーで結着しており、密に積層されている。
【００７９】
ところで、レーザ光Ｌ１にて蛍光体発光部２２ａの蛍光体粒子を励起して白色を得る場合、本実施の形態のように、複数種類の蛍光体粒子を混在させて蛍光体発光部２２ａを構成したときには、蛍光体発光部２２ａの内部には複数種類の蛍光体粒子がランダムに位置することになる。その蛍光体発光部２２ａを見ると、複数種類の複数の蛍光体粒子が、ランダムに表面に露出することになる。これをレーザ光Ｌ１で裏面から励起すると、蛍光体発光部２２ａ全体から放出される蛍光を混合すると白色になるように蛍光体粒子の配合を調整したとしても、蛍光体発光部２２ａの最前面においては微小な局所的には蛍光体粒子の複数の単色からなるランダムな配置を反映した、面内でランダムに複数の単色で斑に光る状態となっている。
【００８０】
また、この蛍光体発光部２２ａのサイズが数ｍｍ程度以上の比較的大きい場合には、構成する蛍光体粒子のサイズが相対的に小さくなるために、蛍光体発光部２２ａの表面における色の分布の影響は小さく、全体として白色で発光していると見ることができる。一方、蛍光体発光部２２ａのサイズが１ｍｍ程度以下の小さい場合には、蛍光体発光部２２ａのサイズに対して、それを構成する蛍光体粒子のサイズが相対的に大きくなり、無視できなくなる。この結果、蛍光体発光部２２ａの最前面の複数の色の発光を反映した発光パターンが問題となる。特に、蛍光体発光部２２ａの前面の輝度分布をそのまま拡大投影するような照明装置の場合には、その影響が無視できない。
【００８１】
そこで、本実施の形態の照明装置１Ｂでは、図４に示すように、蛍光体発光部２２ａにおいてレーザ光Ｌ１にて励起される位置つまり蛍光体発光部２２ａの中心位置Ｃが、投光部としての投光用レンズ２３の基準点Ｐから−ｚ方向にシフトした位置となるように配置している。尚、−ｚ方向とは、投光方向具体的には、図４において左側をいう。
【００８２】
これにより、投光用レンズ２３からターゲットであるスクリーンや路面等に投光されたときの投光パターンには蛍光体発光部２２ａの表面の発光パターンつまり近視野像が明瞭にターゲットに結像されることがなく。その結果、複数の発光ピークの異なる蛍光体粒子からの発光色が混在して投影され、均一化された白色光を投光することができるものとなる。
【００８３】
ここで、投光光学系の基準点とは、例えば投光光学系が本実施の形態のように投光用レンズ２３であれば、その光学的な焦点位置がその一例となる。また、所望の投光パターンを得るために設計された自由曲面又はマルチファセットミラー等であれば、その所望の投光パターンを、光源の近視野像が結像されることによって実現することができるときの光源位置に相当すると考えてよい。
【００８４】
換言すれば、投光光学系の基準点とは、基準点に光源が存在する場合に、投光パターンに光源の像が結像される点である。
【００８５】
ここで、仮に、光源である蛍光体発光部２２ａの中心位置Ｃが投光用レンズ２３の基準点Ｐに一致している場合には、投光される光の色の分布が斑になる。詳細には、青色、黄色の波長毎の位置分布が異なっており、位置毎に色の混合割合が異なる。その結果、目視においても均一な白色とはなっておらず、斑な色分布となる。
【００８６】
これに対して、本実施の形態のように、光源である蛍光体発光部２２ａの中心位置Ｃが投光用レンズ２３の基準点Ｐに対してずれている場合には、青色、黄色の波長毎の位置分布が凡そ一致しており、目視でも均一な白色の投光パターン、つまり投光される光の色の分布が均一化されたものとなっている。
【００８７】
〔実施の形態３〕
本発明のさらに他の実施の形態について図６及び図７に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１及び実施の形態２と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１及び実施の形態２の図面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、その説明を省略する。
【００８８】
前記実施の形態１の照明装置１Ｂは、透過型の発光装置２０を備えると共に、投光部は投光用レンズ２３からなっていた。これに対して、本実施の形態の照明装置１Ｃの発光装置３０では、透過型の発光装置３０を備える点は同じであるが、投光部がパラボラリフレクタ３３を使用している点が異なっている。
【００８９】
本実施の形態の照明装置１Ｃの構成について、図６及び図７の（ａ）（ｂ）に基づいて説明する。図６は、本実施の形態における照明装置１Ｃの構成を示す断面図である。図７の（ａ）は、照明装置１Ｃにおける発光装置３０の発光部３２の構成を示す平面図であり、図７の（ｂ）は発光部３２の構成を示す断面図である。
【００９０】
本実施の形態の照明装置１Ｃは、図６に示すように、レーザ素子２ａから出射されたレーザ光Ｌ１を、集光レンズ６を通して透明基板３１の背面側から入射させる。この透明基板３１の上面側の中央には蛍光体発光部３２ａを有する発光部３２が設けられている。このため、レーザ光Ｌ１は蛍光体発光部３２ａに入射する。この蛍光体発光部３２ａには、蛍光体粒子が混入されているので、レーザ光Ｌ１により励起されて蛍光体粒子から発生される蛍光と、発光部３２で散乱されたレーザ光Ｌ１とが一緒になって蛍光体発光部３２ａから放射される。すなわち、本実施の形態では、レーザ素子２ａから波長４５０ｎｍのレーザ光Ｌ１が出射され、このレーザ光Ｌ１は、蛍光体発光部３２ａの蛍光体粒子を励起すると共に、蛍光と混合されることによって、白色の光が放出されるようになる。
【００９１】
本実施の形態では、蛍光体発光部３２ａの前方に、投光部としてのパラボラリフレクタ３３が設けられているので、蛍光体発光部３２ａから放射された光は、パラボラリフレクタ３３を通して外部に投光されるようになっている。
【００９２】
尚、本実施の形態では、投光部としてのパラボラリフレクタ３３を使用しているが、必ずしもこれに限らず、他の自由曲面を有する凹面鏡からなるリフレクタを用いることができる。或いは、例えばレンズや、リフレクタとレンズとの組み合わせ等、公知の任意の光学系を適用することができる。また、レーザ素子２ａから蛍光体発光部３２ａまでの光路について、必ずしも本実施の形態の構成にする必要はなく、例えば、レーザ素子２ａからの出力が光ファイバ４等を通して蛍光体発光部３２ａに照射される構成であってもよい。
【００９３】
ここで、本実施の形態の発光部３２は、図７の（ａ）（ｂ）に示すように、蛍光体発光部３２ａを有している。この蛍光体発光部３２ａは、２．０ｍｍφの円形であり、透明基板３１の開口に設けられている。透明基板３１は、アルミニウムからなる金属製の保持部材としての機能を有している。
【００９４】
上記蛍光体発光部３２ａには、本実施の形態では、２種類の蛍光体粒子が含有されている。具体的には、平均粒径１０μｍの緑色発光蛍光体粒子（β−ＳｉＡｌＯＮ蛍光体）と平均粒径５μｍの赤色発光蛍光体粒子（ＣＡＳＮ蛍光体）とが含有されている。
【００９５】
蛍光体発光部３２ａは、蛍光体粒子を焼結し、板状のセラミックとした構成である。構成材料には有機物は含有されない。
【００９６】
本実施の形態では、波長４５０ｎｍのレーザ光Ｌ１により上記緑色発光蛍光体粒子及び赤色発光蛍光体粒子がそれぞれ励起され、散乱されたレーザ光Ｌ１による青色と、緑色発光蛍光体粒子から発せられる緑色の発光と、赤色発光蛍光体粒子から発せられる赤色の発光が生じ、それが混合されて白色となる。
【００９７】
蛍光体発光部３２ａは、蛍光体粒子同士が焼結されており、密に積層されている。
【００９８】
ところで、レーザ光Ｌ１にて蛍光体発光部３２ａの蛍光体粒子を励起して白色を得る場合、本実施の形態のように、複数種類の蛍光体粒子を混在させて蛍光体発光部３２ａを構成したときには、蛍光体発光部３２ａの内部には複数種類の蛍光体粒子がランダムに位置することになる。その蛍光体発光部３２ａを見ると、複数種類の複数の蛍光体粒子が、ランダムに表面に露出することになる。これをレーザ光Ｌ１で裏面から励起すると、蛍光体発光部３２ａ全体から放出される蛍光を混合すると白色になるように蛍光体粒子の配合を調整したとしても、蛍光体発光部３２ａの最上面においては微小な局所的には蛍光体粒子の複数の単色からなるランダムな配置を反映した、面内でランダムに複数の単色で斑に光る状態となっている。
【００９９】
また、この蛍光体発光部３２ａのサイズが数ｍｍ程度以上の比較的大きい場合には、構成する蛍光体粒子のサイズが相対的に小さくなるために、蛍光体発光部３２ａの表面における色の分布の影響は小さく、全体として白色で発光していると見ることができる。一方、蛍光体発光部３２ａのサイズが１ｍｍ程度以下の小さい場合には、蛍光体発光部３２ａのサイズに対して、それを構成する蛍光体粒子のサイズが相対的に大きくなり、無視できなくなる。この結果、蛍光体発光部３２ａの最前面の複数の色の発光を反映した発光パターンが問題となる。特に、蛍光体発光部３２ａの前面の輝度分布をそのまま拡大投影するような照明装置の場合には、その影響が無視できない。
【０１００】
そこで、本実施の形態の照明装置１Ｃでは、図６に示すように、蛍光体発光部３２ａにおいてレーザ光Ｌ１にて励起される位置つまり蛍光体発光部３２ａの中心位置Ｃが、投光部としての投光用レンズ２３の基準点Ｐから−ｚ方向にシフトした位置となるように配置している。尚、−ｚ方向とは、投光方向具体的には、図６において左側をいう。
【０１０１】
これにより、パラボラリフレクタ３３からターゲットであるスクリーンや路面等に投光されたときの投光パターンには蛍光体発光部３２ａの表面の発光パターンつまり近視野像が明瞭にターゲットに結像されることがなく。その結果、複数の発光ピークの異なる蛍光体粒子からの発光色が混在して投影され、均一化された白色光を投光することができるものとなる。
【０１０２】
ここで、投光光学系の基準点とは、例えば投光光学系が本実施の形態のようにパラボラリフレクタ３３であれば、その光学的な焦点位置が一例となる。また、所望の投光パターンを得るために設計された自由曲面又はマルチファセットミラー等であれば、その所望の投光パターンを、光源の近視野像が結像されることによって実現することができるときの光源位置に相当すると考えてよい。
【０１０３】
換言すれば、投光光学系の基準点とは、基準点に光源が存在する場合に、投光パターンに光源の像が結像される点である。
【０１０４】
ここで、仮に、光源である蛍光体発光部３２ａの中心位置Ｃがパラボラリフレクタ３３の基準点Ｐに一致している場合には、投光される光の色の分布が斑になる。詳細には、青色、緑色及び赤色の波長毎の位置分布が異なっており、位置毎に色の混合割合が異なる。その結果、目視においても均一な白色とはなっておらず、斑な色分布となる。
【０１０５】
これに対して、本実施の形態のように、光源である蛍光体発光部３２ａの中心位置Ｃがパラボラリフレクタ３３の基準点Ｐに対してずれている場合には、青色、緑色及び赤色の波長毎の位置分布が凡そ一致しており、目視でも均一な白色の投光パターン、つまり投光される光の色の分布が均一化されたものとなっている。
【０１０６】
〔実施の形態４〕
本発明のさらに他の実施の形態について図８及び図９に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１及〜実施の形態３と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１〜実施の形態３の図面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、その説明を省略する。
【０１０７】
本実施の形態の照明装置１Ｄは、図８に示すように、投光部が投光用レンズ４４にてなり、蛍光体発光部４２ａと投光用レンズ４４との間に集光光学系としての凹面リフレクタ４３が設けられたプロジェクタ型の照明装置となっている点が前記実施の形態１〜３の照明装置１Ａ〜１Ｃと異なっている。
【０１０８】
本実施の形態の照明装置１Ｄの構成について、図８及び図９の（ａ）（ｂ）に基づいて説明する。図８は、本実施の形態における照明装置１Ｄの構成を示す断面図である。図９の（ａ）は、照明装置１Ｄにおける発光装置４０の発光部４２の構成を示す平面図であり、図９の（ｂ）は発光部４２の構成を示す側面図である。
【０１０９】
本実施の形態の照明装置１Ｄは、図８に示すように、投光部が投光用レンズ４４にてなり、蛍光体発光部４２ａと投光用レンズ４４との光の経路の間に集光光学系としての凹面リフレクタ４３が設けられたプロジェクタ型の照明装置となっている。
【０１１０】
また、光源部２は、出力１Ｗのレーザ素子２ａを３個用いている。
【０１１１】
上記照明装置１Ｄでは、レーザ素子２ａから出射されたレーザ光Ｌ１を凸レンズからなる集光レンズ３を介して複数の光ファイバ４に結合させる。複数の光ファイバ４は束ねられ、その出力は折り返しミラー５と凸レンズからなる集光レンズ６を介して凹面鏡からなるパラボラリフレクタ４３に設けられた穴を通して蛍光体発光部４２ａに照射される。尚、上記の説明では、レーザ素子２ａからの出力を光ファイバ４等を通して蛍光体発光部４２ａに照射される構成を一例として示したが、レーザ素子２ａからの出力を別の光学系を通して蛍光体発光部４２ａに照射してもよい。
【０１１２】
ここで、蛍光体発光部４２ａは以降に述べる構成により複数の蛍光体粒子が含有されており、レーザ素子２ａからのレーザ光Ｌ１の照射を受けて励起され、白色の蛍光を発する。発せられた白色の蛍光は、集光光学系としての凹面リフレクタ４３を介して投光光学系としての非球面平凸レンズからなる投光用レンズ４４にて所望の方向へ投光される。
【０１１３】
ここで、本実施の形態の発光部４２における蛍光体発光部４２ａは、図９の（ａ）（ｂ）に示すように、０．３×１．０ｍｍの矩形に成形されている。上記蛍光体発光部４２ａは、窒化アルミニウムからなる高熱伝導性基板であるセラミックベース４１の上に搭載されている。
【０１１４】
上記蛍光体発光部４２ａには、本実施の形態では、２種類の蛍光体粒子が含有されている。具体的には、平均粒径８μｍの黄色発光蛍光体粒子（ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体）と平均粒径５μｍの赤色発光蛍光体粒子（ＣＡＳＮ蛍光体）とが含有されている。
【０１１５】
蛍光体発光部４２ａは、蛍光体粒子同士又は粒子と下地の材料とを、ＳｉＯ２又はＴｉＯ２からなるバインダー材料にて固着させた構成となっている。構成材料には有機物は含有されない。
【０１１６】
本実施の形態では、波長４５０ｎｍのレーザ光Ｌ１により上記黄色発光蛍光体粒子及び赤色発光蛍光体粒子がそれぞれ励起され、黄色及び赤色の発光が生じ、それらと波長４５０ｎｍの青色のレーザ光Ｌ１が散乱されたものとが混合されて白色となる。すなわち、本実施の形態では、レーザ素子２ａの発振波長として可視光である４５０ｎｍを用いており、レーザ素子２ａからのレーザ光Ｌ１も白色の照明光の一成分として利用している点が、前記実施の形態１〜実施の形態２と異なっている。
【０１１７】
ところで、レーザ光Ｌ１にて蛍光体発光部４２ａの蛍光体粒子を励起して白色を得る場合、本実施の形態のように、複数種類の蛍光体粒子を混在させて蛍光体発光部４２ａを構成したときには、蛍光体発光部４２ａの内部には複数種類の蛍光体粒子がランダムに位置することになる。その蛍光体発光部４２ａを見ると、複数種類の複数の蛍光体粒子が、ランダムに表面に露出することになる。これをレーザ光Ｌ１で励起すると、蛍光体発光部４２ａ全体から放出される蛍光を混合すると白色になるように蛍光体粒子の配合を調整したとしても、蛍光体発光部４２ａの最上面においては微小な局所的には蛍光体粒子の複数の単色からなるランダムな配置を反映した、面内でランダムに複数の単色で斑に光る状態となっている。
【０１１８】
また、この蛍光体発光部４２ａのサイズが数ｍｍ程度以上の比較的大きい場合には、構成する蛍光体粒子のサイズが相対的に小さくなるために、蛍光体発光部４２ａの表面における色の分布の影響は小さく、全体として白色で発光していると見ることができる。一方、蛍光体発光部４２ａのサイズが１ｍｍ程度以下の小さい場合には、蛍光体発光部４２ａのサイズに対して、それを構成する蛍光体粒子のサイズが相対的に大きくなり、無視できなくなる。この結果、蛍光体発光部４２ａの最上面の複数の色の発光を反映した発光パターンが問題となる。特に、蛍光体発光部４２ａの上面の輝度分布をそのまま拡大投影するような照明装置の場合には、その影響が無視できない。
【０１１９】
そこで、本実施の形態の照明装置１Ｄでは、図８に示すように、集光光学系としての凹面鏡からなる凹面リフレクタ４３と投光光学系としての非球面平凸レンズからなる投光用レンズ４４とを併用している。
【０１２０】
通常、このような構成を実現するためには、凹面鏡として楕円ミラー(回転楕円体の内壁の一部分)を用いることができる。すなわち、発光点である蛍光体発光部４２ａを楕円ミラーの第１基準点Ｐ１である第１焦点位置に配置すると、その光源像が楕円ミラーの第２基準点Ｐ２である第２焦点に結像され、その第２基準点Ｐ２を凸レンズからなる投光用レンズ４４の焦点位置に配置することにより楕円ミラーの第２基準点Ｐ２の光源像を遠方に投光することができるものである。このような構成においては、楕円ミラー及び凸レンズの焦点位置を基準点と呼ぶことができる。
【０１２１】
ここで、本実施の形態では、凹面鏡として用いた楕円ミラーとして、理想的な回転楕円体の内壁の一部を用いるのではなく、変形された回転楕円体の内壁の一部を用いた凹面リフレクタ４３としている。
【０１２２】
これにより、凹面鏡である凹面リフレクタ４３の第２基準点Ｐ２に結像される光源像は第１基準点Ｐ１にある実際の光源の発光パターンが変形されたものとなる。ここで、凹面リフレクタ４３について、回転楕円体の内壁のミラーのカーブを調整することによって、第２基準点Ｐ２に結像される蛍光体発光部４２ａの光源像を、第１基準点Ｐ１に配置された光源の色ムラが無くなり均一に混色されるようにすることができる。具体的には、例えば、光学シミュレーションを用いて色ムラが無くなるようにミラーの形状を最適化することが可能である。
【０１２３】
そして、投光光学系として、凹面リフレクタ４３の第２基準点Ｐ２の位置にできる光源像を投影するように非球面平凸レンズからなる投光用レンズ４４を配置する。本実施の形態では、凹面リフレクタ４３の第２基準点Ｐ２が非球面平凸レンズからなる投光用レンズ４４の焦点位置つまり非球面平凸レンズの基準点になるように投光用レンズ４４を配置している。
【０１２４】
これにより、投光光学系である凹面リフレクタ４３からターゲットであるスクリーン又は路面等に照らされた際の投光パターンには蛍光体発光部４２ａの表面の発光パターンである近視野像がくっきりとターゲットに結像されることがなくなる。その結果、複数の発光ピークの異なる蛍光体粒子からの発光色が混在して投影され、均一化された白色光を投光することができるようになる。
【０１２５】
このように、本実施の形態の照明装置１Ｄは、蛍光体発光部４２ａと投光部としての投光用レンズ４４との間には蛍光体発光部４２ａから放出される光を集光する集光光学系としての凹面リフレクタ４３が設けられていると共に、凹面リフレクタ４３は、集光された光の色の分布が均一化されるように形状が設定されている。
【０１２６】
したがって、色の分布が均一化された光を投光部から投光することにより、均一な色の光を投光することができる。
【０１２７】
また、本実施の形態の照明装置１Ｄでは、凹面リフレクタ４３は、凹面リフレクタ４３の光が集光する第１基準点Ｐ１に配置された蛍光体発光部４２ａの光源の像を、凹面リフレクタ４３の光が集光する第２基準点Ｐ２に結像させるものであると共に、第２基準点Ｐ２における蛍光体発光部４２ａの光源の像は、第１基準点Ｐ１に配置された蛍光体発光部４２ａの光源の像とは異なっている。
【０１２８】
これにより、確実に、色の分布が均一化された光を投光部から投光することができ、均一な色の光を投光することができる。
【０１２９】
すなわち、実施の形態１〜実施の形態３の照明装置１Ａ〜１Ｃでは、光源である蛍光体発光部１２ａ・２２ａ・３２ａをパラボラリフレクタ１３・投光用レンズ２３・パラボラリフレクタ３３の基準点Ｐからずらして配置することにより光源の色を均一化する構成としていた。これに対して、本実施の形態の照明装置１Ｄでは、光源である蛍光体発光部１２ａから放出される光を一旦集光する凹面リフレクタ４３をベースに、その凹面リフレクタ４３を変形させることによって集光された光源の像を変形させ、その結果、光源の像の色が均一化される構成となっている。そして、さらに別途投光用レンズ４４を準備することにより、色が均一化された光源の像を投光する。これにより、均一な色の光を投光することができるものとなっている。
【０１３０】
〔まとめ〕
本発明の態様１における照明装置１Ａ〜１Ｃは、励起光源（レーザ素子２ａ）から出射された励起光（レーザ光Ｌ１）を受けて励起される蛍光体粒子を含む蛍光体発光部１２ａ・２２ａ・３２ａと、上記蛍光体発光部１２ａ・２２ａ・３２ａから放出される光を投光する投光部（パラボラリフレクタ１３・投光用レンズ２３・パラボラリフレクタ３３）とを備え、上記蛍光体発光部１２ａ・２２ａ・３２ａは、発光のピーク波長が互いに異なる２種類以上の蛍光体粒子を含有していると共に、上記蛍光体発光部１２ａ・２２ａ・３２ａと上記投光部（パラボラリフレクタ１３・投光用レンズ２３・パラボラリフレクタ３３）との相対位置関係は、投光される光の色の分布が均一化されるように設定されていることを特徴としている。
【０１３１】
上記の発明によれば、照明装置は、励起光源から出射された励起光を受けて励起される蛍光体粒子を含む蛍光体発光部と、蛍光体発光部から放出される光を投光する投光部とを備え、蛍光体発光部は、発光のピーク波長が互いに異なる２種類以上の蛍光体粒子を含有している。
【０１３２】
ところで、この種の照明装置においては、各色の蛍光体を混ぜた場合には、蛍光体の分布に応じた色ムラが投光パターンに生じる。特に、励起光源としてレーザを使用した場合には、蛍光体粒子を含む蛍光体発光部を励起して高輝度光源とするので、発光部を小さくすることができる。このため、蛍光体発光部から放射される光の色ムラが大きくなる。
【０１３３】
この原因は、レーザで蛍光体粒子を高い光密度で励起した場合、高輝度であるが故に所定の光束を得ることができる光源サイズが小さくなる。そのため、一つの蛍光体粒子のサイズが光源サイズに占める割合が相対的に大きくなる。その結果、蛍光体粒子のサイズが発光部の全体サイズに対して十分に小さくなく、かつ密に詰まった蛍光体粒子を励起するので、発光部における個々の蛍光体粒子の発光が十分に混ざらず、発光部の表面で色のムラとして観測されるためである。
【０１３４】
具体的な現象として、一般に、投光部は基準点を有しており、基準点に光源が存在する場合には、投光される光の色の分布が斑になる。
【０１３５】
そこで、本発明では、蛍光体発光部と投光部との相対位置関係は、投光される光の色の分布が均一化されるように設定されている。すなわち、例えば、蛍光体発光部と投光部との相対位置関係として、蛍光体発光部の中心位置と投光部の基準点の位置とをずらすことによって、投光部から投光される投光パターンがボケ、投光される光の色の分布が均一化され、色ムラを抑制することができる。
【０１３６】
この場合、本発明では、色ムラを抑制するために、蛍光体発光部と投光部との相対位置関係を変えているだけであり、新たな部品の追加はない。
【０１３７】
したがって、部品点数を増加することなく色ムラを低減し得る照明装置を提供することができる。
【０１３８】
本発明の態様２における照明装置１Ａ〜１Ｃは、励起光源（レーザ素子２ａ）から出射された励起光（レーザ光Ｌ１）を受けて励起される蛍光体粒子を含む蛍光体発光部１２ａ・２２ａ・３２ａと、上記蛍光体発光部１２ａ・２２ａ・３２ａから放出される光を投光する投光部（パラボラリフレクタ１３・投光用レンズ２３・パラボラリフレクタ３３）とを備え、上記蛍光体発光部１２ａ・２２ａ・３２ａは、発光のピーク波長が互いに異なる２種類以上の蛍光体粒子を含有していると共に、上記投光部（パラボラリフレクタ１３・投光用レンズ２３・パラボラリフレクタ３３）は基準点Ｐを有し、上記蛍光体発光部１２ａ・２２ａ・３２ａの中心位置Ｃと上記投光部（パラボラリフレクタ１３・投光用レンズ２３・パラボラリフレクタ３３）の基準点Ｐの位置とは、互いに異なる位置に配置されていることを特徴としている。
【０１３９】
これにより、蛍光体発光部の中心位置と投光部の基準点の位置とは、互いに異なる位置に配置されているので、投光部から投光される投光パターンがボケ、投光される光の色の分布が均一化され、色ムラを抑制することができる。
【０１４０】
本発明の態様３における照明装置１Ａ〜１Ｃは、態様２における照明装置において、前記蛍光体発光部１２ａ・２２ａ・３２ａの中心の位置（中心位置Ｃ）と前記投光部（パラボラリフレクタ１３・投光用レンズ２３・パラボラリフレクタ３３）の基準点Ｐの位置とは、上記投光部（パラボラリフレクタ１３・投光用レンズ２３・パラボラリフレクタ３３）から投光される光の主たる投光方向に平行な方向に互いに位置が異なることが好ましい。
【０１４１】
これにより、投光部から投光される投光パターンがボケ、投光される光の色の分布が均一化され、確実に色ムラを抑制することができる。
【０１４２】
本発明の態様４における照明装置１Ａ〜１Ｃは、態様２又は３における照明装置において、前記蛍光体発光部１２ａ・２２ａ・３２ａの中心の位置（中心位置Ｃ）と前記投光部（パラボラリフレクタ１３・投光用レンズ２３・パラボラリフレクタ３３）の基準点Ｐの位置との間隔は、上記投光部（パラボラリフレクタ１３・投光用レンズ２３・パラボラリフレクタ３３）の焦点深度よりも大きいことが好ましい。
【０１４３】
例えば、蛍光体発光部の中心の位置と投光部の基準点の位置とをずらした場合に、そのずらした距離が投光部の焦点深度以下では、投光部から投光される投光パターンがボケることがない。
【０１４４】
これに対して、本発明では、前記蛍光体発光部の中心の位置と前記投光部の基準点の位置との間隔は、上記投光部の焦点深度よりも大きい。この結果、投光部から投光される投光パターンが確実にボケ、投光される光の色の分布が確実に均一化され、確実に色ムラを抑制することができる。
【０１４５】
本発明の態様５における照明装置１Ｄは、励起光源（レーザ素子２ａ）から出射された励起光（レーザ光Ｌ１）を受けて励起される蛍光体粒子を含む蛍光体発光部４２ａと、上記蛍光体発光部４２ａから放出される光を投光する投光部（投光用レンズ４４）とを備え、上記蛍光体発光部４２ａは、発光のピーク波長が互いに異なる２種類以上の蛍光体粒子を含有していると共に、上記蛍光体発光部４２ａと上記投光部（投光用レンズ４４）との光の経路間には上記蛍光体発光部４２ａから放出される光を集光する集光光学系（凹面リフレクタ４３）が設けられており、上記集光光学系（凹面リフレクタ４３）は、集光された光の色の分布が均一化されるように形状が設定されていることを特徴としている。
【０１４６】
本発明では、蛍光体発光部から放出される光を一旦集光する集光光学系が設けられており、その集光光学系の形状を変形させることによって蛍光体発光部から放出された像を変形させ、その結果、励起光源の像の色が均一化される構成となっている。
【０１４７】
そして、さらに、集光光学系からの光を受けて投光部からその投光パターンが投光される。
【０１４８】
したがって、色の分布が均一化された光を投光部から投光することにより、均一な色の光を投光することができるものとなる。
【０１４９】
本発明の態様６における照明装置１Ｄは、励起光源（レーザ素子２ａ）から出射された励起光（レーザ光Ｌ１）を受けて励起される蛍光体粒子を含む蛍光体発光部４２ａと、上記蛍光体発光部４２ａから放出される光を投光する投光部（投光用レンズ４４）とを備え、上記蛍光体発光部４２ａは、発光のピーク波長が互いに異なる２種類以上の蛍光体粒子を含有していると共に、上記蛍光体発光部４２ａと上記投光部（投光用レンズ４４）との光の経路間には上記蛍光体発光部４２ａから放出される光を集光する集光光学系（凹面リフレクタ４３）が設けられており、上記集光光学系（凹面リフレクタ４３）は、上記集光光学系（凹面リフレクタ４３）の光が集光する第１基準点Ｐ１に配置された前記蛍光体発光部４２ａの光源の像を、上記集光光学系（凹面リフレクタ４３）の光が集光する第２基準点Ｐ２に結像させるものであると共に、上記第２基準点Ｐ２における上記蛍光体発光部４２ａの光源の像は、上記第１基準点Ｐ１に配置された上記蛍光体発光部４２ａの光源の像とは異なっていることを特徴としている。
【０１５０】
これにより、集光光学系の第２基準点における蛍光体発光部の光源の像は、集光光学系の第１基準点に配置された蛍光体発光部の光源の像とは異なっているので、確実に、色の分布が均一化された光を投光部から投光することができ、均一な色の光を投光することができる。
【０１５１】
すなわち、態様２〜態様５の照明装置では、光源である蛍光体発光部を投光部の基準点からずらして配置することにより光源の色を均一化する構成としていた。これに対して、態様６の照明装置では、光源である蛍光体発光部から放出される光を一旦集光する集光光学系をベースに、その集光光学系を変形させることによって集光された光源の像を変形させ、その結果、光源の像の色が均一化される構成となっている。そして、さらに別途投光部を準備することにより、色が均一化された光源の像を投光する。これにより、均一な色の光を投光することができるものとなっている。
【０１５２】
本発明の態様７における車両用前照灯は、態様１〜６のいずれか１に記載の照明装置１Ａ〜１Ｄを備えていることを特徴としている。
【０１５３】
上記の発明によれば、部品点数を増加することなく色ムラを低減し得る照明装置を備えた車両用前照灯を提供することができる。
【０１５４】
尚、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。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
【符号の説明】
【０１５５】
１Ａ〜１Ｄ                    照明装置
２ａ                          レーザ素子（励起光源）
３・６                        集光レンズ
４                            光ファイバ
５                            折り返しミラー
１０・２０・３０・４０          発光装置
１２・２２・３２・４２          発光部
１２ａ・２２ａ・３２ａ・４２ａ  蛍光体発光部
１３・３３                      パラボラリフレクタ（投光部）
２３・４４                      投光用レンズ
４３                            凹面リフレクタ
Ｃ                              中心位置
Ｌ１                            レーザ光（励起光）
Ｌ２                            投光
Ｐ                              基準点
Ｐ１                            第１基準点
Ｐ２                            第２基準点
【図１】
2017195061.tif 000003
【図２】
2017195061.tif 000004
【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】
2017195061.tif 000009
【図８】
2017195061.tif 000010
【図９】
2017195061.tif 000011
【図１０】
2017195061.tif 000012