光源装置、照明装置、車両用前照灯および車両
【課題】照明光の色の均一性を向上させる。
【解決手段】本命に係るヘッドランプシステム１００は、レーザ光Ｌ１を出射する半導体レーザ素子１１と、半導体レーザ素子１１から出射されたレーザ光Ｌ１を受けて、レーザ光Ｌ１およびレーザ光Ｌ１の一部を波長変換した蛍光を、照明光Ｌ２として発する発光部１６と、発光部１６が発した照明光Ｌ２に含まれるレーザ光Ｌ１および蛍光を混合する拡散板１８と、を備える。
【解決手段】本命に係るヘッドランプシステム１００は、レーザ光Ｌ１を出射する半導体レーザ素子１１と、半導体レーザ素子１１から出射されたレーザ光Ｌ１を受けて、レーザ光Ｌ１およびレーザ光Ｌ１の一部を波長変換した蛍光を、照明光Ｌ２として発する発光部１６と、発光部１６が発した照明光Ｌ２に含まれるレーザ光Ｌ１および蛍光を混合する拡散板１８と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の光の混色により照明光を得る光源装置に関するものであり、より詳細には、励起光と当該励起光の一部が波長変換された光との混色により可視光を得て、その可視光を照明光として利用する光源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、青色帯（４４０〜４６０ｎｍ）でレーザ光を発振するＬＥＤまたは半導体レーザ素子を励起光源とし、発光部に含まれる緑色帯から赤色帯で発光する蛍光体（例えば、黄色に発光するＹＡＧ系蛍光体）を励起し、レーザ光の青色成分と蛍光の緑色から赤色の成分とを混色することにより白色光を得て、この白色光により照明を行う装置が提案されている。例えば、半導体レーザ素子を用いた例としては、特許文献１および２を挙げることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３５４４９５号公報（２００４年１２月１６日公開）
【特許文献２】特開２００８−１０８５５３号公報（２００８年０５月０８日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、発光部を、指向性を有するレーザ光で励起すると、蛍光は、発光部から等方的に出射されるが、レーザ光は、発光部表面での鏡面反射成分はもちろん、一旦発光部内に入った成分についても元の指向性をある程度保持したまま放出される。
【０００５】
その結果、見る角度（視角）によって照明光の色が大きく変化する問題というがある。例えば、青色レーザで黄色に発光するＹＡＧ蛍光体を含む発光部を励起した場合、視角によって青っぽく見えたり黄色っぽく見えたりし、照明光の色が不均一になる。
【０００６】
本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、励起光と、当該励起光が波長変換された変換光とを混色して照明光を得る光源装置において、照明光の色の均一性を向上させた光源装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る光源装置は、上記課題を解決するために、励起光を出射する励起光源と、前記励起光源から出射された励起光を受けて、前記励起光および当該励起光の一部を波長変換した波長変換光を、照明光として発する発光部と、前記発光部が発した前記照明光に含まれる前記励起光および前記波長変換光を混合する光混合部と、を備えることを特徴としている。
【０００８】
上記の構成では、発光部は、励起光源から出射された励起光を受けたとき、励起光と、当該励起光の一部を波長変換した波長変換光とを発し、光源装置はこれらの光を照明光として照射する。
【０００９】
ここで、発光部の所定の領域を照射するために、励起光には、指向性の高い光が一般的に用いられる。このため、発光部に照射された励起光のうち、波長変換されずにそのまま発光部から発せられた励起光は、元の指向性を保持したまま、特定の放射角度に偏った角度分布で異方的に放出される。
【００１０】
このため、発光部から発せられた励起光および波長変換光を、そのまま照明光として利用した場合、見る角度によって照明光の色が変化してしまい、照明光の色が不均一となる。
【００１１】
そこで、本発明に係る光源装置では、発光部から発せられた励起光と波長変換光とを混合する光混合部を備え、当該光混合部により混合された励起光および波長変換光を、照明光として出射する。このように、励起光と波長変換光とを光混合部により混合することで、励起光をそのまま照明光として出射するよりも、照明光に含まれる励起光および波長変換光の分布を均一にすることができる。
【００１２】
したがって、上記の構成によれば、照明光の色の均一性を向上させた光源装置を実現することができる。
【００１３】
また、本発明に係る光源装置では、前記光混合部は、前記照明光を透過しつつ拡散する拡散板であることが好ましい。
【００１４】
上記の構成のように、光混合部は、照明光を透過しつつ拡散する拡散板で実現することが可能である。拡散板には、例えば、入射面および出射面の少なくとも一方に、微小な凹凸が形成された投光性を有する板状の部材などを用いることが可能である。
【００１５】
したがって、上記の構成によれば、励起光と波長変換光とを混合する光混合部を容易、且つ、低コストに製造することができるので、光混合部の製造コストを低減することができる。
【００１６】
また、本発明に係る光源装置では、前記拡散板は、平行光を入射したときの出射光の光度分布の最大半値全幅が０．７度以上、３．０度以下であることが好ましい。
【００１７】
拡散板の光度分布の最大半値全幅が０．７度未満の場合、励起光と波長変換光とを十分に混合することができないため、均一な色の照明光を得ることができない。
【００１８】
一方、拡散板の光度分布の最大半値全幅が３．０度超の場合、拡散板における照明光の散乱により光量の損失が生じる。
【００１９】
したがって、上記の構成のように、拡散板の光度分布の最大半値全幅を、０．７度以上、３．０度以下とすることにより、光量の低下を抑制しつつ、照明光の色の均一性を向上させることができる。
【００２０】
また、本発明に係る光源装置では、前記拡散板には、マイクロレンズアレイパターンまたはサーフェスレリーフホログラムパターンが形成されていることが好ましい。
【００２１】
上記の構成によれば、拡散板に、マイクロレンズアレイパターンまたはサーフェスレリーフホログラムパターンが形成されているので、透過させた照明光の拡がりを拡散板によって制御することが可能となる。
【００２２】
したがって、上記の構成によれば、照明光の拡がりを制御して、光源装置の投光性を向上させることができる。
【００２３】
また、本発明に係る光源装置では、前記発光部が発した前記照明光を、所定の方向に向けて投光する投光部をさらに備えることが好ましい。
【００２４】
上記の構成によれば、発光部が発した照明光を、所定の投光方向に投光する投光部をさらに備えるので、照明光を所望の領域に向けて照射することが可能となる。
【００２５】
また、本発明に係る光源装置では、前記拡散板は、前記投光部により投光された前記照明光に含まれる前記励起光および前記波長変換光を混合することが好ましい。
【００２６】
上記の構成では、拡散板は、投光部により投光された照明光に含まれる励起光と波長変換光とを混合する。すなわち、上記の構成では、照明光の投光方向における光の進行方向に沿って、上流側に投光部が配され、下流側に拡散板が配置された構成である。
【００２７】
したがって、上記の構成によれば、投光部によって投光された照明光の光路上に、拡散板を配置すればよいため、既存の光源装置に、拡散板を組み入れることが容易となる。
【００２８】
また、本発明に係る光源装置では、前記投光部は、投影レンズであり、前記投影レンズは、前記拡散板に当接して設けられていることが好ましい。
【００２９】
上記の構成では、光源装置は、拡散板に当接して設けられた投影レンズを、投光部として備えるので、拡散板と投光部と一体的に形成することができる。
【００３０】
したがって、上記の構成によれば、光源装置を小型化することができる。
【００３１】
また、本発明に係る光源装置では、前記発光部が発した前記照明光を、前記光混合部に集光する集光部と、前記光混合部により混合された前記照明光を、所定の投光方向に投光する投光部と、をさらに備え、前記光混合部は、前記集光部により集光された光を内部で反射させて、前記投光部に向けて出射することが好ましい。
【００３２】
上記の構成では、発光部が発した照明光を、光混合部に集光する集光部と、光混合部により混合された前記照明光を、所定の投光方向に投光する投光部とをさらに備える。そして、光混合部は、発光部により集光された照明光を内部で反射させて、投光部に向けて出射する。
【００３３】
このため、励起光および波長変換光は、光混合部の内部で反射される過程において混合されるので、励起光と波長変換光との混合効率を高めることが可能となる。
【００３４】
したがって、上記の構成によれば、光源装置から照射される照明光の色の均一性をさらに向上させることができる。
【００３５】
また、本発明に係る光源装置では、前記励起光源は、半導体レーザ素子または発光ダイオードであり、前記励起光は、前記半導体レーザ素子または前記発光ダイオードから出射された可視光であることが好ましい。
【００３６】
上記の構成によれば、励起光源は、半導体レーザ素子または発光ダイオードであり、半導体レーザ素子または発光ダイオードレーザ光から出射された可視光を照明光の一部として利用することができる。
【００３７】
また、本発明に係る光源装置では、前記励起光は、レーザ光であることが好ましい。
【００３８】
上記の構成では、励起光としてレーザ光を用いるので、発光部を効率的に励起することが可能となる。
【００３９】
したがって、上記の構成によれば、輝度の高い照明光を得ることができる。
【００４０】
また、本発明に係る光源装置では、前記発光部は、前記励起光を受けて蛍光を発する蛍光体を含み、前記波長変換光は、前記励起光により励起された前記蛍光が発する蛍光であることが好ましい。
【００４１】
上記の構成では、発光部は、励起光を受けて蛍光を発する蛍光体を含み、蛍光体から放射された蛍光を照明光の一部として利用する。
【００４２】
したがって、上記の構成によれば、励起光源から出射された励起光と、蛍光体から放射された蛍光とを混合して照明光を得ることができるので、励起光源と蛍光体との組み合わせを変更することで、様々な色の照明光を得ることができる。
【００４３】
また、本発明に係る光源装置では、前記発光部は、前記励起光が照射される面である被照射面から、前記波長変換光を発することが好ましい。
【００４４】
上記の構成のように、励起光が照射される面である被照射面から波長変換光を発する発光部（反射型の発光部）では、放出される励起光の放射角度に偏りが生じ易い。
【００４５】
したがって、このような反射型の発光部を備える光源装置に対して、本発明を適用することで、照明光の色の均一性を効果的に改善することができる。
【００４６】
また、本発明に係る照明装置は、上記課題を解決するために、上記光源装置を備えていることを特徴としている。
【００４７】
したがって、上記の構成によれば、照明光の色の均一性を向上させた照明装置を実現することができる。
【００４８】
また、本発明に係る車両用前照灯は、上記課題を解決するために、上記光源装置を備えていることを特徴としている。
【００４９】
したがって、上記の構成によれば、照明光の色の均一性を向上させた車両用前照灯を実現することができる。
【００５０】
また、本発明に係る車両用前照灯は、前記光源装置を備えた車両用前照灯であって、前記拡散板は、前記光源装置を外部環境から保護するための車両用前照灯カバーとして構成されていることが好ましい。
【００５１】
上記の構成では、拡散板は、光源装置を外部環境から保護するための車両用前照灯カバーを兼ねているため、車両用前照灯の部品数を減少させることができる。
【００５２】
したがって、上記の構成によれば、照明光の色の均一性を向上させた車両用前照灯を、低コストで実現することができる。
【００５３】
また、本発明に係る車両は、上記課題を解決するために、上記車両用前照灯を備えることを特徴としている。
【００５４】
上記の構成によれば、色の均一性を向上させた照明光を照射可能な車両を実現することができる。
【発明の効果】
【００５５】
以上のように、本発明に係る光源装置は、励起光を出射する励起光源と、前記励起光源から出射された励起光を受けて、前記励起光および当該励起光の一部を波長変換した波長変換光を、照明光として発する発光部と、前記発光部が発した前記照明光に含まれる前記励起光および前記波長変換光を混合する光混合部とを備える。
【００５６】
それゆえ、本発明によれば、照明光の色の均一性を向上させた光源装置を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】実施形態１に係るヘッドランプシステムの概略構成を示す断面図である。
【図２】図１に示されるリフレクタの回転放物面を示す概念図である。
【図３】投光部材として、投影レンズを備えた光源装置の概略構成を示す断面図であり、（ａ）は、反射型の発光部を備えた光源装置を示し、（ｂ）は、透過型の発光部を備えた光源装置を示す。
【図４】図１に示されるヘッドランプシステムの変形例の概略構成を示す断面図である。
【図５】実施形態２に係る光源装置の概略構成を示す断面図である。
【図６】集光部材として、集光レンズを備えた光源装置の概略構成を示す断面図である。
【図７】投光部材として、リフレクタを備えた光源装置の概略構成を示す断面図である。
【図８】本発明に係る光源装置の、第１の実施例の概略構成を示す断面図である。
【図９】本発明に係る光源装置の、第２の実施例の概略構成を示す断面図である。
【図１０】本発明に係る光源装置の、第３の実施例の概略構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５８】
〔実施形態１〕
本発明に係る光源装置の第１の実施形態について、図１〜図４に基づいて説明すれば、以下のとおりである。本実施形態では、光源装置を自動車用のヘッドランプシステムに適用した場合について説明する。ただし、本発明に係る光源装置は、自動車以外の車両用前照灯、或いは、その他の照明装置に適用することも可能である。
【００５９】
１．ヘッドランプシステム１００の構成
まず、本実施形態に係るヘッドランプシステム（車両用前照灯）１００の構成について図１および図２を参照して説明する。
【００６０】
図１は、本実施形態に係るヘッドランプシステム１００の概略構成を示す断面図である。図１に示されるように、ヘッドランプシステム１００は、光源装置１と、ハウジング２と、ヘッドランプカバー３とを備えている。ヘッドランプシステム１００は、搭載される自動車の前側両端部に、それぞれ１つずつ配置される。
【００６１】
（１）光源装置
光源装置１は、半導体レーザ素子１１と、集光レンズ１２と、光ファイバ１３と、凸レンズ１４と、反射ミラー１５と、発光部１６と、リフレクタ１７と、拡散板１８と、金属ベース１９とを備えている。
【００６２】
（１−１）半導体レーザ素子
半導体レーザ素子（励起光源）１１は、レーザ光（励起光）Ｌ１を発振する励起光源として機能するものである。半導体レーザ素子１１は、複数設けられていてもよい。その場合、複数の半導体レーザ素子１１のそれぞれからレーザ光Ｌ１が発振される。
【００６３】
半導体レーザ素子１１から発振されるレーザ光Ｌ１は、空間的および時間的に位相が揃っており、その波長は単一波長である。励起光としてレーザ光Ｌ１を用いることで、後述する発光部１６に含まれる蛍光体を効率的に励起することが可能となるので、輝度の高い照明光Ｌ２を得ることができる。
【００６４】
半導体レーザ素子１１は、１チップに１個の発光点を有するものであり、例えば、青色レーザ光（４４０ｎｍ・４５０ｎｍ）、緑色レーザ光（５３０ｎｍ・５３３ｎｍ）、赤色レーザ光（６４０ｎｍ）などのレーザ光Ｌ１を発振する。半導体レーザ素子１１が発振するレーザ光Ｌ１の波長は、必要に応じて適宜変更可能である。
【００６５】
なお、光源装置１は、励起光源として半導体レーザ素子１１を備えているが、励起光源は半導体レーザ素子１１に限定されない。半導体レーザ素子１１に代えて、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）などで励起光源を実現してもよい。
【００６６】
（１−２）集光レンズ
集光レンズ１２は、半導体レーザ素子１１から発振されたレーザ光Ｌ１を、光ファイバ１３の一方の端部である入力端部に集光させるためのレンズである。このような機能を有するレンズであれば、集光レンズ１２の形状および材質は特に限定されないが、４０５ｎｍ近傍の光の透過率が高く、且つ、耐熱性のよい材料であることが好ましい。
【００６７】
（１−３）光ファイバ
光ファイバ１３は、半導体レーザ素子１１が発振したレーザ光Ｌ１を凸レンズ１４へと導く導光部材である。光ファイバ１３は、中芯のコアを、当該コアよりも屈折率の低いクラッドで覆った２層構造を有している。入力端部から入力されたレーザ光Ｌ１は、光ファイバ１３の内部を通り、他方の端部である出力端部から出力される。光ファイバ１３の出力端部はフェルールなどにより束ねられている。
【００６８】
（１−４）凸レンズ
凸レンズ１４は、光ファイバ１３の出力端部から出力されたレーザ光Ｌ１のビーム径を、発光部１６の被照射面１６ａ全体に照射されるように調整するものである。凸レンズ１４は、光ファイバ１３の出力端部から出力されたレーザ光Ｌ１を反射ミラー１５に向けて出射するように位置決めされている。
【００６９】
（１−５）反射ミラー
反射ミラー１５は、凸レンズ１４によってビーム径が調整されたレーザ光Ｌ１を、発光部１６に向けて反射するものである。反射ミラー１５によって反射されたレーザ光Ｌ１は、リフレクタ１７の窓部１７ｂを通って発光部１６へと導かれる。
【００７０】
（１−６）発光部
発光部１６は、半導体レーザ素子１１から発振されたレーザ光Ｌ１を受けて、レーザ光Ｌ１およびレーザ光Ｌ１の一部を波長変換した蛍光を、照明光Ｌ２として発するものである。本実施形態では、発光部１６は、蛍光（波長変換光）を発する蛍光体（蛍光物質）を含んでいる。
【００７１】
具体的には、発光部１６は、蛍光体の粒子をガラス樹脂などに混ぜて固めたもの、蛍光体の粒子をバインダーに混ぜて塗布したもの、蛍光体の粒子を焼結・プレス成形などで固めたもの、蛍光体の粒子を何らかの方法でバルク状に加工したもの、バルク内に蛍光体の粒子を分散させたもの、熱伝導率の高い材質からなる基板上にバインダーに覆われた蛍光体の粒子を堆積させたもの、或いは、樹脂などに蛍光体の粒子を混ぜて薄膜状に形成したものなどである。
【００７２】
蛍光体としては、例えば、酸窒化物系蛍光体（例えば、サイアロン蛍光体）またはＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ナノ粒子蛍光体（例えば、インジュウムリン：ＩｎＰ）などを用いることができる。これらの蛍光体は、半導体レーザ素子１１から発振された高い出力（および／または光密度）のレーザ光Ｌ１に対しての熱耐性が高いので、発光部１６に含まれる蛍光体として最適である。
【００７３】
ただし、発光部１６に含まれる蛍光体は、上述したものに限定されず、窒化物蛍光体など、その他の蛍光体であってもよい。
【００７４】
また、ヘッドランプシステム１００の照明光Ｌ２の色は、法律により規定されており、所定の範囲の色度を有する白色にしなければならない。そこで、照明光Ｌ２を白色とするために、レーザ光Ｌ１と蛍光体との組み合わせが適宜選択される。
【００７５】
例えば、青色レーザ光を、黄色蛍光体を含む発光部１６に照射することにより、青色レーザの青色成分と黄色蛍光とを混色して白色の照明光Ｌ２を生成することができる。
【００７６】
また、青色レーザ光を、赤色蛍光体および黄色蛍光体を含む発光部１６に照射することにより、青色レーザの青色成分と、赤色蛍光および緑色蛍光とを混色して白色の照明光Ｌ２を生成することができる。
【００７７】
さらに、青色レーザ光および緑色レーザ光を、赤色蛍光体を含む発光部１６に照射することにより、青色レーザの青色成分および緑色レーザ光の緑色成分と、赤色蛍光とを混色して白色の照明光Ｌ２を生成することができる。
【００７８】
或いは、青色レーザ光、緑色レーザ光および赤色レーザ光を、黄色蛍光体を含む発光部１６に照射することにより、青色レーザの青色成分、緑色レーザ光の緑色成分および赤色レーザの赤色成分と、黄色蛍光とを混色して白色の照明光Ｌ２を生成することができる。
【００７９】
これにより、青色レーザ光、緑色レーザ光および赤色レーザ光によって白色の照明光を生成した際の演色性の悪化を、黄色蛍光体による広い波長の蛍光により好適に補うことができる。なお、これらの組み合わせによれば、緑色・黄色・燈色・赤色に至る照明光Ｌ２の色再現性を高めることが可能となる。
【００８０】
この発光部１６は、金属ベース１９上であり、且つ、リフレクタ１７のほぼ焦点位置に配置されてり、被照射面１６ａに照射されたレーザ光Ｌ１を受けて、レーザ光Ｌ１および蛍光を、主に被照射面１６ａから照明光Ｌ２として発する。このため、発光部１６から発せられた照明光Ｌ２は、リフレクタ１７の反射曲面によって反射されることで、その光路が制御される。
【００８１】
なお、ヘッドランプシステム１００では、レーザ光Ｌ１が照射される被照射面１６ａから蛍光を発する発光部（反射型の発光部）１６を備えた構成である。しかしながら、これに代えて、被照射面１６ａに照射されたレーザ光Ｌ１を透過させ、被照射面１６ａと対向する面から蛍光を発する発光部（透過型の発光部）１６を備えた構成としてもよい。
【００８２】
（１−７）リフレクタ
リフレクタ（投光部）１７は、発光部１６が発した照明光Ｌ２を、所定の方向に向けて投光する投光部材であり、本実施形態では、拡散板１８に向けて照明光Ｌ２を反射させる。このリフレクタ１７は、例えば、金属薄膜がその表面に形成された部材であってもよいし、金属製の部材であってもよい。
【００８３】
図２は、本実施形態に係るリフレクタ１７の回転放物面を示す概念図である。図２に示されるように、本実施形態では、放物線の対称軸を回転軸として当該放物線を回転させることによって形成される曲面（放物曲面）を、上記の回転軸を含む平面で切断することによって得られるハーフパラボラミラーのリフレクタ１７を用いている。
【００８４】
本実施形態では、リフレクタ１７は、レーザ光Ｌ１を反射する方向に半円形の開口部１７ａが形成されている。
【００８５】
また、半導体レーザ素子１１は、リフレクタ１７の外部に配置されており、リフレクタ１７には、レーザ光Ｌ１を透過または通過させる窓部１７ｂが形成されている。この窓部１７ｂは、貫通孔であってもよいし、レーザ光Ｌ１を透過可能な透明部材を含むものであってもよい。
【００８６】
さらに、窓部１７ｂは、本実施形態のように複数の半導体レーザ素子１１に共通のものが１つ設けられていてもよいし、各半導体レーザ素子１１に対応した複数の窓部１７ｂが設けられていてもよい。
【００８７】
なお、リフレクタ１７は、閉じた円形の開口部１７ａを有するパラボラミラーまたはその一部を含むものであってもよい。また、リフレクタ１７は、パラボラミラーに限定されず、楕円形状や自由曲面形状、或いはマルチファセット化されたマルチリフレクタであってもよい。
【００８８】
（１−８）拡散板
拡散板（光混合部）１８は、発光部１６が発した照明光Ｌ２を透過しつつ、照明光Ｌ２に含まれるレーザ光Ｌ１と蛍光とを混合する光混合部材である。拡散板１８は、リフレクタ１７によって反射された照明光Ｌ２のすべてが透過するように、リフレクタ１７の開口部１７ａを塞ぐように、リフレクタ１７の端部に当接して配置されている。
【００８９】
ここで、発光部１６に照射されたレーザ光Ｌ１のうち、蛍光体によって波長変換されずにそのまま発光部１６から発せられたレーザ光Ｌ１は、指向性を保持したまま、特定の放射角度に偏った角度分布で異方的に放出される。
【００９０】
このため、発光部１６から発せられたレーザ光Ｌ１および蛍光をリフレクタ１７で反射して、そのまま照明光Ｌ２としてヘッドランプシステム１００から出射した場合、見る角度によって照明光Ｌ２の色が変化してしまい、均一な色の照明光Ｌ２を得ることができない。
【００９１】
そこで、本実施形態に係るヘッドランプシステム１００では、発光部１６から発せられた照明光Ｌ２を混合する拡散板１８を備え、拡散板１８によって照明光Ｌ２に含まれるレーザ光Ｌ１と蛍光とを混合した後、照明光Ｌ２として出射する。このように、レーザ光Ｌ１と蛍光とを拡散板１８によって混合することで、照明光Ｌ２に含まれるレーザ光Ｌ１および蛍光の分布の不均一性を改善することができる。
【００９２】
この拡散板１８は、ポリカーボネート、ガラスまたはアクリルなどの光透過性を有する材質から構成することができる。例えば、拡散板１８は、照明光Ｌ２が入射される入射面１８ａ、および照明光Ｌ２を出射する出射面１８ｂの少なくとも一方に、微小な凹凸を形成することで実現することができる。このように、入射面１８ａまたは出射面１８ｂの少なくとも一方に、微小な凹凸を形成して拡散板１８を構成することにより、光混合部材の製造コストを低減することができる。
【００９３】
また、拡散板１８の、入射面１８ａおよび出射面１８ｂの少なくとも一方に、マイクロレンズアレイパターンまたはサーフェスレリーフホログラムパターンが形成されていてもよい。このように、入射面１８ａまたは出射面１８ｂの少なくとも一方に、マイクロレンズアレイパターンまたはサーフェスレリーフホログラムパターンが形成された拡散板１８を用いることにより、出射した照明光Ｌ２の拡がりを拡散板１８によって制御することができるため、照明光Ｌ２の投光性を向上させることができる。
【００９４】
このような拡散板１８は、平行光を入射したときの出射光の光度分布の最大半値全幅が０．７度以上、３．０度以下であることが好ましい。拡散板１８の光度分布の最大半値全幅が０．７度未満の場合、レーザ光Ｌ１と蛍光とを十分に混合することができないため、均一な色の照明光Ｌ２を得ることができない。
【００９５】
一方、拡散板１８の光度分布の最大半値全幅が３．０超の場合、拡散板１８における照明光Ｌ２の散乱により光量の損失が生じる。
【００９６】
したがって、拡散板１８の光度分布の最大半値全幅を、０．７度以上、３．０度以下とすることにより、光量の低下を抑制しつつ、照明光Ｌ２の色の均一性を向上させることができる。
【００９７】
また、拡散板１８は、リフレクタ１７によって反射された後の照明光Ｌ２を透過させて、照明光Ｌ２に含まれるレーザ光Ｌ１と蛍光とを混合することが好ましい。これにより、リフレクタ１７よって反射された照明光Ｌ２の光路上に拡散板１８を配置すればよいため、既存の光源装置に、拡散板１８を組み入れることが容易となる。
【００９８】
（１−９）金属ベース
金属ベース１９は、発光部１６などを支持する板状の支持部材であり、例えば、銅や鉄などの金属からなる。このため、金属ベース１０は熱伝導性が高く、発光部１６で発生した熱を効率的に放熱させることができる。
【００９９】
なお、本実施形態では、金属ベース１９を金属で構成しているが、金属からなるものに限定されず、金属以外の熱伝導性が高い物質（ガラス、サファイアなど）を含む部材で構成でもよい。
【０１００】
ただし、発光部１６と当接する金属ベース１９の表面は、反射加工が施されて、反射面として機能することが好ましい。当該表面を反射面として機能させることにより、発光部１６の被照射面（上面）１６ａから入射したレーザ光Ｌ１、および蛍光体から放射された蛍光を、当該反射面によって反射させることで、照明光Ｌ２をリフレクタ１７へ向かわせることができる。
【０１０１】
この金属ベース１９は、リフレクタ１７によって覆われているため、リフレクタ１７の反射曲面と対向する面を有していると言える。
【０１０２】
なお、本実施形態では、金属ベース１９の発光部１６が設けられている側の表面は、リフレクタ１７の回転放物面の回転軸と概ね平行であり、当該回転軸を概ね含んでいるが、これに限定されるものではない。
【０１０３】
（２）ハウジング
ハウジング２は、その内部に、光源装置１を収容する筐体部材である。ハウジング２からその外部に向けて、半導体レーザ素子１１に設けられた２つの電極リード線が出ており、それら２つの電極リード線はレーザ駆動回路（図示省略）に接続されている。そのレーザ駆動回路は、２つの電極リード線の間に連続的に、或いは、間欠的に、所定の電位差を印加することによって、半導体レーザ素子１１を駆動するための駆動電流を半導体レーザ素子１１に注入する。なお、ハウジング２は、遮光性を有する遮光部材で構成することが好ましい。
【０１０４】
（３）ヘッドランプカバー
ヘッドランプカバー（車両用前照灯カバー）３は、光源装置１を外部環境から保護するためのものである。ヘッドランプカバー３は、リフレクタ１７の開口部１７ａと対向するように設けられており、光源装置１からの照明光Ｌ２を透過させる。この照明光Ｌ２を透過させるという観点からいえば、ヘッドランプカバー３は、光源装置１からの照明光Ｌ２が通過する領域のみ透過材質で形成されていてもよい。
【０１０５】
ヘッドランプカバー３は、透明であればどのような材質であってもよく、耐久性、製造コストなどの条件に応じて、最適な材料を選択することができる。
【０１０６】
２．ヘッドランプシステムの動作
次に、ヘッドランプシステム１００の動作について説明する。各半導体レーザ素子１１が発振したレーザ光Ｌ１は、それぞれ集光レンズ１２を通って光ファイバ１３の入力端部で結合される。各光ファイバ１３は束ねられ、光ファイバ１３の出力端部側に設けられた凸レンズ１４によってレーザ光Ｌ１のビーム径が調整されて反射ミラー１５に出射される。これにより、発光部１６の被照射面１６ａ全体にレーザ光Ｌ１が照射されるように、光スポットの大きさを調整することができる。
【０１０７】
反射ミラー１５によって反射されたレーザ光Ｌ１は、リフレクタ１７の一部に開けた窓部１７ｂを通って発光部１６の被照射面１６ａに照射される。発光部１６に照射されたレーザ光Ｌ１は、発光部１６に含まれる蛍光体によって、その一部が吸収されて波長変換された蛍光となる。
【０１０８】
そして、発光部１６は、レーザ光Ｌ１および蛍光を、照明光Ｌ２として発する。このとき、蛍光は、発光部から等方的（全方位）に発せられるが、レーザ光Ｌ１は、発光部１６から特定の放射角度に偏った角度分布で異方的に放出される。
【０１０９】
発光部１６から発せられた照明光Ｌ２は、リフレクタ１７によって開口部１７ａの方向に反射され、拡散板１８を透過する。このとき、照明光Ｌ２が拡散板１８によって拡散されることにより、照明光Ｌ２に含まれるレーザ光Ｌ１と蛍光とが混合される。これにより、照明光Ｌ２に含まれるレーザ光Ｌ１および蛍光の分布の不均一性が改善されるので、照明光Ｌ２の色の均一性を向上させることができる。
【０１１０】
３．変形例
次に、本実施形態に係る光源装置１およびヘッドランプシステム１００の変形例について、図３および図４を参照して説明する。
【０１１１】
（１）変形例１
ヘッドランプシステム１００では、光源装置１は、投光部材としてリフレクタ１７を備えているが、投光部材はリフレクタ１７に限定されない。発光部１６が発した照明光Ｌ２を、所定の方向に向けて投光する機能を有するものであれば、投光部材として用いることが可能である。
【０１１２】
図３は、投光部材として、投影レンズ２０を備えた光源装置１ａ・１ｂの概略構成を示す断面図であり、（ａ）は、反射型の発光部１６を備えた光源装置１ａを示し、（ｂ）は透過型の発光部１６を備えた光源装置１ｂを示す。
【０１１３】
図３（ａ）に示される光源装置１ａのように、リフレクタ１７を設けずに、発光部１６の被照射面１６ａに対向する位置に、拡散板１８および投影レンズ（投光部）２０を並べて配置した構成としてもよい。
【０１１４】
投影レンズ２０は、拡散板１８を透過した照明光Ｌ２を、所定の角度範囲で投影する凸レンズである。
【０１１５】
ヒートシンク２１は、レーザ光Ｌ１が照射されることで発光部１６に生じる熱を、発光部１６と接触する接触面を介して放熱させる。ヒートシンク２１は、熱が伝導しやすいアルミや銅などの金属材料が用いることが好ましいが、熱伝導性の高い材料であれば特に限定されない。
【０１１６】
反射型の発光部１６を備える光源装置１ａでは、発光部１６は、ヒートシンク２１上に配置されており、発光部１６と当接するヒートシンク２１の表面には、反射加工が施され、反射面として機能する。これにより、発光部１６の被照射面１６ａから入射したレーザ光Ｌ１および蛍光を、当該反射面で反射させることで、照明光Ｌ２を拡散板１８へ向かわせることができる。
【０１１７】
また、図３（ｂ）に示される透過型の発光部１６を備える光源装置１ｂでは、発光部１６は、ガラスなどの透明板２２上に配置されており、透明板２２を介して、発光部１６の被照射面１６ａにレーザ光Ｌ１が照射される。これにより、発光部１６の被照射面１６ａから入射したレーザ光Ｌ１を透過させ、レーザ光Ｌ１および蛍光を、被照射面１６ａと対向する出射面１６ｂから拡散板１８に向けて、出射することができる。
【０１１８】
ここで、投光部材として投影レンズ２０を備える光源装置１ａ・１ｂでは、投影レンズ２０を、拡散板１８に当接させて設けることが好ましい。拡散板１８に投影レンズ２０を当接させて配置することで、拡散板１８と投影レンズ２０とを一体的に形成することができるので、光源装置１ａを小型化することができる。
【０１１９】
（２）変形例２
また、ヘッドランプシステム１００では、拡散板１８がリフレクタ１７の開口部１７ａを塞ぐように、リフレクタ１７の端部に当接して配置されているが、拡散板１８の配置位置は特に限定されない。発光部１６によって発せられた照明光Ｌ２が透過するように、拡散板１８が配置されていればよい。
【０１２０】
例えば、拡散板１８は、リフレクタ１７がレーザ光Ｌ１を投光する方向に、リフレクタ１７から所定の間隔をおいて配置されていてもよい。このように、拡散板１８が配置される位置は、光源装置１の使用態様などに応じて適宜変更することができる。
【０１２１】
図４は、ヘッドランプシステム１００の変形例の概略構成を示す断面図である。図４に示されるように、ヘッドランプシステム１００ａでは、光源装置１を外部環境から保護するためのヘッドランプカバー（車両用前照灯カバー）として、拡散板１８Ａが構成されている。
【０１２２】
このように、ヘッドランプカバーを拡散板１８Ａで構成することにより、ヘッドランプシステム１００ａの部品数を減少させることができるので、ヘッドランプシステム１００ａの製造コストを低減することができる。
【０１２３】
４．実施形態１の総括
以上のように、本実施形態に係るヘッドランプシステム１００は、レーザ光Ｌ１を出射する半導体レーザ素子１１と、半導体レーザ素子１１から出射されたレーザ光Ｌ１を受けて、レーザ光Ｌ１およびレーザ光Ｌ１の一部を波長変換した蛍光を、照明光Ｌ２として発する発光部１６と、発光部１６が発した照明光Ｌ２に含まれるレーザ光Ｌ１および蛍光を混合する拡散板１８と、を備える。
【０１２４】
ヘッドランプシステム１００によれば、拡散板１８によって混合されたレーザ光Ｌ１および蛍光を、照明光Ｌ２として出射するため、照明光Ｌ２に含まれるレーザ光および蛍光の分布の不均一性を改善することができる。
【０１２５】
それゆえ、本実施形態によれば、照明光Ｌ２の色の均一性を向上させたヘッドランプシステム１００を実現することができる。
【０１２６】
〔実施形態２〕
本発明に係る光源装置の第２の実施形態について、図５〜図７に基づいて説明すれば、以下のとおりである。前記実施形態では、光混合部として拡散板１８を備えた光源装置１について説明したが、本実施形態では、光混合部としてロッドレンズを備えた光源装置について説明する。
【０１２７】
なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した図面と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記して説明する。
【０１２８】
１．光源装置の構成
まず、本実施形態に係る光源装置の構成について、図５を参照して説明する。図５は、本実施形態に係る光源装置５１の要部構成を示す断面図である。図５に示されるように、光源装置５１は、発光部１６と、ヒートシンク２１と、楕円ミラー５２と、ロッドレンズ（光混合部）５３と、投影レンズ２０とを備えている。なお、説明の便宜上、図５では、半導体レーザ素子１１など、光源装置５１が備える一部の部材については省略している。
【０１２９】
（１）楕円ミラー
楕円ミラー（集光部）５２は、発光部１６から発せられた照明光Ｌ２を、ロッドレンズ５３に向けて集光する集光部材である。楕円ミラー５２は、回転軸上に、第１の焦点および第２の焦点を有している。楕円ミラー５２の第１の焦点には、ヒートシンク２１によって支持された発光部１６が配置されており、第２の焦点には、ロッドレンズ５３の入射端部５３ａが配置されている。これにより、楕円ミラー５２は、発光部１６から発せられた照明光Ｌ２を、ロッドレンズ５３の入射端部５３ａに向けて集光することができる。
【０１３０】
（２）ロッドレンズ
ロッドレンズ５３は、楕円ミラー５２によって集光された照明光Ｌ２に含まれるレーザ光Ｌ１と蛍光とを混合する光混合部材である。ロッドレンズ５３は、楕円ミラー５２によって集光された光を入射端部５３ａから入射させ、内部で反射させながら出射端部５３ｂにまで導光し、出射端部５３ｂから投影レンズ２０に向けて出射する。照明光Ｌ２は、ロッドレンズ５３の内部で反射される過程においてレーザ光Ｌ１と蛍光とが十分に混合されるので、レーザ光Ｌ１と蛍光とを効率的に混合することができる。
【０１３１】
このように、レーザ光Ｌ１と蛍光とをロッドレンズ５３によって混合することで、照明光Ｌ２に含まれるレーザ光Ｌ１および蛍光の分布の不均一性を改善して、照明光Ｌ２の色の均一性をさらに向上させることができる。
【０１３２】
なお、ロッドレンズ５３は、例えば、直径が２ｍｍであり、入射端部５３ａから出射端部５３ｂまでの長さが１０ｍｍｍのガラスなどで実現することができる。また、ロッドレンズ５３の形状は、円柱状でも角柱状でもよく、所望される照明光のスポットの形状に合わせて選択すればよい。
【０１３３】
２．変形例
次に、本実施形態に係る光源装置５１の変形例について、図６および図７を参照して説明する。
【０１３４】
（１）変形例１
光源装置５１では、集光部材として楕円ミラー５２を備えているが、集光部材は楕円ミラー５２に限定されない。発光部１６から発せられた照明光Ｌ２を、ロッドレンズ５３に向けて集光する機能を有するものであれば、集光部材として用いることが可能である。
【０１３５】
図６は、集光部材として、集光レンズ５４を備えた光源装置５１ａの概略構成を示す断面図である。図６に示される光源装置５１ａのように、楕円ミラー５２を設けずに、発光部１６とロッドレンズ５３との間に、集光レンズ（集光部）５４を配置した構成としてもよい。
【０１３６】
このように、集光部材として集光レンズ５４を備えることにより、拡散板１８と光源装置５１ａを小型化することができる。
【０１３７】
（２）変形例２
また、光源装置５１は、投光部材として投影レンズ２０を備えているが、投光部材は投影レンズ２０に限定されない。ロッドレンズ５３を備えた構成においても、投光部材として、実施形態１で説明したリフレクタ１７を用いることが可能である。
【０１３８】
図７は、投光部材として、リフレクタ１７を備えた光源装置５１ｂの概略構成を示す断面図である。図７に示されるように、光源装置５１ｂは、投影レンズ２０に代えて、リフレクタ１７を備え、ロッドレンズ５３の出射端部５３ｂが、リフレクタ１７のほぼ焦点位置に配置される。これにより、光源装置５１ｂでは、ロッドレンズ５３の出射端部５３ｂから出射された照明光Ｌ２を、リフレクタ１７射曲面によって反射させることで、その光路を制御することができる。
【０１３９】
なお、光源装置５１ｂのように、リフレクタ１７を投光部材といて用いた場合、ロッドレンズ５３は、入射端部５３ａから出射端部５３ｂに向けて徐々に先細りしたテーパー形状であることが好ましい。これにより、出射端部５３ｂを小径化することができるので、リフレクタ１７の焦点位置に出射端部５３ｂを配置した場合に、出射端部５３ｂがリフレクタ１７に対する点光源として機能し、リフレクタ１７によって、照明光Ｌ２の光路をより正確に制御することができる。
【０１４０】
３．実施形態２の総括
以上のように、本実施形態に係る光源装置５１は、レーザ光Ｌ１を出射する半導体レーザ素子１１と、半導体レーザ素子１１から出射されたレーザ光Ｌ１を受けて、レーザ光Ｌ１およびレーザ光Ｌ１の一部を波長変換した蛍光を、照明光Ｌ２として発する発光部１６と、発光部１６が発した照明光Ｌ２を集光する楕円ミラー５２と、楕円ミラー５２によって集光された照明光Ｌ２を内部で反射させて、照明光Ｌ２に含まれるレーザ光Ｌ１および蛍光を混合するロッドレンズ５３と、を備えている。
【０１４１】
光源装置５１によれば、レーザ光Ｌ１および蛍光とは、ロッドレンズ５３の内部で反射される過程において混合されるので、レーザ光Ｌ１と蛍光との混合効率を高めることが可能となる。
【０１４２】
したがって、本実施形態によれば、照明光Ｌ２の色の均一性をさらに向上させた光源装置５１を実現することができる。
【実施例１】
【０１４３】
本発明に係る光源装置に関する第１の実施例について、図８に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した図面と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記して説明する。
【０１４４】
図８は、本実施例に係る光源装置１ｃの概略構成を示す断面図である。図８に示されるように、光源装置１ｃは、半導体レーザ素子１１と、集光レンズ１２と、光ファイバ１３と、凸レンズ１４と、反射ミラー１５と、発光部１６と、リフレクタ１７と、拡散板１８と、金属ベース１９とを備えている。
【０１４５】
本実施例に係る光源装置１ｃでは、青色レーザ光（４５０ｎｍ）を発振し、出力が１Ｗである半導体レーザ素子１１を４つ備えている。
【０１４６】
発光部１６は、青色レーザ光を受けて黄色蛍光を発する黄色蛍光体を含んでおり、黄色蛍光体の成分は、（Ｙ１−ｘ−ｙＧｄｘＣｅｙ）３Ａｌ５Ｏ１２（０．１≦ｘ≦０．５５、０．０１≦ｙ≦０．４）である。発光部１６のサイズは、直径２ｍｍ×厚さ０．１ｍｍの円盤状であり、黄色蛍光体の粒子が樹脂に混ぜられて金属ベース１９に塗布している。
【０１４７】
リフレクタ１７は、半径３０ｍｍの半円形の開口部１７ａを有するハーフパラボラミラーであり、その奥行きは３０ｍｍである。リフレクタ１７には、レーザ光Ｌ１を透過または通過させる窓部１７ｂを形成している。発光部１６は、Ａｌが蒸着された銅製の金属ベース１９上にあるリフレクタ１７の焦点位置に配置している。
【０１４８】
拡散板１８の材質はポリカーボネートであり、厚さ１ｍｍである。また、拡散板１８の入射面１８ａには、表面がスリガラス状となるように微小な凹凸を形成しており、平行光を入射したときの出射光の光度分布の最大半値全幅は、２．０度である。
【０１４９】
拡散板１８は、リフレクタ１７の開口部１７ａを塞ぐように、リフレクタ１７の端部に当接して配置している。
【０１５０】
このような構成の光源装置１ｃでは、各半導体レーザ素子１１が発振したレーザ光Ｌ１は、それぞれ集光レンズ１２を通して光ファイバ１３の出力端部で結合される。レーザ光Ｌ１は、光ファイバ１３の出力端部側に設けられた凸レンズ１４によって、ビーム径が調整されて反射ミラー１５に照射される。
【０１５１】
反射ミラー１５によって反射されたレーザ光Ｌ１は、リフレクタ１７の一部に開けた窓部１７ｂを通して発光部１６に照射される。光源装置１ｃでは、発光部１６の被照射面１６ａに対してレーザ光Ｌ１が４５°の角度で照射される。発光部１６に照射されたレーザ光Ｌ１は、一部が黄色蛍光体に吸収されて波長変換されて黄色蛍光となり、他の一部がそのまま外部に異方的に放出される。
【０１５２】
発光部１６から外部に発せられた青色レーザ光と黄色蛍光とは、リフレクタ１７によって開口部１７ａの方向に反射され、拡散板１８を透過して混合されてから光源装置１から照明光Ｌ２として出射される。
【０１５３】
本実施例では、青色レーザの青色成分と黄色蛍光とが混合された、色ムラの少ない白色の照明光Ｌ２が、拡散板１８の出射面１８ｂから出射された。
【０１５４】
このように、本実施例に係る光源装置１ｃによれば、青色レーザ光および黄色蛍光を用いて、色の均一性を向上させた白色の照明光Ｌ２を得ることができた。
【実施例２】
【０１５５】
本発明に係る光源装置に関する第２の実施例について、図９に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した図面と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記して説明する。
【０１５６】
図９は、本実施例に係る光源装置１ｄの概略構成を示す断面図である。図９に示されるように、光源装置１ｄは、半導体レーザ素子１１と、集光レンズ１２と、光ファイバ１３と、凸レンズ１４と、発光部１６と、リフレクタ１７と、拡散板１８とを備えている。
【０１５７】
本実施例に係る光源装置１ｄでは、青色レーザ光（４５０ｎｍ）を発振し、出力が１Ｗである半導体レーザ素子１１を３つ備えている。
【０１５８】
発光部１６は、青色レーザ光を受けて黄色蛍光を発する黄色蛍光体、および青色レーザ光を受けて赤色蛍光を発する赤色蛍光体を含んでいる。黄色蛍光体の成分は、（Ｙ１−ｘ−ｙＧｄｘＣｅｙ）３Ａｌ５Ｏ１２（０．１≦ｘ≦０．５５、０．０１≦ｙ≦０．４）であり、赤色蛍光体の成分は、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕである。発光部１６のサイズは、直径１．０ｍｍ×厚さ０．１ｍｍであり、黄色蛍光体および赤色蛍光体の粒子が電気泳動法により製膜している。
【０１５９】
リフレクタ１７は、半径５０ｍｍの円形の開口部１７ａを有するパラボラミラーであり、その奥行きは１２０ｍｍである。リフレクタ１７の回転軸上に位置する底部には、窓部１７ｂを形成している。発光部１６は、窓部１７ｂを塞ぐように、リフレクタ１７の底部に高熱伝導性接着剤で貼付して配置している。
【０１６０】
拡散板１８の材質はガラスであり、厚さ１ｍｍである。拡散板１８の入射面１８ａには、表面がスリガラス状となるように微小な凹凸を形成している。拡散板１８は、リフレクタ１７の内部において、リフレクタ１７の内周面に当接して配置している。
【０１６１】
光源装置１ｄでは、凸レンズ１４と、発光部１６と、拡散板１８とは、リフレクタ１７の回転軸に沿ってそれぞれ配置されている。
【０１６２】
このような構成の光源装置１ｄでは、各半導体レーザ素子１１が発振したレーザ光Ｌ１は、それぞれ集光レンズ１２を通して光ファイバ１３の出力端部で結合される。レーザ光Ｌ１は、光ファイバ１３の出力端部側に設けられた凸レンズ１４によってビーム径が調整されて、リフレクタ１７の底部に開けた窓部１７ｂを通して発光部１６に照射される。光源装置１ｄでは、発光部１６に対してレーザ光Ｌ１がリフレクタ１７の回転軸に沿って照射される。
【０１６３】
発光部１６に照射されたレーザ光Ｌ１は、一部が黄色蛍光体および赤色蛍光体に吸収されて波長変換されて黄色蛍光または赤色蛍光となり、他の一部がそのまま外部に放出される。
【０１６４】
発光部１６から外部に発せられたレーザ光Ｌ１と黄色蛍光および赤色蛍光とは、リフレクタ１７によって開口部１７ａの方向に反射され、拡散板１８を透過して、光源装置１ｄから照明光Ｌ２として出射される。
【０１６５】
本実施例では、青色レーザ光の青色成分と黄色および赤色蛍光とが混合された色ムラの少ない白色の照明光Ｌ２が、拡散板１８の出射面１８ｂから出射された。
【０１６６】
このように、本実施例に係る光源装置１ｄによれば、青色レーザ光、黄色蛍光および赤色蛍光を用いて、色の均一性を向上させた白色の照明光Ｌ２を得ることができた。
【実施例３】
【０１６７】
本発明に係る光源装置に関する第３の実施例について、図１０に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した図面と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記して説明する。
【０１６８】
図１０は、本実施例に係る光源装置１ｅの概略構成を示す断面図である。図１０に示されるように、光源装置１ｅは、半導体レーザ素子１１と、集光レンズ１２と、光ファイバ１３と、凸レンズ１４と、発光部１６と、反射部５５と、拡散板１８と、投影レンズ２０とを備えている。
【０１６９】
本実施例に係る光源装置１ｅでは、青色レーザ光（４５０ｎｍ）を発振し、出力１Ｗである半導体レーザ素子１１を２つ、並びに、緑色レーザ光（５３０ｎｍ）を発振し、出力が０．５Ｗである半導体レーザ素子１１を３つ備えている。
【０１７０】
発光部１６は、青色レーザ光を受けて赤色蛍光を発する赤蛍光体を含んでいる。赤色蛍光体の成分は、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕである。発光部１６のサイズは、直径１ｍｍ×厚さ１．０ｍｍであり、樹脂に蛍光を分散させて形成している。
【０１７１】
リフレクタ１７は、半径５０ｍｍの円形の開口部１７ａを有するパラボラミラーであり、その奥行きは１００ｍｍである。リフレクタ１７の回転軸上に位置する底部には、窓部１７ｂを形成している。発光部１６は、リフレクタ１７の回転軸上にあるリフレクタ１７の第１の焦点ｆ１に、金属製の支持棒（図示省略）によって支持されている。
【０１７２】
拡散板１８の材質はアクリルであり、厚さ０．２ｍｍである。拡散板１８の入射面１８ａには、表面がスリガラス状となるように微小な凹凸を形成している。拡散板１８は、リフレクタ１７の開口部１７ａを塞ぐように、リフレクタ１７の端部に当接して配置している。
【０１７３】
投影レンズ２０は、拡散板１８を透過した照明光Ｌ２を所定の角度範囲で投影するものであり、拡散板１８の出射面１８ｂに当接して配置されている。
【０１７４】
このような構成の光源装置１ｅでは、各半導体レーザ素子１１が発振したレーザ光Ｌ１は、それぞれ集光レンズ１２を通して光ファイバ１３の出力端部で結合される。レーザ光Ｌ１は、光ファイバ１３の出力端部側に設けられた凸レンズ１４によってビーム径が調整されて、リフレクタ１７の底部に開けた窓部１７ｂを通して発光部１６に照射される。光源装置１ｅでは、発光部１６に対してレーザ光Ｌ１がリフレクタ１７の回転軸に沿って照射される。発光部１６に照射されたレーザ光Ｌ１は、一部が赤色蛍光体に吸収されて波長変換されて赤色蛍光となり、他の一部がそのまま外部に放出される。
【０１７５】
第１の焦点ｆ１に配置された発光部１６から外部に発せられたレーザ光Ｌ１および赤色蛍光は、リフレクタ１７によって第２の焦点ｆ２に向かって反射され、第２の焦点ｆ２を通過したあと、拡散板１８を透過する。拡散板１８を透過して混合されたレーザ光Ｌ１および赤色蛍光は、投影レンズ２０によって所定の角度範囲で投影される。
【０１７６】
本実施例では、青色レーザ光の青色成分および緑色レーザ光の緑色成分と、赤色蛍光とが混合された、色ムラの少ない白色の照明光Ｌ２が投影レンズ２０から出射された。
【０１７７】
このように、本実施例に係る光源装置１ｅによれば、青色レーザ光、緑色レーザ光および赤色蛍光を用いて、色の均一性を向上させた、白色の照明光Ｌ２を得ることができる。
【０１７８】
本発明は、上述した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】
【０１７９】
本発明は、光源装置や照明装置、特に車両用などのヘッドランプに好適に適用することができる。
【符号の説明】
【０１８０】
１ 光源装置
１ａ 光源装置
１ｂ 光源装置
１ｃ 光源装置
１ｄ 光源装置
３ ヘッドランプカバー（車両用前照灯カバー）
１１ 半導体レーザ素子（励起光源）
１６ 発光部
１６ａ 被照射面
１７ リフレクタ（投光部）
１８ 拡散板（光混合部）
１８Ａ 拡散板（光混合部）
２０ 投影レンズ（投光部）
５１ 光源装置
５１ａ 光源装置
５１ｂ 光源装置
５２ 楕円ミラー（集光部）
５３ ロッドレンズ（光混合部）
５４ 集光レンズ（集光部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の光の混色により照明光を得る光源装置に関するものであり、より詳細には、励起光と当該励起光の一部が波長変換された光との混色により可視光を得て、その可視光を照明光として利用する光源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、青色帯（４４０〜４６０ｎｍ）でレーザ光を発振するＬＥＤまたは半導体レーザ素子を励起光源とし、発光部に含まれる緑色帯から赤色帯で発光する蛍光体（例えば、黄色に発光するＹＡＧ系蛍光体）を励起し、レーザ光の青色成分と蛍光の緑色から赤色の成分とを混色することにより白色光を得て、この白色光により照明を行う装置が提案されている。例えば、半導体レーザ素子を用いた例としては、特許文献１および２を挙げることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３５４４９５号公報（２００４年１２月１６日公開）
【特許文献２】特開２００８−１０８５５３号公報（２００８年０５月０８日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、発光部を、指向性を有するレーザ光で励起すると、蛍光は、発光部から等方的に出射されるが、レーザ光は、発光部表面での鏡面反射成分はもちろん、一旦発光部内に入った成分についても元の指向性をある程度保持したまま放出される。
【０００５】
その結果、見る角度（視角）によって照明光の色が大きく変化する問題というがある。例えば、青色レーザで黄色に発光するＹＡＧ蛍光体を含む発光部を励起した場合、視角によって青っぽく見えたり黄色っぽく見えたりし、照明光の色が不均一になる。
【０００６】
本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、励起光と、当該励起光が波長変換された変換光とを混色して照明光を得る光源装置において、照明光の色の均一性を向上させた光源装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る光源装置は、上記課題を解決するために、励起光を出射する励起光源と、前記励起光源から出射された励起光を受けて、前記励起光および当該励起光の一部を波長変換した波長変換光を、照明光として発する発光部と、前記発光部が発した前記照明光に含まれる前記励起光および前記波長変換光を混合する光混合部と、を備えることを特徴としている。
【０００８】
上記の構成では、発光部は、励起光源から出射された励起光を受けたとき、励起光と、当該励起光の一部を波長変換した波長変換光とを発し、光源装置はこれらの光を照明光として照射する。
【０００９】
ここで、発光部の所定の領域を照射するために、励起光には、指向性の高い光が一般的に用いられる。このため、発光部に照射された励起光のうち、波長変換されずにそのまま発光部から発せられた励起光は、元の指向性を保持したまま、特定の放射角度に偏った角度分布で異方的に放出される。
【００１０】
このため、発光部から発せられた励起光および波長変換光を、そのまま照明光として利用した場合、見る角度によって照明光の色が変化してしまい、照明光の色が不均一となる。
【００１１】
そこで、本発明に係る光源装置では、発光部から発せられた励起光と波長変換光とを混合する光混合部を備え、当該光混合部により混合された励起光および波長変換光を、照明光として出射する。このように、励起光と波長変換光とを光混合部により混合することで、励起光をそのまま照明光として出射するよりも、照明光に含まれる励起光および波長変換光の分布を均一にすることができる。
【００１２】
したがって、上記の構成によれば、照明光の色の均一性を向上させた光源装置を実現することができる。
【００１３】
また、本発明に係る光源装置では、前記光混合部は、前記照明光を透過しつつ拡散する拡散板であることが好ましい。
【００１４】
上記の構成のように、光混合部は、照明光を透過しつつ拡散する拡散板で実現することが可能である。拡散板には、例えば、入射面および出射面の少なくとも一方に、微小な凹凸が形成された投光性を有する板状の部材などを用いることが可能である。
【００１５】
したがって、上記の構成によれば、励起光と波長変換光とを混合する光混合部を容易、且つ、低コストに製造することができるので、光混合部の製造コストを低減することができる。
【００１６】
また、本発明に係る光源装置では、前記拡散板は、平行光を入射したときの出射光の光度分布の最大半値全幅が０．７度以上、３．０度以下であることが好ましい。
【００１７】
拡散板の光度分布の最大半値全幅が０．７度未満の場合、励起光と波長変換光とを十分に混合することができないため、均一な色の照明光を得ることができない。
【００１８】
一方、拡散板の光度分布の最大半値全幅が３．０度超の場合、拡散板における照明光の散乱により光量の損失が生じる。
【００１９】
したがって、上記の構成のように、拡散板の光度分布の最大半値全幅を、０．７度以上、３．０度以下とすることにより、光量の低下を抑制しつつ、照明光の色の均一性を向上させることができる。
【００２０】
また、本発明に係る光源装置では、前記拡散板には、マイクロレンズアレイパターンまたはサーフェスレリーフホログラムパターンが形成されていることが好ましい。
【００２１】
上記の構成によれば、拡散板に、マイクロレンズアレイパターンまたはサーフェスレリーフホログラムパターンが形成されているので、透過させた照明光の拡がりを拡散板によって制御することが可能となる。
【００２２】
したがって、上記の構成によれば、照明光の拡がりを制御して、光源装置の投光性を向上させることができる。
【００２３】
また、本発明に係る光源装置では、前記発光部が発した前記照明光を、所定の方向に向けて投光する投光部をさらに備えることが好ましい。
【００２４】
上記の構成によれば、発光部が発した照明光を、所定の投光方向に投光する投光部をさらに備えるので、照明光を所望の領域に向けて照射することが可能となる。
【００２５】
また、本発明に係る光源装置では、前記拡散板は、前記投光部により投光された前記照明光に含まれる前記励起光および前記波長変換光を混合することが好ましい。
【００２６】
上記の構成では、拡散板は、投光部により投光された照明光に含まれる励起光と波長変換光とを混合する。すなわち、上記の構成では、照明光の投光方向における光の進行方向に沿って、上流側に投光部が配され、下流側に拡散板が配置された構成である。
【００２７】
したがって、上記の構成によれば、投光部によって投光された照明光の光路上に、拡散板を配置すればよいため、既存の光源装置に、拡散板を組み入れることが容易となる。
【００２８】
また、本発明に係る光源装置では、前記投光部は、投影レンズであり、前記投影レンズは、前記拡散板に当接して設けられていることが好ましい。
【００２９】
上記の構成では、光源装置は、拡散板に当接して設けられた投影レンズを、投光部として備えるので、拡散板と投光部と一体的に形成することができる。
【００３０】
したがって、上記の構成によれば、光源装置を小型化することができる。
【００３１】
また、本発明に係る光源装置では、前記発光部が発した前記照明光を、前記光混合部に集光する集光部と、前記光混合部により混合された前記照明光を、所定の投光方向に投光する投光部と、をさらに備え、前記光混合部は、前記集光部により集光された光を内部で反射させて、前記投光部に向けて出射することが好ましい。
【００３２】
上記の構成では、発光部が発した照明光を、光混合部に集光する集光部と、光混合部により混合された前記照明光を、所定の投光方向に投光する投光部とをさらに備える。そして、光混合部は、発光部により集光された照明光を内部で反射させて、投光部に向けて出射する。
【００３３】
このため、励起光および波長変換光は、光混合部の内部で反射される過程において混合されるので、励起光と波長変換光との混合効率を高めることが可能となる。
【００３４】
したがって、上記の構成によれば、光源装置から照射される照明光の色の均一性をさらに向上させることができる。
【００３５】
また、本発明に係る光源装置では、前記励起光源は、半導体レーザ素子または発光ダイオードであり、前記励起光は、前記半導体レーザ素子または前記発光ダイオードから出射された可視光であることが好ましい。
【００３６】
上記の構成によれば、励起光源は、半導体レーザ素子または発光ダイオードであり、半導体レーザ素子または発光ダイオードレーザ光から出射された可視光を照明光の一部として利用することができる。
【００３７】
また、本発明に係る光源装置では、前記励起光は、レーザ光であることが好ましい。
【００３８】
上記の構成では、励起光としてレーザ光を用いるので、発光部を効率的に励起することが可能となる。
【００３９】
したがって、上記の構成によれば、輝度の高い照明光を得ることができる。
【００４０】
また、本発明に係る光源装置では、前記発光部は、前記励起光を受けて蛍光を発する蛍光体を含み、前記波長変換光は、前記励起光により励起された前記蛍光が発する蛍光であることが好ましい。
【００４１】
上記の構成では、発光部は、励起光を受けて蛍光を発する蛍光体を含み、蛍光体から放射された蛍光を照明光の一部として利用する。
【００４２】
したがって、上記の構成によれば、励起光源から出射された励起光と、蛍光体から放射された蛍光とを混合して照明光を得ることができるので、励起光源と蛍光体との組み合わせを変更することで、様々な色の照明光を得ることができる。
【００４３】
また、本発明に係る光源装置では、前記発光部は、前記励起光が照射される面である被照射面から、前記波長変換光を発することが好ましい。
【００４４】
上記の構成のように、励起光が照射される面である被照射面から波長変換光を発する発光部（反射型の発光部）では、放出される励起光の放射角度に偏りが生じ易い。
【００４５】
したがって、このような反射型の発光部を備える光源装置に対して、本発明を適用することで、照明光の色の均一性を効果的に改善することができる。
【００４６】
また、本発明に係る照明装置は、上記課題を解決するために、上記光源装置を備えていることを特徴としている。
【００４７】
したがって、上記の構成によれば、照明光の色の均一性を向上させた照明装置を実現することができる。
【００４８】
また、本発明に係る車両用前照灯は、上記課題を解決するために、上記光源装置を備えていることを特徴としている。
【００４９】
したがって、上記の構成によれば、照明光の色の均一性を向上させた車両用前照灯を実現することができる。
【００５０】
また、本発明に係る車両用前照灯は、前記光源装置を備えた車両用前照灯であって、前記拡散板は、前記光源装置を外部環境から保護するための車両用前照灯カバーとして構成されていることが好ましい。
【００５１】
上記の構成では、拡散板は、光源装置を外部環境から保護するための車両用前照灯カバーを兼ねているため、車両用前照灯の部品数を減少させることができる。
【００５２】
したがって、上記の構成によれば、照明光の色の均一性を向上させた車両用前照灯を、低コストで実現することができる。
【００５３】
また、本発明に係る車両は、上記課題を解決するために、上記車両用前照灯を備えることを特徴としている。
【００５４】
上記の構成によれば、色の均一性を向上させた照明光を照射可能な車両を実現することができる。
【発明の効果】
【００５５】
以上のように、本発明に係る光源装置は、励起光を出射する励起光源と、前記励起光源から出射された励起光を受けて、前記励起光および当該励起光の一部を波長変換した波長変換光を、照明光として発する発光部と、前記発光部が発した前記照明光に含まれる前記励起光および前記波長変換光を混合する光混合部とを備える。
【００５６】
それゆえ、本発明によれば、照明光の色の均一性を向上させた光源装置を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】実施形態１に係るヘッドランプシステムの概略構成を示す断面図である。
【図２】図１に示されるリフレクタの回転放物面を示す概念図である。
【図３】投光部材として、投影レンズを備えた光源装置の概略構成を示す断面図であり、（ａ）は、反射型の発光部を備えた光源装置を示し、（ｂ）は、透過型の発光部を備えた光源装置を示す。
【図４】図１に示されるヘッドランプシステムの変形例の概略構成を示す断面図である。
【図５】実施形態２に係る光源装置の概略構成を示す断面図である。
【図６】集光部材として、集光レンズを備えた光源装置の概略構成を示す断面図である。
【図７】投光部材として、リフレクタを備えた光源装置の概略構成を示す断面図である。
【図８】本発明に係る光源装置の、第１の実施例の概略構成を示す断面図である。
【図９】本発明に係る光源装置の、第２の実施例の概略構成を示す断面図である。
【図１０】本発明に係る光源装置の、第３の実施例の概略構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５８】
〔実施形態１〕
本発明に係る光源装置の第１の実施形態について、図１〜図４に基づいて説明すれば、以下のとおりである。本実施形態では、光源装置を自動車用のヘッドランプシステムに適用した場合について説明する。ただし、本発明に係る光源装置は、自動車以外の車両用前照灯、或いは、その他の照明装置に適用することも可能である。
【００５９】
１．ヘッドランプシステム１００の構成
まず、本実施形態に係るヘッドランプシステム（車両用前照灯）１００の構成について図１および図２を参照して説明する。
【００６０】
図１は、本実施形態に係るヘッドランプシステム１００の概略構成を示す断面図である。図１に示されるように、ヘッドランプシステム１００は、光源装置１と、ハウジング２と、ヘッドランプカバー３とを備えている。ヘッドランプシステム１００は、搭載される自動車の前側両端部に、それぞれ１つずつ配置される。
【００６１】
（１）光源装置
光源装置１は、半導体レーザ素子１１と、集光レンズ１２と、光ファイバ１３と、凸レンズ１４と、反射ミラー１５と、発光部１６と、リフレクタ１７と、拡散板１８と、金属ベース１９とを備えている。
【００６２】
（１−１）半導体レーザ素子
半導体レーザ素子（励起光源）１１は、レーザ光（励起光）Ｌ１を発振する励起光源として機能するものである。半導体レーザ素子１１は、複数設けられていてもよい。その場合、複数の半導体レーザ素子１１のそれぞれからレーザ光Ｌ１が発振される。
【００６３】
半導体レーザ素子１１から発振されるレーザ光Ｌ１は、空間的および時間的に位相が揃っており、その波長は単一波長である。励起光としてレーザ光Ｌ１を用いることで、後述する発光部１６に含まれる蛍光体を効率的に励起することが可能となるので、輝度の高い照明光Ｌ２を得ることができる。
【００６４】
半導体レーザ素子１１は、１チップに１個の発光点を有するものであり、例えば、青色レーザ光（４４０ｎｍ・４５０ｎｍ）、緑色レーザ光（５３０ｎｍ・５３３ｎｍ）、赤色レーザ光（６４０ｎｍ）などのレーザ光Ｌ１を発振する。半導体レーザ素子１１が発振するレーザ光Ｌ１の波長は、必要に応じて適宜変更可能である。
【００６５】
なお、光源装置１は、励起光源として半導体レーザ素子１１を備えているが、励起光源は半導体レーザ素子１１に限定されない。半導体レーザ素子１１に代えて、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）などで励起光源を実現してもよい。
【００６６】
（１−２）集光レンズ
集光レンズ１２は、半導体レーザ素子１１から発振されたレーザ光Ｌ１を、光ファイバ１３の一方の端部である入力端部に集光させるためのレンズである。このような機能を有するレンズであれば、集光レンズ１２の形状および材質は特に限定されないが、４０５ｎｍ近傍の光の透過率が高く、且つ、耐熱性のよい材料であることが好ましい。
【００６７】
（１−３）光ファイバ
光ファイバ１３は、半導体レーザ素子１１が発振したレーザ光Ｌ１を凸レンズ１４へと導く導光部材である。光ファイバ１３は、中芯のコアを、当該コアよりも屈折率の低いクラッドで覆った２層構造を有している。入力端部から入力されたレーザ光Ｌ１は、光ファイバ１３の内部を通り、他方の端部である出力端部から出力される。光ファイバ１３の出力端部はフェルールなどにより束ねられている。
【００６８】
（１−４）凸レンズ
凸レンズ１４は、光ファイバ１３の出力端部から出力されたレーザ光Ｌ１のビーム径を、発光部１６の被照射面１６ａ全体に照射されるように調整するものである。凸レンズ１４は、光ファイバ１３の出力端部から出力されたレーザ光Ｌ１を反射ミラー１５に向けて出射するように位置決めされている。
【００６９】
（１−５）反射ミラー
反射ミラー１５は、凸レンズ１４によってビーム径が調整されたレーザ光Ｌ１を、発光部１６に向けて反射するものである。反射ミラー１５によって反射されたレーザ光Ｌ１は、リフレクタ１７の窓部１７ｂを通って発光部１６へと導かれる。
【００７０】
（１−６）発光部
発光部１６は、半導体レーザ素子１１から発振されたレーザ光Ｌ１を受けて、レーザ光Ｌ１およびレーザ光Ｌ１の一部を波長変換した蛍光を、照明光Ｌ２として発するものである。本実施形態では、発光部１６は、蛍光（波長変換光）を発する蛍光体（蛍光物質）を含んでいる。
【００７１】
具体的には、発光部１６は、蛍光体の粒子をガラス樹脂などに混ぜて固めたもの、蛍光体の粒子をバインダーに混ぜて塗布したもの、蛍光体の粒子を焼結・プレス成形などで固めたもの、蛍光体の粒子を何らかの方法でバルク状に加工したもの、バルク内に蛍光体の粒子を分散させたもの、熱伝導率の高い材質からなる基板上にバインダーに覆われた蛍光体の粒子を堆積させたもの、或いは、樹脂などに蛍光体の粒子を混ぜて薄膜状に形成したものなどである。
【００７２】
蛍光体としては、例えば、酸窒化物系蛍光体（例えば、サイアロン蛍光体）またはＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ナノ粒子蛍光体（例えば、インジュウムリン：ＩｎＰ）などを用いることができる。これらの蛍光体は、半導体レーザ素子１１から発振された高い出力（および／または光密度）のレーザ光Ｌ１に対しての熱耐性が高いので、発光部１６に含まれる蛍光体として最適である。
【００７３】
ただし、発光部１６に含まれる蛍光体は、上述したものに限定されず、窒化物蛍光体など、その他の蛍光体であってもよい。
【００７４】
また、ヘッドランプシステム１００の照明光Ｌ２の色は、法律により規定されており、所定の範囲の色度を有する白色にしなければならない。そこで、照明光Ｌ２を白色とするために、レーザ光Ｌ１と蛍光体との組み合わせが適宜選択される。
【００７５】
例えば、青色レーザ光を、黄色蛍光体を含む発光部１６に照射することにより、青色レーザの青色成分と黄色蛍光とを混色して白色の照明光Ｌ２を生成することができる。
【００７６】
また、青色レーザ光を、赤色蛍光体および黄色蛍光体を含む発光部１６に照射することにより、青色レーザの青色成分と、赤色蛍光および緑色蛍光とを混色して白色の照明光Ｌ２を生成することができる。
【００７７】
さらに、青色レーザ光および緑色レーザ光を、赤色蛍光体を含む発光部１６に照射することにより、青色レーザの青色成分および緑色レーザ光の緑色成分と、赤色蛍光とを混色して白色の照明光Ｌ２を生成することができる。
【００７８】
或いは、青色レーザ光、緑色レーザ光および赤色レーザ光を、黄色蛍光体を含む発光部１６に照射することにより、青色レーザの青色成分、緑色レーザ光の緑色成分および赤色レーザの赤色成分と、黄色蛍光とを混色して白色の照明光Ｌ２を生成することができる。
【００７９】
これにより、青色レーザ光、緑色レーザ光および赤色レーザ光によって白色の照明光を生成した際の演色性の悪化を、黄色蛍光体による広い波長の蛍光により好適に補うことができる。なお、これらの組み合わせによれば、緑色・黄色・燈色・赤色に至る照明光Ｌ２の色再現性を高めることが可能となる。
【００８０】
この発光部１６は、金属ベース１９上であり、且つ、リフレクタ１７のほぼ焦点位置に配置されてり、被照射面１６ａに照射されたレーザ光Ｌ１を受けて、レーザ光Ｌ１および蛍光を、主に被照射面１６ａから照明光Ｌ２として発する。このため、発光部１６から発せられた照明光Ｌ２は、リフレクタ１７の反射曲面によって反射されることで、その光路が制御される。
【００８１】
なお、ヘッドランプシステム１００では、レーザ光Ｌ１が照射される被照射面１６ａから蛍光を発する発光部（反射型の発光部）１６を備えた構成である。しかしながら、これに代えて、被照射面１６ａに照射されたレーザ光Ｌ１を透過させ、被照射面１６ａと対向する面から蛍光を発する発光部（透過型の発光部）１６を備えた構成としてもよい。
【００８２】
（１−７）リフレクタ
リフレクタ（投光部）１７は、発光部１６が発した照明光Ｌ２を、所定の方向に向けて投光する投光部材であり、本実施形態では、拡散板１８に向けて照明光Ｌ２を反射させる。このリフレクタ１７は、例えば、金属薄膜がその表面に形成された部材であってもよいし、金属製の部材であってもよい。
【００８３】
図２は、本実施形態に係るリフレクタ１７の回転放物面を示す概念図である。図２に示されるように、本実施形態では、放物線の対称軸を回転軸として当該放物線を回転させることによって形成される曲面（放物曲面）を、上記の回転軸を含む平面で切断することによって得られるハーフパラボラミラーのリフレクタ１７を用いている。
【００８４】
本実施形態では、リフレクタ１７は、レーザ光Ｌ１を反射する方向に半円形の開口部１７ａが形成されている。
【００８５】
また、半導体レーザ素子１１は、リフレクタ１７の外部に配置されており、リフレクタ１７には、レーザ光Ｌ１を透過または通過させる窓部１７ｂが形成されている。この窓部１７ｂは、貫通孔であってもよいし、レーザ光Ｌ１を透過可能な透明部材を含むものであってもよい。
【００８６】
さらに、窓部１７ｂは、本実施形態のように複数の半導体レーザ素子１１に共通のものが１つ設けられていてもよいし、各半導体レーザ素子１１に対応した複数の窓部１７ｂが設けられていてもよい。
【００８７】
なお、リフレクタ１７は、閉じた円形の開口部１７ａを有するパラボラミラーまたはその一部を含むものであってもよい。また、リフレクタ１７は、パラボラミラーに限定されず、楕円形状や自由曲面形状、或いはマルチファセット化されたマルチリフレクタであってもよい。
【００８８】
（１−８）拡散板
拡散板（光混合部）１８は、発光部１６が発した照明光Ｌ２を透過しつつ、照明光Ｌ２に含まれるレーザ光Ｌ１と蛍光とを混合する光混合部材である。拡散板１８は、リフレクタ１７によって反射された照明光Ｌ２のすべてが透過するように、リフレクタ１７の開口部１７ａを塞ぐように、リフレクタ１７の端部に当接して配置されている。
【００８９】
ここで、発光部１６に照射されたレーザ光Ｌ１のうち、蛍光体によって波長変換されずにそのまま発光部１６から発せられたレーザ光Ｌ１は、指向性を保持したまま、特定の放射角度に偏った角度分布で異方的に放出される。
【００９０】
このため、発光部１６から発せられたレーザ光Ｌ１および蛍光をリフレクタ１７で反射して、そのまま照明光Ｌ２としてヘッドランプシステム１００から出射した場合、見る角度によって照明光Ｌ２の色が変化してしまい、均一な色の照明光Ｌ２を得ることができない。
【００９１】
そこで、本実施形態に係るヘッドランプシステム１００では、発光部１６から発せられた照明光Ｌ２を混合する拡散板１８を備え、拡散板１８によって照明光Ｌ２に含まれるレーザ光Ｌ１と蛍光とを混合した後、照明光Ｌ２として出射する。このように、レーザ光Ｌ１と蛍光とを拡散板１８によって混合することで、照明光Ｌ２に含まれるレーザ光Ｌ１および蛍光の分布の不均一性を改善することができる。
【００９２】
この拡散板１８は、ポリカーボネート、ガラスまたはアクリルなどの光透過性を有する材質から構成することができる。例えば、拡散板１８は、照明光Ｌ２が入射される入射面１８ａ、および照明光Ｌ２を出射する出射面１８ｂの少なくとも一方に、微小な凹凸を形成することで実現することができる。このように、入射面１８ａまたは出射面１８ｂの少なくとも一方に、微小な凹凸を形成して拡散板１８を構成することにより、光混合部材の製造コストを低減することができる。
【００９３】
また、拡散板１８の、入射面１８ａおよび出射面１８ｂの少なくとも一方に、マイクロレンズアレイパターンまたはサーフェスレリーフホログラムパターンが形成されていてもよい。このように、入射面１８ａまたは出射面１８ｂの少なくとも一方に、マイクロレンズアレイパターンまたはサーフェスレリーフホログラムパターンが形成された拡散板１８を用いることにより、出射した照明光Ｌ２の拡がりを拡散板１８によって制御することができるため、照明光Ｌ２の投光性を向上させることができる。
【００９４】
このような拡散板１８は、平行光を入射したときの出射光の光度分布の最大半値全幅が０．７度以上、３．０度以下であることが好ましい。拡散板１８の光度分布の最大半値全幅が０．７度未満の場合、レーザ光Ｌ１と蛍光とを十分に混合することができないため、均一な色の照明光Ｌ２を得ることができない。
【００９５】
一方、拡散板１８の光度分布の最大半値全幅が３．０超の場合、拡散板１８における照明光Ｌ２の散乱により光量の損失が生じる。
【００９６】
したがって、拡散板１８の光度分布の最大半値全幅を、０．７度以上、３．０度以下とすることにより、光量の低下を抑制しつつ、照明光Ｌ２の色の均一性を向上させることができる。
【００９７】
また、拡散板１８は、リフレクタ１７によって反射された後の照明光Ｌ２を透過させて、照明光Ｌ２に含まれるレーザ光Ｌ１と蛍光とを混合することが好ましい。これにより、リフレクタ１７よって反射された照明光Ｌ２の光路上に拡散板１８を配置すればよいため、既存の光源装置に、拡散板１８を組み入れることが容易となる。
【００９８】
（１−９）金属ベース
金属ベース１９は、発光部１６などを支持する板状の支持部材であり、例えば、銅や鉄などの金属からなる。このため、金属ベース１０は熱伝導性が高く、発光部１６で発生した熱を効率的に放熱させることができる。
【００９９】
なお、本実施形態では、金属ベース１９を金属で構成しているが、金属からなるものに限定されず、金属以外の熱伝導性が高い物質（ガラス、サファイアなど）を含む部材で構成でもよい。
【０１００】
ただし、発光部１６と当接する金属ベース１９の表面は、反射加工が施されて、反射面として機能することが好ましい。当該表面を反射面として機能させることにより、発光部１６の被照射面（上面）１６ａから入射したレーザ光Ｌ１、および蛍光体から放射された蛍光を、当該反射面によって反射させることで、照明光Ｌ２をリフレクタ１７へ向かわせることができる。
【０１０１】
この金属ベース１９は、リフレクタ１７によって覆われているため、リフレクタ１７の反射曲面と対向する面を有していると言える。
【０１０２】
なお、本実施形態では、金属ベース１９の発光部１６が設けられている側の表面は、リフレクタ１７の回転放物面の回転軸と概ね平行であり、当該回転軸を概ね含んでいるが、これに限定されるものではない。
【０１０３】
（２）ハウジング
ハウジング２は、その内部に、光源装置１を収容する筐体部材である。ハウジング２からその外部に向けて、半導体レーザ素子１１に設けられた２つの電極リード線が出ており、それら２つの電極リード線はレーザ駆動回路（図示省略）に接続されている。そのレーザ駆動回路は、２つの電極リード線の間に連続的に、或いは、間欠的に、所定の電位差を印加することによって、半導体レーザ素子１１を駆動するための駆動電流を半導体レーザ素子１１に注入する。なお、ハウジング２は、遮光性を有する遮光部材で構成することが好ましい。
【０１０４】
（３）ヘッドランプカバー
ヘッドランプカバー（車両用前照灯カバー）３は、光源装置１を外部環境から保護するためのものである。ヘッドランプカバー３は、リフレクタ１７の開口部１７ａと対向するように設けられており、光源装置１からの照明光Ｌ２を透過させる。この照明光Ｌ２を透過させるという観点からいえば、ヘッドランプカバー３は、光源装置１からの照明光Ｌ２が通過する領域のみ透過材質で形成されていてもよい。
【０１０５】
ヘッドランプカバー３は、透明であればどのような材質であってもよく、耐久性、製造コストなどの条件に応じて、最適な材料を選択することができる。
【０１０６】
２．ヘッドランプシステムの動作
次に、ヘッドランプシステム１００の動作について説明する。各半導体レーザ素子１１が発振したレーザ光Ｌ１は、それぞれ集光レンズ１２を通って光ファイバ１３の入力端部で結合される。各光ファイバ１３は束ねられ、光ファイバ１３の出力端部側に設けられた凸レンズ１４によってレーザ光Ｌ１のビーム径が調整されて反射ミラー１５に出射される。これにより、発光部１６の被照射面１６ａ全体にレーザ光Ｌ１が照射されるように、光スポットの大きさを調整することができる。
【０１０７】
反射ミラー１５によって反射されたレーザ光Ｌ１は、リフレクタ１７の一部に開けた窓部１７ｂを通って発光部１６の被照射面１６ａに照射される。発光部１６に照射されたレーザ光Ｌ１は、発光部１６に含まれる蛍光体によって、その一部が吸収されて波長変換された蛍光となる。
【０１０８】
そして、発光部１６は、レーザ光Ｌ１および蛍光を、照明光Ｌ２として発する。このとき、蛍光は、発光部から等方的（全方位）に発せられるが、レーザ光Ｌ１は、発光部１６から特定の放射角度に偏った角度分布で異方的に放出される。
【０１０９】
発光部１６から発せられた照明光Ｌ２は、リフレクタ１７によって開口部１７ａの方向に反射され、拡散板１８を透過する。このとき、照明光Ｌ２が拡散板１８によって拡散されることにより、照明光Ｌ２に含まれるレーザ光Ｌ１と蛍光とが混合される。これにより、照明光Ｌ２に含まれるレーザ光Ｌ１および蛍光の分布の不均一性が改善されるので、照明光Ｌ２の色の均一性を向上させることができる。
【０１１０】
３．変形例
次に、本実施形態に係る光源装置１およびヘッドランプシステム１００の変形例について、図３および図４を参照して説明する。
【０１１１】
（１）変形例１
ヘッドランプシステム１００では、光源装置１は、投光部材としてリフレクタ１７を備えているが、投光部材はリフレクタ１７に限定されない。発光部１６が発した照明光Ｌ２を、所定の方向に向けて投光する機能を有するものであれば、投光部材として用いることが可能である。
【０１１２】
図３は、投光部材として、投影レンズ２０を備えた光源装置１ａ・１ｂの概略構成を示す断面図であり、（ａ）は、反射型の発光部１６を備えた光源装置１ａを示し、（ｂ）は透過型の発光部１６を備えた光源装置１ｂを示す。
【０１１３】
図３（ａ）に示される光源装置１ａのように、リフレクタ１７を設けずに、発光部１６の被照射面１６ａに対向する位置に、拡散板１８および投影レンズ（投光部）２０を並べて配置した構成としてもよい。
【０１１４】
投影レンズ２０は、拡散板１８を透過した照明光Ｌ２を、所定の角度範囲で投影する凸レンズである。
【０１１５】
ヒートシンク２１は、レーザ光Ｌ１が照射されることで発光部１６に生じる熱を、発光部１６と接触する接触面を介して放熱させる。ヒートシンク２１は、熱が伝導しやすいアルミや銅などの金属材料が用いることが好ましいが、熱伝導性の高い材料であれば特に限定されない。
【０１１６】
反射型の発光部１６を備える光源装置１ａでは、発光部１６は、ヒートシンク２１上に配置されており、発光部１６と当接するヒートシンク２１の表面には、反射加工が施され、反射面として機能する。これにより、発光部１６の被照射面１６ａから入射したレーザ光Ｌ１および蛍光を、当該反射面で反射させることで、照明光Ｌ２を拡散板１８へ向かわせることができる。
【０１１７】
また、図３（ｂ）に示される透過型の発光部１６を備える光源装置１ｂでは、発光部１６は、ガラスなどの透明板２２上に配置されており、透明板２２を介して、発光部１６の被照射面１６ａにレーザ光Ｌ１が照射される。これにより、発光部１６の被照射面１６ａから入射したレーザ光Ｌ１を透過させ、レーザ光Ｌ１および蛍光を、被照射面１６ａと対向する出射面１６ｂから拡散板１８に向けて、出射することができる。
【０１１８】
ここで、投光部材として投影レンズ２０を備える光源装置１ａ・１ｂでは、投影レンズ２０を、拡散板１８に当接させて設けることが好ましい。拡散板１８に投影レンズ２０を当接させて配置することで、拡散板１８と投影レンズ２０とを一体的に形成することができるので、光源装置１ａを小型化することができる。
【０１１９】
（２）変形例２
また、ヘッドランプシステム１００では、拡散板１８がリフレクタ１７の開口部１７ａを塞ぐように、リフレクタ１７の端部に当接して配置されているが、拡散板１８の配置位置は特に限定されない。発光部１６によって発せられた照明光Ｌ２が透過するように、拡散板１８が配置されていればよい。
【０１２０】
例えば、拡散板１８は、リフレクタ１７がレーザ光Ｌ１を投光する方向に、リフレクタ１７から所定の間隔をおいて配置されていてもよい。このように、拡散板１８が配置される位置は、光源装置１の使用態様などに応じて適宜変更することができる。
【０１２１】
図４は、ヘッドランプシステム１００の変形例の概略構成を示す断面図である。図４に示されるように、ヘッドランプシステム１００ａでは、光源装置１を外部環境から保護するためのヘッドランプカバー（車両用前照灯カバー）として、拡散板１８Ａが構成されている。
【０１２２】
このように、ヘッドランプカバーを拡散板１８Ａで構成することにより、ヘッドランプシステム１００ａの部品数を減少させることができるので、ヘッドランプシステム１００ａの製造コストを低減することができる。
【０１２３】
４．実施形態１の総括
以上のように、本実施形態に係るヘッドランプシステム１００は、レーザ光Ｌ１を出射する半導体レーザ素子１１と、半導体レーザ素子１１から出射されたレーザ光Ｌ１を受けて、レーザ光Ｌ１およびレーザ光Ｌ１の一部を波長変換した蛍光を、照明光Ｌ２として発する発光部１６と、発光部１６が発した照明光Ｌ２に含まれるレーザ光Ｌ１および蛍光を混合する拡散板１８と、を備える。
【０１２４】
ヘッドランプシステム１００によれば、拡散板１８によって混合されたレーザ光Ｌ１および蛍光を、照明光Ｌ２として出射するため、照明光Ｌ２に含まれるレーザ光および蛍光の分布の不均一性を改善することができる。
【０１２５】
それゆえ、本実施形態によれば、照明光Ｌ２の色の均一性を向上させたヘッドランプシステム１００を実現することができる。
【０１２６】
〔実施形態２〕
本発明に係る光源装置の第２の実施形態について、図５〜図７に基づいて説明すれば、以下のとおりである。前記実施形態では、光混合部として拡散板１８を備えた光源装置１について説明したが、本実施形態では、光混合部としてロッドレンズを備えた光源装置について説明する。
【０１２７】
なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した図面と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記して説明する。
【０１２８】
１．光源装置の構成
まず、本実施形態に係る光源装置の構成について、図５を参照して説明する。図５は、本実施形態に係る光源装置５１の要部構成を示す断面図である。図５に示されるように、光源装置５１は、発光部１６と、ヒートシンク２１と、楕円ミラー５２と、ロッドレンズ（光混合部）５３と、投影レンズ２０とを備えている。なお、説明の便宜上、図５では、半導体レーザ素子１１など、光源装置５１が備える一部の部材については省略している。
【０１２９】
（１）楕円ミラー
楕円ミラー（集光部）５２は、発光部１６から発せられた照明光Ｌ２を、ロッドレンズ５３に向けて集光する集光部材である。楕円ミラー５２は、回転軸上に、第１の焦点および第２の焦点を有している。楕円ミラー５２の第１の焦点には、ヒートシンク２１によって支持された発光部１６が配置されており、第２の焦点には、ロッドレンズ５３の入射端部５３ａが配置されている。これにより、楕円ミラー５２は、発光部１６から発せられた照明光Ｌ２を、ロッドレンズ５３の入射端部５３ａに向けて集光することができる。
【０１３０】
（２）ロッドレンズ
ロッドレンズ５３は、楕円ミラー５２によって集光された照明光Ｌ２に含まれるレーザ光Ｌ１と蛍光とを混合する光混合部材である。ロッドレンズ５３は、楕円ミラー５２によって集光された光を入射端部５３ａから入射させ、内部で反射させながら出射端部５３ｂにまで導光し、出射端部５３ｂから投影レンズ２０に向けて出射する。照明光Ｌ２は、ロッドレンズ５３の内部で反射される過程においてレーザ光Ｌ１と蛍光とが十分に混合されるので、レーザ光Ｌ１と蛍光とを効率的に混合することができる。
【０１３１】
このように、レーザ光Ｌ１と蛍光とをロッドレンズ５３によって混合することで、照明光Ｌ２に含まれるレーザ光Ｌ１および蛍光の分布の不均一性を改善して、照明光Ｌ２の色の均一性をさらに向上させることができる。
【０１３２】
なお、ロッドレンズ５３は、例えば、直径が２ｍｍであり、入射端部５３ａから出射端部５３ｂまでの長さが１０ｍｍｍのガラスなどで実現することができる。また、ロッドレンズ５３の形状は、円柱状でも角柱状でもよく、所望される照明光のスポットの形状に合わせて選択すればよい。
【０１３３】
２．変形例
次に、本実施形態に係る光源装置５１の変形例について、図６および図７を参照して説明する。
【０１３４】
（１）変形例１
光源装置５１では、集光部材として楕円ミラー５２を備えているが、集光部材は楕円ミラー５２に限定されない。発光部１６から発せられた照明光Ｌ２を、ロッドレンズ５３に向けて集光する機能を有するものであれば、集光部材として用いることが可能である。
【０１３５】
図６は、集光部材として、集光レンズ５４を備えた光源装置５１ａの概略構成を示す断面図である。図６に示される光源装置５１ａのように、楕円ミラー５２を設けずに、発光部１６とロッドレンズ５３との間に、集光レンズ（集光部）５４を配置した構成としてもよい。
【０１３６】
このように、集光部材として集光レンズ５４を備えることにより、拡散板１８と光源装置５１ａを小型化することができる。
【０１３７】
（２）変形例２
また、光源装置５１は、投光部材として投影レンズ２０を備えているが、投光部材は投影レンズ２０に限定されない。ロッドレンズ５３を備えた構成においても、投光部材として、実施形態１で説明したリフレクタ１７を用いることが可能である。
【０１３８】
図７は、投光部材として、リフレクタ１７を備えた光源装置５１ｂの概略構成を示す断面図である。図７に示されるように、光源装置５１ｂは、投影レンズ２０に代えて、リフレクタ１７を備え、ロッドレンズ５３の出射端部５３ｂが、リフレクタ１７のほぼ焦点位置に配置される。これにより、光源装置５１ｂでは、ロッドレンズ５３の出射端部５３ｂから出射された照明光Ｌ２を、リフレクタ１７射曲面によって反射させることで、その光路を制御することができる。
【０１３９】
なお、光源装置５１ｂのように、リフレクタ１７を投光部材といて用いた場合、ロッドレンズ５３は、入射端部５３ａから出射端部５３ｂに向けて徐々に先細りしたテーパー形状であることが好ましい。これにより、出射端部５３ｂを小径化することができるので、リフレクタ１７の焦点位置に出射端部５３ｂを配置した場合に、出射端部５３ｂがリフレクタ１７に対する点光源として機能し、リフレクタ１７によって、照明光Ｌ２の光路をより正確に制御することができる。
【０１４０】
３．実施形態２の総括
以上のように、本実施形態に係る光源装置５１は、レーザ光Ｌ１を出射する半導体レーザ素子１１と、半導体レーザ素子１１から出射されたレーザ光Ｌ１を受けて、レーザ光Ｌ１およびレーザ光Ｌ１の一部を波長変換した蛍光を、照明光Ｌ２として発する発光部１６と、発光部１６が発した照明光Ｌ２を集光する楕円ミラー５２と、楕円ミラー５２によって集光された照明光Ｌ２を内部で反射させて、照明光Ｌ２に含まれるレーザ光Ｌ１および蛍光を混合するロッドレンズ５３と、を備えている。
【０１４１】
光源装置５１によれば、レーザ光Ｌ１および蛍光とは、ロッドレンズ５３の内部で反射される過程において混合されるので、レーザ光Ｌ１と蛍光との混合効率を高めることが可能となる。
【０１４２】
したがって、本実施形態によれば、照明光Ｌ２の色の均一性をさらに向上させた光源装置５１を実現することができる。
【実施例１】
【０１４３】
本発明に係る光源装置に関する第１の実施例について、図８に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した図面と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記して説明する。
【０１４４】
図８は、本実施例に係る光源装置１ｃの概略構成を示す断面図である。図８に示されるように、光源装置１ｃは、半導体レーザ素子１１と、集光レンズ１２と、光ファイバ１３と、凸レンズ１４と、反射ミラー１５と、発光部１６と、リフレクタ１７と、拡散板１８と、金属ベース１９とを備えている。
【０１４５】
本実施例に係る光源装置１ｃでは、青色レーザ光（４５０ｎｍ）を発振し、出力が１Ｗである半導体レーザ素子１１を４つ備えている。
【０１４６】
発光部１６は、青色レーザ光を受けて黄色蛍光を発する黄色蛍光体を含んでおり、黄色蛍光体の成分は、（Ｙ１−ｘ−ｙＧｄｘＣｅｙ）３Ａｌ５Ｏ１２（０．１≦ｘ≦０．５５、０．０１≦ｙ≦０．４）である。発光部１６のサイズは、直径２ｍｍ×厚さ０．１ｍｍの円盤状であり、黄色蛍光体の粒子が樹脂に混ぜられて金属ベース１９に塗布している。
【０１４７】
リフレクタ１７は、半径３０ｍｍの半円形の開口部１７ａを有するハーフパラボラミラーであり、その奥行きは３０ｍｍである。リフレクタ１７には、レーザ光Ｌ１を透過または通過させる窓部１７ｂを形成している。発光部１６は、Ａｌが蒸着された銅製の金属ベース１９上にあるリフレクタ１７の焦点位置に配置している。
【０１４８】
拡散板１８の材質はポリカーボネートであり、厚さ１ｍｍである。また、拡散板１８の入射面１８ａには、表面がスリガラス状となるように微小な凹凸を形成しており、平行光を入射したときの出射光の光度分布の最大半値全幅は、２．０度である。
【０１４９】
拡散板１８は、リフレクタ１７の開口部１７ａを塞ぐように、リフレクタ１７の端部に当接して配置している。
【０１５０】
このような構成の光源装置１ｃでは、各半導体レーザ素子１１が発振したレーザ光Ｌ１は、それぞれ集光レンズ１２を通して光ファイバ１３の出力端部で結合される。レーザ光Ｌ１は、光ファイバ１３の出力端部側に設けられた凸レンズ１４によって、ビーム径が調整されて反射ミラー１５に照射される。
【０１５１】
反射ミラー１５によって反射されたレーザ光Ｌ１は、リフレクタ１７の一部に開けた窓部１７ｂを通して発光部１６に照射される。光源装置１ｃでは、発光部１６の被照射面１６ａに対してレーザ光Ｌ１が４５°の角度で照射される。発光部１６に照射されたレーザ光Ｌ１は、一部が黄色蛍光体に吸収されて波長変換されて黄色蛍光となり、他の一部がそのまま外部に異方的に放出される。
【０１５２】
発光部１６から外部に発せられた青色レーザ光と黄色蛍光とは、リフレクタ１７によって開口部１７ａの方向に反射され、拡散板１８を透過して混合されてから光源装置１から照明光Ｌ２として出射される。
【０１５３】
本実施例では、青色レーザの青色成分と黄色蛍光とが混合された、色ムラの少ない白色の照明光Ｌ２が、拡散板１８の出射面１８ｂから出射された。
【０１５４】
このように、本実施例に係る光源装置１ｃによれば、青色レーザ光および黄色蛍光を用いて、色の均一性を向上させた白色の照明光Ｌ２を得ることができた。
【実施例２】
【０１５５】
本発明に係る光源装置に関する第２の実施例について、図９に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した図面と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記して説明する。
【０１５６】
図９は、本実施例に係る光源装置１ｄの概略構成を示す断面図である。図９に示されるように、光源装置１ｄは、半導体レーザ素子１１と、集光レンズ１２と、光ファイバ１３と、凸レンズ１４と、発光部１６と、リフレクタ１７と、拡散板１８とを備えている。
【０１５７】
本実施例に係る光源装置１ｄでは、青色レーザ光（４５０ｎｍ）を発振し、出力が１Ｗである半導体レーザ素子１１を３つ備えている。
【０１５８】
発光部１６は、青色レーザ光を受けて黄色蛍光を発する黄色蛍光体、および青色レーザ光を受けて赤色蛍光を発する赤色蛍光体を含んでいる。黄色蛍光体の成分は、（Ｙ１−ｘ−ｙＧｄｘＣｅｙ）３Ａｌ５Ｏ１２（０．１≦ｘ≦０．５５、０．０１≦ｙ≦０．４）であり、赤色蛍光体の成分は、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕである。発光部１６のサイズは、直径１．０ｍｍ×厚さ０．１ｍｍであり、黄色蛍光体および赤色蛍光体の粒子が電気泳動法により製膜している。
【０１５９】
リフレクタ１７は、半径５０ｍｍの円形の開口部１７ａを有するパラボラミラーであり、その奥行きは１２０ｍｍである。リフレクタ１７の回転軸上に位置する底部には、窓部１７ｂを形成している。発光部１６は、窓部１７ｂを塞ぐように、リフレクタ１７の底部に高熱伝導性接着剤で貼付して配置している。
【０１６０】
拡散板１８の材質はガラスであり、厚さ１ｍｍである。拡散板１８の入射面１８ａには、表面がスリガラス状となるように微小な凹凸を形成している。拡散板１８は、リフレクタ１７の内部において、リフレクタ１７の内周面に当接して配置している。
【０１６１】
光源装置１ｄでは、凸レンズ１４と、発光部１６と、拡散板１８とは、リフレクタ１７の回転軸に沿ってそれぞれ配置されている。
【０１６２】
このような構成の光源装置１ｄでは、各半導体レーザ素子１１が発振したレーザ光Ｌ１は、それぞれ集光レンズ１２を通して光ファイバ１３の出力端部で結合される。レーザ光Ｌ１は、光ファイバ１３の出力端部側に設けられた凸レンズ１４によってビーム径が調整されて、リフレクタ１７の底部に開けた窓部１７ｂを通して発光部１６に照射される。光源装置１ｄでは、発光部１６に対してレーザ光Ｌ１がリフレクタ１７の回転軸に沿って照射される。
【０１６３】
発光部１６に照射されたレーザ光Ｌ１は、一部が黄色蛍光体および赤色蛍光体に吸収されて波長変換されて黄色蛍光または赤色蛍光となり、他の一部がそのまま外部に放出される。
【０１６４】
発光部１６から外部に発せられたレーザ光Ｌ１と黄色蛍光および赤色蛍光とは、リフレクタ１７によって開口部１７ａの方向に反射され、拡散板１８を透過して、光源装置１ｄから照明光Ｌ２として出射される。
【０１６５】
本実施例では、青色レーザ光の青色成分と黄色および赤色蛍光とが混合された色ムラの少ない白色の照明光Ｌ２が、拡散板１８の出射面１８ｂから出射された。
【０１６６】
このように、本実施例に係る光源装置１ｄによれば、青色レーザ光、黄色蛍光および赤色蛍光を用いて、色の均一性を向上させた白色の照明光Ｌ２を得ることができた。
【実施例３】
【０１６７】
本発明に係る光源装置に関する第３の実施例について、図１０に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した図面と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記して説明する。
【０１６８】
図１０は、本実施例に係る光源装置１ｅの概略構成を示す断面図である。図１０に示されるように、光源装置１ｅは、半導体レーザ素子１１と、集光レンズ１２と、光ファイバ１３と、凸レンズ１４と、発光部１６と、反射部５５と、拡散板１８と、投影レンズ２０とを備えている。
【０１６９】
本実施例に係る光源装置１ｅでは、青色レーザ光（４５０ｎｍ）を発振し、出力１Ｗである半導体レーザ素子１１を２つ、並びに、緑色レーザ光（５３０ｎｍ）を発振し、出力が０．５Ｗである半導体レーザ素子１１を３つ備えている。
【０１７０】
発光部１６は、青色レーザ光を受けて赤色蛍光を発する赤蛍光体を含んでいる。赤色蛍光体の成分は、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕである。発光部１６のサイズは、直径１ｍｍ×厚さ１．０ｍｍであり、樹脂に蛍光を分散させて形成している。
【０１７１】
リフレクタ１７は、半径５０ｍｍの円形の開口部１７ａを有するパラボラミラーであり、その奥行きは１００ｍｍである。リフレクタ１７の回転軸上に位置する底部には、窓部１７ｂを形成している。発光部１６は、リフレクタ１７の回転軸上にあるリフレクタ１７の第１の焦点ｆ１に、金属製の支持棒（図示省略）によって支持されている。
【０１７２】
拡散板１８の材質はアクリルであり、厚さ０．２ｍｍである。拡散板１８の入射面１８ａには、表面がスリガラス状となるように微小な凹凸を形成している。拡散板１８は、リフレクタ１７の開口部１７ａを塞ぐように、リフレクタ１７の端部に当接して配置している。
【０１７３】
投影レンズ２０は、拡散板１８を透過した照明光Ｌ２を所定の角度範囲で投影するものであり、拡散板１８の出射面１８ｂに当接して配置されている。
【０１７４】
このような構成の光源装置１ｅでは、各半導体レーザ素子１１が発振したレーザ光Ｌ１は、それぞれ集光レンズ１２を通して光ファイバ１３の出力端部で結合される。レーザ光Ｌ１は、光ファイバ１３の出力端部側に設けられた凸レンズ１４によってビーム径が調整されて、リフレクタ１７の底部に開けた窓部１７ｂを通して発光部１６に照射される。光源装置１ｅでは、発光部１６に対してレーザ光Ｌ１がリフレクタ１７の回転軸に沿って照射される。発光部１６に照射されたレーザ光Ｌ１は、一部が赤色蛍光体に吸収されて波長変換されて赤色蛍光となり、他の一部がそのまま外部に放出される。
【０１７５】
第１の焦点ｆ１に配置された発光部１６から外部に発せられたレーザ光Ｌ１および赤色蛍光は、リフレクタ１７によって第２の焦点ｆ２に向かって反射され、第２の焦点ｆ２を通過したあと、拡散板１８を透過する。拡散板１８を透過して混合されたレーザ光Ｌ１および赤色蛍光は、投影レンズ２０によって所定の角度範囲で投影される。
【０１７６】
本実施例では、青色レーザ光の青色成分および緑色レーザ光の緑色成分と、赤色蛍光とが混合された、色ムラの少ない白色の照明光Ｌ２が投影レンズ２０から出射された。
【０１７７】
このように、本実施例に係る光源装置１ｅによれば、青色レーザ光、緑色レーザ光および赤色蛍光を用いて、色の均一性を向上させた、白色の照明光Ｌ２を得ることができる。
【０１７８】
本発明は、上述した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】
【０１７９】
本発明は、光源装置や照明装置、特に車両用などのヘッドランプに好適に適用することができる。
【符号の説明】
【０１８０】
１ 光源装置
１ａ 光源装置
１ｂ 光源装置
１ｃ 光源装置
１ｄ 光源装置
３ ヘッドランプカバー（車両用前照灯カバー）
１１ 半導体レーザ素子（励起光源）
１６ 発光部
１６ａ 被照射面
１７ リフレクタ（投光部）
１８ 拡散板（光混合部）
１８Ａ 拡散板（光混合部）
２０ 投影レンズ（投光部）
５１ 光源装置
５１ａ 光源装置
５１ｂ 光源装置
５２ 楕円ミラー（集光部）
５３ ロッドレンズ（光混合部）
５４ 集光レンズ（集光部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光を出射する励起光源と、
前記励起光源から出射された励起光を受けて、前記励起光および当該励起光の一部を波長変換した波長変換光を、照明光として発する発光部と、
前記発光部が発した前記照明光に含まれる前記励起光および前記波長変換光を混合する光混合部と、
を備えることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記光混合部は、前記照明光を透過しつつ拡散する拡散板であることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記拡散板は、平行光を入射したときの出射光の光度分布の最大半値全幅が０．７度以上、３．０度以下であることを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記拡散板には、マイクロレンズアレイパターンまたはサーフェスレリーフホログラムパターンが形成されていることを特徴とする請求項２または３に記載の光源装置。
【請求項５】
前記発光部が発した前記照明光を、所定の方向に向けて投光する投光部をさらに備えることを特徴とする請求項２から４の何れか１項に記載の光源装置。
【請求項６】
前記拡散板は、前記投光部により投光された前記照明光に含まれる前記励起光および前記波長変換光を混合することを特徴とする請求項５に記載の光源装置。
【請求項７】
前記投光部は、投影レンズであり、
前記投影レンズは、前記拡散板に当接して設けられていることを特徴とする請求項５に記載の光源装置。
【請求項８】
前記発光部が発した前記照明光を、前記光混合部に集光する集光部と、
前記光混合部により混合された前記照明光を、所定の投光方向に投光する投光部と、
をさらに備え、
前記光混合部は、前記集光部により集光された光を内部で反射させて、前記投光部に向けて出射することを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項９】
前記励起光源は、半導体レーザ素子または発光ダイオードであり、
前記励起光は、前記半導体レーザ素子または前記発光ダイオードから出射された可視光であることを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載の光源装置。
【請求項１０】
前記励起光は、レーザ光であることを特徴とする請求項１から９の何れか１項に記載の光源装置。
【請求項１１】
前記発光部は、前記励起光を受けて蛍光を発する蛍光体を含み、
前記波長変換光は、前記励起光により励起された前記蛍光が発する蛍光であることを特徴とする請求項１から１０の何れか１項に記載の光源装置。
【請求項１２】
前記発光部は、前記励起光が照射される面である被照射面から、前記波長変換光を発することを特徴とする請求項１から１１の何れか１項に記載の光源装置。
【請求項１３】
請求項１から１２の何れか１項に記載の光源装置を備えていることを特徴とする照明装置。
【請求項１４】
請求項１から１２の何れか１項に記載の光源装置を備えていることを特徴とする車両用前照灯。
【請求項１５】
請求項６に記載の光源装置を備えた車両用前照灯であって、
前記拡散板は、前記光源装置を外部環境から保護するための車両用前照灯カバーとして構成されていることを特徴とする車両用前照灯。
【請求項１６】
請求項１５に記載の車両用前照灯を備えることを特徴とする車両。
【請求項１】
励起光を出射する励起光源と、
前記励起光源から出射された励起光を受けて、前記励起光および当該励起光の一部を波長変換した波長変換光を、照明光として発する発光部と、
前記発光部が発した前記照明光に含まれる前記励起光および前記波長変換光を混合する光混合部と、
を備えることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記光混合部は、前記照明光を透過しつつ拡散する拡散板であることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記拡散板は、平行光を入射したときの出射光の光度分布の最大半値全幅が０．７度以上、３．０度以下であることを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記拡散板には、マイクロレンズアレイパターンまたはサーフェスレリーフホログラムパターンが形成されていることを特徴とする請求項２または３に記載の光源装置。
【請求項５】
前記発光部が発した前記照明光を、所定の方向に向けて投光する投光部をさらに備えることを特徴とする請求項２から４の何れか１項に記載の光源装置。
【請求項６】
前記拡散板は、前記投光部により投光された前記照明光に含まれる前記励起光および前記波長変換光を混合することを特徴とする請求項５に記載の光源装置。
【請求項７】
前記投光部は、投影レンズであり、
前記投影レンズは、前記拡散板に当接して設けられていることを特徴とする請求項５に記載の光源装置。
【請求項８】
前記発光部が発した前記照明光を、前記光混合部に集光する集光部と、
前記光混合部により混合された前記照明光を、所定の投光方向に投光する投光部と、
をさらに備え、
前記光混合部は、前記集光部により集光された光を内部で反射させて、前記投光部に向けて出射することを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項９】
前記励起光源は、半導体レーザ素子または発光ダイオードであり、
前記励起光は、前記半導体レーザ素子または前記発光ダイオードから出射された可視光であることを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載の光源装置。
【請求項１０】
前記励起光は、レーザ光であることを特徴とする請求項１から９の何れか１項に記載の光源装置。
【請求項１１】
前記発光部は、前記励起光を受けて蛍光を発する蛍光体を含み、
前記波長変換光は、前記励起光により励起された前記蛍光が発する蛍光であることを特徴とする請求項１から１０の何れか１項に記載の光源装置。
【請求項１２】
前記発光部は、前記励起光が照射される面である被照射面から、前記波長変換光を発することを特徴とする請求項１から１１の何れか１項に記載の光源装置。
【請求項１３】
請求項１から１２の何れか１項に記載の光源装置を備えていることを特徴とする照明装置。
【請求項１４】
請求項１から１２の何れか１項に記載の光源装置を備えていることを特徴とする車両用前照灯。
【請求項１５】
請求項６に記載の光源装置を備えた車両用前照灯であって、
前記拡散板は、前記光源装置を外部環境から保護するための車両用前照灯カバーとして構成されていることを特徴とする車両用前照灯。
【請求項１６】
請求項１５に記載の車両用前照灯を備えることを特徴とする車両。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−２６１６１（Ｐ２０１３−２６１６１Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６２６０４（Ｐ２０１１−１６２６０４）
【出願日】平成２３年７月２５日（２０１１．７．２５）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２５日（２０１１．７．２５）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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