光源装置および照明装置
【課題】 可視光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する固体光源と、該固体光源からの励起光により励起され該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種類の蛍光体を含む蛍光体プレートとを備え、前記固体光源と前記蛍光体プレートとが空間的に離れて配置されている光源装置において、イエローリングなどの照射ムラ（色ムラ）が生じるのを防止する。
【解決手段】 蛍光体プレート２が仕切部材６により複数の領域７に分かれており、該複数の領域７を構成する個々の領域７の大きさは、蛍光体プレート２上での固体光源５からの励起光のビームスポットの大きさ（ビームスポット径）よりも小さいものとなっている。
【解決手段】 蛍光体プレート２が仕切部材６により複数の領域７に分かれており、該複数の領域７を構成する個々の領域７の大きさは、蛍光体プレート２上での固体光源５からの励起光のビームスポットの大きさ（ビームスポット径）よりも小さいものとなっている。
【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】
従来、例えば特許文献１には、図１に示すように、青色光を励起光として出射するＬＥＤモジュール１０３と、ＬＥＤモジュール１０３からの励起光により励起され黄色光の蛍光を発する蛍光体（プレート）１０４とを備え、青色光と黄色光との混色により白色光を生成することを意図した光源装置において、ＬＥＤモジュール１０３と蛍光体（プレート）１０４との間に、ＬＥＤモジュール１０３からの青色光を透過して蛍光体（プレート）１０４から発せられた黄色光を反射する波長選択フィルタ１０６を配置することにより、光の利用効率を向上させる方法が提案されている。なお、図１において、符号１０８は蛍光体固定用透明体、符号１０７は蛍光体（プレート）１０４の光取り出し面１０４ａから取り出される光（励起光（青色光）、蛍光（黄色光））を示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２６６４３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、図１の構成では、ＬＥＤモジュール１０３からの青色光は、蛍光体固定用透明体１０８、波長選択フィルタ１０６を透過した後、蛍光体（プレート）１０４に入射する。蛍光体（プレート）１０４に入射した励起光（青色光）の一部は、蛍光体プレート１０４を透過して蛍光体（プレート）１０４の光取り出し面１０４ａから出射する一方、他の一部は、蛍光体（プレート）４で蛍光（黄色光）の励起に用いられたり、あるいは、光取り出し面１０４ａで反射されて波長選択フィルタ１０６に向かい、波長選択フィルタ１０６を透過する。従って、ＬＥＤモジュール１０３からの青色光は、蛍光体プレート１０４の励起光（青色光）が照射された部分（励起光照射スポット）から主に出射されることになる。
【０００５】
これに対し、蛍光体プレート１０４からの黄色光の発光は等方的であり、黄色光の一部は、蛍光体プレート１０４の光取り出し面１０４ａから出射する一方、他の一部は、光取り出し面１０４ａで反射されて波長選択フィルタ１０６に向かい、波長選択フィルタ１０６で選択的に反射される。そして、波長選択フィルタ１０６で選択的に反射されたこの黄色光の反射光の一部は、光取り出し面１０４ａから出射され、また、他の一部の光は取り出し面１０４ａで反射されて波長選択フィルタ１０６に向かい、さらに波長選択フィルタ１０６で選択的に反射される、いわゆる多重反射光になる。従って、黄色光は蛍光体プレート１０４全体から黄色光は出射されることになり、波長選択フィルタ１０６により周辺部からの黄色光の出射はより強いものとなる。
【０００６】
組立を容易にするために、蛍光体プレート１０４は励起光照射スポットよりも大きくすることが好ましい。しかし、この場合は、励起光照射スポットとほぼ同じ大きさである青色光出射領域に比べて、蛍光体プレート１０４全体を出射領域とする黄色光出射領域の方が大きくなってしまう。図２は蛍光体プレート１０４の発光状態を示す図であり、図２において、励起光照射スポットとほぼ同じ大きさの領域１１０では、青色光と黄色光との混色により白色光となるが、励起光照射スポットとほぼ同じ大きさの領域１１０の外側の領域１１１では、黄色光となってしまう。
【０００７】
従って、図１の光源装置をレンズ系等を用いて所定の投影面に拡大投射する図３に示すような照明装置では、投影面には、光源の色バラツキが反映されてしまい、中心部が青白く、周辺部が黄色という照射ムラ（色ムラ）が生じてしまうという問題があった（この照射ムラ（色ムラ）をイエローリングと称する）。なお、図３において、符号１０２はレンズ系、符号１０５は投影面である。
【０００８】
本発明は、可視光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する固体光源と、該固体光源からの励起光により励起され該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種類の蛍光体を含む蛍光体プレートとを備え、前記固体光源と前記蛍光体プレートとが空間的に離れて配置されている光源装置において、イエローリングなどの照射ムラ（色ムラ）が生じるのを防止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】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、可視光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する固体光源と、該固体光源からの励起光により励起され該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種類の蛍光体を含む蛍光体プレートとを備え、前記固体光源と前記蛍光体プレートとが空間的に離れて配置されている光源装置であって、
前記蛍光体プレートが仕切部材により複数の領域に分かれており、該複数の領域を構成する個々の領域の大きさは、前記蛍光体プレート上での前記固体光源からの励起光のビームスポットの大きさ（ビームスポット径）よりも小さいことを特徴としている。
【００１０】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の光源装置において、前記仕切部材には、金属材料を含む反射部材が用いられることを特徴としている。
【００１１】
また、請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の光源装置において、前記仕切部材の断面形状が、前記固体光源側の厚さが前記固体光源とは反対の側の厚さよりも薄いテーパー形状となっていることを特徴としている。
【００１２】
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、該光源装置は透過型のものであって、前記蛍光体プレートと前記固体光源との間には、前記固体光源からの励起光を透過し、前記蛍光体プレートからの蛍光を反射する特性を有する波長選択手段が設けられていることを特徴としている。
【００１３】
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】
【００１４】
請求項１乃至請求項５記載の発明によれば、可視光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する固体光源と、該固体光源からの励起光により励起され該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種類の蛍光体を含む蛍光体プレートとを備え、前記固体光源と前記蛍光体プレートとが空間的に離れて配置されている光源装置であって、前記蛍光体プレートが仕切部材により複数の領域に分かれており、該複数の領域を構成する個々の領域の大きさは、前記蛍光体プレート上での前記固体光源からの励起光のビームスポットの大きさ（ビームスポット径）よりも小さいので、イエローリングなどの照射ムラ（色ムラ）が生じるのを防止することができる。
【００１５】
特に、請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の光源装置において、前記仕切部材には、金属材料を含む反射部材が用いられるので、蛍光体プレートからの出射光強度を高めることができ、また、蛍光体プレートの熱放散を高め、蛍光体の温度消光を防止することができる。
【００１６】
また、請求項３記載の発明によれば、請求項１または請求項２記載の光源装置において、前記仕切部材の断面形状が、前記固体光源側の厚さが前記固体光源とは反対の側の厚さよりも薄いテーパー形状となっているので、固体光源からの光の利用効率を高めることができる。
【００１７】
また、請求項４記載の発明によれば、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、該光源装置は透過型のものであって、前記蛍光体プレートと前記固体光源との間には、前記固体光源からの励起光を透過し、前記蛍光体プレートからの蛍光を反射する特性を有する波長選択手段が設けられているので、透過型の光源装置において光の利用効率をより一層高めることができる（出射光（照明光）の光強度をより一層高めることができる）。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】従来の光源装置を示す図である。
【図２】蛍光体プレートの発光状態を示す図である。
【図３】図１の光源装置をレンズ系等を用いて所定の投影面に拡大投射する照明装置を示す図である。
【図４】本発明の光源装置の一構成例を示す図である。
【図５】本発明の光源装置の一構成例を示す図である。
【図６】蛍光体プレートの作製工程例を示す図である。
【図７】図４、図５の光源装置において、蛍光体プレートに入射した励起光（レーザー光）及び蛍光体からの蛍光の光路を示す図である。
【図８】本発明の光源装置の他の構成例を示す図である。
【図９】本発明の光源装置の他の構成例を示す図である。
【図１０】図８、図９の光源装置において、蛍光体プレートに入射した励起光（レーザー光）及び蛍光体からの蛍光の光路を示す図である。
【図１１】図４、図５の光源装置の変形例を示す図である。
【図１２】図８、図９の光源装置の変形例を示す図である。
【図１３】本発明の照明装置の一例を示す図である。
【図１４】本発明の光源装置の他の構成例を示す図である。
【図１５】本発明の光源装置の他の構成例を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
図４、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の光源装置の一構成例を示す図である。なお、図４は斜視図、図５（ａ）は図４のＹ方向から見た正面図、図５（ｂ）は図４のＸ方向から見た正面図、図５（ｃ）は図４のＺ方向から見た平面図である。図４、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を参照すると、この光源装置１０は、可視光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する固体光源５と、該固体光源５からの励起光により励起され該固体光源５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種類の蛍光体を含む蛍光体プレート２とを備え、前記固体光源５と前記蛍光体プレート２とが空間的に離れて配置されている。なお、図５（ａ）、（ｂ）では、固体光源５の図示を省略している。
【００２１】
ここで、固体光源５には、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。但し、発光ダイオードを用いる場合には、蛍光体プレート２上でスポット光として集光させるためのレンズ系を組み合わせる必要がある。
【００２２】
具体的に、固体光源５には、例えば、ＧａＮ系の材料を用いた発光波長が約４６０ｎｍ程度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、蛍光体プレート２の蛍光体としては、波長が約４４０ｎｍ乃至約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＋、（Ｃａ，Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、Ｃａ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋、（Ｃａ，Ｓｒ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋、ＫＳｉＦ６：Ｍｎ４＋、ＫＴｉＦ６：Ｍｎ４＋等が用いられ、黄色蛍光体には、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｃａｘ（Ｓｉ，Ａｌ）１２（Ｏ，Ｎ）１６：Ｅｕ２＋等が用いられ、緑色蛍光体には、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、（Ｌｕ，Ｙ）３Ａｌ５Ｏ１２：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。
【００２３】
蛍光体プレート２としては、これらの蛍光体粉末をガラス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。蛍光体粉末をガラス中に分散させたものの具体例としては、上に列挙した組成の蛍光体粉末をＰ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３などの成分を含むガラス中に分散したものが挙げられる。ガラス母体に発光中心イオンを添加したガラス蛍光体としては、Ｃｅ３＋やＥｕ２＋を付活剤として添加したＣａ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系やＹ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系などの酸窒化物系ガラス蛍光体が挙げられる。蛍光体セラミックスとしては、上に列挙した組成の蛍光体組成からなり、樹脂成分を実質的に含まない焼結体が挙げられる。これらの中でも透光性を有する蛍光体セラミックスを使用することが望ましい。これは、焼結体中に光の散乱の原因となるポアや粒界の不純物がほとんど存在しないために透光性を有するに至った蛍光体セラミックスである。ポアや不純物は熱拡散を妨げる原因にもなるため、透光性セラミックスは高い熱伝導率を示す。このため蛍光体層として利用した場合には励起光や蛍光を拡散により失うことなく蛍光体層から取り出して利用でき、さらに蛍光体層で発生した熱を効率良く放散することができる。透光性を示さない焼結体でも出来るだけポアや不純物の少ないものが望ましい。ポアの残存量を評価する指標としては蛍光体セラミックスの比重の値を用いることができ、その値が計算される理論値に対して９５％以上のものが望ましい。
【００２４】
また、この光源装置１０には、蛍光体プレート２の励起光が入射する側の面とは反対の側から蛍光などの光を取り出す方式（以下、これらを透過方式または透過型と称す）が採用されており、固体光源５と蛍光体プレート２とを空間的に離して配置することにより、従来に比べて十分な高輝度化を図ることが可能となる。なお、透過方式または透過型の光源装置とは、より正確には、図５（ａ）、（ｂ）のように蛍光体プレート２に固体光源５からの励起光を照射した場合に、蛍光体プレート２から発せられる蛍光成分のうち、固体光源５とは反対の側に出てくる成分を利用する光源装置のことであり、このとき、励起光の透過成分も利用し、蛍光成分と励起光の透過成分との混合光を出射光（照明光）として取り出すことができる。
【００２５】
また、図５（ａ）、（ｂ）からもわかるように、蛍光体プレート２全体の大きさＤｘ、Ｄｙは、一般に、固体光源５からの励起光のビームスポットの大きさ（ビームスポット径）ＢＭよりも大きなもの（Ｄｘ＞ＢＭ、Ｄｙ＞ＢＭ）となっている。この場合には、前述したように、蛍光体プレート２内を蛍光体プレート２の周辺に向けて蛍光が導光し、蛍光体プレート２からの出射光（照明光）にイエローリングなどの照射ムラ（色ムラ）が生じることがある。
【００２６】
蛍光体プレート２からの出射光（照明光）にイエローリングなどの照射ムラ（色ムラ）が生じるのを防止するため、本発明では、蛍光体プレート２を仕切部材（仕切板）６により複数の蛍光体領域（区画）７に分けている。
【００２７】
すなわち、本発明では、蛍光体プレート２が仕切部材６により複数の蛍光体領域（区画）７に分けられていることにより、１つの蛍光体領域（区画）７からの光が、隣接する蛍光体領域（区画）７に導光するのを阻止し（蛍光体プレート２内を蛍光体プレート２の周辺に向けて光が導光するのを阻止し（蛍光体プレート２内を導光する光の導光経路を遮断し、１つの蛍光体領域（区画）７からの光を強制的に蛍光体プレート２の外部に出射させ））、蛍光体プレート２全体において蛍光体プレート２からの出射光（照明光）にイエローリングなどの照射ムラ（色ムラ）が生じるのを防止することができる。
【００２８】
より具体的に、図４、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の例では、蛍光体プレート２は、互いに直交するＸ方向、Ｙ方向の両方向において、仕切部材６により複数の蛍光体領域（区画）７に分けられている。この場合、複数の蛍光体領域（区画）７を構成する個々の領域（区画）７は、図５（ｃ）に示すように、その平面形状（Ｚ方向から見た形状）が長方形状（例えば正方形状）のものとなっている。
【００２９】
ここで、蛍光体プレート２の複数の蛍光体領域（区画）７を構成する個々の領域（区画）７の大きさＥｘ、Ｅｙは、蛍光体プレート２上での固体光源５からの励起光のビームスポットの大きさ（ビームスポット径）ＢＭよりも小さいもの（Ｅｘ≦ＢＭ、Ｅｙ≦ＢＭ）となっている。
【００３０】
蛍光体プレート２の複数の蛍光体領域（区画）７を構成する個々の領域（区画）７の大きさＥｘ、Ｅｙが、蛍光体プレート２上での固体光源５からの励起光のビームスポットの大きさ（ビームスポット径）ＢＭよりも小さいもの（Ｅｘ≦ＢＭ、Ｅｙ≦ＢＭ）となっていることにより、個々の蛍光体領域（区画）７内を導光する光の導光経路が広範囲にわたることのないようにし、個々の蛍光体領域（区画）７において個々の蛍光体領域（区画）７からの出射光（照明光）にイエローリングなどの照射ムラ（色ムラ）が生じないようにすることができる。
【００３１】
なお、仕切部材６には、銀、アルミ、クロム、ニッケルなどの金属材料を含む反射率が高い反射部材が用いられるのが好ましい。すなわち、仕切部材６に金属材料を含む反射部材が用いられることにより、蛍光体プレートの熱放散を高め、蛍光体の温度消光を防止することができ、また、蛍光体プレートからの出射光強度を高めることができる。より詳細に、蛍光体は光を変換する場合に発熱し、蛍光体は周囲温度が上昇すると変換効率が低下する温度消光という特性を持っている。これに対し、仕切部材６に金属材料を含む反射部材が用いられる場合には、仕切部材６の金属部分を通しての放熱性が良くなり、蛍光体の変換効率を高めることができ、さらに、反射部材により光を反射するため（光の吸収を低減できるため）、蛍光体プレート２からの出射光強度を著しく高めることができる。
【００３２】
また、図４、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の例において、蛍光体プレート２の複数の蛍光体領域（区画）７を構成する個々の領域（区画）７の大きさＥｘ、Ｅｙが例えば０．６ｍｍ程度のものとなっている場合に、仕切部材６（図４、図５（ａ）、（ｂ）の例では、その断面形状が矩形の仕切部材６）は、その厚さｔが例えば０．１ｍｍ程度のものとなっている。すなわち、仕切部材６の厚さｔがこれよりもかなり厚い場合には、固体光源５からの励起光が蛍光体プレート２に入射する際に仕切部材６の厚さｔの部分によって反射され、光の利用効率が低くなる。また、仕切部材６の厚さｔがこれよりもかなり薄い場合には、仕切部材６の金属部分を通しての放熱性が悪くなってしまう。従って、図４、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の例では、仕切部材６は、その厚さｔが例えば０．１ｍｍ程度のものとなっているのが好ましい。
【００３３】
本願の発明者は、実際に、図４、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すような光源装置１０を次のようにして作製した。
【００３４】
すなわち、固体光源５として、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半導体レーザーを用意した。
【００３５】
また、蛍光体プレート２を図６（ａ）、（ｂ）に示すようにして作製した。すなわち、図６（ａ）に示すようにニッケル製の仕切部材６を予め用意し、次いで、図６（ｂ）に示すように、青色励起の黄色発光蛍光体粒子であるＹ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋蛍光体粒子をシリコーン樹脂に分散したもの（複数の蛍光体領域（区画）７を構成するもの）を、仕切部材６の隙間に充填し加熱硬化し蛍光体プレート２を作製した。仕切部材６は、厚さｔが０．１ｍｍであり、仕切部材６間の間隔（すなわち、ＥｘおよびＥｙ）が０．６ｍｍになるように作製し、固体光源（発光波長が約４６０ｎｍの青色光を発光する半導体レーザー）５の蛍光体プレート２上での照射スポットサイズ直径（すなわち、ビームスポット径）ＢＭ（この例では１ｍｍ）よりも、仕切部材６により仕切られる個々の領域（区画）７の大きさＥｘおよびＥｙが小さくなるようにした。なお、蛍光体プレート２全体の大きさは、縦Ｄｘ、横Ｄｙ、高さＤｚがそれぞれ１０ｍｍ、１２ｍｍ、２ｍｍとなるようにした。
【００３６】
このように作製した蛍光体プレート２と半導体レーザー５を図４に示すような配置で組み合わせて白色光源を作製したところ、イエローリングの発生を抑えることができた。これは、図７に示すように、蛍光体プレート２に入射した励起光（レーザー光）及び蛍光体からの蛍光が、仕切部材６によって蛍光体プレート２内を伝搬せずに、仕切部材６によって囲まれた狭い領域７から外部に出射したためであると考えられる。
【００３７】
なお、図４、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示した光源装置１０では、仕切部材６に矩形の断面形状のものを用いたが、固体光源５に面した側の仕切部材６の厚さｔが厚い場合は、その部分での固体光源５からの光の反射が起こり光の利用効率が低くなる。これを防止するためには仕切部材６の厚さｔを薄くすればよいが、仕切部材６の厚さｔを薄くすると、仕切部材６の金属部分を通しての放熱性が悪くなってしまうことにより好ましくない。
【００３８】
このような問題を解決するには、図８、図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す光源装置２０のように（なお、図８は斜視図、図９（ａ）は図８のＹ方向から見た正面図、図９（ｂ）は図８のＸ方向から見た正面図、図９（ｃ）は図８のＺ方向から見た平面図であり、図４、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）と同様の箇所には同じ符号を付し、図９（ａ）、（ｂ）では、固体光源５の図示を省略している）、仕切部材６の断面形状を、固体光源５側の厚さｔ１が固体光源５とは反対の側の厚さｔ２よりも薄いテーパー形状のものにするのが良い。例えば厚さｔ１を０．０５ｍｍ、厚さｔ２を０．１５ｍｍのものにすることができる。これにより、固体光源５からの光の利用効率を高めることができ、かつ、仕切部材６の金属部分を通しての放熱性を良好なものにすることができる。
【００３９】
仕切部材６の断面形状を、固体光源５側の厚さｔ１が固体光源５とは反対の側の厚さｔ２よりも薄いテーパー形状のものにしたときの図７に対応する図を図１０に示す。図１０のように仕切部材６の断面形状をテーパー形状のものにしたときには、図７のように仕切部材６の断面形状を矩形形状のものにしたときと仕切部材６上における反射角度が異なるが、蛍光体プレート２の高さＤｚが例えば２ｍｍである場合、例えば厚さｔ１を０．０５ｍｍ、厚さｔ２を０．１５ｍｍのテーパー形状のものにしてもテーパー角は小さく、出射光に大きな影響を与えることはなく、上述した効果（すなわち、固体光源５からの光の利用効率を高めることができ、かつ、仕切部材６の金属部分を通しての放熱性を良好なものにすることができるという効果）を享受することができる。
【００４０】
図４、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示した光源装置１０、図８、図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示した光源装置２０では、複数の蛍光体領域（区画）７を構成する個々の領域（区画）７は、図５（ｃ）、図９（ｃ）に示すように、その平面形状（Ｚ方向から見た形状）が長方形状（例えば正方形状）のものとなっているが、仕切部材６の組み方を変えることにより、複数の蛍光体領域（区画）７を構成する個々の領域（区画）７の平面形状（Ｚ方向から見た形状）を六角形、三角形などの形状のものにすることも可能である。但し、この場合にも、蛍光体プレート２の複数の蛍光体領域（区画）７を構成する個々の領域（区画）７の大きさＥは、蛍光体プレート２上での固体光源５からの励起光のビームスポットの大きさ（ビームスポット径）ＢＭよりも小さいものとなっている必要がある。
【００４１】
また、図４、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示した光源装置１０、図８、図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示した光源装置２０において、図１１、図１２に示すように（なお、図１１は図４、図５の光源装置の変形例を示す図、図１２は図８、図９の光源装置の変形例を示す図である）、蛍光体プレート２と固体光源５との間には、固体光源５からの励起光（例えば青色光）を透過し、蛍光体プレートからの蛍光（例えば黄色光）を反射する特性を有する波長選択手段（波長選択フィルタ（例えばダイクロイックミラー））８が設けられていても良い。蛍光体プレート２と固体光源５との間に、固体光源５からの励起光（例えば青色光）を透過し、蛍光体プレートからの蛍光（例えば黄色光）を反射する特性を有する波長選択手段（波長選択フィルタ（例えばダイクロイックミラー））８が設けられている場合には、蛍光体プレートからの蛍光（例えば黄色光）を固体光源５とは反対の側に反射するので、光の利用効率をより一層高めることができる（出射光（照明光）の光強度をより一層高めることができる）。すなわち、図１に示した従来の構成では、波長選択手段（波長選択フィルタ）を用いたことにより、光の利用効率を高めることができるものの、イエローリングなどの照射ムラ（色ムラ）が生じてしまう。これに対して、図１１、図１２の光源装置では、蛍光体プレート２が仕切部材６で仕切られた構成となっていることにより、波長選択手段（波長選択フィルタ）８を用いる場合にも、イエローリングなどの照射ムラ（色ムラ）が生じさせずに、光の利用効率をより一層高めることができる。なお、図１１、図１２において、符号９は、蛍光体プレート２および波長選択手段（波長選択フィルタ（例えばダイクロイックミラー））８を保持する透明基板である。
【００４２】
また、上記光源装置１０または２０は、所定のレンズ系、あるいは、ミラー、リフレクタなどと組み合わせることで照明装置として構成することができる。図１３は上記光源装置１０または２０とレンズ系とを組み合わせた照明装置を示す図である。図１３の照明装置は、筐体５１内に、上記光源装置１０または２０と、上記光源装置１０または２０からの光を前方に所定の配光特性を持って照射するレンズ系５２とが格納されている。この照明装置では、光源装置１０または２０が用いられることにより、レンズ系５２を用いた時でも、イエローリングなどの色ムラを生じない照明光を得ることができる。
【００４３】
また、上述した例の光源装置１０または２０は、蛍光体プレート２に固体光源５からの励起光を入射させたときに、蛍光体プレート２の励起光が入射する側の面とは反対の側から蛍光などの光を取り出す透過方式（透過型）を採用したものとなっているが、本発明は、これに限定されるものではなく、光源装置が反射方式（反射型）のもの（すなわち、蛍光体プレート２の励起光が入射する側の面と同じ側から蛍光などの光を取り出す反射方式（反射型）のもの）である場合も、本発明の範囲に含まれる。
【００４４】
図１４、図１５は反射方式（反射型）のものとなっている光源装置の一例を示す図である。なお、図１４は蛍光体プレート２の構成が図４、図５と同様のものとなっている場合の図であり、図１５は蛍光体プレート２の構成が図８、図９と同様のものとなっている場合の図であり、図１４、図１５において、図４、図５、図８、図９と同様の箇所には同じ符号を付している。図１４、図１５の光源装置３０、４０では、蛍光体プレート２の励起光（固体光源５からの励起光）が入射する側の面とは反対の側に、光（蛍光、励起光）を反射する（光（蛍光、励起光）を固体光源５側に出射光として出射させる）反射面を有する基板４５が設けられている。ここで、基板４５としては、これ自体を金属製とするか、あるいは、例えば透明な基板上に金属膜を配置したものを用いることができる。
【００４５】
図１４、図１５の光源装置３０、４０のように、光源装置が反射方式（反射型）のものとして構成されている場合にも、蛍光体プレート２を仕切部材６により複数の蛍光体領域（区画）７に分け、複数の蛍光体領域（区画）７を構成する個々の領域７の大きさを、蛍光体プレート２上での固体光源５からの励起光のビームスポットの大きさ（ビームスポット径）よりも小さいものにすることにより、イエローリングなどの照射ムラ（色ムラ）が生じるのを防止することができる。
【００４６】
また、図１４、図１５に示すような反射方式（反射型）の光源装置３０、４０を用いて、図１３に示したような照明装置を構成することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、ヘッドランプなどの自動車用照明、プロジェクタ、一般照明などに利用可能である。
【符号の説明】
【００４８】
２ 蛍光体プレート
５ 固体光源
６ 仕切部材
７ 蛍光体領域（区画）
８ 波長選択手段（波長選択フィルタ）
９ 透明基板
１０、２０、３０、４０ 光源装置
４５ 反射面を有する基板
５１ 筐体
５２ レンズ系
【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】
従来、例えば特許文献１には、図１に示すように、青色光を励起光として出射するＬＥＤモジュール１０３と、ＬＥＤモジュール１０３からの励起光により励起され黄色光の蛍光を発する蛍光体（プレート）１０４とを備え、青色光と黄色光との混色により白色光を生成することを意図した光源装置において、ＬＥＤモジュール１０３と蛍光体（プレート）１０４との間に、ＬＥＤモジュール１０３からの青色光を透過して蛍光体（プレート）１０４から発せられた黄色光を反射する波長選択フィルタ１０６を配置することにより、光の利用効率を向上させる方法が提案されている。なお、図１において、符号１０８は蛍光体固定用透明体、符号１０７は蛍光体（プレート）１０４の光取り出し面１０４ａから取り出される光（励起光（青色光）、蛍光（黄色光））を示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２６６４３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、図１の構成では、ＬＥＤモジュール１０３からの青色光は、蛍光体固定用透明体１０８、波長選択フィルタ１０６を透過した後、蛍光体（プレート）１０４に入射する。蛍光体（プレート）１０４に入射した励起光（青色光）の一部は、蛍光体プレート１０４を透過して蛍光体（プレート）１０４の光取り出し面１０４ａから出射する一方、他の一部は、蛍光体（プレート）４で蛍光（黄色光）の励起に用いられたり、あるいは、光取り出し面１０４ａで反射されて波長選択フィルタ１０６に向かい、波長選択フィルタ１０６を透過する。従って、ＬＥＤモジュール１０３からの青色光は、蛍光体プレート１０４の励起光（青色光）が照射された部分（励起光照射スポット）から主に出射されることになる。
【０００５】
これに対し、蛍光体プレート１０４からの黄色光の発光は等方的であり、黄色光の一部は、蛍光体プレート１０４の光取り出し面１０４ａから出射する一方、他の一部は、光取り出し面１０４ａで反射されて波長選択フィルタ１０６に向かい、波長選択フィルタ１０６で選択的に反射される。そして、波長選択フィルタ１０６で選択的に反射されたこの黄色光の反射光の一部は、光取り出し面１０４ａから出射され、また、他の一部の光は取り出し面１０４ａで反射されて波長選択フィルタ１０６に向かい、さらに波長選択フィルタ１０６で選択的に反射される、いわゆる多重反射光になる。従って、黄色光は蛍光体プレート１０４全体から黄色光は出射されることになり、波長選択フィルタ１０６により周辺部からの黄色光の出射はより強いものとなる。
【０００６】
組立を容易にするために、蛍光体プレート１０４は励起光照射スポットよりも大きくすることが好ましい。しかし、この場合は、励起光照射スポットとほぼ同じ大きさである青色光出射領域に比べて、蛍光体プレート１０４全体を出射領域とする黄色光出射領域の方が大きくなってしまう。図２は蛍光体プレート１０４の発光状態を示す図であり、図２において、励起光照射スポットとほぼ同じ大きさの領域１１０では、青色光と黄色光との混色により白色光となるが、励起光照射スポットとほぼ同じ大きさの領域１１０の外側の領域１１１では、黄色光となってしまう。
【０００７】
従って、図１の光源装置をレンズ系等を用いて所定の投影面に拡大投射する図３に示すような照明装置では、投影面には、光源の色バラツキが反映されてしまい、中心部が青白く、周辺部が黄色という照射ムラ（色ムラ）が生じてしまうという問題があった（この照射ムラ（色ムラ）をイエローリングと称する）。なお、図３において、符号１０２はレンズ系、符号１０５は投影面である。
【０００８】
本発明は、可視光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する固体光源と、該固体光源からの励起光により励起され該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種類の蛍光体を含む蛍光体プレートとを備え、前記固体光源と前記蛍光体プレートとが空間的に離れて配置されている光源装置において、イエローリングなどの照射ムラ（色ムラ）が生じるのを防止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】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、可視光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する固体光源と、該固体光源からの励起光により励起され該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種類の蛍光体を含む蛍光体プレートとを備え、前記固体光源と前記蛍光体プレートとが空間的に離れて配置されている光源装置であって、
前記蛍光体プレートが仕切部材により複数の領域に分かれており、該複数の領域を構成する個々の領域の大きさは、前記蛍光体プレート上での前記固体光源からの励起光のビームスポットの大きさ（ビームスポット径）よりも小さいことを特徴としている。
【００１０】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の光源装置において、前記仕切部材には、金属材料を含む反射部材が用いられることを特徴としている。
【００１１】
また、請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の光源装置において、前記仕切部材の断面形状が、前記固体光源側の厚さが前記固体光源とは反対の側の厚さよりも薄いテーパー形状となっていることを特徴としている。
【００１２】
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、該光源装置は透過型のものであって、前記蛍光体プレートと前記固体光源との間には、前記固体光源からの励起光を透過し、前記蛍光体プレートからの蛍光を反射する特性を有する波長選択手段が設けられていることを特徴としている。
【００１３】
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】
【００１４】
請求項１乃至請求項５記載の発明によれば、可視光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する固体光源と、該固体光源からの励起光により励起され該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種類の蛍光体を含む蛍光体プレートとを備え、前記固体光源と前記蛍光体プレートとが空間的に離れて配置されている光源装置であって、前記蛍光体プレートが仕切部材により複数の領域に分かれており、該複数の領域を構成する個々の領域の大きさは、前記蛍光体プレート上での前記固体光源からの励起光のビームスポットの大きさ（ビームスポット径）よりも小さいので、イエローリングなどの照射ムラ（色ムラ）が生じるのを防止することができる。
【００１５】
特に、請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の光源装置において、前記仕切部材には、金属材料を含む反射部材が用いられるので、蛍光体プレートからの出射光強度を高めることができ、また、蛍光体プレートの熱放散を高め、蛍光体の温度消光を防止することができる。
【００１６】
また、請求項３記載の発明によれば、請求項１または請求項２記載の光源装置において、前記仕切部材の断面形状が、前記固体光源側の厚さが前記固体光源とは反対の側の厚さよりも薄いテーパー形状となっているので、固体光源からの光の利用効率を高めることができる。
【００１７】
また、請求項４記載の発明によれば、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、該光源装置は透過型のものであって、前記蛍光体プレートと前記固体光源との間には、前記固体光源からの励起光を透過し、前記蛍光体プレートからの蛍光を反射する特性を有する波長選択手段が設けられているので、透過型の光源装置において光の利用効率をより一層高めることができる（出射光（照明光）の光強度をより一層高めることができる）。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】従来の光源装置を示す図である。
【図２】蛍光体プレートの発光状態を示す図である。
【図３】図１の光源装置をレンズ系等を用いて所定の投影面に拡大投射する照明装置を示す図である。
【図４】本発明の光源装置の一構成例を示す図である。
【図５】本発明の光源装置の一構成例を示す図である。
【図６】蛍光体プレートの作製工程例を示す図である。
【図７】図４、図５の光源装置において、蛍光体プレートに入射した励起光（レーザー光）及び蛍光体からの蛍光の光路を示す図である。
【図８】本発明の光源装置の他の構成例を示す図である。
【図９】本発明の光源装置の他の構成例を示す図である。
【図１０】図８、図９の光源装置において、蛍光体プレートに入射した励起光（レーザー光）及び蛍光体からの蛍光の光路を示す図である。
【図１１】図４、図５の光源装置の変形例を示す図である。
【図１２】図８、図９の光源装置の変形例を示す図である。
【図１３】本発明の照明装置の一例を示す図である。
【図１４】本発明の光源装置の他の構成例を示す図である。
【図１５】本発明の光源装置の他の構成例を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
図４、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の光源装置の一構成例を示す図である。なお、図４は斜視図、図５（ａ）は図４のＹ方向から見た正面図、図５（ｂ）は図４のＸ方向から見た正面図、図５（ｃ）は図４のＺ方向から見た平面図である。図４、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を参照すると、この光源装置１０は、可視光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する固体光源５と、該固体光源５からの励起光により励起され該固体光源５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種類の蛍光体を含む蛍光体プレート２とを備え、前記固体光源５と前記蛍光体プレート２とが空間的に離れて配置されている。なお、図５（ａ）、（ｂ）では、固体光源５の図示を省略している。
【００２１】
ここで、固体光源５には、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。但し、発光ダイオードを用いる場合には、蛍光体プレート２上でスポット光として集光させるためのレンズ系を組み合わせる必要がある。
【００２２】
具体的に、固体光源５には、例えば、ＧａＮ系の材料を用いた発光波長が約４６０ｎｍ程度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、蛍光体プレート２の蛍光体としては、波長が約４４０ｎｍ乃至約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＋、（Ｃａ，Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、Ｃａ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋、（Ｃａ，Ｓｒ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋、ＫＳｉＦ６：Ｍｎ４＋、ＫＴｉＦ６：Ｍｎ４＋等が用いられ、黄色蛍光体には、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｃａｘ（Ｓｉ，Ａｌ）１２（Ｏ，Ｎ）１６：Ｅｕ２＋等が用いられ、緑色蛍光体には、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、（Ｌｕ，Ｙ）３Ａｌ５Ｏ１２：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。
【００２３】
蛍光体プレート２としては、これらの蛍光体粉末をガラス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。蛍光体粉末をガラス中に分散させたものの具体例としては、上に列挙した組成の蛍光体粉末をＰ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３などの成分を含むガラス中に分散したものが挙げられる。ガラス母体に発光中心イオンを添加したガラス蛍光体としては、Ｃｅ３＋やＥｕ２＋を付活剤として添加したＣａ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系やＹ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系などの酸窒化物系ガラス蛍光体が挙げられる。蛍光体セラミックスとしては、上に列挙した組成の蛍光体組成からなり、樹脂成分を実質的に含まない焼結体が挙げられる。これらの中でも透光性を有する蛍光体セラミックスを使用することが望ましい。これは、焼結体中に光の散乱の原因となるポアや粒界の不純物がほとんど存在しないために透光性を有するに至った蛍光体セラミックスである。ポアや不純物は熱拡散を妨げる原因にもなるため、透光性セラミックスは高い熱伝導率を示す。このため蛍光体層として利用した場合には励起光や蛍光を拡散により失うことなく蛍光体層から取り出して利用でき、さらに蛍光体層で発生した熱を効率良く放散することができる。透光性を示さない焼結体でも出来るだけポアや不純物の少ないものが望ましい。ポアの残存量を評価する指標としては蛍光体セラミックスの比重の値を用いることができ、その値が計算される理論値に対して９５％以上のものが望ましい。
【００２４】
また、この光源装置１０には、蛍光体プレート２の励起光が入射する側の面とは反対の側から蛍光などの光を取り出す方式（以下、これらを透過方式または透過型と称す）が採用されており、固体光源５と蛍光体プレート２とを空間的に離して配置することにより、従来に比べて十分な高輝度化を図ることが可能となる。なお、透過方式または透過型の光源装置とは、より正確には、図５（ａ）、（ｂ）のように蛍光体プレート２に固体光源５からの励起光を照射した場合に、蛍光体プレート２から発せられる蛍光成分のうち、固体光源５とは反対の側に出てくる成分を利用する光源装置のことであり、このとき、励起光の透過成分も利用し、蛍光成分と励起光の透過成分との混合光を出射光（照明光）として取り出すことができる。
【００２５】
また、図５（ａ）、（ｂ）からもわかるように、蛍光体プレート２全体の大きさＤｘ、Ｄｙは、一般に、固体光源５からの励起光のビームスポットの大きさ（ビームスポット径）ＢＭよりも大きなもの（Ｄｘ＞ＢＭ、Ｄｙ＞ＢＭ）となっている。この場合には、前述したように、蛍光体プレート２内を蛍光体プレート２の周辺に向けて蛍光が導光し、蛍光体プレート２からの出射光（照明光）にイエローリングなどの照射ムラ（色ムラ）が生じることがある。
【００２６】
蛍光体プレート２からの出射光（照明光）にイエローリングなどの照射ムラ（色ムラ）が生じるのを防止するため、本発明では、蛍光体プレート２を仕切部材（仕切板）６により複数の蛍光体領域（区画）７に分けている。
【００２７】
すなわち、本発明では、蛍光体プレート２が仕切部材６により複数の蛍光体領域（区画）７に分けられていることにより、１つの蛍光体領域（区画）７からの光が、隣接する蛍光体領域（区画）７に導光するのを阻止し（蛍光体プレート２内を蛍光体プレート２の周辺に向けて光が導光するのを阻止し（蛍光体プレート２内を導光する光の導光経路を遮断し、１つの蛍光体領域（区画）７からの光を強制的に蛍光体プレート２の外部に出射させ））、蛍光体プレート２全体において蛍光体プレート２からの出射光（照明光）にイエローリングなどの照射ムラ（色ムラ）が生じるのを防止することができる。
【００２８】
より具体的に、図４、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の例では、蛍光体プレート２は、互いに直交するＸ方向、Ｙ方向の両方向において、仕切部材６により複数の蛍光体領域（区画）７に分けられている。この場合、複数の蛍光体領域（区画）７を構成する個々の領域（区画）７は、図５（ｃ）に示すように、その平面形状（Ｚ方向から見た形状）が長方形状（例えば正方形状）のものとなっている。
【００２９】
ここで、蛍光体プレート２の複数の蛍光体領域（区画）７を構成する個々の領域（区画）７の大きさＥｘ、Ｅｙは、蛍光体プレート２上での固体光源５からの励起光のビームスポットの大きさ（ビームスポット径）ＢＭよりも小さいもの（Ｅｘ≦ＢＭ、Ｅｙ≦ＢＭ）となっている。
【００３０】
蛍光体プレート２の複数の蛍光体領域（区画）７を構成する個々の領域（区画）７の大きさＥｘ、Ｅｙが、蛍光体プレート２上での固体光源５からの励起光のビームスポットの大きさ（ビームスポット径）ＢＭよりも小さいもの（Ｅｘ≦ＢＭ、Ｅｙ≦ＢＭ）となっていることにより、個々の蛍光体領域（区画）７内を導光する光の導光経路が広範囲にわたることのないようにし、個々の蛍光体領域（区画）７において個々の蛍光体領域（区画）７からの出射光（照明光）にイエローリングなどの照射ムラ（色ムラ）が生じないようにすることができる。
【００３１】
なお、仕切部材６には、銀、アルミ、クロム、ニッケルなどの金属材料を含む反射率が高い反射部材が用いられるのが好ましい。すなわち、仕切部材６に金属材料を含む反射部材が用いられることにより、蛍光体プレートの熱放散を高め、蛍光体の温度消光を防止することができ、また、蛍光体プレートからの出射光強度を高めることができる。より詳細に、蛍光体は光を変換する場合に発熱し、蛍光体は周囲温度が上昇すると変換効率が低下する温度消光という特性を持っている。これに対し、仕切部材６に金属材料を含む反射部材が用いられる場合には、仕切部材６の金属部分を通しての放熱性が良くなり、蛍光体の変換効率を高めることができ、さらに、反射部材により光を反射するため（光の吸収を低減できるため）、蛍光体プレート２からの出射光強度を著しく高めることができる。
【００３２】
また、図４、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の例において、蛍光体プレート２の複数の蛍光体領域（区画）７を構成する個々の領域（区画）７の大きさＥｘ、Ｅｙが例えば０．６ｍｍ程度のものとなっている場合に、仕切部材６（図４、図５（ａ）、（ｂ）の例では、その断面形状が矩形の仕切部材６）は、その厚さｔが例えば０．１ｍｍ程度のものとなっている。すなわち、仕切部材６の厚さｔがこれよりもかなり厚い場合には、固体光源５からの励起光が蛍光体プレート２に入射する際に仕切部材６の厚さｔの部分によって反射され、光の利用効率が低くなる。また、仕切部材６の厚さｔがこれよりもかなり薄い場合には、仕切部材６の金属部分を通しての放熱性が悪くなってしまう。従って、図４、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の例では、仕切部材６は、その厚さｔが例えば０．１ｍｍ程度のものとなっているのが好ましい。
【００３３】
本願の発明者は、実際に、図４、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すような光源装置１０を次のようにして作製した。
【００３４】
すなわち、固体光源５として、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半導体レーザーを用意した。
【００３５】
また、蛍光体プレート２を図６（ａ）、（ｂ）に示すようにして作製した。すなわち、図６（ａ）に示すようにニッケル製の仕切部材６を予め用意し、次いで、図６（ｂ）に示すように、青色励起の黄色発光蛍光体粒子であるＹ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋蛍光体粒子をシリコーン樹脂に分散したもの（複数の蛍光体領域（区画）７を構成するもの）を、仕切部材６の隙間に充填し加熱硬化し蛍光体プレート２を作製した。仕切部材６は、厚さｔが０．１ｍｍであり、仕切部材６間の間隔（すなわち、ＥｘおよびＥｙ）が０．６ｍｍになるように作製し、固体光源（発光波長が約４６０ｎｍの青色光を発光する半導体レーザー）５の蛍光体プレート２上での照射スポットサイズ直径（すなわち、ビームスポット径）ＢＭ（この例では１ｍｍ）よりも、仕切部材６により仕切られる個々の領域（区画）７の大きさＥｘおよびＥｙが小さくなるようにした。なお、蛍光体プレート２全体の大きさは、縦Ｄｘ、横Ｄｙ、高さＤｚがそれぞれ１０ｍｍ、１２ｍｍ、２ｍｍとなるようにした。
【００３６】
このように作製した蛍光体プレート２と半導体レーザー５を図４に示すような配置で組み合わせて白色光源を作製したところ、イエローリングの発生を抑えることができた。これは、図７に示すように、蛍光体プレート２に入射した励起光（レーザー光）及び蛍光体からの蛍光が、仕切部材６によって蛍光体プレート２内を伝搬せずに、仕切部材６によって囲まれた狭い領域７から外部に出射したためであると考えられる。
【００３７】
なお、図４、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示した光源装置１０では、仕切部材６に矩形の断面形状のものを用いたが、固体光源５に面した側の仕切部材６の厚さｔが厚い場合は、その部分での固体光源５からの光の反射が起こり光の利用効率が低くなる。これを防止するためには仕切部材６の厚さｔを薄くすればよいが、仕切部材６の厚さｔを薄くすると、仕切部材６の金属部分を通しての放熱性が悪くなってしまうことにより好ましくない。
【００３８】
このような問題を解決するには、図８、図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す光源装置２０のように（なお、図８は斜視図、図９（ａ）は図８のＹ方向から見た正面図、図９（ｂ）は図８のＸ方向から見た正面図、図９（ｃ）は図８のＺ方向から見た平面図であり、図４、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）と同様の箇所には同じ符号を付し、図９（ａ）、（ｂ）では、固体光源５の図示を省略している）、仕切部材６の断面形状を、固体光源５側の厚さｔ１が固体光源５とは反対の側の厚さｔ２よりも薄いテーパー形状のものにするのが良い。例えば厚さｔ１を０．０５ｍｍ、厚さｔ２を０．１５ｍｍのものにすることができる。これにより、固体光源５からの光の利用効率を高めることができ、かつ、仕切部材６の金属部分を通しての放熱性を良好なものにすることができる。
【００３９】
仕切部材６の断面形状を、固体光源５側の厚さｔ１が固体光源５とは反対の側の厚さｔ２よりも薄いテーパー形状のものにしたときの図７に対応する図を図１０に示す。図１０のように仕切部材６の断面形状をテーパー形状のものにしたときには、図７のように仕切部材６の断面形状を矩形形状のものにしたときと仕切部材６上における反射角度が異なるが、蛍光体プレート２の高さＤｚが例えば２ｍｍである場合、例えば厚さｔ１を０．０５ｍｍ、厚さｔ２を０．１５ｍｍのテーパー形状のものにしてもテーパー角は小さく、出射光に大きな影響を与えることはなく、上述した効果（すなわち、固体光源５からの光の利用効率を高めることができ、かつ、仕切部材６の金属部分を通しての放熱性を良好なものにすることができるという効果）を享受することができる。
【００４０】
図４、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示した光源装置１０、図８、図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示した光源装置２０では、複数の蛍光体領域（区画）７を構成する個々の領域（区画）７は、図５（ｃ）、図９（ｃ）に示すように、その平面形状（Ｚ方向から見た形状）が長方形状（例えば正方形状）のものとなっているが、仕切部材６の組み方を変えることにより、複数の蛍光体領域（区画）７を構成する個々の領域（区画）７の平面形状（Ｚ方向から見た形状）を六角形、三角形などの形状のものにすることも可能である。但し、この場合にも、蛍光体プレート２の複数の蛍光体領域（区画）７を構成する個々の領域（区画）７の大きさＥは、蛍光体プレート２上での固体光源５からの励起光のビームスポットの大きさ（ビームスポット径）ＢＭよりも小さいものとなっている必要がある。
【００４１】
また、図４、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示した光源装置１０、図８、図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示した光源装置２０において、図１１、図１２に示すように（なお、図１１は図４、図５の光源装置の変形例を示す図、図１２は図８、図９の光源装置の変形例を示す図である）、蛍光体プレート２と固体光源５との間には、固体光源５からの励起光（例えば青色光）を透過し、蛍光体プレートからの蛍光（例えば黄色光）を反射する特性を有する波長選択手段（波長選択フィルタ（例えばダイクロイックミラー））８が設けられていても良い。蛍光体プレート２と固体光源５との間に、固体光源５からの励起光（例えば青色光）を透過し、蛍光体プレートからの蛍光（例えば黄色光）を反射する特性を有する波長選択手段（波長選択フィルタ（例えばダイクロイックミラー））８が設けられている場合には、蛍光体プレートからの蛍光（例えば黄色光）を固体光源５とは反対の側に反射するので、光の利用効率をより一層高めることができる（出射光（照明光）の光強度をより一層高めることができる）。すなわち、図１に示した従来の構成では、波長選択手段（波長選択フィルタ）を用いたことにより、光の利用効率を高めることができるものの、イエローリングなどの照射ムラ（色ムラ）が生じてしまう。これに対して、図１１、図１２の光源装置では、蛍光体プレート２が仕切部材６で仕切られた構成となっていることにより、波長選択手段（波長選択フィルタ）８を用いる場合にも、イエローリングなどの照射ムラ（色ムラ）が生じさせずに、光の利用効率をより一層高めることができる。なお、図１１、図１２において、符号９は、蛍光体プレート２および波長選択手段（波長選択フィルタ（例えばダイクロイックミラー））８を保持する透明基板である。
【００４２】
また、上記光源装置１０または２０は、所定のレンズ系、あるいは、ミラー、リフレクタなどと組み合わせることで照明装置として構成することができる。図１３は上記光源装置１０または２０とレンズ系とを組み合わせた照明装置を示す図である。図１３の照明装置は、筐体５１内に、上記光源装置１０または２０と、上記光源装置１０または２０からの光を前方に所定の配光特性を持って照射するレンズ系５２とが格納されている。この照明装置では、光源装置１０または２０が用いられることにより、レンズ系５２を用いた時でも、イエローリングなどの色ムラを生じない照明光を得ることができる。
【００４３】
また、上述した例の光源装置１０または２０は、蛍光体プレート２に固体光源５からの励起光を入射させたときに、蛍光体プレート２の励起光が入射する側の面とは反対の側から蛍光などの光を取り出す透過方式（透過型）を採用したものとなっているが、本発明は、これに限定されるものではなく、光源装置が反射方式（反射型）のもの（すなわち、蛍光体プレート２の励起光が入射する側の面と同じ側から蛍光などの光を取り出す反射方式（反射型）のもの）である場合も、本発明の範囲に含まれる。
【００４４】
図１４、図１５は反射方式（反射型）のものとなっている光源装置の一例を示す図である。なお、図１４は蛍光体プレート２の構成が図４、図５と同様のものとなっている場合の図であり、図１５は蛍光体プレート２の構成が図８、図９と同様のものとなっている場合の図であり、図１４、図１５において、図４、図５、図８、図９と同様の箇所には同じ符号を付している。図１４、図１５の光源装置３０、４０では、蛍光体プレート２の励起光（固体光源５からの励起光）が入射する側の面とは反対の側に、光（蛍光、励起光）を反射する（光（蛍光、励起光）を固体光源５側に出射光として出射させる）反射面を有する基板４５が設けられている。ここで、基板４５としては、これ自体を金属製とするか、あるいは、例えば透明な基板上に金属膜を配置したものを用いることができる。
【００４５】
図１４、図１５の光源装置３０、４０のように、光源装置が反射方式（反射型）のものとして構成されている場合にも、蛍光体プレート２を仕切部材６により複数の蛍光体領域（区画）７に分け、複数の蛍光体領域（区画）７を構成する個々の領域７の大きさを、蛍光体プレート２上での固体光源５からの励起光のビームスポットの大きさ（ビームスポット径）よりも小さいものにすることにより、イエローリングなどの照射ムラ（色ムラ）が生じるのを防止することができる。
【００４６】
また、図１４、図１５に示すような反射方式（反射型）の光源装置３０、４０を用いて、図１３に示したような照明装置を構成することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、ヘッドランプなどの自動車用照明、プロジェクタ、一般照明などに利用可能である。
【符号の説明】
【００４８】
２ 蛍光体プレート
５ 固体光源
６ 仕切部材
７ 蛍光体領域（区画）
８ 波長選択手段（波長選択フィルタ）
９ 透明基板
１０、２０、３０、４０ 光源装置
４５ 反射面を有する基板
５１ 筐体
５２ レンズ系
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視光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する固体光源と、該固体光源からの励起光により励起され該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種類の蛍光体を含む蛍光体プレートとを備え、前記固体光源と前記蛍光体プレートとが空間的に離れて配置されている光源装置であって、
前記蛍光体プレートが仕切部材により複数の領域に分かれており、該複数の領域を構成する個々の領域の大きさは、前記蛍光体プレート上での前記固体光源からの励起光のビームスポットの大きさ（ビームスポット径）よりも小さいことを特徴とする光源装置。
【請求項２】
請求項１記載の光源装置において、前記仕切部材には、金属材料を含む反射部材が用いられることを特徴とする光源装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の光源装置において、前記仕切部材の断面形状が、前記固体光源側の厚さが前記固体光源とは反対の側の厚さよりも薄いテーパー形状となっ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、該光源装置は透過型のものであって、前記蛍光体プレートと前記固体光源との間には、前記固体光源からの励起光を透過し、前記蛍光体プレートからの蛍光を反射する特性を有する波長選択手段が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。
【請求項１】
可視光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する固体光源と、該固体光源からの励起光により励起され該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種類の蛍光体を含む蛍光体プレートとを備え、前記固体光源と前記蛍光体プレートとが空間的に離れて配置されている光源装置であって、
前記蛍光体プレートが仕切部材により複数の領域に分かれており、該複数の領域を構成する個々の領域の大きさは、前記蛍光体プレート上での前記固体光源からの励起光のビームスポットの大きさ（ビームスポット径）よりも小さいことを特徴とする光源装置。
【請求項２】
請求項１記載の光源装置において、前記仕切部材には、金属材料を含む反射部材が用いられることを特徴とする光源装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の光源装置において、前記仕切部材の断面形状が、前記固体光源側の厚さが前記固体光源とは反対の側の厚さよりも薄いテーパー形状となっ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、該光源装置は透過型のものであって、前記蛍光体プレートと前記固体光源との間には、前記固体光源からの励起光を透過し、前記蛍光体プレートからの蛍光を反射する特性を有する波長選択手段が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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１３−１０２０７８（Ｐ２０１３−１０２０７８Ａ）
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４５４７１（Ｐ２０１１−２４５４７１）
【出願日】平成２３年１１月９日（２０１１．１１．９）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月９日（２０１１．１１．９）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]