発光装置、照明装置および車両用前照灯
【課題】発光部のサイズに対して励起光の照射範囲が大きくなってしまうことを抑制する。
【解決手段】複数のレーザ光Ｌ０を発生するレーザダイオード群１０と、レーザ光Ｌ０が照射されることによりインコヒーレント光Ｌ１を発生する円筒状発光体４０と、光入射面２０１から入射したレーザ光Ｌ０を光照射面２０２に導光し、導光したレーザ光Ｌ０を、円筒状発光体４０の光照射領域に照射する導光照射部２０とを備えており、導光照射部２０における光照射面２０２の面積は、光入射面２０１の面積よりも小さくなっている。
【解決手段】複数のレーザ光Ｌ０を発生するレーザダイオード群１０と、レーザ光Ｌ０が照射されることによりインコヒーレント光Ｌ１を発生する円筒状発光体４０と、光入射面２０１から入射したレーザ光Ｌ０を光照射面２０２に導光し、導光したレーザ光Ｌ０を、円筒状発光体４０の光照射領域に照射する導光照射部２０とを備えており、導光照射部２０における光照射面２０２の面積は、光入射面２０１の面積よりも小さくなっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、励起光源と蛍光体を含有する発光部とを組合せた発光装置及び照明装置、並びに、前記発光装置又は前記照明装置を備えた車両用前照灯に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、励起光源として発光ダイオード（ＬＥＤ；Light Emitting Diode）や半導体レーザ（ＬＤ；Laser Diode）等の半導体発光素子（固体素子光源）を用いた発光装置の研究が盛んになってきている。
【０００３】
このような従来の発光装置の一例として、単一の光ファイバーを用いた技術が特許文献１に開示されている。
【０００４】
この特許文献１に開示された技術では、導光部材として通常の光ファイバーを用いているので、当然ながらこの光ファイバーの入光部の断面積と出光部の断面積とは等しくなっている。
【０００５】
一方、従来の発光装置の他の例として特許文献２及び３には、複数の光ファイバーを束ねたバンドルファイバーを用いた技術が開示されている。
【０００６】
この特許文献２及び３に開示された技術では、複数の励起光源の出力光を、バンドルファイバーを用いて纏めることで大きなパワーの出力光を発生させることが可能となっている。
【０００７】
ところで、この特許文献２及び３に開示された技術では、複数の光ファイバーを用いる点で、特許文献１に開示された技術と異なっているが、バンドルファイバーは、上述のように、複数の光ファイバーを束ねたものであるため、通常は、特許文献２に開示された技術のように、入光部の断面積と出光部の断面積とは等しくなっている。
【０００８】
なお、特許文献３に開示された技術では、入光部に対して出光部の断面積が大きくなっているが、バンドルファイバーの出射端から出射される光を、凸レンズを使って集光することで、この入光部に対して出光部の断面積が大きいという問題点を解決している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平７−３１８９９８号公報（１９９５年１２月８日公開）
【特許文献２】特開２００４−８７９２５号公報（２００４年３月１８日公開）
【特許文献３】特開２００１−１５８３９号公報（２００１年１月１９日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、前記従来の発光装置のように、導光部材として、単一の光ファイバーやバンドルファイバーを用いる技術では、以下のような問題点が生じる。
【００１１】
まず、図１０（ａ）に示すように、従来の光ファイバーは、入光部の断面積と出光部の断面積とは等しいが、光の全反射を利用して励起光を導光する部材であるので、その出射光の照射範囲は、光ファイバーの断面の径に対して或る程度の拡がりを持っている。従って、発光部のサイズが充分小さくなれば、発光部のサイズに対して励起光の照射範囲が大きくなってしまい、発光効率が低下するという問題点が生じる。
【００１２】
一方、従来のバンドルファイバーは、複数の励起光源からの出力光を纏める際、励起光源毎に接続された複数の光ファイバーを束ねているため、励起光源の数が増えるほど、束ねられる光ファイバーの数が増えてしまう。
【００１３】
このため、図１０（ｂ）に示すように、バンドルファイバーの出射端から出射される出力光の照射範囲が、励起光源の数が増えるほど大きくなってしまうという問題点が生じる。
【００１４】
なお、この照射範囲は、光ファイバーの本数に比例して拡大するわけではないが、少なくとも一本の光ファイバーの出射端から照射される照射範囲よりは大きくなってしまう。
【００１５】
すなわち、上記従来の発光装置では、より大きな出力を得るために、励起光源の数を増加させていくと、いつかは、必ず発光部のサイズに対して励起光の照射範囲が大きくなってしまうという問題点がある。
【００１６】
一方、上述したように、特許文献３に開示された技術では、バンドルファイバーの出射端から出射される光を、凸レンズを使って集光しているが、入光部の断面積と出光部の断面積とが等しいバンドルファイバーを用いているため、図１０（ｃ）に示すように、コア間の距離が最も離れた光ファイバーの中心を通る軸の延長線間の距離よりも小さい範囲に、出射光を集光させることができないという問題点がある。
【００１７】
なお、以上のバンドルファイバーを用いる技術において、発光部のサイズに対して励起光の照射範囲が大きくなってしまうという問題点は、本発明の発明者らが見出したものであり、当該発明者らが知る限りにおいて当該問題点に明確に触れられた公知文献は無い。
【００１８】
本発明は、前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、発光部のサイズに対して励起光の照射範囲が大きくなってしまうことを抑制することができる発光装置などを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の発光装置は、前記課題を解決するために、励起光を発生する励起光源と、前記励起光源から発生した励起光が照射されることにより光を発生する発光部と、一端に入射した前記励起光源から発生した励起光を他端に導光し、導光した励起光を前記発光部における所定の光照射領域に照射する導光照射部材とを備えており、前記導光照射部材における前記他端の断面積は、前記一端の断面積よりも小さくなっていることを特徴とする。
【００２０】
前記構成によれば、発光部は、前記励起光源から発生した励起光が照射されることにより光を発生するようになっている。よって、発光部は、少なくとも励起光が照射されることにより光を発生する蛍光体を含んでいる。
【００２１】
また、前記構成によれば、導光照射部材は、一端に入射した前記励起光源から発生した励起光を他端に導光し、導光した励起光を前記発光部における所定の光照射領域に照射するようになっている。
【００２２】
また、導光照射部材における前記他端の断面積は、前記一端の断面積よりも小さくなっている。
【００２３】
これにより、導光照射部材の一端の断面積よりも小さい断面積を有する他端に導光した励起光を、発光部における所定の光照射領域に照射させることができる。
【００２４】
そうすると、発光部のサイズが小さくなっても、導光照射部材の他端の断面積をより小さくすれば、前記他端若しくはその近傍において照射される励起光の照射範囲を小さくできるので、発光部のサイズに対して励起光の照射範囲が大きくなってしまうことを抑制することができる。
【００２５】
以上により、発光部のサイズに対して励起光の照射範囲が大きくなってしまうことを抑制することができる発光装置を提供することができる。
【００２６】
ここで、「励起光源」は、ＬＤのようにコヒーレントなレーザ光を発生するものであっても良いし、ＬＥＤのようにインコヒーレントな励起光を発生するものであっても良い。
【００２７】
また、「励起光源」を、ＬＤチップやＬＥＤチップなどの固体素子光源で構成する場合、１チップ１ストライプの固体素子光源としても良いし、１チップ複数ストライプの固体素子光源としても良い。
【００２８】
次に、「発光部」は、上述したように、少なくとも蛍光体を含んでいるが、単一種の蛍光体のみで構成されていても良いし、複数種の蛍光体で構成されていても良い。また、発光部は、単一種又は複数種の蛍光体を適当な分散媒に分散させて構成しても良い。
【００２９】
また、「蛍光体」とは、励起光を照射することにより低エネルギー状態の電子が高エネルギー状態に励起し、この電子が、高エネルギー状態から低エネルギー状態に遷移することにより、インコヒーレントな光を発生する物質のことである。
【００３０】
次に、「照射」には、照射範囲のサイズをほぼ一定にして光照射領域に励起光を照射させる場合、照射範囲を拡げつつ光照射領域に励起光を照射させる場合、照射範囲を縮小しつつ光照射領域に励起光を照射させる場合のいずれの場合も含まれる。
【００３１】
また、本発明の発光装置は、前記構成に加えて、前記導光照射部材は、前記一端に入射した励起光を反射する光反射側面で囲まれた囲繞構造を有しており、前記一端に入射した前記励起光を、前記囲繞構造により前記他端に導光することが好ましい。
【００３２】
前記構成によれば、光反射側面で囲まれた囲繞構造により、導光照射部材の一端に入射した励起光を、他端に導光することができる。
【００３３】
ここで、「囲繞」とは、励起光源から発生する励起光の光路の周囲を取り囲むことである。
【００３４】
また、「囲繞構造」の例としては、角錐台側面、円錐台側面及び楕円錐台側面のような錐台側面が例示できる。
【００３５】
次に、「囲繞構造により他端に導光する」場合には、光反射側面に１回だけ反射して他端に導光する場合、光反射側面に複数回反射して他端に導光する場合、光反射側面に１回も反射することなく他端に導光する場合のいずれの場合も含まれる。
【００３６】
また、本発明の発光装置は、前記構成に加えて、前記励起光源及び前記導光照射部材のそれぞれが、複数存在している場合に、前記複数の導光照射部材のそれぞれは、前記複数の励起光源から発生した各励起光のうち、前記一端に入射した励起光を前記他端に導光しても良い。
【００３７】
前記構成によれば、複数の励起光源同士の距離が離れている場合でも、各導光照射部材の他端を寄り集めることで、複数の励起光源から発生する各励起光を光照射領域に集めて照射させることができる。
【００３８】
なお、「複数の励起光源」は、ＬＤ又はＬＥＤのみで構成しても良いし、ＬＤ及びＬＥＤを混在させたものであっても良い。
【００３９】
また、本発明の発光装置は、前記構成に加えて、前記励起光源が、複数存在している場合に、前記導光照射部材における前記一端は、前記複数の励起光源のそれぞれを前記光照射領域の中心から等距離の位置に配置することが可能な断面形状を備えていても良い。
【００４０】
これにより、例えば、複数の励起光源のそれぞれを光照射領域の中心から等距離の位置に配置し、かつ複数の励起光源の向きを前記光照射領域の中心に向けるようにすれば、励起光源が発する光（励起光）の利用効率（結合効率＝他端からの出射光／一端からの入射光）をほぼ最大にすることができる。
【００４１】
また、このとき、複数の励起光源から発生する各励起光の光学的距離をほぼ共通にすることができる。よって、例えば、励起光がレーザ光のようなコヒーレント光である場合、複数の励起光源から発生する各励起光の位相を揃えることにより励起光の強度をより強めることができる。
【００４２】
ここで、「断面形状」の例としては、導光照射部材の他端を所定の水平面で切ったときの切断線が、発光部の光照射領域の中心から等距離にある円弧となるような断面形状の他、導光照射部材の他端を所定の水平面で切ったときの切断線が、発光部の光照射領域の中心から等距離にある複数の線分からなる折れ線で構成されるような断面形状などを例示することができる。
【００４３】
また、本発明の発光装置は、前記構成に加えて、前記複数の導光照射部材それぞれの一端は、前記光照射領域の中心から等距離となっていても良い。
【００４４】
これにより、例えば、複数の励起光源のそれぞれを光照射領域の中心から等距離の位置に配置し、かつ複数の励起光源の向きを前記光照射領域の中心に向けるようにすれば、励起光源が発する光（励起光）の利用効率（結合効率＝他端からの出射光／一端からの入射光）をほぼ最大にすることができる。
【００４５】
また、このとき、複数の励起光源から発生する各励起光の光学的距離をほぼ共通にすることができる。よって、例えば、励起光がレーザ光のようなコヒーレント光である場合、複数の励起光源から発生する各励起光の位相を揃えることにより励起光の強度をより強めることができる。
【００４６】
また、本発明の発光装置は、前記構成に加えて、前記導光照射部材の光反射側面は、前記他端の近傍で内側に凸な曲面となっていても良い。
【００４７】
ここで、例えば、角錐台や円錐台のような母線が直線である錐台状の導光照射部材の場合、励起光が光反射側面に対して複数回反射した結果、導光照射部材の他端の近傍で、励起光の光反射側面への入射角が小さくなってしまい、励起光が光照射領域に照射されずに逃げてしまうという問題点がある。
【００４８】
しかしながら、導光照射部材の他端の近傍で、光反射側面を内側に凸な曲面とすることで、光反射側面に同一光路で入射する励起光の入射角を大きくすることができるので、励起光が光照射領域に照射されずに逃げてしまうことを抑制することができる。よって、発光部の発光効率をより向上させることができる。
【００４９】
また、本発明の発光装置は、前記構成に加えて、前記導光照射部材の他端が、前記光照射領域と接していても良い。
【００５０】
ここで、導光照射部材の他端の断面形状が平面である場合、前記他端若しくはその近傍において照射される励起光の照射範囲は、導光照射部材の他端の断面よりも大きく拡がる傾向がある。
【００５１】
そこで、導光照射部材の他端が光照射領域と接していれば、励起光の照射範囲が光照射領域に対して大きく拡がる前に、発光部の光照射領域に励起光が照射されることになる。
【００５２】
よって、発光部のサイズに対して励起光の照射範囲が大きくなってしまうことを抑制することができる。
【００５３】
なお、「導光照射部材の他端が、光照射領域と接している」場合には、導光照射部材の他端が、光照射領域と当接している場合の他、導光照射部材の他端が、光照射領域に接合されている場合も含まれる。また、「接合」には、接着や溶着などによる接合や圧接などが含まれる。
【００５４】
また、本発明の発光装置は、前記構成に加えて、前記導光照射部材の他端に、前記光照射領域に対する凹面を有する凹レンズ状曲面が形成されていても良い。
【００５５】
前記構成によれば、導光照射部材の他端と発光部の光照射領域が離れており、導光照射部材の他端から出射される励起光の照射範囲が光照射領域よりも小さくなってしまうような場合でも、凹レンズ状曲面により、他端と光照射領域の距離を保ったまま励起光の照射範囲を大きく助長できるので、光照射領域のサイズに合せて励起光を照射させることができる。
【００５６】
また、本発明の発光装置は、前記構成に加えて、前記導光照射部材の他端に、前記光照射領域に対する凸面を有する凸レンズ状曲面が形成されていても良い。
【００５７】
前記構成によれば、導光照射部材と発光部の光照射領域が離れており、導光照射部材の他端から出射される励起光の照射範囲が光照射領域よりも大きくなってしまうような場合でも、凸レンズ状曲面により、他端と光照射領域の距離を保ったまま励起光の照射範囲を小さく抑制できるので、光照射領域のサイズに合せて励起光を照射させることができる。
【００５８】
また、本発明の発光装置は、前記構成に加えて、前記導光照射部材は、空気よりも屈折率が高い材料で構成されており、前記導光照射部材の外側面は、空気と接触しており、前記導光照射部材の外側面における複数箇所を点接触で保持する保持部材を備えていても良い。
【００５９】
前記構成によれば、前記導光照射部材の外側面は、空気と接触している。また、導光照射部材は、空気よりも屈折率が高い材料で構成されている。これにより、簡単な構成で、導光照射部材の外側面と空気との界面に屈折率差(外側面側の屈折率＞空気側の屈折率)を設けることができる。よって、前記外側面側から空気側へ所定入射角で入射する光を全反射させることが可能となる。
【００６０】
また、前記構成によれば、本発明の発光装置は、前記導光照射部材の外側面における複数箇所を点接触で保持する保持部材を備えている。これにより、保持部材と導光照射部材の外側面との接触面積を小さくすることができ、点接触により導光照射部材の外側面と空気との界面における屈折率差が均一とならない部分（複数箇所）の面積を小さくすることができる。
【００６１】
また、本発明の照明装置は、前記構成に加えて、前記発光装置のいずれかを備えていることが好ましい。
【００６２】
前記構成によれば、発光部のサイズに対して励起光の照射範囲が大きくなってしまうことを抑制することができる照明装置を提供することができる。
【００６３】
また、本発明の車両用前照灯は、前記構成に加えて、前記発光装置と、前記発光部から発生した光を反射することにより、所定の立体角内を進む光線束を形成する反射鏡とを備えていても良い。
【００６４】
前記構成によれば、発光部から発生した光は、反射鏡によって反射され、所定の立体角内を進む光線束が形成される。それゆえ、発光部のサイズに対して励起光の照射範囲が大きくなってしまうことを抑制することができる車両用前照灯を提供することができる。
【発明の効果】
【００６５】
本発明の発光装置は、以上のように、励起光を発生する励起光源と、前記励起光源から発生した励起光が照射されることにより光を発生する発光部と、一端に入射した前記励起光源から発生した励起光を他端に導光し、導光した励起光を前記発光部における所定の光照射領域に照射する導光照射部材とを備えており、前記導光照射部材における前記他端の断面積は、前記一端の断面積よりも小さくなっているものである。
【００６６】
それゆえ、発光部のサイズに対して励起光の照射範囲が大きくなってしまうことを抑制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】
【００６７】
【図１】本発明における発光装置の実施の一形態の概要構成を示す模式図である。
【図２】（ａ）は、前記発光装置に関し、励起光源の一例（ＬＥＤ）の回路図であり、（ｂ）は、前記ＬＥＤの概観を示す模式図であり、（ｃ）は、前記励起光源の他の例（ＬＤ）の回路図であり、（ｂ）は、前記ＬＤの概観を示す模式図である。
【図３】前記発光装置の他の実施形態を示す模式図である。
【図４】前記発光装置のさらに他の実施形態を示す模式図である。
【図５】（ａ）は、前記発光装置に関し、導光照射部材の好ましい形態の一例を示す模式図であり、（ｂ）は、前記導光照射部材の好ましい形態の他の例を示す模式図である。
【図６】（ａ）は、前記ＬＤの光出射傾向を示す図であり、（ｂ）は、前記発光装置における発光部の一例の斜視図であり、（ｃ）は、導光照射部材の他端に凸レンズ状曲面が存在しない場合の出射光の一例を示す図であり、（ｄ）は、前記他端に凸レンズ状曲面が存在する場合の出射光の一例を示す図であり、（ｅ）は、導光照射部材の他端に凹レンズ状曲が存在しない場合の出射光の一例を示す図であり、（ｆ）は、前記他端に凹レンズ状曲面が存在する場合の出射光の他の一例を示す図である。
【図７】本発明における照明装置の実施の一形態の概要構成を示す模式図である。
【図８】自動車用のヘッドランプに必要なレンズ直径をランプの種類で比較した様子を示す図である。
【図９】（ａ）は、ランプの種類でその性能を比較した図であり、（ｂ）は、従来の自動車用ヘッドランプの外観構成の一例を示す図であり、（ｃ）は、前記発光装置（照明装置）を用いた場合の自動車用ヘッドランプの外観構成の一例を示す図である。
【図１０】（ａ）は、従来の光ファイバーの光出射傾向を示す図であり、（ｂ）は、従来のバンドルファイバーの光出射傾向を示す図であり、（ｃ）は、従来のバンドルファイバーの光出射端に凸レンズを設けた場合の光出射傾向を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００６８】
本発明の一実施形態について図１〜図９（ｃ）に基づいて説明すれば、以下の通りである。以下の特定の項目で説明すること以外の構成は、必要に応じて説明を省略する場合があるが、他の項目で説明する構成と同じである。また、説明の便宜上、各項目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、適宜その説明を省略する。
【００６９】
なお、以下で説明する発光装置（照明装置，車両用前照灯）１１０、発光装置（照明装置，車両用前照灯）１２０Ａ及び発光装置（照明装置，車両用前照灯）１２０Ｂ、並びに、照明装置（発光装置，車両用前照灯）１４０のそれぞれの形態は、いずれも照明装置又は車両用前照灯の発光装置部として説明するが、本発明を具現化した形態はこれらの形態に限られず、照明装置又は車両用前照灯以外の灯具及び照明器具などの発光装置部としても適用することができる。
【００７０】
〔１．発光装置の概要構成について〕
まず、図１に基づき、本発明の一実施形態である発光装置１１０の概要構成について説明する。
【００７１】
図１は、本発明の一実施形態である発光装置１１０の概要構成を示す模式図である。
【００７２】
図１に示すように、発光装置１１０は、インコヒーレント光（光）Ｌ１を発生するものであり、レーザダイオード群（励起光源）１０、導光照射部（導光照射部材）２０及び円筒状発光体（発光部）４０を備える。
【００７３】
また、レーザダイオード群１０は、３個のＬＤチップ（励起光源）１０１を含んでおり、ＬＤチップ１０１は、６個の発光点（励起光源）１０２を有する１チップ６ストライプの半導体レーザ素子（固体レーザ素子）であり、光出力３．０Ｗ、動作電圧５Ｖ、電流１．９２Ａで、径９ｍｍのステムに実装されている。
【００７４】
また、発光点１０２から発生するレーザ光（励起光）Ｌ０の発振波長は、４０５ｎｍである。
【００７５】
なお、発光点１０２から発生するレーザ光Ｌ０の発振波長は、４０５ｎｍに限られず、青紫色領域又は青色領域（３８０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下）の発振波長を有するものであれば良い。
【００７６】
また、現在の技術では波長３８０ｎｍ以下の良質な短波長半導体レーザを作るのは困難であるが、将来的には３８０ｎｍ以下で発振するように設計されたＬＤチップ１０１も光源として採用しても良い。
【００７７】
このＬＤチップ１０１を３個用いて９Ｗで出力させたときの消費電力は計２８．８Ｗである。
【００７８】
これにより、単純計算で合計３つのＬＤチップ１０１の合計の光束が、光源全体の光束となるので、単一のＬＤチップ１０１のみを用いる場合と比較して光源全体の光束を約３倍程度大きくすることができる。但し、ＬＤチップ１０１の性能は均等であるものとする。
【００７９】
なお、本実施形態では、レーザダイオード群１０を構成するＬＤチップ１０１の数は３つとしているが、ＬＤチップ１０１の数はこれに限られず、１〜２つ又は４つ以上のいずれであっても良い。
【００８０】
また、励起光源は、本実施形態のＬＤチップ１０１のように複数の励起光源（発光点１０２）を一体化した１チップ複数ストライプの固体素子光源であっても良いし、以下説明するＬＤチップ１１のように１チップ１ストライプの固体素子光源であっても良い。
【００８１】
次に、本実施形態のＬＤチップ１０１のようにコヒーレントなレーザ光Ｌ０を発生するものであっても良いし、後述するＬＥＤパイロットランプ（励起光源）１３のようにインコヒーレントな励起光を発生するものであっても良い。
【００８２】
また、複数の励起光源は、上述のように、ＬＤ又はＬＥＤのみで構成しても良いし、ＬＤ及びＬＥＤを混在させたものであっても良い。
【００８３】
次に、導光照射部２０は、光入射面（一端）２０１に入射したそれぞれのレーザ光Ｌ０を、光照射面（他端）２０２に導光し、導光した各レーザ光Ｌ０を、光照射面２０２の近傍又は光照射面２０２において円筒状発光体４０の光照射領域に照射するようになっている。
【００８４】
また、導光照射部２０における光照射面２０２の断面積は、光入射面２０１の断面積よりも小さくなっている。
【００８５】
これにより、光入射面２０１よりも断面積が小さい光照射面２０２に導光したレーザ光Ｌ０を、円筒状発光体４０の光照射領域に照射することができる。
【００８６】
ここで、「照射」には、照射範囲のサイズをほぼ一定にして光照射領域にレーザ光Ｌ０を照射する場合、照射範囲を拡げつつ光照射領域にレーザ光Ｌ０を照射する場合、照射範囲を縮小しつつ光照射領域にレーザ光Ｌ０を照射する場合のいずれの場合も含まれる。
【００８７】
本実施形態では、導光照射部２０の光照射面２０２が、光照射領域と接しており、光照射面２０２のサイズと光照射領域のサイズは同程度である。
【００８８】
よって、円筒状発光体４０の光照射領域には、光照射面２０２の位置におけるレーザ光Ｌ０の照射範囲のサイズをほぼ一定に保った状態でレーザ光Ｌ０が照射される。
【００８９】
以上より、円筒状発光体４０のサイズが小さくなっても、導光照射部２０の光照射面２０２の断面積をより小さくすれば、光照射面２０２若しくはその近傍において照射されるレーザ光Ｌ０の照射範囲の拡がりを小さくできるので、円筒状発光体４０のサイズに対してレーザ光Ｌ０の照射範囲が大きくなってしまうことを抑制することができる。
【００９０】
すなわち、円筒状発光体４０のサイズに対してレーザ光Ｌ０の照射範囲が大きくなってしまうことを抑制することができる発光装置１１０を提供することができる。
【００９１】
また、導光照射部２０の光入射面２０１から光照射面２０２までの距離を調整することで、レーザダイオード群１０と、円筒状発光体４０とを任意の間隔で空間的に分離することができるので、レーザダイオード群１０で発生する熱の影響により、円筒状発光体４０が劣化してしまうことを防止することができる。
【００９２】
次に、ＬＤチップ１０１の各発光点１０２から発振されるレーザ光Ｌ０は、コヒーレントな光であるため、指向性が強く、発光装置１１０は、導光照射部２０により、レーザ光Ｌ０を励起光として無駄なく集光し、利用することができる。
【００９３】
そのため、ＬＤチップ１０１の数に関わらず、非常に小さな円筒状発光体４０を形成することができ、その結果、小型で超高輝度の発光装置１１０を実現できる。
【００９４】
よって、例えば、このようなＬＤチップ１０１を励起光源として用いた発光装置１１０を各種照明器具などに適用することにより、各種照明器具などを小型化できるなど、種々のメリットが生まれる。
【００９５】
なお、図１に示す導光照射部２０は、レーザ光Ｌ０をどの様に光入射面２０１から光照射面２０２に導光するかについては、具体的に記載していない。
【００９６】
しかしながら、導光照射部２０の具体例としては、大きく分けて、２つの形態が例示できる。
【００９７】
第１の形態は、導光照射部２０を他端の断面積が一端の断面積よりも小さい単一の導光照射部材で構成する場合である。
【００９８】
例えば、導光照射部２０として、以下で説明する楕円錐台状集光部（導光照射部材）２１などを用いる場合である。
【００９９】
第２の形態は、導光照射部２０を他端の断面積が一端の断面積よりも小さい複数の導光照射部材で構成する場合である。
【０１００】
例えば、導光照射部２０として、以下で説明する円錐台状集光部（導光照射部材）２２Ａ〜２２Ｃなどを用いる場合である。
【０１０１】
なお、導光照射部２０のより具体的な形態については後ほど説明する。
【０１０２】
次に、円筒状発光体４０は、レーザ光Ｌ０が照射されると、インコヒーレント光Ｌ１を発生する。すなわち、円筒状発光体４０は、少なくともレーザ光Ｌ０が照射されることによりインコヒーレント光Ｌ１を発生する蛍光体を含んでいる。
【０１０３】
円筒状発光体４０の大きさは、本実施形態では、直径２ｍｍ、厚さ１ｍｍであり、円盤状（円筒状）の形態をしている。
【０１０４】
なお、発光部の形状としては、この他、例えば、車両用ヘッドランプに用いる場合は、後述する直方体状発光体（発光部）４１のように水平方向に長い直方体形状とし、横×縦×高さ＝３ｍｍ×１ｍｍ×１ｍｍ程度の大きさとすれば良い。
【０１０５】
ここで、円筒状発光体４０は、上述したように、少なくとも蛍光体を含んでいるが、単一種の蛍光体のみで構成されていても良いし、複数種の蛍光体で構成されていても良い。
【０１０６】
また、円筒状発光体４０は、単一種又は複数種の蛍光体を適当な分散媒に分散させて構成しても良い。分散媒は固体が好ましいが、光透過性のある円筒状の容器に蛍光体を封じ込めるような場合には、分散媒を液体としても良い。
【０１０７】
分散媒としては、透光性の樹脂材料が好ましく、シリコーン樹脂が例示できる。シリコーン樹脂と蛍光体との割合は、重量比で１０：１程度とする。なお、分散媒は、シリコーン樹脂に限定されず、無機ガラス材料をはじめとするガラス材料であってもよいし、有機・無機ハイブリッド材料であっても良い。
【０１０８】
以上より、発光装置１１０は、レーザ光Ｌ０が導光照射部２０により集光・照射（又は導光・照射）されるため、円筒状発光体４０の光照射領域のサイズに合せてレーザ光Ｌ０を照射させることができる。
【０１０９】
また、集光したレーザ光Ｌ０のほとんどを照射させることができるので、円筒状発光体４０に含まれる蛍光体中で、照射されたレーザ光Ｌ０に応じて低エネルギー状態の電子が高エネルギー状態に励起する。
【０１１０】
よって、照射されたレーザ光Ｌ０に応じて円筒状発光体４０からインコヒーレント光Ｌ１が発生するので、単一のＬＤチップ１０１を用いる場合と比較して発光装置１１０の高光束・高輝度化を実現することができる。
【０１１１】
以上によれば、高光束・高輝度かつ長寿命を実現でき、円筒状発光体４０（光照射領域）のサイズに対してレーザ光Ｌ０の照射範囲の拡がりが大きくなってしまうことを抑制することができる発光装置１１０を提供することができる。
【０１１２】
なお、「蛍光体」とは、レーザ光Ｌ０を照射することにより低エネルギー状態の電子が高エネルギー状態に励起し、この電子が、高エネルギー状態から低エネルギー状態に遷移することにより、インコヒーレント光Ｌ１を発生する物質のことである。
【０１１３】
また、蛍光体としては、サイアロン蛍光体（酸窒化物系蛍光体）若しくはＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ナノ粒子蛍光体が好ましいが、セリウム（Ｃｅ）で賦活したイットリウム（Ｙ）−アルミニウム（Ａｌ）−ガーネット（ＹＡＧ：Ｃｅ）蛍光体などを用いても良い。
【０１１４】
ここで、サイアロンは、窒化ケイ素と同様に、結晶構造によりα型とβ型とがある。特に、α−サイアロンは，一般式Ｓｉ１２−（ｍ＋ｎ）Ａｌ（ｍ＋ｎ）ＯｎＮ１６−ｎ（ｍ＋ｎ＜１２，０＜ｍ ，ｎ＜１１；ｍ ，ｎは整数）であらわされる２８原子からなる単位構造の中に２箇所の空隙があり，ここに各種金属を侵入固溶させることが可能である．希土類元素を固溶させることで，蛍光体になる。カルシウム（Ｃａ）とユーロピウム（Ｅｕ）とを固溶させると，ＹＡＧ：Ｃｅよりも長波長の黄色から橙色の範囲で発光する特性の良い蛍光体が得られる。
【０１１５】
また、サイアロン蛍光体は、青紫領域若しくは青色領域（３８０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下）の光で励起可能であり，白色ＬＥＤ用の蛍光体などに適している。
【０１１６】
次に、サイアロン蛍光体の合成手順を示す。組成は、一般式ＣａｐＳｉ１２−（ｍ＋ｎ）Ａｌ（ｍ＋ｎ）ＯｎＮ１６−ｎ：Ｅｕｑ（ｐ ，ｑは、それぞれＣａ，Ｅｕの固溶量、ｍ＋ｎ＜１２，０＜ｍ ，ｎ＜１１；ｍ，ｎは整数）で表される。あらかじめ実験によりＣａの固溶量ｐとＥｕの固溶量ｑの最適値を求め，ｍおよびｎは電荷の中性を保つ条件などから決定する。
【０１１７】
また、出発原料として窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、酸化ユーロピウム（Ｅｕ２Ｏ３）の各粉末を用い、秤量・混合した後に焼結温度１７００℃で窒素ガス加圧焼結を行う。その後、これを粉末に崩せば、サイアロン蛍光体を得ることができる。
【０１１８】
サイアロン蛍光体は、レーザ光Ｌ０に対する劣化耐性が強い蛍光体である。よって、理論的には、円筒状発光体４０をサイアロン蛍光体のみで構成すれば、劣化をより効果的に防止することができる。
【０１１９】
なお、円筒状発光体４０の劣化は、円筒状発光体４０に含まれる蛍光体の分散媒（例えば、シリコーン樹脂）の劣化が原因であると考えられる。すなわち、上述のサイアロン蛍光体は、レーザ光Ｌ０が照射されると６０〜８０％の効率で光を発生させるが、残りは熱となって放出される。この熱によって分散媒が劣化すると考えられる。
【０１２０】
従って、分散媒としては、熱耐性の高い分散媒が好ましい。熱耐性の高い分散媒としては、例えば、ガラスなどが例示できる。
【０１２１】
ところで、白色光は、等色の原理を満たす３つの色の混色で構成できることが知られているが、この等色の原理に基づきＬＤチップ１０１から発振されたレーザ光Ｌ０の色と蛍光体が発する光の色とを適切に選択することにより白色光を発生させることができる。
【０１２２】
例えば、発光装置１１０のインコヒーレント光Ｌ１を白色とするには、１つの方法は、励起光として青紫色領域の発振波長（３８０ｎｍ以上４２０ｎｍ未満）のレーザ光を用い、蛍光体として青色蛍光体、緑色蛍光体、及び赤色蛍光体の組合せを採用すれば良い。
【０１２３】
また、もう１つの方法は、励起光として青色領域の発振波長（４４０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下）のレーザ光、黄色蛍光体又は緑色蛍光体＋赤色蛍光体のいずれかの組合せを採用すれば良い。
【０１２４】
さらに、励起光源として青色領域の発振波長（４４０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下）のＬＥＤ光、蛍光体として黄色蛍光体又は緑色蛍光体＋赤色蛍光体のいずれかの組合せを採用すれば良い。
【０１２５】
なお、黄色の蛍光体とは、５６０ｎｍ以上５９０ｎｍ以下の波長を有する光を発する蛍光体である。緑色の蛍光体とは、５１０ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の波長を有する光を発する蛍光体である。赤色の蛍光体とは、６００ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の波長を有する光を発する蛍光体である。
【０１２６】
〔２．励起光源の概要構成について〕
次に、図２（ａ）〜（ｄ）に基づき、励起光源の具体例について説明する。
【０１２７】
図２（ａ）は、励起光源の一例であるＬＥＤパイロットランプ（励起光源）１３の回路図であり、図２（ｂ）は、ＬＥＤパイロットランプ１３の概観を示す正面図であり、図２（ｃ）は、励起光源の他の例であるＬＤチップ（励起光源）１１の回路図であり、図２（ｂ）は、ＬＤチップ１１の概観を示す模式図である。
【０１２８】
図２（ｂ）に示すように、ＬＥＤパイロットランプ１３は、アノード１４とカソード１５に接続されたＬＥＤチップ（励起光源）１３０が、エポキシ樹脂キャップ１６によって封じこめられた構成である。
【０１２９】
図２（ａ）に示すように、ＬＥＤチップ１３０は、ｐ型半導体１３１とｎ型半導体１３２とをｐｎ接合し、ｐ型電極１３３にカソード１５が接続され、ｎ型電極１３４にアノード１４が接続される。なお、ＬＤチップ１０１は、抵抗Ｒを介して電源Ｅと接続されている。
【０１３０】
また、アノード１４とカソード１５とを電源Ｅに接続することにより、回路が構成され、電源ＥからＬＥＤチップ１３０に電力が供給されることによってｐｎ接合附近からインコヒーレントな励起光を発生する。
【０１３１】
ＬＥＤチップ１３０の材料としては、発光色が赤色となるＧａＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｓＰなど、発光色が橙色となるＧａＡｓＰ、発色光が黄色となるＧａＡｓＰ、ＧａＰ、発光色が緑となるＧａＰ、発光色が青色となるＳｉＣ、ＧａＮなどの化合物半導体が例示できる。
【０１３２】
なお、ＬＥＤチップ１３０は、約２Ｖ〜４Ｖ程度の低電圧で動作し、小型軽量で、応答速度が速い、長寿命で、低コストといった特徴がある。
【０１３３】
次に、図２（ｃ）及び（ｄ）に示すように、ＬＤチップ１１は、カソード電極１９、基板１８、クラッド層１１３、活性層１１１、クラッド層１１２、アノード電極１７がこの順に積層された構成である。
【０１３４】
基板１８は、半導体基板であり、本願のように蛍光体を励起する為の青色〜紫外の励起光を得る為にはＧａＮ、サファイア、ＳｉＣを用いることが好ましい。一般的には、半導体レーザ用の基板としては、その他には、Ｓｉ、ＧｅおよびＳｉＣ等のＩＶ属半導体、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＡｌＡｓ、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＩｎＳｂ、ＧａＳｂおよびＡｌＮに代表されるＩＩＩ−Ｖ属化合物半導体、ＺｎＴｅ、ＺｅＳｅ、ＺｎＳおよびＺｎＯ等のＩＩ−ＶＩ属化合物半導体、ＺｎＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＣｒＯ２およびＣｅＯ２等の酸化物絶縁体、並びに、ＳｉＮなどの窒化物絶縁体のいずれかの材料が用いられる。
【０１３５】
アノード電極１７は、クラッド層１１２を介して活性層１１１に電流を注入するためのものである。
【０１３６】
カソード電極１９は、基板１８の下部から、クラッド層１１３を介して活性層１１１に電流を注入するためのものである。なお、電流の注入は、アノード電極１７・カソード電極１９に順方向バイアスをかけて行う。
【０１３７】
活性層１１１は、クラッド層１１３及びクラッド層１１２で挟まれた構造になっている。
【０１３８】
また、活性層１１１およびクラッド層の材料としては、青色〜紫外の励起光を得る為にはＡｌＩｎＧａＮから成る混晶半導体が用いられる。一般に半導体レーザの活性層・クラッド層としては、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｓ、Ｐ、Ｎ、Ｓｂを主たる組成とする混晶半導体が用いられ、そのような構成としても良い。また、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｓ、Ｓｅ、ＴｅおよびＺｎＯ等のＩＩ−ＶＩ属化合物半導体によって構成されていてもよい。
【０１３９】
また、活性層１１１は、注入された電流により発光が生じる領域であり、クラッド層１１２及びクラッド層１１３との屈折率差により、発光した光が活性層１１１内に閉じ込められる。
【０１４０】
さらに、活性層１１１には、誘導放出によって増幅される光を閉じ込めるために互いに対向して設けられる表側へき開面１１４・裏側へき開面１１５が形成されており、この表側へき開面１１４・裏側へき開面１１５が鏡の役割を果す。
【０１４１】
ただし、完全に光を反射する鏡とは異なり、誘導放出によって増幅される光の一部は、活性層１１１の表側へき開面１１４・裏側へき開面１１５（本実施の形態では、便宜上表側へき開面１１４とする）から出射され、レーザ光Ｌ０となる。なお、活性層１１１は、多層量子井戸構造を形成していてもよい。
【０１４２】
なお、表側へき開面１１４と対向する裏側へき開面１１５には、レーザ発振のための反射膜（図示せず）が形成されており、表側へき開面１１４と裏側へき開面１１５との反射率に差を設けることで、低反射率端面である、例えば、表側へき開面１１４よりレーザ光Ｌ０の大部分を発光点１０３から照射されるようにすることが出来る。
【０１４３】
クラッド層１１３・クラッド層１１２および活性層１１１などの各半導体層との膜形成については、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長）法やＭＢＥ（分子線エピタキシー）法、ＣＶＤ（化学気相成長）法、レーザアブレーション法、スパッタ法などの一般的な成膜手法を用いて構成できる。各金属層の膜形成については、真空蒸着法やメッキ法、レーザアブレーション法、スパッタ法などの一般的な成膜手法を用いて構成できる。
【０１４４】
〔３．発光装置の具体例について（その１）〕
次に、図３に基づき、本発明の他の実施形態である発光装置１２０Ａ（発光装置１１０の導光照射部２０より具体化したもの）の各構成について説明する。
【０１４５】
図３は、発光装置１１０の導光照射部２０の一例として、楕円錐台状集光部（導光照射部材）２１を採用した発光装置１２０Ａの構成を示している。
【０１４６】
なお、本実施形態では、楕円錐台状集光部２１を例にとって説明するが、集光部の形状はこれに限られず、円錐台状、角錐台状など様々な形状を採用することができる。
【０１４７】
図３に示すように、発光装置１２０Ａは、インコヒーレント光（光）Ｌ１を発生するものであり、レーザダイオード群１０、楕円錐台状集光部２１及び円筒状発光体４０を備える。
【０１４８】
レーザダイオード群１０は、上述したように、３個のＬＤチップ１０１を含んでおり、ＬＤチップ１０１は、６個の発光点１０２を有する１チップ６ストライプの半導体レーザ素子（固体レーザ素子）であり、光出力３．０Ｗ、動作電圧５Ｖ、電流１．９２Ａで、径９ｍｍのステムに実装されている。
【０１４９】
また、発光点１０２から発生するレーザ光Ｌ０の発振波長は、４０５ｎｍである。
【０１５０】
なお、発光点１０２から発生するレーザ光Ｌ０の発振波長は、４０５ｎｍに限られず、青紫色領域又は青色領域（３８０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下）の発振波長を有するものであれば良い。
【０１５１】
このＬＤチップ１０１を３個用いて９Ｗで出力させたときの消費電力は計２８．８Ｗである。
【０１５２】
これにより、単純計算で合計３つのＬＤチップ１０１の合計の光束が、光源全体の光束となるので、単一のＬＤチップ１０１のみを用いる場合と比較して光源全体の光束を約３倍程度大きくすることができる。但し、ＬＤチップ１０１の性能は均等であるものとする。
【０１５３】
なお、本実施形態では、レーザダイオード群１０を構成するＬＤチップ１０１の数は３つとしているが、ＬＤチップ１０１の数はこれに限られず、１〜２つ又は４つ以上のいずれであっても良い。
【０１５４】
また、励起光源は、本実施形態のＬＤチップ１０１のように複数の励起光源（発光点１０２）を一体化した１チップ複数ストライプの固体素子光源であっても良いし、上述したＬＤチップ１１のように１チップ１ストライプの固体素子光源であっても良い。
【０１５５】
また、本実施形態のＬＤチップ１０１のようにコヒーレントなレーザ光Ｌ０を発生するものであっても良いし、上述したＬＥＤパイロットランプ１３のようにインコヒーレントな励起光を発生するものであっても良い。
【０１５６】
また、複数の励起光源は、上述のように、ＬＤ又はＬＥＤのみで構成しても良いし、ＬＤ及びＬＥＤを混在させたものであっても良い。
【０１５７】
次に、楕円錐台状集光部２１は、先細りの楕円柱形状をなしており、光入射面（一端）２１１から入射した各レーザ光Ｌ０を反射する楕円錐台側面（光反射側面，囲繞構造）２１３で囲まれた囲繞構造を有している。
【０１５８】
また、光照射面（他端）２１２の断面積は、光入射面２１１の断面積よりも小さくなっており、光入射面２１１から入射した各レーザ光Ｌ０を、楕円錐台側面２１３により光照射面２１２に導光する。
【０１５９】
ここで、楕円錐台側面２１３は、レーザダイオード群１０から発生する各レーザ光Ｌ０のすべての光路の周囲を取り囲む（囲繞）ように構成する。
【０１６０】
「囲繞構造」の例としては、本実施形態のような楕円錐台側面の他、角錐台側面や円錐台側面のような錐台側面が例示できる。
【０１６１】
また、各レーザ光Ｌ０は、楕円錐台側面２１３に１回だけ反射して光照射面２１２に導光される場合、楕円錐台側面２１３に複数回反射して光照射面２１２に導光される場合、楕円錐台側面２１３に１回も反射することなく光照射面２１２に導光される場合のいずれかの光路で導光される。
【０１６２】
光入射面２１１は、楕円形状となっており、その径は、１０×３０ｍｍ程度であり、光照射面２０２は、円形状となっており、その径は、２ｍｍ程度である。
【０１６３】
これにより、楕円錐台側面２１３により、光入射面２１１から入射した各レーザ光Ｌ０を、光入射面２１１の断面積よりも小さい断面積を有する光照射面２１２に導光する、すなわち、各レーザ光Ｌ０を、光照射面２１２に集光することができる。
【０１６４】
なお、本実施形態の楕円錐台状集光部２１は、石英（ＳｉＯ２；屈折率１．４５）で構成しているが、その他、ＢＫ７やアクリル樹脂などの透明素材で構成しても良い。
【０１６５】
また、楕円錐台側面２１３には、屈折率１．３５のフッ素系樹脂（ポリテトラフロオロエチレン）がコーティングされている。
【０１６６】
以上の楕円錐台状集光部２１のＬＤチップ１０１に対する光結合効率は９０％程度となる。
【０１６７】
なお、本実施形態では、光入射面２１１及び光照射面２１２のそれぞれは、平面となっているが、後述のように、平面でなくても良い。
【０１６８】
例えば、入射光・出射光の角度を変えるために凸レンズ状曲面又は凹レンズ状曲面となっていても良く、凸レンズ状曲面と凹レンズ状曲面を組合せたような複合レンズ状曲面でも良い。
【０１６９】
また、光入射面２１１及び光照射面２１２としてのレンズ状曲面の形状は球面に限らず、非球面であっても良い。
【０１７０】
さらに、以下で説明するように、光入射面２１１とＬＤチップ１０１との間、及び光照射面２１２と円筒状発光体４０との間に別のレンズを挿入する場合、このレンズの形状は球面に限らず、非球面であっても良く、例えば円筒状であってもよい。
【０１７１】
また、本実施形態では楕円錐台状集光部２１の外側面にはフッ素系樹脂がコーティングされているが、それに限らず直接空気に接していてもよい。その際には、楕円錐台状集光部２１は数点の突起部を有する保持部材（不図示）を用いて点接触で保持することが好ましい。
【０１７２】
これにより、簡単な構成で、楕円錐台状集光部２１の外側面と空気との界面に屈折率差(外側面側の屈折率＞空気の屈折率)を設けることができる。よって、外側面側から空気側へ所定入射角で入射する光を全反射させることが可能となる。
【０１７３】
また、保持部材と楕円錐台状集光部２１の外側面との接触面積を小さくすることができ、点接触により楕円錐台状集光部２１の外側面と空気との界面における屈折率差が均一とならない部分（複数箇所）の面積を小さくすることができる。
【０１７４】
次に、円筒状発光体４０は、本実施形態では、直径２ｍｍ、厚さ１ｍｍ程度の大きさであり、円盤状（円筒状）の形態をしている。
【０１７５】
ここで、円筒状発光体４０は、上述したものと同じである。
【０１７６】
また、蛍光体としては、サイアロン蛍光体（酸窒化物系蛍光体）若しくはＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ナノ粒子蛍光体が好ましいが、セリウム（Ｃｅ）で賦活したイットリウム（Ｙ）−アルミニウム（Ａｌ）−ガーネット（ＹＡＧ：Ｃｅ）蛍光体などを用いても良い。
【０１７７】
また、円筒状発光体４０は、単一種又は複数種の蛍光体を適当な分散媒に分散させて構成しても良い。分散媒は固体が好ましいが、光透過性のある円筒状の容器に蛍光体を封じ込めるような場合には、分散媒を液体としても良い。
【０１７８】
分散媒としては、透光性の樹脂材料が好ましく、シリコーン樹脂が例示できる。シリコーン樹脂と蛍光体との割合は、重量比で１０：１程度とする。なお、分散媒は、シリコーン樹脂に限定されず、無機ガラス材料をはじめとするガラス材料であってもよいし、有機・無機ハイブリッド材料であっても良い。
【０１７９】
次に、図３に示すように、本実施形態の発光装置１２０Ａでは、楕円錐台状集光部２１の光入射面２１１が、円筒状発光体４０の光照射領域と接している（又は共通となっている）。
【０１８０】
ここで、楕円錐台状集光部２１の光照射面２１２の断面形状が平面である場合、光照射面２１２若しくはその近傍において照射されるレーザ光Ｌ０の照射範囲は、楕円錐台状集光部２１の光照射面２１２よりも大きく拡がる傾向がある。
【０１８１】
そこで、本実施形態のように、楕円錐台状集光部２１の光照射面２１２が光照射領域と接していれば、レーザ光Ｌ０の照射範囲が光照射領域に対して大きく拡がる前に、円筒状発光体４０の光照射領域にレーザ光Ｌ０が照射されることになる。
【０１８２】
よって、円筒状発光体４０のサイズに対してレーザ光Ｌ０の照射範囲が大きくなってしまうことを抑制することができる。
【０１８３】
なお、「光照射面２１２が、光照射領域と接している」場合には、光照射面２１２が、光照射領域（又は円筒状発光体４０）と当接している場合の他、光照射面２１２が、光照射領域に接合されている場合も含まれる。また、「接合」には、接着や溶着などによる接合や圧接などが含まれる。
【０１８４】
また、ＬＤチップ１０１と光入射面２１１との間、光照射面２１２と円筒状発光体４０との間に、空気とは屈折率の異なる透光部材や放熱部材が挿入されていてもよい。
【０１８５】
屈折率の異なる透光部材を挿入する場合としては、ＬＤチップ１０１、ＬＤチップ１０１から発生したレーザ光Ｌ０をコリメートするコリメートレンズ、バンドルファイバーをこの順で接続してバンドルファイバーの光出射端から出射したレーザ光Ｌ０を光入射面２１１から入射するようにした場合などが例示できる。
【０１８６】
これにより、光入射面２１１のサイズを大きくすることなく、ＬＤチップ１０１の個数を増加させることができる。
【０１８７】
その他、屈折率の異なる透光部材を挿入する場合としては、光照射面２１２と円筒状発光体４０との間に凹レンズ、凸レンズ及びＧＲＩＮレンズ（Gradient Index lens：屈折率勾配変化型レンズ）のいずれかを設ける場合などが例示できる。
【０１８８】
なお、ＧＲＩＮレンズは、レンズが凸又は凹の形状をしていなくても、レンズ内部の屈折率勾配によってレンズ作用が生じるレンズである。
【０１８９】
よって、ＧＲＩＮレンズを用いれば、例えば、光照射面２１２を凹面や凸面とすることなく、平面としたままでレンズ作用を生じさせることができる。
【０１９０】
また、平面としたままでレンズ作用を生じさせることができるので、楕円錐台状集光部２１の他端をＧＲＩＮレンズで構成すれば、ＧＲＩＮレンズの端面（光照射面２１２）に円筒状発光体４０を隙間無く接合することができる。
【０１９１】
これにより、光照射領域に照射されないレーザ光Ｌ０を低減できるので、円筒状発光体４０の発光効率をより向上させることができる。
【０１９２】
次に、放熱部材は、特に光照射面２１２と円筒状発光体４０との間に設けることが好ましい。
【０１９３】
これにより、円筒状発光体４０から発生した熱によって、円筒状発光体４０が劣化することを防止することができる。
【０１９４】
以上の構成によれば、円筒状発光体４０（又は光照射領域）のサイズが小さくなっても、楕円錐台状集光部２１の光照射面２０２の断面積をより小さくすれば、光照射面２０２若しくはその近傍において照射されるレーザ光Ｌ０の照射範囲を小さくできるので、円筒状発光体４０のサイズに対してレーザ光Ｌ０の照射範囲が大きくなってしまうことを抑制することができる。
【０１９５】
ここで、後述する実験結果によれば、単純計算で１Ｗのレーザ光源１つ当たりの、円筒状発光体４０から発光するインコヒーレント光Ｌ１の光束は、約１５０ｌｍ（ルーメン）程度である。
【０１９６】
よって、発光点１０２（０．５Ｗ）の１個当たりのインコヒーレント光Ｌ１の光束は、７５ｌｍ程度となる。
【０１９７】
ここで、上述したように楕円錐台状集光部２１のＬＤチップ１０１に対する光結合効率は９０％程度なので、発光点１０２の１個当たりのインコヒーレント光Ｌ１の光束は、７５×０．９＝６７．５ｌｍ程度と見積もれる。
【０１９８】
そうすると、３つのＬＤチップ１０１における発光点１０２の合計は、６×３＝１８個であるから、円筒状発光体４０からのインコヒーレント光Ｌ１の全光束は、６７．５×１８＝１２１５ｌｍ程度となる。これは、後述する高出力の白色ＬＥＤの４００ｌｍと比較して３倍程度の値であり、７００〜１５００ｌｍの光束を実現するハロゲンランプと同程度の値であることが分かる。
【０１９９】
次に、現実には光の放射は等方的ではないため正確な値の算出は困難であるが、発光点から等方的に光が放射されるとして、光度（単位立体角当たりの光束）は、１２１５（ｌｍ）／４π≒１２１５／４／３．１４（ｃｄ）≒９６．７（ｃｄ）程度である。
【０２００】
また、実効口径面積を３．１４ｍｍ２程度、光学系の透過率を０．７程度とすると、輝度≒９６．７（ｃｄ）／０．７／３．１４（ｍｍ２）＝４３．９（ｃｄ／ｍｍ２）≒４４（Ｍｃｄ／ｍ２）程度となることが分かる。
【０２０１】
これは、後述する後述する高出力の白色ＬＥＤの輝度２０（Ｍｃｄ／ｍ２）と比較して約２．２倍程度の値であることが分かる。
【０２０２】
以上より、光照射面２１２の面積及び円筒状発光体４０のサイズを共に小さくすることにより、レーザダイオード群１０を構成するＬＤチップ１０１の数に関わらず、高輝度・高光束の光を発生する円筒状発光体４０の小型化が可能となる。
【０２０３】
〔４．発光装置の具体例について（その２）〕
次に、図４に基づき、本発明のさらに他の実施形態である発光装置１２０Ｂの概要構成について説明する。
【０２０４】
図４は、発光装置１１０の導光照射部２０の一例として、先細りの円柱形状をなした、３つの円錐台状集光部（導光照射部材）２２Ａ〜２２Ｃを採用した発光装置１２０Ｂの構成を示している。
【０２０５】
なお、本実施形態では、３つの円錐台状集光部２２Ａ〜２２Ｃを採用したが、複数であれば導光照射部材を幾つ用いても良い。
【０２０６】
また、本実施形態では、円錐台状集光部２２Ａ〜２２Ｃを例にとって説明するが、各導光照射部材の形状はこれに限られず、楕円錐台、角錐台状など様々な形状を採用することができる。
【０２０７】
図４に示すように、発光装置１２０Ｂは、インコヒーレント光Ｌ１を発生するものであり、レーザダイオード群１０、円錐台状集光部２２Ａ〜２２Ｃ及び直方体状発光体（発光部）４１を備える。
【０２０８】
レーザダイオード群１０は、上述したものと同じである。
【０２０９】
次に、円錐台状集光部２２Ａ〜２２Ｃは、それぞれ先細りの円柱形状をなしており、光入射面（一端）２２１Ａ〜２２１Ｃから入射したレーザ光Ｌ０を反射する円錐台側面（光反射側面，囲繞構造）２２３Ａ〜２２３Ｃで囲まれた囲繞構造を有している。
【０２１０】
各円錐台状集光部２２Ａ〜２２Ｃは、それぞれ、コア部がアクリル製であり、クラッド部がフッ素樹脂製であり、これらのコア部とクラッド部は密着しており、全体としてチューブ状の部材である。
【０２１１】
光入射面２２１Ａ〜２２１Ｃは円形状をなしており、その径は７ｍｍ程度であり、一方、光出射面（他端）２２２Ａ〜２２２Ｃも円形状をなしており、その径は１ｍｍ程度である。
【０２１２】
すなわち、光出射面２２２Ａ〜２２２Ｃの各断面積は、光入射面２２１Ａ〜２２１Ｃの断面積よりも小さくなっており、光入射面２２１Ａ〜２２１Ｃのそれぞれから入射したレーザ光Ｌ０を、円錐台側面２２３Ａ〜２２３Ｃにより、光出射面２２２Ａ〜２２２Ｃに導光する。
【０２１３】
ここで、円錐台側面２２３Ａ〜２２３Ｃは、各ＬＤチップ１０１から発生するレーザ光Ｌ０の光路の周囲を取り囲む（囲繞）ように構成する。
【０２１４】
「囲繞構造」の例としては、本実施形態のような円錐台側面の他、楕円錐台側面や角錐台側面のような錐台側面が例示できる。
【０２１５】
また、各レーザ光Ｌ０は、各円錐台側面２２３Ａ〜２２３Ｃに１回だけ反射して光出射面２２２Ａ〜２２２Ｃに導光される場合、各円錐台側面２２３Ａ〜２２３Ｃに複数回反射して光出射面２２２Ａ〜２２２Ｃに導光される場合、各円錐台側面２２３Ａ〜２２３Ｃに１回も反射することなく光出射面２２２Ａ〜２２２Ｃに導光される場合のいずれかの光路で導光される。
【０２１６】
これにより、光入射面２２１Ａ〜２２１Ｃから入射した各レーザ光Ｌ０を、各光入射面２２１Ａ〜２２１Ｃの断面積よりも小さい断面積を有する各光出射面２２２Ａ〜２２２Ｃに導光する、すなわち、各レーザ光Ｌ０を、各光出射面２２２Ａ〜２２２Ｃに集光することができる。
【０２１７】
以上の構成によれば、複数のＬＤチップ１０１同士の距離が離れている場合でも、各円錐台状集光部２２Ａ〜２２Ｃの光出射面２２２Ａ〜２２２Ｃを寄り集めることで、複数のＬＤチップ１０１から発生する各レーザ光Ｌ０を１つの直方体状発光体４１の光照射領域に集めて照射させることができる。
【０２１８】
また、図４に示すように、各円錐台状集光部２２Ａ〜２２Ｃの長手方向のサイズは同一となっており、各円錐台状集光部２２Ａ〜２２Ｃの光入射面２２１Ａ〜２２１Ｃは、３つのＬＤチップ１０１のそれぞれを、直方体状発光体４１の光照射領域の中心付近から等距離の位置に配置することが可能となっている。
【０２１９】
これにより、例えば、複数のＬＤチップ１０１のそれぞれを光照射領域の中心から等距離の位置に配置し、かつ複数のＬＤチップ１０１の発光点１０２の向きを光照射領域の中心に向けるようにすれば、ＬＤチップ１０１が発するレーザ光Ｌ０の利用効率（結合効率＝他端からの出射光／一端からの入射光）をほぼ最大にすることができる。
【０２２０】
また、このとき、複数のＬＤチップ１０１から発生する各レーザ光Ｌ０の光学的距離をほぼ共通にすることができる。よって、例えば、励起光がレーザ光Ｌ０のようなコヒーレント光である場合、複数のＬＤチップ１０１から発生する各レーザ光Ｌ０の位相を揃えることによりレーザ光Ｌ０の強度をより強めることができる。
【０２２１】
以上の各円錐台状集光部２２Ａ〜２２ＣのＬＤチップ１０１に対する光結合効率は９０％程度となる。
【０２２２】
次に、直方体状発光体４１は、車両用ヘッドランプに用いる場合を想定したものであり、水平方向に長い直方体形状とし、そのサイズは、横×縦×高さ＝３ｍｍ×１ｍｍ×１ｍｍ程度の大きさとすれば良い。なお、直方体状発光体４１の構成材料等については、上述した円筒状発光体４０と同じである。
【０２２３】
また、ＬＤチップ１０１と光入射面２２１Ａ〜２２１Ｃとの間、光出射面２２２Ａ〜２２２Ｃと直方体状発光体４１との間に、空気とは屈折率の異なる透光部材や放熱部材が挿入されていてもよい。
【０２２４】
屈折率の異なる透光部材としては、ＬＤチップ１０１と光入射面２２１Ａ〜２２１Ｃとの間を接続する光ファイバー又はバンドルファイバーなどが例示できる。
【０２２５】
また、放熱部材は、特に光出射面２２２Ａ〜２２２Ｃと直方体状発光体４１との間に設けることが好ましい。
【０２２６】
これにより、直方体状発光体４１から発生した熱によって、直方体状発光体４１が劣化することを防止することができる。
【０２２７】
以上の構成によれば、直方体状発光体４１（又は光照射領域）のサイズが小さくなっても、各円錐台状集光部２２Ａ〜２２Ｃの光出射面２２２Ａ〜２２２Ｃの断面積をより小さくすれば、光出射面２２２Ａ〜２２２Ｃ若しくはその近傍において照射されるレーザ光Ｌ０の照射範囲を小さくできるので、直方体状発光体４１のサイズに対してレーザ光Ｌ０の照射範囲が大きくなってしまうことを抑制することができる。
【０２２８】
なお、本実施形態の発光装置１２０Ｂでは、直方体状発光体４１は、水平方向に長い、直方体形状であるため、光出射面２２２Ａ〜２２２Ｃを水平方向に並べて配置している。
【０２２９】
このように、円錐台状集光部２２Ａ〜２２Ｃの数、円錐台状集光部２２Ａ〜２２Ｃの配置方法を工夫することで、発光部の光照射領域の形状に合せて、光出射面２２２Ａ〜２２２Ｃから出射する各レーザ光Ｌ０を光照射領域に照射させることができる。
【０２３０】
ここで、後述する実験結果によれば、単純計算で１Ｗのレーザ光源１つ当たりの、直方体状発光体４１から発光するインコヒーレント光Ｌ１の光束は、約１５０ｌｍ（ルーメン）程度である。
【０２３１】
よって、発光点１０２（０．５Ｗ）の１個当たりのインコヒーレント光Ｌ１の光束は、７５ｌｍ程度となる。
【０２３２】
ここで、上述したように各円錐台状集光部２２Ａ〜２２ＣのＬＤチップ１０１に対する光結合効率は９０％程度なので、発光点１０２の１個当たりのインコヒーレント光Ｌ１の光束は、７５×０．９＝６７．５ｌｍ程度と見積もれる。
【０２３３】
そうすると、３つのＬＤチップ１０１における発光点１０２の合計は、６×３＝１８個であるから、円筒状発光体４０からのインコヒーレント光Ｌ１の全光束は、６７．５×１８＝１２１５ｌｍ程度となる。これは、後述する高出力の白色ＬＥＤの４００ｌｍと比較して３倍程度の値であり、７００〜１５００ｌｍの光束を実現するハロゲンランプと同程度の値であることが分かる。
【０２３４】
次に、現実には光の放射は等方的ではないため正確な値の算出は困難であるが、発光点から等方的に光が放射されるとして、光度（単位立体角当たりの光束）は、１２１５（ｌｍ）／４π≒１２１５／４／３．１４（ｃｄ）≒９６．７（ｃｄ）程度であり、実効口径面積を３．１４ｍｍ２程度、光学系の透過率を０．７程度とすると、輝度≒９６．７（ｃｄ）／０．７／３．１４（ｍｍ２）≒４４（Ｍｃｄ／ｍ２）程度となることが分かる。
【０２３５】
これは、後述する後述する高出力の白色ＬＥＤの２５（Ｍｃｄ／ｍ２）と比較して約１．８倍程度の値であることが分かる。
【０２３６】
以上より、光出射面２２２Ａ〜２２２Ｃの面積及び直方体状発光体４１のサイズを共に小さくすることにより、レーザダイオード群１０を構成するＬＤチップ１０１の数に関わらず、高輝度・高光束の光を発生する直方体状発光体４１の小型化が可能となる。
【０２３７】
〔５．導光照射部材の好ましい形態〕
次に、図５（ａ）及び（ｂ）に基づき、本発明の導光照射部材の好ましい形態の例である等距離配置用集光部（導光照射部材）２３及び徳利状集光部２４（導光照射部材）の各構造について説明する。
【０２３８】
まず、図５（ａ）に示す図は、鉛直方向上側から見たときの等距離配置用集光部２３の断面図（すなわち、等距離配置用集光部２３を水平面で切ったときの断面図）である。
【０２３９】
等距離配置用集光部２３の光照射面（他端）２３２は、円筒状発光体４０の光照射領域に当接（又は接合）させている。
【０２４０】
また、等距離配置用集光部２３は、上述した楕円錐台状集光部２１とほぼ同一構造であるが、楕円錐台状集光部２１の光入射面２１１を光入射曲面（一端）２３１で置き換えたような構造となっている。
【０２４１】
すなわち、等距離配置用集光部２３の光入射曲面２３１は、水平面で切ったときの切断線が、直方体状発光体４１の光照射領域の中心Ｏから等距離にある円弧Ｃとなるような断面形状となっている。
【０２４２】
言い換えれば、楕円形状の光入射面２１１を円弧Ｃに沿うように折り曲げたような断面形状である。
【０２４３】
なお、楕円錐台側面（光反射側面，囲繞構造）２３３は、ＬＤチップ１０１から発生するすべてのレーザ光Ｌ０の光路の周囲を取り囲んでいる。
【０２４４】
これにより、例えば、複数のＬＤチップ１０１のそれぞれを光照射領域の中心Ｏから等距離の位置に配置し、かつ複数のＬＤチップ１０１の発光点１０２の向きを光照射領域の中心Ｏに向けるようにすれば、ＬＤチップ１０１が発するレーザ光Ｌ０の利用効率（結合効率＝他端からの出射光／一端からの入射光）をほぼ最大にすることができる。
【０２４５】
また、このとき、複数のＬＤチップ１０１から発生する各レーザ光Ｌ０の光学的距離をほぼ共通にすることができる。よって、例えば、励起光がレーザ光Ｌ０のようなコヒーレント光である場合、複数のＬＤチップ１０１から発生する各レーザ光Ｌ０の位相を揃えることによりレーザ光Ｌ０の強度をより強めることができる。
【０２４６】
ここで、光入射面の断面形状の例としては、その他、導光照射部材の他端を所定の水平面で切ったときの切断線が、直方体状発光体４１の光照射領域の中心Ｏから等距離にある複数の線分からなる折れ線で構成されるような断面形状などを例示することができる（不図示）。
【０２４７】
次に、図５（ｂ）に示す図は、鉛直方向上側から見たときの徳利状集光部（導光照射部材）２４の断面図（すなわち、徳利状集光部２４を水平面で切ったときの断面図）である。
【０２４８】
但し、徳利状集光部２４は、その光照射面（他端）２４２近傍の構造がポイントとなっているため、光入射面側は省略し、図示していない。
【０２４９】
なお、徳利状側面（光反射側面，囲繞構造）２４３は、ＬＤチップ１０１から発生するすべてのレーザ光Ｌ０の光路の周囲を取り囲んでいる。
【０２５０】
徳利状集光部２４は、上述した楕円錐台状集光部２１（破線で示している）とほぼ同一構造であるが、徳利状集光部２４の光照射面２４２近傍の構造が少し異なっている。
【０２５１】
すなわち、徳利状集光部２４の徳利状側面２４３は、光照射面２４２の近傍で内側に凸な曲面となっている。
【０２５２】
ここで、図５（ｂ）に破線で示す楕円錐台状集光部２１のように、楕円錐台側面２１３の母線が直線である錐台状の楕円錐台状集光部２１の場合、レーザ光Ｌ０が楕円錐台側面２１３に対して複数回反射した結果、光照射面２１２の近傍で、点Ｒに入射するレーザ光Ｌ０の楕円錐台側面２１３への入射角θ１が小さくなってしまう。
【０２５３】
よって、点Ｒに入射したレーザ光Ｌ０は、その後、反射角θ２で反射してレーザ光ＬＢの方向に進み、発光部の光照射領域に照射されずに逃げてしまう。
【０２５４】
しかしながら、図５（ｂ）に示す徳利状集光部２４のように光照射面２４２の近傍で徳利状側面２４３を内側に凸な曲面とすれば、徳利状側面２４３の点Ｒに入射するレーザ光Ｌ０の入射角θ３を、入射角θ１よりも大きくして反射角θ４で反射させてレーザ光ＬＡの方向に進ませることができる。
【０２５５】
これにより、点Ｒに入射するレーザ光Ｌ０が光照射領域に照射されずに逃げてしまうことを抑制することができる。よって、発光部の発光効率をより向上させることができる。
【０２５６】
〔６．導光照射部材の他端の形状の選定方法〕
次に、図６（ａ）〜（ｆ）に基づき、導光照射部材の他端の形状の選定方法について説明する。
【０２５７】
まず、図６（ａ）に示すようにＬＤチップ１０１（の先端部の大きな直方体の上にある小さな直方体）を水平に設置した時、ＬＤチップ１０１から放射されるレーザ光Ｌ０は、縦（鉛直方向）に長く、横（水平方向）に短い楕円錐状となる光出射傾向を示す。
【０２５８】
ここで、ＬＤチップ１０１の発光点１０２から放射されるレーザ光Ｌ０は、縦横比（アスペクト比）が非常に大きい（例えば、水平方向で５度、垂直方向で３０度）ものとし、各発光点１０２から発生するレーザ光Ｌ０の重ね合わせが楕円錐状となる光出射傾向を示しているものとする。
【０２５９】
一方、図６（ｂ）に示すように直方体状発光体４１は、鉛直方向に短く、水平方向に長い直方体形状である。
【０２６０】
そうすると、直方体状発光体４１の発光効率を高くするためには、縦に長い楕円錐状に広がるレーザ光Ｌ０を、鉛直方向に短く水平方向に長いレーザ光Ｌ０に変換する光学部品が必要となる。
【０２６１】
次に、等距離配置用集光部２３を採用したときの光出射傾向につい説明する。
【０２６２】
まず、図６（ｃ）に示す状態は、凸レンズ状曲面３０が存在しない場合の等距離配置用集光部２３の出射光の光出射傾向のパターンとして、光照射面（他端）２３２の水平方向の幅が比較的大きく、レーザ光Ｌ０の水平方向の拡がりが、直方体状発光体４１の光照射領域の水平方向の幅より大きい場合を示している。このような場合としては、光照射領域の水平方向の幅よりも光照射面２３２の水平方向の幅が大きい場合などが好例である。
【０２６３】
また、光照射面２３２の水平方向の幅が光照射領域の水平方向の幅よりも小さい場合でも、等距離配置用集光部２３の形状によっては、レーザ光Ｌ０の水平方向の拡がりが、直方体状発光体４１の光照射領域の水平方向の幅より大きくなる場合が生じうる。
【０２６４】
例えば、光照射面２３２が平面で構成されている場合、光照射面２３２から出射されるレーザ光Ｌ０は、通常平行光であることはあり得ず、若干なりとも拡がって出射される。
【０２６５】
よって、光照射面２３２の水平方向の幅と直方体状発光体４１の光照射領域の水平方向の幅の大小関係のみならず、光照射面２３２から直方体状発光体４１までの距離が離れていれば（離して直方体状発光体４１を設置すれば）、レーザ光Ｌ０の水平方向の拡がりが、光照射領域の水平方向の幅より大きくなり得る。
【０２６６】
次に、図６（ｅ）に示す状態は、凹レンズ状曲面３１が存在しない場合の等距離配置用集光部２３の出射光の光出射傾向のパターンとして、光照射面２３２の水平方向の幅が比較的小さく、レーザ光Ｌ０の水平方向の拡がりが、直方体状発光体４１の光照射領域の幅より小さい場合を示している。
【０２６７】
このような場合としては、直方体状発光体４１の光照射領域の水平方向の幅よりも光照射面２３２の水平方向の幅が極端に小さい場合などが好例である。
【０２６８】
また、直方体状発光体４１の光照射領域の水平方向の幅よりも光照射面２３２の水平方向の幅が極端に小さくなくても、直方体状発光体４１の光照射領域の水平方向の幅が光照射面２３２の水平方向の幅と同程度の大きさである場合に等距離配置用集光部２３の光学設計を工夫することによって光照射面２３２から出射されるレーザ光Ｌ０がほぼ平行光となった場合などにも、レーザ光Ｌ０の水平方向の拡がりが、直方体状発光体４１の光照射領域の水平方向の幅より小さくなり得る。
【０２６９】
ここで、図６（ｄ）に示す凸レンズ状曲面３０は、鉛直方向（紙面の表裏方向）に軸を持ち、凸部を光照射領域側に向けた凸レンズ状曲面であり、レーザ光Ｌ０の直方体状発光体４１に対する水平方向の拡がりを小さくする機能を有する光学部品である。
【０２７０】
よって、図６（ｃ）に示すようにレーザ光Ｌ０の水平方向の拡がりが、直方体状発光体４１の光照射領域の水平方向の幅より大きい場合は、等距離配置用集光部２３と直方体状発光体４１の間に、すなわち、光照射面２３２として凸レンズ状曲面３０を設ければ良い。
【０２７１】
なお、凸レンズ状曲面３０に替えて、等距離配置用集光部２３の他端に、凸レンズ作用をもつ上述したＧＲＩＮレンズを取り付けても良い。
【０２７２】
一方、図６（ｆ）に示す凹レンズ状曲面３１は、鉛直方向に軸を持ち、凹部を光照射領域側に向けた凹レンズ状曲面であり、レーザ光Ｌ０の直方体状発光体４１に対する水平方向の拡がりを大きくする機能を有する光学部品である。
【０２７３】
よって、図６（ｅ）に示すようにレーザ光Ｌ０の水平方向の拡がりが、直方体状発光体４１の光照射領域の水平方向の幅より小さい場合は、等距離配置用集光部２３と直方体状発光体４１の間に、すなわち、光照射面２３２として凹レンズ状曲面３１を設ければ良い。
【０２７４】
なお、凹レンズ状曲面３１に替えて、等距離配置用集光部２３の他端に凹レンズ作用をもつ上述したＧＲＩＮレンズを取り付けても良い。
【０２７５】
また、発光部の照射領域の形状に応じて、任意の軸を持つ凹面及び凸面を有するレンズ状曲面を一体化した複合レンズ状曲面、任意の軸を持つ凸面及び凸面を有するレンズ状曲面を一体化した複合レンズ状曲面、任意の軸を持つ凹面及び凹面を有するレンズ状曲面を一体化した複合レンズ状曲面などを採用しても良い。
【０２７６】
これにより、発光部の光照射領域の形状に応じて適切な複合レンズ状曲面を採用することで、発光部の発光効率を高めることができる。
【０２７７】
〔７．照明装置（車両用前照灯）の具体例について〕
次に、図７に基づき、本発明の一実施形態である照明装置１４０について説明する。
【０２７８】
図７に示す反射鏡９０及び透明板９１以外の構成は、図４に示す発光装置１２０Ｂの構成と同じなので、その説明は省略する。
【０２７９】
まず、反射鏡９０は、直方体状発光体４１から出射したインコヒーレント光Ｌ１（以下、単に「光」という）を反射することにより、所定の立体角内を進む光線束を形成するものである。すなわち、反射鏡９０は、直方体状発光体４１からの光を反射することにより、照明装置１４０の前方へ進む光線束を形成する。この反射鏡９０は、例えば、金属薄膜がその表面に形成された曲面形状（カップ形状）の部材であり、反射した光の進行方向に開口している。
【０２８０】
また、本実施形態では、反射鏡９０は半球状であり、その中心が焦点位置となる。さらに、反射鏡９０の開口部は、反射鏡９０にて反射した光の進行方向に対して垂直な平面（反射鏡９０の、照明装置１４０の外部に出射される光の進行方向に垂直な平面）で、かつ、反射鏡９０の中心を含む開口面を有している。
【０２８１】
さらに、開口面の面積は、２０００ｍｍ２より小さく（開口面の直径（光学系直径）は、５０ｍｍより小さく）なっている。すなわち、反射鏡９０にて反射した光が出射される方向（車両の真正面）から見たときの反射鏡９０の大きさが２０００ｍｍ２より小さい。なお、ここでは、開口面の面積をが、２０００ｍｍ２よりも小さいとしたが、より好ましくは、１５００ｍｍ２（直径４３．７ｍｍ）より小さくしても良い。
【０２８２】
例えば、従来のハロゲンランプをハイビーム用のヘッドランプとして用いた場合に、開口面の面積を２０００ｍｍ２よりも小さくすると、ハイビームとして規定された光度範囲を満たす光を出射できない場合が生じ得るという問題点がある。
【０２８３】
しかしながら、照明装置１４０では、後述するように、直方体状発光体４１の輝度を、ハロゲンランプで実現できる最大輝度である２５ｃｄ／ｍｍ２より大きくできるため、開口面の面積を２０００ｍｍ２より小さくしても、ハイビームとして規定された光度範囲を満たす光を出射することができる。
【０２８４】
また、高輝度光源として輝度７５ｃｄ／ｍｍ２程度のＨＩＤランプがあるが、ＨＩＤランプには瞬時点灯性に優れないという課題があり、ハイビーム用としてのヘッドランプには適さない。
【０２８５】
従って、照明装置１４０は、実用性を考慮した上で、従来の照明装置に比べて圧倒的に小さいハイビーム用の照明装置を実現することができる。
【０２８６】
また、たとえＨＩＤランプをハイビーム用のヘッドランプとして使用した場合であっても、開口面の面積を１５００ｍｍ２より小さくすると、ハイビームとして規定された光度範囲を満たす光を出射することができない場合が生じ得るという問題点もある。
【０２８７】
しかしながら、照明装置１４０では、直方体状発光体４１の輝度を、後述するように、ＨＩＤランプで実現できる、実用化レベルでの最大輝度である７５ｃｄ／ｍｍ２より大きくできるため、開口面の面積を１５００ｍｍ２より小さくしても、ハイビームとして規定された光度範囲を満たす光を出射することができる。
【０２８８】
次に、透明板９１は、反射鏡９０の開口部を覆う透明な樹脂板であり、直方体状発光体４１を保持している。この透明板９１を、ＬＤチップ１０１からのレーザ光Ｌ０を遮断するとともに、直方体状発光体４１においてレーザ光Ｌ０を変換することにより生成された白色光（インコヒーレント光Ｌ１）を透過する材質で形成することが好ましい。
【０２８９】
直方体状発光体４１によってコヒーレントなレーザ光Ｌ０は、そのほとんどがインコヒーレント光Ｌ１に変換される。しかし、何らかの原因でレーザ光Ｌ０の一部が変換されない場合も考えられる。このような場合でも、透明板９１によってレーザ光Ｌ０を遮断することにより、レーザ光Ｌ０が外部に漏れることを防止できる。なお、このような効果を期待せず、かつ透明板９１以外の部材によって直方体状発光体４１を保持する場合には、透明板９１を省略することが可能である。
【０２９０】
〔８．発光装置の配光特性について〕
次に、１チップ１ストライプの半導体レーザ（発振波長は、４０５ｎｍ）であるＬＤチップ１１を１０個用いて発光装置（以下、試作例という）を試作し、実験を行った。それぞれのＬＤチップ１１の光出力は、１．０Ｗ、動作電圧は、５Ｖ、電流は０．６Ａである。
【０２９１】
また、導光照射部材として楕円錐台状集光部２１を用い、発光部として円筒状発光体４０（直径２ｍｍ、厚さ１ｍｍ）を採用した。
【０２９２】
各ＬＤチップ１１と楕円錐台状集光部２１の光結合効率は９０％程度である。
【０２９３】
この試作例にて、配光特性について調べたところ、円筒状発光体４０からは１３５０ｌｍ程度の光束が放射された。
【０２９４】
また、このときの円筒状発光体４０の輝度は、４８．９Ｍｃｄ／ｍ２（メガカンデラ毎平方メートル）程度であった。
【０２９５】
この実験結果より、光度（単位立体角当たりの光束）は、発光点から等方的に光が放射されるとして、単純計算で、ＬＤチップ１１の１個当たりの光束は、約１３５ｌｍであるから、例えば、１５個以上のＬＤチップ１１を用いれば、円筒状発光体４０は、約２０００ｌｍを超えることが可能であると分かる。
【０２９６】
また、２０個のＬＤチップ１１を用いれば、現実には光の放射は等方的ではないため正確な値の算出は困難であるが、発光点から等方的に光が放射されるとして、単純計算で、光度（単位立体角当たりの光束）＝１３５×２０（ｌｍ）／４π≒２７００（ｌｍ）／４／３．１４≒２１４（ｃｄ）程度であり、実効口径面積を３．１４ｍｍ２程度、光学系の透過率を０．７程度とすると、輝度≒２１４（ｃｄ）／０．７／３．１４（ｍｍ２）≒９７．３（ｃｄ／ｍｍ２）≒１００（Ｍｃｄ／ｍ２）程度となることが分かる。
【０２９７】
なお、ＬＤチップ１１の数を調整して同様な実験を行ったところ、円筒状発光体４０及び直方体状発光体４１のいずれも、実際に、２０００ｌｍを超える高光束、１００Ｍｃｄ／ｍ２を超える高輝度の実現が可能であることが分かった（このような高輝度・高光束の発光装置のことを以下、単に「レーザ照明」という）。
【０２９８】
〔９．発光装置と従来のランプとの配光特性の比較〕
次に、図８〜図９（ｃ）に基づき、上述したレーザ照明と従来のランプとの配光特性の比較結果について説明する。
【０２９９】
図８は、自動車用のヘッドランプに必要なレンズ直径をランプの種類で比較した様子を示す図である。
【０３００】
図８に示すように市販のハロゲンランプの輝度は、２５Ｍｃｄ／ｍ２程度であり、ＨＩＤランプの輝度は、８０Ｍｃｄ／ｍ２程度である。
【０３０１】
一方、上述したレーザ照明では、１００Ｍｃｄ／ｍ２程度の高輝度の実現が可能なので、図８に示すように、ハロゲンランプの４倍程度、ＨＩＤランプを超える高輝度を実現することができることが分かる。
【０３０２】
すなわち、円筒状発光体４０（又は直方体状発光体４１）が発生するインコヒーレント光Ｌ１の輝度は、８０Ｍｃｄ／ｍ２以上であることが好ましい。
【０３０３】
また、ハロゲンランプは、通常自動車のハイビーム用のヘッドランプに用いられているが、レーザ照明では、例えば、上述した円筒状発光体４０（又は直方体状発光体４１）を用いることによって、ハロゲンランプよりも口径面積サイズの小さい円筒状発光体４０（又は直方体状発光体４１）でもハロゲンランプの４倍程度の高輝度を実現できるので、ハイビーム用のヘッドランプの前方に設置するレンズの面積を１／４に縮小することが可能である。
【０３０４】
なお、ハロゲンランプの発光フィラメントのサイズは、横×縦×高さ＝５ｍｍ×１．５ｍｍ×１．５ｍｍ程度である。
【０３０５】
次に、図９（ａ）は、ランプの種類でその性能を比較した図であり、図９（ｂ）は、従来の自動車用ヘッドランプの外観構成の一例を示す図であり、図９（ｃ）は、レーザ照明を用いた場合の自動車用ヘッドランプの外観構成の一例を示す図である。
【０３０６】
まず、図９（ａ）に示すように、市販の高出力白色ＬＥＤ（以下、煩雑なので「高出力」との記載は省略する場合がある）の光束は、１モジュールあたり４００ｌｍ程度が上限であり、車載用のハロゲンランプの光束は、７００〜１５００ｌｍ程度（普通乗用車用のハロゲンランプで通常１０００ｌｍ程度）であり、ＨＩＤランプの光束は、３２００ｌｍ程度である。ただし、ＨＩＤランプはその構造・形状から３２００ｌｍ全ての光束を全て前照灯の照射光に利用することが困難である。実効的には２０００ｌｍ以下の光束しか利用できていないとされる。また、光学系の設計が困難であるという問題点がある。
【０３０７】
一方、実施例のレーザ照明では、２０００ｌｍを超える高光束の実現が可能なので、白色ＬＥＤの４〜５倍程度、ハロゲンランプを超えＨＩＤランプに近い高光束（実効的にはＨＩＤランプを超える高光束）を実現することができる。
【０３０８】
すなわち、円筒状発光体４０が発生するインコヒーレント光Ｌ１の光束が１５００ｌｍ以上、３２００ｌｍ以下であることが好ましい。
【０３０９】
また、白色ＬＥＤは、通常自動車のロービーム用のヘッドランプに用いられているが、実施例のレーザ照明によれば、例えば、１灯で白色ＬＥＤの４〜５灯分の高光束を実現することができる。
【０３１０】
以上の検討結果から図９（ａ）が、従来のヘッドランプの大きさを示しているものとすると、実施例のレーザ照明によれば、例えば、図９（ｂ）に示すように、ハイビーム用及びロービーム用のヘッドランプのそれぞれは、１灯ずつで済み、また、ハイビーム用及びロービーム用のヘッドランプの前方に設置されるレンズの面積もかなり小さくすることが可能である。
【０３１１】
また、図９（ａ）に示すように、レーザ照明では、継続使用による寿命が１００００時間程度であり、白色ＬＥＤと同程度の長寿命となっている。
【０３１２】
よって、高輝度・高光束かつ長寿命を実現できる発光装置１１０、発光装置１２０Ａ、発光装置１２０Ｂ、及び照明装置１４０などを提供することができる。
【０３１３】
なお、本発明は、以下のようにも表現できる。
【０３１４】
本発明の高輝度光源（発光装置）は、大きく分けて次の３点から構成される。
【０３１５】
（１）励起光源である固体素子光源。
【０３１６】
（２）蛍光体を含有する発光部。
【０３１７】
（３）励起光源が発する励起光を発光部に導く導光部材。
【０３１８】
すなわち、本発明の高輝度光源は、（複数であってもよい）励起光源（固体素子：半導体レーザ（ＬＤ）または発光ダイオード（ＬＥＤ））と、入光部よりも出光部の断面積が小さい導光・集光部材と、導光・集光部材の出光部に取り付けられた蛍光体発光部とから構成される。
【０３１９】
また、導光・集光部材の出光部と蛍光体発光部とは直接接していてもよく、離れていても良い。
【０３２０】
また、励起光源と導光・集光部材の入光部との間、導光・集光部材の出光部と蛍光体発光部との間に、空気とは屈折率の異なる透光部材や放熱部材が挿入されていてもよい。
【０３２１】
上記構成とすることによって、（複数の）励起光源からの励起光を効率よく蛍光体発光部に導光・集光できるため、高光束で高輝度な光源が実現できるようになる。
【０３２２】
また、本発明は、以下のようにも表現できる。
【０３２３】
本発明の発光装置は、前記励起光源は、半導体レーザであっても良い。
【０３２４】
また、本発明の発光装置は、前記励起光源は、複数のレーザ光出射端を持つ単一の半導体レーザで構成されており、前記励起光は、対応するレーザ光出射端から出射するレーザ光であっても良い。
【０３２５】
また、本発明の発光装置は、前記発光部は、酸窒化物系蛍光体を含んでいても良い。
【０３２６】
また、本発明の発光装置は、前記発光部が発生する光の輝度が８０Ｍｃｄ／ｍ２以上であっても良い。
【０３２７】
また、本発明の発光装置は、前記発光部が発生する光の光束が１５００ｌｍ以上、３２００ｌｍ以下であっても良い。
【０３２８】
以上によれば、発光部のサイズに対して励起光の照射範囲が大きくなってしまうことを抑制することができる。
【０３２９】
なお、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合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】
【０３３０】
本発明は、小型化の要請が高い発光装置、照明装置、灯具及び照明器具、特に車両用等のヘッドランプに適用することができる。
【符号の説明】
【０３３１】
１０ レーザダイオード群（励起光源）
１１ ＬＤチップ（励起光源）
１３ ＬＥＤパイロットランプ（励起光源）
２０ 導光照射部（導光照射部材）
２１ 楕円錐台状集光部（導光照射部材）
２２Ａ〜２２Ｃ 円錐台状集光部（導光照射部材）
２３ 等距離配置用集光部（導光照射部材）
２４ 徳利状集光部（導光照射部材）
３０ 凸レンズ状曲面（他端）
３１ 凹レンズ状曲面（他端）
４０ 円筒状発光体（発光部）
４１ 直方体状発光体（発光部）
９０ 反射鏡
１０１ ＬＤチップ（励起光源）
１０２ 発光点（励起光源）
１１０，１２０Ａ，１２０Ｂ 発光装置（照明装置，車両用前照灯）
１４０ 照明装置（発光装置，車両用前照灯）
１３０ ＬＥＤチップ（励起光源）
２０１ 光入射面（一端）
２０２ 光照射面（他端）
２１１ 光入射面（一端）
２１２ 光照射面（他端）
２１３ 楕円錐台側面（光反射側面，囲繞構造）
２２１Ａ〜２２１Ｃ 光入射面（一端）
２２２Ａ〜２２２Ｃ 光出射面（他端）
２２３Ａ〜２２３Ｃ 円錐台側面（光反射側面，囲繞構造）
２３１ 光入射曲面（一端）
２３２ 光照射面（他端）
２３３ 楕円錐台側面（光反射側面，囲繞構造）
２４２ 光照射面（他端）
２４３ 徳利状側面（光反射側面，囲繞構造）
Ｌ０，ＬＡ，ＬＢ レーザ光（励起光）
Ｌ１ インコヒーレント光（光）
Ｏ 中心（光照射領域の中心）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、励起光源と蛍光体を含有する発光部とを組合せた発光装置及び照明装置、並びに、前記発光装置又は前記照明装置を備えた車両用前照灯に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、励起光源として発光ダイオード（ＬＥＤ；Light Emitting Diode）や半導体レーザ（ＬＤ；Laser Diode）等の半導体発光素子（固体素子光源）を用いた発光装置の研究が盛んになってきている。
【０００３】
このような従来の発光装置の一例として、単一の光ファイバーを用いた技術が特許文献１に開示されている。
【０００４】
この特許文献１に開示された技術では、導光部材として通常の光ファイバーを用いているので、当然ながらこの光ファイバーの入光部の断面積と出光部の断面積とは等しくなっている。
【０００５】
一方、従来の発光装置の他の例として特許文献２及び３には、複数の光ファイバーを束ねたバンドルファイバーを用いた技術が開示されている。
【０００６】
この特許文献２及び３に開示された技術では、複数の励起光源の出力光を、バンドルファイバーを用いて纏めることで大きなパワーの出力光を発生させることが可能となっている。
【０００７】
ところで、この特許文献２及び３に開示された技術では、複数の光ファイバーを用いる点で、特許文献１に開示された技術と異なっているが、バンドルファイバーは、上述のように、複数の光ファイバーを束ねたものであるため、通常は、特許文献２に開示された技術のように、入光部の断面積と出光部の断面積とは等しくなっている。
【０００８】
なお、特許文献３に開示された技術では、入光部に対して出光部の断面積が大きくなっているが、バンドルファイバーの出射端から出射される光を、凸レンズを使って集光することで、この入光部に対して出光部の断面積が大きいという問題点を解決している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平７−３１８９９８号公報（１９９５年１２月８日公開）
【特許文献２】特開２００４−８７９２５号公報（２００４年３月１８日公開）
【特許文献３】特開２００１−１５８３９号公報（２００１年１月１９日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、前記従来の発光装置のように、導光部材として、単一の光ファイバーやバンドルファイバーを用いる技術では、以下のような問題点が生じる。
【００１１】
まず、図１０（ａ）に示すように、従来の光ファイバーは、入光部の断面積と出光部の断面積とは等しいが、光の全反射を利用して励起光を導光する部材であるので、その出射光の照射範囲は、光ファイバーの断面の径に対して或る程度の拡がりを持っている。従って、発光部のサイズが充分小さくなれば、発光部のサイズに対して励起光の照射範囲が大きくなってしまい、発光効率が低下するという問題点が生じる。
【００１２】
一方、従来のバンドルファイバーは、複数の励起光源からの出力光を纏める際、励起光源毎に接続された複数の光ファイバーを束ねているため、励起光源の数が増えるほど、束ねられる光ファイバーの数が増えてしまう。
【００１３】
このため、図１０（ｂ）に示すように、バンドルファイバーの出射端から出射される出力光の照射範囲が、励起光源の数が増えるほど大きくなってしまうという問題点が生じる。
【００１４】
なお、この照射範囲は、光ファイバーの本数に比例して拡大するわけではないが、少なくとも一本の光ファイバーの出射端から照射される照射範囲よりは大きくなってしまう。
【００１５】
すなわち、上記従来の発光装置では、より大きな出力を得るために、励起光源の数を増加させていくと、いつかは、必ず発光部のサイズに対して励起光の照射範囲が大きくなってしまうという問題点がある。
【００１６】
一方、上述したように、特許文献３に開示された技術では、バンドルファイバーの出射端から出射される光を、凸レンズを使って集光しているが、入光部の断面積と出光部の断面積とが等しいバンドルファイバーを用いているため、図１０（ｃ）に示すように、コア間の距離が最も離れた光ファイバーの中心を通る軸の延長線間の距離よりも小さい範囲に、出射光を集光させることができないという問題点がある。
【００１７】
なお、以上のバンドルファイバーを用いる技術において、発光部のサイズに対して励起光の照射範囲が大きくなってしまうという問題点は、本発明の発明者らが見出したものであり、当該発明者らが知る限りにおいて当該問題点に明確に触れられた公知文献は無い。
【００１８】
本発明は、前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、発光部のサイズに対して励起光の照射範囲が大きくなってしまうことを抑制することができる発光装置などを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の発光装置は、前記課題を解決するために、励起光を発生する励起光源と、前記励起光源から発生した励起光が照射されることにより光を発生する発光部と、一端に入射した前記励起光源から発生した励起光を他端に導光し、導光した励起光を前記発光部における所定の光照射領域に照射する導光照射部材とを備えており、前記導光照射部材における前記他端の断面積は、前記一端の断面積よりも小さくなっていることを特徴とする。
【００２０】
前記構成によれば、発光部は、前記励起光源から発生した励起光が照射されることにより光を発生するようになっている。よって、発光部は、少なくとも励起光が照射されることにより光を発生する蛍光体を含んでいる。
【００２１】
また、前記構成によれば、導光照射部材は、一端に入射した前記励起光源から発生した励起光を他端に導光し、導光した励起光を前記発光部における所定の光照射領域に照射するようになっている。
【００２２】
また、導光照射部材における前記他端の断面積は、前記一端の断面積よりも小さくなっている。
【００２３】
これにより、導光照射部材の一端の断面積よりも小さい断面積を有する他端に導光した励起光を、発光部における所定の光照射領域に照射させることができる。
【００２４】
そうすると、発光部のサイズが小さくなっても、導光照射部材の他端の断面積をより小さくすれば、前記他端若しくはその近傍において照射される励起光の照射範囲を小さくできるので、発光部のサイズに対して励起光の照射範囲が大きくなってしまうことを抑制することができる。
【００２５】
以上により、発光部のサイズに対して励起光の照射範囲が大きくなってしまうことを抑制することができる発光装置を提供することができる。
【００２６】
ここで、「励起光源」は、ＬＤのようにコヒーレントなレーザ光を発生するものであっても良いし、ＬＥＤのようにインコヒーレントな励起光を発生するものであっても良い。
【００２７】
また、「励起光源」を、ＬＤチップやＬＥＤチップなどの固体素子光源で構成する場合、１チップ１ストライプの固体素子光源としても良いし、１チップ複数ストライプの固体素子光源としても良い。
【００２８】
次に、「発光部」は、上述したように、少なくとも蛍光体を含んでいるが、単一種の蛍光体のみで構成されていても良いし、複数種の蛍光体で構成されていても良い。また、発光部は、単一種又は複数種の蛍光体を適当な分散媒に分散させて構成しても良い。
【００２９】
また、「蛍光体」とは、励起光を照射することにより低エネルギー状態の電子が高エネルギー状態に励起し、この電子が、高エネルギー状態から低エネルギー状態に遷移することにより、インコヒーレントな光を発生する物質のことである。
【００３０】
次に、「照射」には、照射範囲のサイズをほぼ一定にして光照射領域に励起光を照射させる場合、照射範囲を拡げつつ光照射領域に励起光を照射させる場合、照射範囲を縮小しつつ光照射領域に励起光を照射させる場合のいずれの場合も含まれる。
【００３１】
また、本発明の発光装置は、前記構成に加えて、前記導光照射部材は、前記一端に入射した励起光を反射する光反射側面で囲まれた囲繞構造を有しており、前記一端に入射した前記励起光を、前記囲繞構造により前記他端に導光することが好ましい。
【００３２】
前記構成によれば、光反射側面で囲まれた囲繞構造により、導光照射部材の一端に入射した励起光を、他端に導光することができる。
【００３３】
ここで、「囲繞」とは、励起光源から発生する励起光の光路の周囲を取り囲むことである。
【００３４】
また、「囲繞構造」の例としては、角錐台側面、円錐台側面及び楕円錐台側面のような錐台側面が例示できる。
【００３５】
次に、「囲繞構造により他端に導光する」場合には、光反射側面に１回だけ反射して他端に導光する場合、光反射側面に複数回反射して他端に導光する場合、光反射側面に１回も反射することなく他端に導光する場合のいずれの場合も含まれる。
【００３６】
また、本発明の発光装置は、前記構成に加えて、前記励起光源及び前記導光照射部材のそれぞれが、複数存在している場合に、前記複数の導光照射部材のそれぞれは、前記複数の励起光源から発生した各励起光のうち、前記一端に入射した励起光を前記他端に導光しても良い。
【００３７】
前記構成によれば、複数の励起光源同士の距離が離れている場合でも、各導光照射部材の他端を寄り集めることで、複数の励起光源から発生する各励起光を光照射領域に集めて照射させることができる。
【００３８】
なお、「複数の励起光源」は、ＬＤ又はＬＥＤのみで構成しても良いし、ＬＤ及びＬＥＤを混在させたものであっても良い。
【００３９】
また、本発明の発光装置は、前記構成に加えて、前記励起光源が、複数存在している場合に、前記導光照射部材における前記一端は、前記複数の励起光源のそれぞれを前記光照射領域の中心から等距離の位置に配置することが可能な断面形状を備えていても良い。
【００４０】
これにより、例えば、複数の励起光源のそれぞれを光照射領域の中心から等距離の位置に配置し、かつ複数の励起光源の向きを前記光照射領域の中心に向けるようにすれば、励起光源が発する光（励起光）の利用効率（結合効率＝他端からの出射光／一端からの入射光）をほぼ最大にすることができる。
【００４１】
また、このとき、複数の励起光源から発生する各励起光の光学的距離をほぼ共通にすることができる。よって、例えば、励起光がレーザ光のようなコヒーレント光である場合、複数の励起光源から発生する各励起光の位相を揃えることにより励起光の強度をより強めることができる。
【００４２】
ここで、「断面形状」の例としては、導光照射部材の他端を所定の水平面で切ったときの切断線が、発光部の光照射領域の中心から等距離にある円弧となるような断面形状の他、導光照射部材の他端を所定の水平面で切ったときの切断線が、発光部の光照射領域の中心から等距離にある複数の線分からなる折れ線で構成されるような断面形状などを例示することができる。
【００４３】
また、本発明の発光装置は、前記構成に加えて、前記複数の導光照射部材それぞれの一端は、前記光照射領域の中心から等距離となっていても良い。
【００４４】
これにより、例えば、複数の励起光源のそれぞれを光照射領域の中心から等距離の位置に配置し、かつ複数の励起光源の向きを前記光照射領域の中心に向けるようにすれば、励起光源が発する光（励起光）の利用効率（結合効率＝他端からの出射光／一端からの入射光）をほぼ最大にすることができる。
【００４５】
また、このとき、複数の励起光源から発生する各励起光の光学的距離をほぼ共通にすることができる。よって、例えば、励起光がレーザ光のようなコヒーレント光である場合、複数の励起光源から発生する各励起光の位相を揃えることにより励起光の強度をより強めることができる。
【００４６】
また、本発明の発光装置は、前記構成に加えて、前記導光照射部材の光反射側面は、前記他端の近傍で内側に凸な曲面となっていても良い。
【００４７】
ここで、例えば、角錐台や円錐台のような母線が直線である錐台状の導光照射部材の場合、励起光が光反射側面に対して複数回反射した結果、導光照射部材の他端の近傍で、励起光の光反射側面への入射角が小さくなってしまい、励起光が光照射領域に照射されずに逃げてしまうという問題点がある。
【００４８】
しかしながら、導光照射部材の他端の近傍で、光反射側面を内側に凸な曲面とすることで、光反射側面に同一光路で入射する励起光の入射角を大きくすることができるので、励起光が光照射領域に照射されずに逃げてしまうことを抑制することができる。よって、発光部の発光効率をより向上させることができる。
【００４９】
また、本発明の発光装置は、前記構成に加えて、前記導光照射部材の他端が、前記光照射領域と接していても良い。
【００５０】
ここで、導光照射部材の他端の断面形状が平面である場合、前記他端若しくはその近傍において照射される励起光の照射範囲は、導光照射部材の他端の断面よりも大きく拡がる傾向がある。
【００５１】
そこで、導光照射部材の他端が光照射領域と接していれば、励起光の照射範囲が光照射領域に対して大きく拡がる前に、発光部の光照射領域に励起光が照射されることになる。
【００５２】
よって、発光部のサイズに対して励起光の照射範囲が大きくなってしまうことを抑制することができる。
【００５３】
なお、「導光照射部材の他端が、光照射領域と接している」場合には、導光照射部材の他端が、光照射領域と当接している場合の他、導光照射部材の他端が、光照射領域に接合されている場合も含まれる。また、「接合」には、接着や溶着などによる接合や圧接などが含まれる。
【００５４】
また、本発明の発光装置は、前記構成に加えて、前記導光照射部材の他端に、前記光照射領域に対する凹面を有する凹レンズ状曲面が形成されていても良い。
【００５５】
前記構成によれば、導光照射部材の他端と発光部の光照射領域が離れており、導光照射部材の他端から出射される励起光の照射範囲が光照射領域よりも小さくなってしまうような場合でも、凹レンズ状曲面により、他端と光照射領域の距離を保ったまま励起光の照射範囲を大きく助長できるので、光照射領域のサイズに合せて励起光を照射させることができる。
【００５６】
また、本発明の発光装置は、前記構成に加えて、前記導光照射部材の他端に、前記光照射領域に対する凸面を有する凸レンズ状曲面が形成されていても良い。
【００５７】
前記構成によれば、導光照射部材と発光部の光照射領域が離れており、導光照射部材の他端から出射される励起光の照射範囲が光照射領域よりも大きくなってしまうような場合でも、凸レンズ状曲面により、他端と光照射領域の距離を保ったまま励起光の照射範囲を小さく抑制できるので、光照射領域のサイズに合せて励起光を照射させることができる。
【００５８】
また、本発明の発光装置は、前記構成に加えて、前記導光照射部材は、空気よりも屈折率が高い材料で構成されており、前記導光照射部材の外側面は、空気と接触しており、前記導光照射部材の外側面における複数箇所を点接触で保持する保持部材を備えていても良い。
【００５９】
前記構成によれば、前記導光照射部材の外側面は、空気と接触している。また、導光照射部材は、空気よりも屈折率が高い材料で構成されている。これにより、簡単な構成で、導光照射部材の外側面と空気との界面に屈折率差(外側面側の屈折率＞空気側の屈折率)を設けることができる。よって、前記外側面側から空気側へ所定入射角で入射する光を全反射させることが可能となる。
【００６０】
また、前記構成によれば、本発明の発光装置は、前記導光照射部材の外側面における複数箇所を点接触で保持する保持部材を備えている。これにより、保持部材と導光照射部材の外側面との接触面積を小さくすることができ、点接触により導光照射部材の外側面と空気との界面における屈折率差が均一とならない部分（複数箇所）の面積を小さくすることができる。
【００６１】
また、本発明の照明装置は、前記構成に加えて、前記発光装置のいずれかを備えていることが好ましい。
【００６２】
前記構成によれば、発光部のサイズに対して励起光の照射範囲が大きくなってしまうことを抑制することができる照明装置を提供することができる。
【００６３】
また、本発明の車両用前照灯は、前記構成に加えて、前記発光装置と、前記発光部から発生した光を反射することにより、所定の立体角内を進む光線束を形成する反射鏡とを備えていても良い。
【００６４】
前記構成によれば、発光部から発生した光は、反射鏡によって反射され、所定の立体角内を進む光線束が形成される。それゆえ、発光部のサイズに対して励起光の照射範囲が大きくなってしまうことを抑制することができる車両用前照灯を提供することができる。
【発明の効果】
【００６５】
本発明の発光装置は、以上のように、励起光を発生する励起光源と、前記励起光源から発生した励起光が照射されることにより光を発生する発光部と、一端に入射した前記励起光源から発生した励起光を他端に導光し、導光した励起光を前記発光部における所定の光照射領域に照射する導光照射部材とを備えており、前記導光照射部材における前記他端の断面積は、前記一端の断面積よりも小さくなっているものである。
【００６６】
それゆえ、発光部のサイズに対して励起光の照射範囲が大きくなってしまうことを抑制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】
【００６７】
【図１】本発明における発光装置の実施の一形態の概要構成を示す模式図である。
【図２】（ａ）は、前記発光装置に関し、励起光源の一例（ＬＥＤ）の回路図であり、（ｂ）は、前記ＬＥＤの概観を示す模式図であり、（ｃ）は、前記励起光源の他の例（ＬＤ）の回路図であり、（ｂ）は、前記ＬＤの概観を示す模式図である。
【図３】前記発光装置の他の実施形態を示す模式図である。
【図４】前記発光装置のさらに他の実施形態を示す模式図である。
【図５】（ａ）は、前記発光装置に関し、導光照射部材の好ましい形態の一例を示す模式図であり、（ｂ）は、前記導光照射部材の好ましい形態の他の例を示す模式図である。
【図６】（ａ）は、前記ＬＤの光出射傾向を示す図であり、（ｂ）は、前記発光装置における発光部の一例の斜視図であり、（ｃ）は、導光照射部材の他端に凸レンズ状曲面が存在しない場合の出射光の一例を示す図であり、（ｄ）は、前記他端に凸レンズ状曲面が存在する場合の出射光の一例を示す図であり、（ｅ）は、導光照射部材の他端に凹レンズ状曲が存在しない場合の出射光の一例を示す図であり、（ｆ）は、前記他端に凹レンズ状曲面が存在する場合の出射光の他の一例を示す図である。
【図７】本発明における照明装置の実施の一形態の概要構成を示す模式図である。
【図８】自動車用のヘッドランプに必要なレンズ直径をランプの種類で比較した様子を示す図である。
【図９】（ａ）は、ランプの種類でその性能を比較した図であり、（ｂ）は、従来の自動車用ヘッドランプの外観構成の一例を示す図であり、（ｃ）は、前記発光装置（照明装置）を用いた場合の自動車用ヘッドランプの外観構成の一例を示す図である。
【図１０】（ａ）は、従来の光ファイバーの光出射傾向を示す図であり、（ｂ）は、従来のバンドルファイバーの光出射傾向を示す図であり、（ｃ）は、従来のバンドルファイバーの光出射端に凸レンズを設けた場合の光出射傾向を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００６８】
本発明の一実施形態について図１〜図９（ｃ）に基づいて説明すれば、以下の通りである。以下の特定の項目で説明すること以外の構成は、必要に応じて説明を省略する場合があるが、他の項目で説明する構成と同じである。また、説明の便宜上、各項目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、適宜その説明を省略する。
【００６９】
なお、以下で説明する発光装置（照明装置，車両用前照灯）１１０、発光装置（照明装置，車両用前照灯）１２０Ａ及び発光装置（照明装置，車両用前照灯）１２０Ｂ、並びに、照明装置（発光装置，車両用前照灯）１４０のそれぞれの形態は、いずれも照明装置又は車両用前照灯の発光装置部として説明するが、本発明を具現化した形態はこれらの形態に限られず、照明装置又は車両用前照灯以外の灯具及び照明器具などの発光装置部としても適用することができる。
【００７０】
〔１．発光装置の概要構成について〕
まず、図１に基づき、本発明の一実施形態である発光装置１１０の概要構成について説明する。
【００７１】
図１は、本発明の一実施形態である発光装置１１０の概要構成を示す模式図である。
【００７２】
図１に示すように、発光装置１１０は、インコヒーレント光（光）Ｌ１を発生するものであり、レーザダイオード群（励起光源）１０、導光照射部（導光照射部材）２０及び円筒状発光体（発光部）４０を備える。
【００７３】
また、レーザダイオード群１０は、３個のＬＤチップ（励起光源）１０１を含んでおり、ＬＤチップ１０１は、６個の発光点（励起光源）１０２を有する１チップ６ストライプの半導体レーザ素子（固体レーザ素子）であり、光出力３．０Ｗ、動作電圧５Ｖ、電流１．９２Ａで、径９ｍｍのステムに実装されている。
【００７４】
また、発光点１０２から発生するレーザ光（励起光）Ｌ０の発振波長は、４０５ｎｍである。
【００７５】
なお、発光点１０２から発生するレーザ光Ｌ０の発振波長は、４０５ｎｍに限られず、青紫色領域又は青色領域（３８０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下）の発振波長を有するものであれば良い。
【００７６】
また、現在の技術では波長３８０ｎｍ以下の良質な短波長半導体レーザを作るのは困難であるが、将来的には３８０ｎｍ以下で発振するように設計されたＬＤチップ１０１も光源として採用しても良い。
【００７７】
このＬＤチップ１０１を３個用いて９Ｗで出力させたときの消費電力は計２８．８Ｗである。
【００７８】
これにより、単純計算で合計３つのＬＤチップ１０１の合計の光束が、光源全体の光束となるので、単一のＬＤチップ１０１のみを用いる場合と比較して光源全体の光束を約３倍程度大きくすることができる。但し、ＬＤチップ１０１の性能は均等であるものとする。
【００７９】
なお、本実施形態では、レーザダイオード群１０を構成するＬＤチップ１０１の数は３つとしているが、ＬＤチップ１０１の数はこれに限られず、１〜２つ又は４つ以上のいずれであっても良い。
【００８０】
また、励起光源は、本実施形態のＬＤチップ１０１のように複数の励起光源（発光点１０２）を一体化した１チップ複数ストライプの固体素子光源であっても良いし、以下説明するＬＤチップ１１のように１チップ１ストライプの固体素子光源であっても良い。
【００８１】
次に、本実施形態のＬＤチップ１０１のようにコヒーレントなレーザ光Ｌ０を発生するものであっても良いし、後述するＬＥＤパイロットランプ（励起光源）１３のようにインコヒーレントな励起光を発生するものであっても良い。
【００８２】
また、複数の励起光源は、上述のように、ＬＤ又はＬＥＤのみで構成しても良いし、ＬＤ及びＬＥＤを混在させたものであっても良い。
【００８３】
次に、導光照射部２０は、光入射面（一端）２０１に入射したそれぞれのレーザ光Ｌ０を、光照射面（他端）２０２に導光し、導光した各レーザ光Ｌ０を、光照射面２０２の近傍又は光照射面２０２において円筒状発光体４０の光照射領域に照射するようになっている。
【００８４】
また、導光照射部２０における光照射面２０２の断面積は、光入射面２０１の断面積よりも小さくなっている。
【００８５】
これにより、光入射面２０１よりも断面積が小さい光照射面２０２に導光したレーザ光Ｌ０を、円筒状発光体４０の光照射領域に照射することができる。
【００８６】
ここで、「照射」には、照射範囲のサイズをほぼ一定にして光照射領域にレーザ光Ｌ０を照射する場合、照射範囲を拡げつつ光照射領域にレーザ光Ｌ０を照射する場合、照射範囲を縮小しつつ光照射領域にレーザ光Ｌ０を照射する場合のいずれの場合も含まれる。
【００８７】
本実施形態では、導光照射部２０の光照射面２０２が、光照射領域と接しており、光照射面２０２のサイズと光照射領域のサイズは同程度である。
【００８８】
よって、円筒状発光体４０の光照射領域には、光照射面２０２の位置におけるレーザ光Ｌ０の照射範囲のサイズをほぼ一定に保った状態でレーザ光Ｌ０が照射される。
【００８９】
以上より、円筒状発光体４０のサイズが小さくなっても、導光照射部２０の光照射面２０２の断面積をより小さくすれば、光照射面２０２若しくはその近傍において照射されるレーザ光Ｌ０の照射範囲の拡がりを小さくできるので、円筒状発光体４０のサイズに対してレーザ光Ｌ０の照射範囲が大きくなってしまうことを抑制することができる。
【００９０】
すなわち、円筒状発光体４０のサイズに対してレーザ光Ｌ０の照射範囲が大きくなってしまうことを抑制することができる発光装置１１０を提供することができる。
【００９１】
また、導光照射部２０の光入射面２０１から光照射面２０２までの距離を調整することで、レーザダイオード群１０と、円筒状発光体４０とを任意の間隔で空間的に分離することができるので、レーザダイオード群１０で発生する熱の影響により、円筒状発光体４０が劣化してしまうことを防止することができる。
【００９２】
次に、ＬＤチップ１０１の各発光点１０２から発振されるレーザ光Ｌ０は、コヒーレントな光であるため、指向性が強く、発光装置１１０は、導光照射部２０により、レーザ光Ｌ０を励起光として無駄なく集光し、利用することができる。
【００９３】
そのため、ＬＤチップ１０１の数に関わらず、非常に小さな円筒状発光体４０を形成することができ、その結果、小型で超高輝度の発光装置１１０を実現できる。
【００９４】
よって、例えば、このようなＬＤチップ１０１を励起光源として用いた発光装置１１０を各種照明器具などに適用することにより、各種照明器具などを小型化できるなど、種々のメリットが生まれる。
【００９５】
なお、図１に示す導光照射部２０は、レーザ光Ｌ０をどの様に光入射面２０１から光照射面２０２に導光するかについては、具体的に記載していない。
【００９６】
しかしながら、導光照射部２０の具体例としては、大きく分けて、２つの形態が例示できる。
【００９７】
第１の形態は、導光照射部２０を他端の断面積が一端の断面積よりも小さい単一の導光照射部材で構成する場合である。
【００９８】
例えば、導光照射部２０として、以下で説明する楕円錐台状集光部（導光照射部材）２１などを用いる場合である。
【００９９】
第２の形態は、導光照射部２０を他端の断面積が一端の断面積よりも小さい複数の導光照射部材で構成する場合である。
【０１００】
例えば、導光照射部２０として、以下で説明する円錐台状集光部（導光照射部材）２２Ａ〜２２Ｃなどを用いる場合である。
【０１０１】
なお、導光照射部２０のより具体的な形態については後ほど説明する。
【０１０２】
次に、円筒状発光体４０は、レーザ光Ｌ０が照射されると、インコヒーレント光Ｌ１を発生する。すなわち、円筒状発光体４０は、少なくともレーザ光Ｌ０が照射されることによりインコヒーレント光Ｌ１を発生する蛍光体を含んでいる。
【０１０３】
円筒状発光体４０の大きさは、本実施形態では、直径２ｍｍ、厚さ１ｍｍであり、円盤状（円筒状）の形態をしている。
【０１０４】
なお、発光部の形状としては、この他、例えば、車両用ヘッドランプに用いる場合は、後述する直方体状発光体（発光部）４１のように水平方向に長い直方体形状とし、横×縦×高さ＝３ｍｍ×１ｍｍ×１ｍｍ程度の大きさとすれば良い。
【０１０５】
ここで、円筒状発光体４０は、上述したように、少なくとも蛍光体を含んでいるが、単一種の蛍光体のみで構成されていても良いし、複数種の蛍光体で構成されていても良い。
【０１０６】
また、円筒状発光体４０は、単一種又は複数種の蛍光体を適当な分散媒に分散させて構成しても良い。分散媒は固体が好ましいが、光透過性のある円筒状の容器に蛍光体を封じ込めるような場合には、分散媒を液体としても良い。
【０１０７】
分散媒としては、透光性の樹脂材料が好ましく、シリコーン樹脂が例示できる。シリコーン樹脂と蛍光体との割合は、重量比で１０：１程度とする。なお、分散媒は、シリコーン樹脂に限定されず、無機ガラス材料をはじめとするガラス材料であってもよいし、有機・無機ハイブリッド材料であっても良い。
【０１０８】
以上より、発光装置１１０は、レーザ光Ｌ０が導光照射部２０により集光・照射（又は導光・照射）されるため、円筒状発光体４０の光照射領域のサイズに合せてレーザ光Ｌ０を照射させることができる。
【０１０９】
また、集光したレーザ光Ｌ０のほとんどを照射させることができるので、円筒状発光体４０に含まれる蛍光体中で、照射されたレーザ光Ｌ０に応じて低エネルギー状態の電子が高エネルギー状態に励起する。
【０１１０】
よって、照射されたレーザ光Ｌ０に応じて円筒状発光体４０からインコヒーレント光Ｌ１が発生するので、単一のＬＤチップ１０１を用いる場合と比較して発光装置１１０の高光束・高輝度化を実現することができる。
【０１１１】
以上によれば、高光束・高輝度かつ長寿命を実現でき、円筒状発光体４０（光照射領域）のサイズに対してレーザ光Ｌ０の照射範囲の拡がりが大きくなってしまうことを抑制することができる発光装置１１０を提供することができる。
【０１１２】
なお、「蛍光体」とは、レーザ光Ｌ０を照射することにより低エネルギー状態の電子が高エネルギー状態に励起し、この電子が、高エネルギー状態から低エネルギー状態に遷移することにより、インコヒーレント光Ｌ１を発生する物質のことである。
【０１１３】
また、蛍光体としては、サイアロン蛍光体（酸窒化物系蛍光体）若しくはＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ナノ粒子蛍光体が好ましいが、セリウム（Ｃｅ）で賦活したイットリウム（Ｙ）−アルミニウム（Ａｌ）−ガーネット（ＹＡＧ：Ｃｅ）蛍光体などを用いても良い。
【０１１４】
ここで、サイアロンは、窒化ケイ素と同様に、結晶構造によりα型とβ型とがある。特に、α−サイアロンは，一般式Ｓｉ１２−（ｍ＋ｎ）Ａｌ（ｍ＋ｎ）ＯｎＮ１６−ｎ（ｍ＋ｎ＜１２，０＜ｍ ，ｎ＜１１；ｍ ，ｎは整数）であらわされる２８原子からなる単位構造の中に２箇所の空隙があり，ここに各種金属を侵入固溶させることが可能である．希土類元素を固溶させることで，蛍光体になる。カルシウム（Ｃａ）とユーロピウム（Ｅｕ）とを固溶させると，ＹＡＧ：Ｃｅよりも長波長の黄色から橙色の範囲で発光する特性の良い蛍光体が得られる。
【０１１５】
また、サイアロン蛍光体は、青紫領域若しくは青色領域（３８０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下）の光で励起可能であり，白色ＬＥＤ用の蛍光体などに適している。
【０１１６】
次に、サイアロン蛍光体の合成手順を示す。組成は、一般式ＣａｐＳｉ１２−（ｍ＋ｎ）Ａｌ（ｍ＋ｎ）ＯｎＮ１６−ｎ：Ｅｕｑ（ｐ ，ｑは、それぞれＣａ，Ｅｕの固溶量、ｍ＋ｎ＜１２，０＜ｍ ，ｎ＜１１；ｍ，ｎは整数）で表される。あらかじめ実験によりＣａの固溶量ｐとＥｕの固溶量ｑの最適値を求め，ｍおよびｎは電荷の中性を保つ条件などから決定する。
【０１１７】
また、出発原料として窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、酸化ユーロピウム（Ｅｕ２Ｏ３）の各粉末を用い、秤量・混合した後に焼結温度１７００℃で窒素ガス加圧焼結を行う。その後、これを粉末に崩せば、サイアロン蛍光体を得ることができる。
【０１１８】
サイアロン蛍光体は、レーザ光Ｌ０に対する劣化耐性が強い蛍光体である。よって、理論的には、円筒状発光体４０をサイアロン蛍光体のみで構成すれば、劣化をより効果的に防止することができる。
【０１１９】
なお、円筒状発光体４０の劣化は、円筒状発光体４０に含まれる蛍光体の分散媒（例えば、シリコーン樹脂）の劣化が原因であると考えられる。すなわち、上述のサイアロン蛍光体は、レーザ光Ｌ０が照射されると６０〜８０％の効率で光を発生させるが、残りは熱となって放出される。この熱によって分散媒が劣化すると考えられる。
【０１２０】
従って、分散媒としては、熱耐性の高い分散媒が好ましい。熱耐性の高い分散媒としては、例えば、ガラスなどが例示できる。
【０１２１】
ところで、白色光は、等色の原理を満たす３つの色の混色で構成できることが知られているが、この等色の原理に基づきＬＤチップ１０１から発振されたレーザ光Ｌ０の色と蛍光体が発する光の色とを適切に選択することにより白色光を発生させることができる。
【０１２２】
例えば、発光装置１１０のインコヒーレント光Ｌ１を白色とするには、１つの方法は、励起光として青紫色領域の発振波長（３８０ｎｍ以上４２０ｎｍ未満）のレーザ光を用い、蛍光体として青色蛍光体、緑色蛍光体、及び赤色蛍光体の組合せを採用すれば良い。
【０１２３】
また、もう１つの方法は、励起光として青色領域の発振波長（４４０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下）のレーザ光、黄色蛍光体又は緑色蛍光体＋赤色蛍光体のいずれかの組合せを採用すれば良い。
【０１２４】
さらに、励起光源として青色領域の発振波長（４４０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下）のＬＥＤ光、蛍光体として黄色蛍光体又は緑色蛍光体＋赤色蛍光体のいずれかの組合せを採用すれば良い。
【０１２５】
なお、黄色の蛍光体とは、５６０ｎｍ以上５９０ｎｍ以下の波長を有する光を発する蛍光体である。緑色の蛍光体とは、５１０ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の波長を有する光を発する蛍光体である。赤色の蛍光体とは、６００ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の波長を有する光を発する蛍光体である。
【０１２６】
〔２．励起光源の概要構成について〕
次に、図２（ａ）〜（ｄ）に基づき、励起光源の具体例について説明する。
【０１２７】
図２（ａ）は、励起光源の一例であるＬＥＤパイロットランプ（励起光源）１３の回路図であり、図２（ｂ）は、ＬＥＤパイロットランプ１３の概観を示す正面図であり、図２（ｃ）は、励起光源の他の例であるＬＤチップ（励起光源）１１の回路図であり、図２（ｂ）は、ＬＤチップ１１の概観を示す模式図である。
【０１２８】
図２（ｂ）に示すように、ＬＥＤパイロットランプ１３は、アノード１４とカソード１５に接続されたＬＥＤチップ（励起光源）１３０が、エポキシ樹脂キャップ１６によって封じこめられた構成である。
【０１２９】
図２（ａ）に示すように、ＬＥＤチップ１３０は、ｐ型半導体１３１とｎ型半導体１３２とをｐｎ接合し、ｐ型電極１３３にカソード１５が接続され、ｎ型電極１３４にアノード１４が接続される。なお、ＬＤチップ１０１は、抵抗Ｒを介して電源Ｅと接続されている。
【０１３０】
また、アノード１４とカソード１５とを電源Ｅに接続することにより、回路が構成され、電源ＥからＬＥＤチップ１３０に電力が供給されることによってｐｎ接合附近からインコヒーレントな励起光を発生する。
【０１３１】
ＬＥＤチップ１３０の材料としては、発光色が赤色となるＧａＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｓＰなど、発光色が橙色となるＧａＡｓＰ、発色光が黄色となるＧａＡｓＰ、ＧａＰ、発光色が緑となるＧａＰ、発光色が青色となるＳｉＣ、ＧａＮなどの化合物半導体が例示できる。
【０１３２】
なお、ＬＥＤチップ１３０は、約２Ｖ〜４Ｖ程度の低電圧で動作し、小型軽量で、応答速度が速い、長寿命で、低コストといった特徴がある。
【０１３３】
次に、図２（ｃ）及び（ｄ）に示すように、ＬＤチップ１１は、カソード電極１９、基板１８、クラッド層１１３、活性層１１１、クラッド層１１２、アノード電極１７がこの順に積層された構成である。
【０１３４】
基板１８は、半導体基板であり、本願のように蛍光体を励起する為の青色〜紫外の励起光を得る為にはＧａＮ、サファイア、ＳｉＣを用いることが好ましい。一般的には、半導体レーザ用の基板としては、その他には、Ｓｉ、ＧｅおよびＳｉＣ等のＩＶ属半導体、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＡｌＡｓ、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＩｎＳｂ、ＧａＳｂおよびＡｌＮに代表されるＩＩＩ−Ｖ属化合物半導体、ＺｎＴｅ、ＺｅＳｅ、ＺｎＳおよびＺｎＯ等のＩＩ−ＶＩ属化合物半導体、ＺｎＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＣｒＯ２およびＣｅＯ２等の酸化物絶縁体、並びに、ＳｉＮなどの窒化物絶縁体のいずれかの材料が用いられる。
【０１３５】
アノード電極１７は、クラッド層１１２を介して活性層１１１に電流を注入するためのものである。
【０１３６】
カソード電極１９は、基板１８の下部から、クラッド層１１３を介して活性層１１１に電流を注入するためのものである。なお、電流の注入は、アノード電極１７・カソード電極１９に順方向バイアスをかけて行う。
【０１３７】
活性層１１１は、クラッド層１１３及びクラッド層１１２で挟まれた構造になっている。
【０１３８】
また、活性層１１１およびクラッド層の材料としては、青色〜紫外の励起光を得る為にはＡｌＩｎＧａＮから成る混晶半導体が用いられる。一般に半導体レーザの活性層・クラッド層としては、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｓ、Ｐ、Ｎ、Ｓｂを主たる組成とする混晶半導体が用いられ、そのような構成としても良い。また、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｓ、Ｓｅ、ＴｅおよびＺｎＯ等のＩＩ−ＶＩ属化合物半導体によって構成されていてもよい。
【０１３９】
また、活性層１１１は、注入された電流により発光が生じる領域であり、クラッド層１１２及びクラッド層１１３との屈折率差により、発光した光が活性層１１１内に閉じ込められる。
【０１４０】
さらに、活性層１１１には、誘導放出によって増幅される光を閉じ込めるために互いに対向して設けられる表側へき開面１１４・裏側へき開面１１５が形成されており、この表側へき開面１１４・裏側へき開面１１５が鏡の役割を果す。
【０１４１】
ただし、完全に光を反射する鏡とは異なり、誘導放出によって増幅される光の一部は、活性層１１１の表側へき開面１１４・裏側へき開面１１５（本実施の形態では、便宜上表側へき開面１１４とする）から出射され、レーザ光Ｌ０となる。なお、活性層１１１は、多層量子井戸構造を形成していてもよい。
【０１４２】
なお、表側へき開面１１４と対向する裏側へき開面１１５には、レーザ発振のための反射膜（図示せず）が形成されており、表側へき開面１１４と裏側へき開面１１５との反射率に差を設けることで、低反射率端面である、例えば、表側へき開面１１４よりレーザ光Ｌ０の大部分を発光点１０３から照射されるようにすることが出来る。
【０１４３】
クラッド層１１３・クラッド層１１２および活性層１１１などの各半導体層との膜形成については、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長）法やＭＢＥ（分子線エピタキシー）法、ＣＶＤ（化学気相成長）法、レーザアブレーション法、スパッタ法などの一般的な成膜手法を用いて構成できる。各金属層の膜形成については、真空蒸着法やメッキ法、レーザアブレーション法、スパッタ法などの一般的な成膜手法を用いて構成できる。
【０１４４】
〔３．発光装置の具体例について（その１）〕
次に、図３に基づき、本発明の他の実施形態である発光装置１２０Ａ（発光装置１１０の導光照射部２０より具体化したもの）の各構成について説明する。
【０１４５】
図３は、発光装置１１０の導光照射部２０の一例として、楕円錐台状集光部（導光照射部材）２１を採用した発光装置１２０Ａの構成を示している。
【０１４６】
なお、本実施形態では、楕円錐台状集光部２１を例にとって説明するが、集光部の形状はこれに限られず、円錐台状、角錐台状など様々な形状を採用することができる。
【０１４７】
図３に示すように、発光装置１２０Ａは、インコヒーレント光（光）Ｌ１を発生するものであり、レーザダイオード群１０、楕円錐台状集光部２１及び円筒状発光体４０を備える。
【０１４８】
レーザダイオード群１０は、上述したように、３個のＬＤチップ１０１を含んでおり、ＬＤチップ１０１は、６個の発光点１０２を有する１チップ６ストライプの半導体レーザ素子（固体レーザ素子）であり、光出力３．０Ｗ、動作電圧５Ｖ、電流１．９２Ａで、径９ｍｍのステムに実装されている。
【０１４９】
また、発光点１０２から発生するレーザ光Ｌ０の発振波長は、４０５ｎｍである。
【０１５０】
なお、発光点１０２から発生するレーザ光Ｌ０の発振波長は、４０５ｎｍに限られず、青紫色領域又は青色領域（３８０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下）の発振波長を有するものであれば良い。
【０１５１】
このＬＤチップ１０１を３個用いて９Ｗで出力させたときの消費電力は計２８．８Ｗである。
【０１５２】
これにより、単純計算で合計３つのＬＤチップ１０１の合計の光束が、光源全体の光束となるので、単一のＬＤチップ１０１のみを用いる場合と比較して光源全体の光束を約３倍程度大きくすることができる。但し、ＬＤチップ１０１の性能は均等であるものとする。
【０１５３】
なお、本実施形態では、レーザダイオード群１０を構成するＬＤチップ１０１の数は３つとしているが、ＬＤチップ１０１の数はこれに限られず、１〜２つ又は４つ以上のいずれであっても良い。
【０１５４】
また、励起光源は、本実施形態のＬＤチップ１０１のように複数の励起光源（発光点１０２）を一体化した１チップ複数ストライプの固体素子光源であっても良いし、上述したＬＤチップ１１のように１チップ１ストライプの固体素子光源であっても良い。
【０１５５】
また、本実施形態のＬＤチップ１０１のようにコヒーレントなレーザ光Ｌ０を発生するものであっても良いし、上述したＬＥＤパイロットランプ１３のようにインコヒーレントな励起光を発生するものであっても良い。
【０１５６】
また、複数の励起光源は、上述のように、ＬＤ又はＬＥＤのみで構成しても良いし、ＬＤ及びＬＥＤを混在させたものであっても良い。
【０１５７】
次に、楕円錐台状集光部２１は、先細りの楕円柱形状をなしており、光入射面（一端）２１１から入射した各レーザ光Ｌ０を反射する楕円錐台側面（光反射側面，囲繞構造）２１３で囲まれた囲繞構造を有している。
【０１５８】
また、光照射面（他端）２１２の断面積は、光入射面２１１の断面積よりも小さくなっており、光入射面２１１から入射した各レーザ光Ｌ０を、楕円錐台側面２１３により光照射面２１２に導光する。
【０１５９】
ここで、楕円錐台側面２１３は、レーザダイオード群１０から発生する各レーザ光Ｌ０のすべての光路の周囲を取り囲む（囲繞）ように構成する。
【０１６０】
「囲繞構造」の例としては、本実施形態のような楕円錐台側面の他、角錐台側面や円錐台側面のような錐台側面が例示できる。
【０１６１】
また、各レーザ光Ｌ０は、楕円錐台側面２１３に１回だけ反射して光照射面２１２に導光される場合、楕円錐台側面２１３に複数回反射して光照射面２１２に導光される場合、楕円錐台側面２１３に１回も反射することなく光照射面２１２に導光される場合のいずれかの光路で導光される。
【０１６２】
光入射面２１１は、楕円形状となっており、その径は、１０×３０ｍｍ程度であり、光照射面２０２は、円形状となっており、その径は、２ｍｍ程度である。
【０１６３】
これにより、楕円錐台側面２１３により、光入射面２１１から入射した各レーザ光Ｌ０を、光入射面２１１の断面積よりも小さい断面積を有する光照射面２１２に導光する、すなわち、各レーザ光Ｌ０を、光照射面２１２に集光することができる。
【０１６４】
なお、本実施形態の楕円錐台状集光部２１は、石英（ＳｉＯ２；屈折率１．４５）で構成しているが、その他、ＢＫ７やアクリル樹脂などの透明素材で構成しても良い。
【０１６５】
また、楕円錐台側面２１３には、屈折率１．３５のフッ素系樹脂（ポリテトラフロオロエチレン）がコーティングされている。
【０１６６】
以上の楕円錐台状集光部２１のＬＤチップ１０１に対する光結合効率は９０％程度となる。
【０１６７】
なお、本実施形態では、光入射面２１１及び光照射面２１２のそれぞれは、平面となっているが、後述のように、平面でなくても良い。
【０１６８】
例えば、入射光・出射光の角度を変えるために凸レンズ状曲面又は凹レンズ状曲面となっていても良く、凸レンズ状曲面と凹レンズ状曲面を組合せたような複合レンズ状曲面でも良い。
【０１６９】
また、光入射面２１１及び光照射面２１２としてのレンズ状曲面の形状は球面に限らず、非球面であっても良い。
【０１７０】
さらに、以下で説明するように、光入射面２１１とＬＤチップ１０１との間、及び光照射面２１２と円筒状発光体４０との間に別のレンズを挿入する場合、このレンズの形状は球面に限らず、非球面であっても良く、例えば円筒状であってもよい。
【０１７１】
また、本実施形態では楕円錐台状集光部２１の外側面にはフッ素系樹脂がコーティングされているが、それに限らず直接空気に接していてもよい。その際には、楕円錐台状集光部２１は数点の突起部を有する保持部材（不図示）を用いて点接触で保持することが好ましい。
【０１７２】
これにより、簡単な構成で、楕円錐台状集光部２１の外側面と空気との界面に屈折率差(外側面側の屈折率＞空気の屈折率)を設けることができる。よって、外側面側から空気側へ所定入射角で入射する光を全反射させることが可能となる。
【０１７３】
また、保持部材と楕円錐台状集光部２１の外側面との接触面積を小さくすることができ、点接触により楕円錐台状集光部２１の外側面と空気との界面における屈折率差が均一とならない部分（複数箇所）の面積を小さくすることができる。
【０１７４】
次に、円筒状発光体４０は、本実施形態では、直径２ｍｍ、厚さ１ｍｍ程度の大きさであり、円盤状（円筒状）の形態をしている。
【０１７５】
ここで、円筒状発光体４０は、上述したものと同じである。
【０１７６】
また、蛍光体としては、サイアロン蛍光体（酸窒化物系蛍光体）若しくはＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ナノ粒子蛍光体が好ましいが、セリウム（Ｃｅ）で賦活したイットリウム（Ｙ）−アルミニウム（Ａｌ）−ガーネット（ＹＡＧ：Ｃｅ）蛍光体などを用いても良い。
【０１７７】
また、円筒状発光体４０は、単一種又は複数種の蛍光体を適当な分散媒に分散させて構成しても良い。分散媒は固体が好ましいが、光透過性のある円筒状の容器に蛍光体を封じ込めるような場合には、分散媒を液体としても良い。
【０１７８】
分散媒としては、透光性の樹脂材料が好ましく、シリコーン樹脂が例示できる。シリコーン樹脂と蛍光体との割合は、重量比で１０：１程度とする。なお、分散媒は、シリコーン樹脂に限定されず、無機ガラス材料をはじめとするガラス材料であってもよいし、有機・無機ハイブリッド材料であっても良い。
【０１７９】
次に、図３に示すように、本実施形態の発光装置１２０Ａでは、楕円錐台状集光部２１の光入射面２１１が、円筒状発光体４０の光照射領域と接している（又は共通となっている）。
【０１８０】
ここで、楕円錐台状集光部２１の光照射面２１２の断面形状が平面である場合、光照射面２１２若しくはその近傍において照射されるレーザ光Ｌ０の照射範囲は、楕円錐台状集光部２１の光照射面２１２よりも大きく拡がる傾向がある。
【０１８１】
そこで、本実施形態のように、楕円錐台状集光部２１の光照射面２１２が光照射領域と接していれば、レーザ光Ｌ０の照射範囲が光照射領域に対して大きく拡がる前に、円筒状発光体４０の光照射領域にレーザ光Ｌ０が照射されることになる。
【０１８２】
よって、円筒状発光体４０のサイズに対してレーザ光Ｌ０の照射範囲が大きくなってしまうことを抑制することができる。
【０１８３】
なお、「光照射面２１２が、光照射領域と接している」場合には、光照射面２１２が、光照射領域（又は円筒状発光体４０）と当接している場合の他、光照射面２１２が、光照射領域に接合されている場合も含まれる。また、「接合」には、接着や溶着などによる接合や圧接などが含まれる。
【０１８４】
また、ＬＤチップ１０１と光入射面２１１との間、光照射面２１２と円筒状発光体４０との間に、空気とは屈折率の異なる透光部材や放熱部材が挿入されていてもよい。
【０１８５】
屈折率の異なる透光部材を挿入する場合としては、ＬＤチップ１０１、ＬＤチップ１０１から発生したレーザ光Ｌ０をコリメートするコリメートレンズ、バンドルファイバーをこの順で接続してバンドルファイバーの光出射端から出射したレーザ光Ｌ０を光入射面２１１から入射するようにした場合などが例示できる。
【０１８６】
これにより、光入射面２１１のサイズを大きくすることなく、ＬＤチップ１０１の個数を増加させることができる。
【０１８７】
その他、屈折率の異なる透光部材を挿入する場合としては、光照射面２１２と円筒状発光体４０との間に凹レンズ、凸レンズ及びＧＲＩＮレンズ（Gradient Index lens：屈折率勾配変化型レンズ）のいずれかを設ける場合などが例示できる。
【０１８８】
なお、ＧＲＩＮレンズは、レンズが凸又は凹の形状をしていなくても、レンズ内部の屈折率勾配によってレンズ作用が生じるレンズである。
【０１８９】
よって、ＧＲＩＮレンズを用いれば、例えば、光照射面２１２を凹面や凸面とすることなく、平面としたままでレンズ作用を生じさせることができる。
【０１９０】
また、平面としたままでレンズ作用を生じさせることができるので、楕円錐台状集光部２１の他端をＧＲＩＮレンズで構成すれば、ＧＲＩＮレンズの端面（光照射面２１２）に円筒状発光体４０を隙間無く接合することができる。
【０１９１】
これにより、光照射領域に照射されないレーザ光Ｌ０を低減できるので、円筒状発光体４０の発光効率をより向上させることができる。
【０１９２】
次に、放熱部材は、特に光照射面２１２と円筒状発光体４０との間に設けることが好ましい。
【０１９３】
これにより、円筒状発光体４０から発生した熱によって、円筒状発光体４０が劣化することを防止することができる。
【０１９４】
以上の構成によれば、円筒状発光体４０（又は光照射領域）のサイズが小さくなっても、楕円錐台状集光部２１の光照射面２０２の断面積をより小さくすれば、光照射面２０２若しくはその近傍において照射されるレーザ光Ｌ０の照射範囲を小さくできるので、円筒状発光体４０のサイズに対してレーザ光Ｌ０の照射範囲が大きくなってしまうことを抑制することができる。
【０１９５】
ここで、後述する実験結果によれば、単純計算で１Ｗのレーザ光源１つ当たりの、円筒状発光体４０から発光するインコヒーレント光Ｌ１の光束は、約１５０ｌｍ（ルーメン）程度である。
【０１９６】
よって、発光点１０２（０．５Ｗ）の１個当たりのインコヒーレント光Ｌ１の光束は、７５ｌｍ程度となる。
【０１９７】
ここで、上述したように楕円錐台状集光部２１のＬＤチップ１０１に対する光結合効率は９０％程度なので、発光点１０２の１個当たりのインコヒーレント光Ｌ１の光束は、７５×０．９＝６７．５ｌｍ程度と見積もれる。
【０１９８】
そうすると、３つのＬＤチップ１０１における発光点１０２の合計は、６×３＝１８個であるから、円筒状発光体４０からのインコヒーレント光Ｌ１の全光束は、６７．５×１８＝１２１５ｌｍ程度となる。これは、後述する高出力の白色ＬＥＤの４００ｌｍと比較して３倍程度の値であり、７００〜１５００ｌｍの光束を実現するハロゲンランプと同程度の値であることが分かる。
【０１９９】
次に、現実には光の放射は等方的ではないため正確な値の算出は困難であるが、発光点から等方的に光が放射されるとして、光度（単位立体角当たりの光束）は、１２１５（ｌｍ）／４π≒１２１５／４／３．１４（ｃｄ）≒９６．７（ｃｄ）程度である。
【０２００】
また、実効口径面積を３．１４ｍｍ２程度、光学系の透過率を０．７程度とすると、輝度≒９６．７（ｃｄ）／０．７／３．１４（ｍｍ２）＝４３．９（ｃｄ／ｍｍ２）≒４４（Ｍｃｄ／ｍ２）程度となることが分かる。
【０２０１】
これは、後述する後述する高出力の白色ＬＥＤの輝度２０（Ｍｃｄ／ｍ２）と比較して約２．２倍程度の値であることが分かる。
【０２０２】
以上より、光照射面２１２の面積及び円筒状発光体４０のサイズを共に小さくすることにより、レーザダイオード群１０を構成するＬＤチップ１０１の数に関わらず、高輝度・高光束の光を発生する円筒状発光体４０の小型化が可能となる。
【０２０３】
〔４．発光装置の具体例について（その２）〕
次に、図４に基づき、本発明のさらに他の実施形態である発光装置１２０Ｂの概要構成について説明する。
【０２０４】
図４は、発光装置１１０の導光照射部２０の一例として、先細りの円柱形状をなした、３つの円錐台状集光部（導光照射部材）２２Ａ〜２２Ｃを採用した発光装置１２０Ｂの構成を示している。
【０２０５】
なお、本実施形態では、３つの円錐台状集光部２２Ａ〜２２Ｃを採用したが、複数であれば導光照射部材を幾つ用いても良い。
【０２０６】
また、本実施形態では、円錐台状集光部２２Ａ〜２２Ｃを例にとって説明するが、各導光照射部材の形状はこれに限られず、楕円錐台、角錐台状など様々な形状を採用することができる。
【０２０７】
図４に示すように、発光装置１２０Ｂは、インコヒーレント光Ｌ１を発生するものであり、レーザダイオード群１０、円錐台状集光部２２Ａ〜２２Ｃ及び直方体状発光体（発光部）４１を備える。
【０２０８】
レーザダイオード群１０は、上述したものと同じである。
【０２０９】
次に、円錐台状集光部２２Ａ〜２２Ｃは、それぞれ先細りの円柱形状をなしており、光入射面（一端）２２１Ａ〜２２１Ｃから入射したレーザ光Ｌ０を反射する円錐台側面（光反射側面，囲繞構造）２２３Ａ〜２２３Ｃで囲まれた囲繞構造を有している。
【０２１０】
各円錐台状集光部２２Ａ〜２２Ｃは、それぞれ、コア部がアクリル製であり、クラッド部がフッ素樹脂製であり、これらのコア部とクラッド部は密着しており、全体としてチューブ状の部材である。
【０２１１】
光入射面２２１Ａ〜２２１Ｃは円形状をなしており、その径は７ｍｍ程度であり、一方、光出射面（他端）２２２Ａ〜２２２Ｃも円形状をなしており、その径は１ｍｍ程度である。
【０２１２】
すなわち、光出射面２２２Ａ〜２２２Ｃの各断面積は、光入射面２２１Ａ〜２２１Ｃの断面積よりも小さくなっており、光入射面２２１Ａ〜２２１Ｃのそれぞれから入射したレーザ光Ｌ０を、円錐台側面２２３Ａ〜２２３Ｃにより、光出射面２２２Ａ〜２２２Ｃに導光する。
【０２１３】
ここで、円錐台側面２２３Ａ〜２２３Ｃは、各ＬＤチップ１０１から発生するレーザ光Ｌ０の光路の周囲を取り囲む（囲繞）ように構成する。
【０２１４】
「囲繞構造」の例としては、本実施形態のような円錐台側面の他、楕円錐台側面や角錐台側面のような錐台側面が例示できる。
【０２１５】
また、各レーザ光Ｌ０は、各円錐台側面２２３Ａ〜２２３Ｃに１回だけ反射して光出射面２２２Ａ〜２２２Ｃに導光される場合、各円錐台側面２２３Ａ〜２２３Ｃに複数回反射して光出射面２２２Ａ〜２２２Ｃに導光される場合、各円錐台側面２２３Ａ〜２２３Ｃに１回も反射することなく光出射面２２２Ａ〜２２２Ｃに導光される場合のいずれかの光路で導光される。
【０２１６】
これにより、光入射面２２１Ａ〜２２１Ｃから入射した各レーザ光Ｌ０を、各光入射面２２１Ａ〜２２１Ｃの断面積よりも小さい断面積を有する各光出射面２２２Ａ〜２２２Ｃに導光する、すなわち、各レーザ光Ｌ０を、各光出射面２２２Ａ〜２２２Ｃに集光することができる。
【０２１７】
以上の構成によれば、複数のＬＤチップ１０１同士の距離が離れている場合でも、各円錐台状集光部２２Ａ〜２２Ｃの光出射面２２２Ａ〜２２２Ｃを寄り集めることで、複数のＬＤチップ１０１から発生する各レーザ光Ｌ０を１つの直方体状発光体４１の光照射領域に集めて照射させることができる。
【０２１８】
また、図４に示すように、各円錐台状集光部２２Ａ〜２２Ｃの長手方向のサイズは同一となっており、各円錐台状集光部２２Ａ〜２２Ｃの光入射面２２１Ａ〜２２１Ｃは、３つのＬＤチップ１０１のそれぞれを、直方体状発光体４１の光照射領域の中心付近から等距離の位置に配置することが可能となっている。
【０２１９】
これにより、例えば、複数のＬＤチップ１０１のそれぞれを光照射領域の中心から等距離の位置に配置し、かつ複数のＬＤチップ１０１の発光点１０２の向きを光照射領域の中心に向けるようにすれば、ＬＤチップ１０１が発するレーザ光Ｌ０の利用効率（結合効率＝他端からの出射光／一端からの入射光）をほぼ最大にすることができる。
【０２２０】
また、このとき、複数のＬＤチップ１０１から発生する各レーザ光Ｌ０の光学的距離をほぼ共通にすることができる。よって、例えば、励起光がレーザ光Ｌ０のようなコヒーレント光である場合、複数のＬＤチップ１０１から発生する各レーザ光Ｌ０の位相を揃えることによりレーザ光Ｌ０の強度をより強めることができる。
【０２２１】
以上の各円錐台状集光部２２Ａ〜２２ＣのＬＤチップ１０１に対する光結合効率は９０％程度となる。
【０２２２】
次に、直方体状発光体４１は、車両用ヘッドランプに用いる場合を想定したものであり、水平方向に長い直方体形状とし、そのサイズは、横×縦×高さ＝３ｍｍ×１ｍｍ×１ｍｍ程度の大きさとすれば良い。なお、直方体状発光体４１の構成材料等については、上述した円筒状発光体４０と同じである。
【０２２３】
また、ＬＤチップ１０１と光入射面２２１Ａ〜２２１Ｃとの間、光出射面２２２Ａ〜２２２Ｃと直方体状発光体４１との間に、空気とは屈折率の異なる透光部材や放熱部材が挿入されていてもよい。
【０２２４】
屈折率の異なる透光部材としては、ＬＤチップ１０１と光入射面２２１Ａ〜２２１Ｃとの間を接続する光ファイバー又はバンドルファイバーなどが例示できる。
【０２２５】
また、放熱部材は、特に光出射面２２２Ａ〜２２２Ｃと直方体状発光体４１との間に設けることが好ましい。
【０２２６】
これにより、直方体状発光体４１から発生した熱によって、直方体状発光体４１が劣化することを防止することができる。
【０２２７】
以上の構成によれば、直方体状発光体４１（又は光照射領域）のサイズが小さくなっても、各円錐台状集光部２２Ａ〜２２Ｃの光出射面２２２Ａ〜２２２Ｃの断面積をより小さくすれば、光出射面２２２Ａ〜２２２Ｃ若しくはその近傍において照射されるレーザ光Ｌ０の照射範囲を小さくできるので、直方体状発光体４１のサイズに対してレーザ光Ｌ０の照射範囲が大きくなってしまうことを抑制することができる。
【０２２８】
なお、本実施形態の発光装置１２０Ｂでは、直方体状発光体４１は、水平方向に長い、直方体形状であるため、光出射面２２２Ａ〜２２２Ｃを水平方向に並べて配置している。
【０２２９】
このように、円錐台状集光部２２Ａ〜２２Ｃの数、円錐台状集光部２２Ａ〜２２Ｃの配置方法を工夫することで、発光部の光照射領域の形状に合せて、光出射面２２２Ａ〜２２２Ｃから出射する各レーザ光Ｌ０を光照射領域に照射させることができる。
【０２３０】
ここで、後述する実験結果によれば、単純計算で１Ｗのレーザ光源１つ当たりの、直方体状発光体４１から発光するインコヒーレント光Ｌ１の光束は、約１５０ｌｍ（ルーメン）程度である。
【０２３１】
よって、発光点１０２（０．５Ｗ）の１個当たりのインコヒーレント光Ｌ１の光束は、７５ｌｍ程度となる。
【０２３２】
ここで、上述したように各円錐台状集光部２２Ａ〜２２ＣのＬＤチップ１０１に対する光結合効率は９０％程度なので、発光点１０２の１個当たりのインコヒーレント光Ｌ１の光束は、７５×０．９＝６７．５ｌｍ程度と見積もれる。
【０２３３】
そうすると、３つのＬＤチップ１０１における発光点１０２の合計は、６×３＝１８個であるから、円筒状発光体４０からのインコヒーレント光Ｌ１の全光束は、６７．５×１８＝１２１５ｌｍ程度となる。これは、後述する高出力の白色ＬＥＤの４００ｌｍと比較して３倍程度の値であり、７００〜１５００ｌｍの光束を実現するハロゲンランプと同程度の値であることが分かる。
【０２３４】
次に、現実には光の放射は等方的ではないため正確な値の算出は困難であるが、発光点から等方的に光が放射されるとして、光度（単位立体角当たりの光束）は、１２１５（ｌｍ）／４π≒１２１５／４／３．１４（ｃｄ）≒９６．７（ｃｄ）程度であり、実効口径面積を３．１４ｍｍ２程度、光学系の透過率を０．７程度とすると、輝度≒９６．７（ｃｄ）／０．７／３．１４（ｍｍ２）≒４４（Ｍｃｄ／ｍ２）程度となることが分かる。
【０２３５】
これは、後述する後述する高出力の白色ＬＥＤの２５（Ｍｃｄ／ｍ２）と比較して約１．８倍程度の値であることが分かる。
【０２３６】
以上より、光出射面２２２Ａ〜２２２Ｃの面積及び直方体状発光体４１のサイズを共に小さくすることにより、レーザダイオード群１０を構成するＬＤチップ１０１の数に関わらず、高輝度・高光束の光を発生する直方体状発光体４１の小型化が可能となる。
【０２３７】
〔５．導光照射部材の好ましい形態〕
次に、図５（ａ）及び（ｂ）に基づき、本発明の導光照射部材の好ましい形態の例である等距離配置用集光部（導光照射部材）２３及び徳利状集光部２４（導光照射部材）の各構造について説明する。
【０２３８】
まず、図５（ａ）に示す図は、鉛直方向上側から見たときの等距離配置用集光部２３の断面図（すなわち、等距離配置用集光部２３を水平面で切ったときの断面図）である。
【０２３９】
等距離配置用集光部２３の光照射面（他端）２３２は、円筒状発光体４０の光照射領域に当接（又は接合）させている。
【０２４０】
また、等距離配置用集光部２３は、上述した楕円錐台状集光部２１とほぼ同一構造であるが、楕円錐台状集光部２１の光入射面２１１を光入射曲面（一端）２３１で置き換えたような構造となっている。
【０２４１】
すなわち、等距離配置用集光部２３の光入射曲面２３１は、水平面で切ったときの切断線が、直方体状発光体４１の光照射領域の中心Ｏから等距離にある円弧Ｃとなるような断面形状となっている。
【０２４２】
言い換えれば、楕円形状の光入射面２１１を円弧Ｃに沿うように折り曲げたような断面形状である。
【０２４３】
なお、楕円錐台側面（光反射側面，囲繞構造）２３３は、ＬＤチップ１０１から発生するすべてのレーザ光Ｌ０の光路の周囲を取り囲んでいる。
【０２４４】
これにより、例えば、複数のＬＤチップ１０１のそれぞれを光照射領域の中心Ｏから等距離の位置に配置し、かつ複数のＬＤチップ１０１の発光点１０２の向きを光照射領域の中心Ｏに向けるようにすれば、ＬＤチップ１０１が発するレーザ光Ｌ０の利用効率（結合効率＝他端からの出射光／一端からの入射光）をほぼ最大にすることができる。
【０２４５】
また、このとき、複数のＬＤチップ１０１から発生する各レーザ光Ｌ０の光学的距離をほぼ共通にすることができる。よって、例えば、励起光がレーザ光Ｌ０のようなコヒーレント光である場合、複数のＬＤチップ１０１から発生する各レーザ光Ｌ０の位相を揃えることによりレーザ光Ｌ０の強度をより強めることができる。
【０２４６】
ここで、光入射面の断面形状の例としては、その他、導光照射部材の他端を所定の水平面で切ったときの切断線が、直方体状発光体４１の光照射領域の中心Ｏから等距離にある複数の線分からなる折れ線で構成されるような断面形状などを例示することができる（不図示）。
【０２４７】
次に、図５（ｂ）に示す図は、鉛直方向上側から見たときの徳利状集光部（導光照射部材）２４の断面図（すなわち、徳利状集光部２４を水平面で切ったときの断面図）である。
【０２４８】
但し、徳利状集光部２４は、その光照射面（他端）２４２近傍の構造がポイントとなっているため、光入射面側は省略し、図示していない。
【０２４９】
なお、徳利状側面（光反射側面，囲繞構造）２４３は、ＬＤチップ１０１から発生するすべてのレーザ光Ｌ０の光路の周囲を取り囲んでいる。
【０２５０】
徳利状集光部２４は、上述した楕円錐台状集光部２１（破線で示している）とほぼ同一構造であるが、徳利状集光部２４の光照射面２４２近傍の構造が少し異なっている。
【０２５１】
すなわち、徳利状集光部２４の徳利状側面２４３は、光照射面２４２の近傍で内側に凸な曲面となっている。
【０２５２】
ここで、図５（ｂ）に破線で示す楕円錐台状集光部２１のように、楕円錐台側面２１３の母線が直線である錐台状の楕円錐台状集光部２１の場合、レーザ光Ｌ０が楕円錐台側面２１３に対して複数回反射した結果、光照射面２１２の近傍で、点Ｒに入射するレーザ光Ｌ０の楕円錐台側面２１３への入射角θ１が小さくなってしまう。
【０２５３】
よって、点Ｒに入射したレーザ光Ｌ０は、その後、反射角θ２で反射してレーザ光ＬＢの方向に進み、発光部の光照射領域に照射されずに逃げてしまう。
【０２５４】
しかしながら、図５（ｂ）に示す徳利状集光部２４のように光照射面２４２の近傍で徳利状側面２４３を内側に凸な曲面とすれば、徳利状側面２４３の点Ｒに入射するレーザ光Ｌ０の入射角θ３を、入射角θ１よりも大きくして反射角θ４で反射させてレーザ光ＬＡの方向に進ませることができる。
【０２５５】
これにより、点Ｒに入射するレーザ光Ｌ０が光照射領域に照射されずに逃げてしまうことを抑制することができる。よって、発光部の発光効率をより向上させることができる。
【０２５６】
〔６．導光照射部材の他端の形状の選定方法〕
次に、図６（ａ）〜（ｆ）に基づき、導光照射部材の他端の形状の選定方法について説明する。
【０２５７】
まず、図６（ａ）に示すようにＬＤチップ１０１（の先端部の大きな直方体の上にある小さな直方体）を水平に設置した時、ＬＤチップ１０１から放射されるレーザ光Ｌ０は、縦（鉛直方向）に長く、横（水平方向）に短い楕円錐状となる光出射傾向を示す。
【０２５８】
ここで、ＬＤチップ１０１の発光点１０２から放射されるレーザ光Ｌ０は、縦横比（アスペクト比）が非常に大きい（例えば、水平方向で５度、垂直方向で３０度）ものとし、各発光点１０２から発生するレーザ光Ｌ０の重ね合わせが楕円錐状となる光出射傾向を示しているものとする。
【０２５９】
一方、図６（ｂ）に示すように直方体状発光体４１は、鉛直方向に短く、水平方向に長い直方体形状である。
【０２６０】
そうすると、直方体状発光体４１の発光効率を高くするためには、縦に長い楕円錐状に広がるレーザ光Ｌ０を、鉛直方向に短く水平方向に長いレーザ光Ｌ０に変換する光学部品が必要となる。
【０２６１】
次に、等距離配置用集光部２３を採用したときの光出射傾向につい説明する。
【０２６２】
まず、図６（ｃ）に示す状態は、凸レンズ状曲面３０が存在しない場合の等距離配置用集光部２３の出射光の光出射傾向のパターンとして、光照射面（他端）２３２の水平方向の幅が比較的大きく、レーザ光Ｌ０の水平方向の拡がりが、直方体状発光体４１の光照射領域の水平方向の幅より大きい場合を示している。このような場合としては、光照射領域の水平方向の幅よりも光照射面２３２の水平方向の幅が大きい場合などが好例である。
【０２６３】
また、光照射面２３２の水平方向の幅が光照射領域の水平方向の幅よりも小さい場合でも、等距離配置用集光部２３の形状によっては、レーザ光Ｌ０の水平方向の拡がりが、直方体状発光体４１の光照射領域の水平方向の幅より大きくなる場合が生じうる。
【０２６４】
例えば、光照射面２３２が平面で構成されている場合、光照射面２３２から出射されるレーザ光Ｌ０は、通常平行光であることはあり得ず、若干なりとも拡がって出射される。
【０２６５】
よって、光照射面２３２の水平方向の幅と直方体状発光体４１の光照射領域の水平方向の幅の大小関係のみならず、光照射面２３２から直方体状発光体４１までの距離が離れていれば（離して直方体状発光体４１を設置すれば）、レーザ光Ｌ０の水平方向の拡がりが、光照射領域の水平方向の幅より大きくなり得る。
【０２６６】
次に、図６（ｅ）に示す状態は、凹レンズ状曲面３１が存在しない場合の等距離配置用集光部２３の出射光の光出射傾向のパターンとして、光照射面２３２の水平方向の幅が比較的小さく、レーザ光Ｌ０の水平方向の拡がりが、直方体状発光体４１の光照射領域の幅より小さい場合を示している。
【０２６７】
このような場合としては、直方体状発光体４１の光照射領域の水平方向の幅よりも光照射面２３２の水平方向の幅が極端に小さい場合などが好例である。
【０２６８】
また、直方体状発光体４１の光照射領域の水平方向の幅よりも光照射面２３２の水平方向の幅が極端に小さくなくても、直方体状発光体４１の光照射領域の水平方向の幅が光照射面２３２の水平方向の幅と同程度の大きさである場合に等距離配置用集光部２３の光学設計を工夫することによって光照射面２３２から出射されるレーザ光Ｌ０がほぼ平行光となった場合などにも、レーザ光Ｌ０の水平方向の拡がりが、直方体状発光体４１の光照射領域の水平方向の幅より小さくなり得る。
【０２６９】
ここで、図６（ｄ）に示す凸レンズ状曲面３０は、鉛直方向（紙面の表裏方向）に軸を持ち、凸部を光照射領域側に向けた凸レンズ状曲面であり、レーザ光Ｌ０の直方体状発光体４１に対する水平方向の拡がりを小さくする機能を有する光学部品である。
【０２７０】
よって、図６（ｃ）に示すようにレーザ光Ｌ０の水平方向の拡がりが、直方体状発光体４１の光照射領域の水平方向の幅より大きい場合は、等距離配置用集光部２３と直方体状発光体４１の間に、すなわち、光照射面２３２として凸レンズ状曲面３０を設ければ良い。
【０２７１】
なお、凸レンズ状曲面３０に替えて、等距離配置用集光部２３の他端に、凸レンズ作用をもつ上述したＧＲＩＮレンズを取り付けても良い。
【０２７２】
一方、図６（ｆ）に示す凹レンズ状曲面３１は、鉛直方向に軸を持ち、凹部を光照射領域側に向けた凹レンズ状曲面であり、レーザ光Ｌ０の直方体状発光体４１に対する水平方向の拡がりを大きくする機能を有する光学部品である。
【０２７３】
よって、図６（ｅ）に示すようにレーザ光Ｌ０の水平方向の拡がりが、直方体状発光体４１の光照射領域の水平方向の幅より小さい場合は、等距離配置用集光部２３と直方体状発光体４１の間に、すなわち、光照射面２３２として凹レンズ状曲面３１を設ければ良い。
【０２７４】
なお、凹レンズ状曲面３１に替えて、等距離配置用集光部２３の他端に凹レンズ作用をもつ上述したＧＲＩＮレンズを取り付けても良い。
【０２７５】
また、発光部の照射領域の形状に応じて、任意の軸を持つ凹面及び凸面を有するレンズ状曲面を一体化した複合レンズ状曲面、任意の軸を持つ凸面及び凸面を有するレンズ状曲面を一体化した複合レンズ状曲面、任意の軸を持つ凹面及び凹面を有するレンズ状曲面を一体化した複合レンズ状曲面などを採用しても良い。
【０２７６】
これにより、発光部の光照射領域の形状に応じて適切な複合レンズ状曲面を採用することで、発光部の発光効率を高めることができる。
【０２７７】
〔７．照明装置（車両用前照灯）の具体例について〕
次に、図７に基づき、本発明の一実施形態である照明装置１４０について説明する。
【０２７８】
図７に示す反射鏡９０及び透明板９１以外の構成は、図４に示す発光装置１２０Ｂの構成と同じなので、その説明は省略する。
【０２７９】
まず、反射鏡９０は、直方体状発光体４１から出射したインコヒーレント光Ｌ１（以下、単に「光」という）を反射することにより、所定の立体角内を進む光線束を形成するものである。すなわち、反射鏡９０は、直方体状発光体４１からの光を反射することにより、照明装置１４０の前方へ進む光線束を形成する。この反射鏡９０は、例えば、金属薄膜がその表面に形成された曲面形状（カップ形状）の部材であり、反射した光の進行方向に開口している。
【０２８０】
また、本実施形態では、反射鏡９０は半球状であり、その中心が焦点位置となる。さらに、反射鏡９０の開口部は、反射鏡９０にて反射した光の進行方向に対して垂直な平面（反射鏡９０の、照明装置１４０の外部に出射される光の進行方向に垂直な平面）で、かつ、反射鏡９０の中心を含む開口面を有している。
【０２８１】
さらに、開口面の面積は、２０００ｍｍ２より小さく（開口面の直径（光学系直径）は、５０ｍｍより小さく）なっている。すなわち、反射鏡９０にて反射した光が出射される方向（車両の真正面）から見たときの反射鏡９０の大きさが２０００ｍｍ２より小さい。なお、ここでは、開口面の面積をが、２０００ｍｍ２よりも小さいとしたが、より好ましくは、１５００ｍｍ２（直径４３．７ｍｍ）より小さくしても良い。
【０２８２】
例えば、従来のハロゲンランプをハイビーム用のヘッドランプとして用いた場合に、開口面の面積を２０００ｍｍ２よりも小さくすると、ハイビームとして規定された光度範囲を満たす光を出射できない場合が生じ得るという問題点がある。
【０２８３】
しかしながら、照明装置１４０では、後述するように、直方体状発光体４１の輝度を、ハロゲンランプで実現できる最大輝度である２５ｃｄ／ｍｍ２より大きくできるため、開口面の面積を２０００ｍｍ２より小さくしても、ハイビームとして規定された光度範囲を満たす光を出射することができる。
【０２８４】
また、高輝度光源として輝度７５ｃｄ／ｍｍ２程度のＨＩＤランプがあるが、ＨＩＤランプには瞬時点灯性に優れないという課題があり、ハイビーム用としてのヘッドランプには適さない。
【０２８５】
従って、照明装置１４０は、実用性を考慮した上で、従来の照明装置に比べて圧倒的に小さいハイビーム用の照明装置を実現することができる。
【０２８６】
また、たとえＨＩＤランプをハイビーム用のヘッドランプとして使用した場合であっても、開口面の面積を１５００ｍｍ２より小さくすると、ハイビームとして規定された光度範囲を満たす光を出射することができない場合が生じ得るという問題点もある。
【０２８７】
しかしながら、照明装置１４０では、直方体状発光体４１の輝度を、後述するように、ＨＩＤランプで実現できる、実用化レベルでの最大輝度である７５ｃｄ／ｍｍ２より大きくできるため、開口面の面積を１５００ｍｍ２より小さくしても、ハイビームとして規定された光度範囲を満たす光を出射することができる。
【０２８８】
次に、透明板９１は、反射鏡９０の開口部を覆う透明な樹脂板であり、直方体状発光体４１を保持している。この透明板９１を、ＬＤチップ１０１からのレーザ光Ｌ０を遮断するとともに、直方体状発光体４１においてレーザ光Ｌ０を変換することにより生成された白色光（インコヒーレント光Ｌ１）を透過する材質で形成することが好ましい。
【０２８９】
直方体状発光体４１によってコヒーレントなレーザ光Ｌ０は、そのほとんどがインコヒーレント光Ｌ１に変換される。しかし、何らかの原因でレーザ光Ｌ０の一部が変換されない場合も考えられる。このような場合でも、透明板９１によってレーザ光Ｌ０を遮断することにより、レーザ光Ｌ０が外部に漏れることを防止できる。なお、このような効果を期待せず、かつ透明板９１以外の部材によって直方体状発光体４１を保持する場合には、透明板９１を省略することが可能である。
【０２９０】
〔８．発光装置の配光特性について〕
次に、１チップ１ストライプの半導体レーザ（発振波長は、４０５ｎｍ）であるＬＤチップ１１を１０個用いて発光装置（以下、試作例という）を試作し、実験を行った。それぞれのＬＤチップ１１の光出力は、１．０Ｗ、動作電圧は、５Ｖ、電流は０．６Ａである。
【０２９１】
また、導光照射部材として楕円錐台状集光部２１を用い、発光部として円筒状発光体４０（直径２ｍｍ、厚さ１ｍｍ）を採用した。
【０２９２】
各ＬＤチップ１１と楕円錐台状集光部２１の光結合効率は９０％程度である。
【０２９３】
この試作例にて、配光特性について調べたところ、円筒状発光体４０からは１３５０ｌｍ程度の光束が放射された。
【０２９４】
また、このときの円筒状発光体４０の輝度は、４８．９Ｍｃｄ／ｍ２（メガカンデラ毎平方メートル）程度であった。
【０２９５】
この実験結果より、光度（単位立体角当たりの光束）は、発光点から等方的に光が放射されるとして、単純計算で、ＬＤチップ１１の１個当たりの光束は、約１３５ｌｍであるから、例えば、１５個以上のＬＤチップ１１を用いれば、円筒状発光体４０は、約２０００ｌｍを超えることが可能であると分かる。
【０２９６】
また、２０個のＬＤチップ１１を用いれば、現実には光の放射は等方的ではないため正確な値の算出は困難であるが、発光点から等方的に光が放射されるとして、単純計算で、光度（単位立体角当たりの光束）＝１３５×２０（ｌｍ）／４π≒２７００（ｌｍ）／４／３．１４≒２１４（ｃｄ）程度であり、実効口径面積を３．１４ｍｍ２程度、光学系の透過率を０．７程度とすると、輝度≒２１４（ｃｄ）／０．７／３．１４（ｍｍ２）≒９７．３（ｃｄ／ｍｍ２）≒１００（Ｍｃｄ／ｍ２）程度となることが分かる。
【０２９７】
なお、ＬＤチップ１１の数を調整して同様な実験を行ったところ、円筒状発光体４０及び直方体状発光体４１のいずれも、実際に、２０００ｌｍを超える高光束、１００Ｍｃｄ／ｍ２を超える高輝度の実現が可能であることが分かった（このような高輝度・高光束の発光装置のことを以下、単に「レーザ照明」という）。
【０２９８】
〔９．発光装置と従来のランプとの配光特性の比較〕
次に、図８〜図９（ｃ）に基づき、上述したレーザ照明と従来のランプとの配光特性の比較結果について説明する。
【０２９９】
図８は、自動車用のヘッドランプに必要なレンズ直径をランプの種類で比較した様子を示す図である。
【０３００】
図８に示すように市販のハロゲンランプの輝度は、２５Ｍｃｄ／ｍ２程度であり、ＨＩＤランプの輝度は、８０Ｍｃｄ／ｍ２程度である。
【０３０１】
一方、上述したレーザ照明では、１００Ｍｃｄ／ｍ２程度の高輝度の実現が可能なので、図８に示すように、ハロゲンランプの４倍程度、ＨＩＤランプを超える高輝度を実現することができることが分かる。
【０３０２】
すなわち、円筒状発光体４０（又は直方体状発光体４１）が発生するインコヒーレント光Ｌ１の輝度は、８０Ｍｃｄ／ｍ２以上であることが好ましい。
【０３０３】
また、ハロゲンランプは、通常自動車のハイビーム用のヘッドランプに用いられているが、レーザ照明では、例えば、上述した円筒状発光体４０（又は直方体状発光体４１）を用いることによって、ハロゲンランプよりも口径面積サイズの小さい円筒状発光体４０（又は直方体状発光体４１）でもハロゲンランプの４倍程度の高輝度を実現できるので、ハイビーム用のヘッドランプの前方に設置するレンズの面積を１／４に縮小することが可能である。
【０３０４】
なお、ハロゲンランプの発光フィラメントのサイズは、横×縦×高さ＝５ｍｍ×１．５ｍｍ×１．５ｍｍ程度である。
【０３０５】
次に、図９（ａ）は、ランプの種類でその性能を比較した図であり、図９（ｂ）は、従来の自動車用ヘッドランプの外観構成の一例を示す図であり、図９（ｃ）は、レーザ照明を用いた場合の自動車用ヘッドランプの外観構成の一例を示す図である。
【０３０６】
まず、図９（ａ）に示すように、市販の高出力白色ＬＥＤ（以下、煩雑なので「高出力」との記載は省略する場合がある）の光束は、１モジュールあたり４００ｌｍ程度が上限であり、車載用のハロゲンランプの光束は、７００〜１５００ｌｍ程度（普通乗用車用のハロゲンランプで通常１０００ｌｍ程度）であり、ＨＩＤランプの光束は、３２００ｌｍ程度である。ただし、ＨＩＤランプはその構造・形状から３２００ｌｍ全ての光束を全て前照灯の照射光に利用することが困難である。実効的には２０００ｌｍ以下の光束しか利用できていないとされる。また、光学系の設計が困難であるという問題点がある。
【０３０７】
一方、実施例のレーザ照明では、２０００ｌｍを超える高光束の実現が可能なので、白色ＬＥＤの４〜５倍程度、ハロゲンランプを超えＨＩＤランプに近い高光束（実効的にはＨＩＤランプを超える高光束）を実現することができる。
【０３０８】
すなわち、円筒状発光体４０が発生するインコヒーレント光Ｌ１の光束が１５００ｌｍ以上、３２００ｌｍ以下であることが好ましい。
【０３０９】
また、白色ＬＥＤは、通常自動車のロービーム用のヘッドランプに用いられているが、実施例のレーザ照明によれば、例えば、１灯で白色ＬＥＤの４〜５灯分の高光束を実現することができる。
【０３１０】
以上の検討結果から図９（ａ）が、従来のヘッドランプの大きさを示しているものとすると、実施例のレーザ照明によれば、例えば、図９（ｂ）に示すように、ハイビーム用及びロービーム用のヘッドランプのそれぞれは、１灯ずつで済み、また、ハイビーム用及びロービーム用のヘッドランプの前方に設置されるレンズの面積もかなり小さくすることが可能である。
【０３１１】
また、図９（ａ）に示すように、レーザ照明では、継続使用による寿命が１００００時間程度であり、白色ＬＥＤと同程度の長寿命となっている。
【０３１２】
よって、高輝度・高光束かつ長寿命を実現できる発光装置１１０、発光装置１２０Ａ、発光装置１２０Ｂ、及び照明装置１４０などを提供することができる。
【０３１３】
なお、本発明は、以下のようにも表現できる。
【０３１４】
本発明の高輝度光源（発光装置）は、大きく分けて次の３点から構成される。
【０３１５】
（１）励起光源である固体素子光源。
【０３１６】
（２）蛍光体を含有する発光部。
【０３１７】
（３）励起光源が発する励起光を発光部に導く導光部材。
【０３１８】
すなわち、本発明の高輝度光源は、（複数であってもよい）励起光源（固体素子：半導体レーザ（ＬＤ）または発光ダイオード（ＬＥＤ））と、入光部よりも出光部の断面積が小さい導光・集光部材と、導光・集光部材の出光部に取り付けられた蛍光体発光部とから構成される。
【０３１９】
また、導光・集光部材の出光部と蛍光体発光部とは直接接していてもよく、離れていても良い。
【０３２０】
また、励起光源と導光・集光部材の入光部との間、導光・集光部材の出光部と蛍光体発光部との間に、空気とは屈折率の異なる透光部材や放熱部材が挿入されていてもよい。
【０３２１】
上記構成とすることによって、（複数の）励起光源からの励起光を効率よく蛍光体発光部に導光・集光できるため、高光束で高輝度な光源が実現できるようになる。
【０３２２】
また、本発明は、以下のようにも表現できる。
【０３２３】
本発明の発光装置は、前記励起光源は、半導体レーザであっても良い。
【０３２４】
また、本発明の発光装置は、前記励起光源は、複数のレーザ光出射端を持つ単一の半導体レーザで構成されており、前記励起光は、対応するレーザ光出射端から出射するレーザ光であっても良い。
【０３２５】
また、本発明の発光装置は、前記発光部は、酸窒化物系蛍光体を含んでいても良い。
【０３２６】
また、本発明の発光装置は、前記発光部が発生する光の輝度が８０Ｍｃｄ／ｍ２以上であっても良い。
【０３２７】
また、本発明の発光装置は、前記発光部が発生する光の光束が１５００ｌｍ以上、３２００ｌｍ以下であっても良い。
【０３２８】
以上によれば、発光部のサイズに対して励起光の照射範囲が大きくなってしまうことを抑制することができる。
【０３２９】
なお、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合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】
【０３３０】
本発明は、小型化の要請が高い発光装置、照明装置、灯具及び照明器具、特に車両用等のヘッドランプに適用することができる。
【符号の説明】
【０３３１】
１０ レーザダイオード群（励起光源）
１１ ＬＤチップ（励起光源）
１３ ＬＥＤパイロットランプ（励起光源）
２０ 導光照射部（導光照射部材）
２１ 楕円錐台状集光部（導光照射部材）
２２Ａ〜２２Ｃ 円錐台状集光部（導光照射部材）
２３ 等距離配置用集光部（導光照射部材）
２４ 徳利状集光部（導光照射部材）
３０ 凸レンズ状曲面（他端）
３１ 凹レンズ状曲面（他端）
４０ 円筒状発光体（発光部）
４１ 直方体状発光体（発光部）
９０ 反射鏡
１０１ ＬＤチップ（励起光源）
１０２ 発光点（励起光源）
１１０，１２０Ａ，１２０Ｂ 発光装置（照明装置，車両用前照灯）
１４０ 照明装置（発光装置，車両用前照灯）
１３０ ＬＥＤチップ（励起光源）
２０１ 光入射面（一端）
２０２ 光照射面（他端）
２１１ 光入射面（一端）
２１２ 光照射面（他端）
２１３ 楕円錐台側面（光反射側面，囲繞構造）
２２１Ａ〜２２１Ｃ 光入射面（一端）
２２２Ａ〜２２２Ｃ 光出射面（他端）
２２３Ａ〜２２３Ｃ 円錐台側面（光反射側面，囲繞構造）
２３１ 光入射曲面（一端）
２３２ 光照射面（他端）
２３３ 楕円錐台側面（光反射側面，囲繞構造）
２４２ 光照射面（他端）
２４３ 徳利状側面（光反射側面，囲繞構造）
Ｌ０，ＬＡ，ＬＢ レーザ光（励起光）
Ｌ１ インコヒーレント光（光）
Ｏ 中心（光照射領域の中心）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光を発生する励起光源と、
前記励起光源から発生した励起光が照射されることにより光を発生する発光部と、
一端に入射した前記励起光源から発生した励起光を他端に導光し、導光した励起光を前記発光部における所定の光照射領域に照射する導光照射部材とを備えており、
前記導光照射部材における前記他端の断面積は、前記一端の断面積よりも小さくなっていることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記導光照射部材は、前記一端に入射した励起光を反射する光反射側面で囲まれた囲繞構造を有しており、前記一端に入射した前記励起光を、前記囲繞構造により前記他端に導光することを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記励起光源及び前記導光照射部材のそれぞれが、複数存在している場合に、
前記複数の導光照射部材のそれぞれは、前記複数の励起光源から発生した各励起光のうち、前記一端に入射した励起光を前記他端に導光することを特徴とする請求項１又は２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記励起光源が、複数存在している場合に、
前記導光照射部材における前記一端は、前記複数の励起光源のそれぞれを前記光照射領域の中心から等距離の位置に配置することが可能な断面形状を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光装置。
【請求項５】
前記複数の導光照射部材それぞれの一端は、前記光照射領域の中心から等距離となっていることを特徴とする請求項３に記載の発光装置。
【請求項６】
前記導光照射部材の光反射側面は、前記他端の近傍で内側に凸な曲面となっていることを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
【請求項７】
前記導光照射部材の他端が、前記光照射領域と接していることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光装置。
【請求項８】
前記導光照射部材の他端に、前記光照射領域に対する凹面を有する凹レンズ状曲面が形成されていることを特徴とする請求項１、２、４、６、又は、請求項７のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項９】
前記導光照射部材の他端に、前記光照射領域に対する凸面を有する凸レンズ状曲面が形成されていることを特徴とする請求項１、２、４、６、７、又は、請求項８のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１０】
前記導光照射部材は、空気よりも屈折率が高い材料で構成されており、
前記導光照射部材の外側面は、空気と接触しており、
前記導光照射部材の外側面における複数箇所を点接触で保持する保持部材を備えていることを特徴とする請求項１から９までのいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１１】
請求項１から１０までのいずれか１項に記載の発光装置を備えていることを特徴とする照明装置。
【請求項１２】
請求項１から１０までのいずれか１項に記載の発光装置と、
前記発光部から発生した光を反射することにより、所定の立体角内を進む光線束を形成する反射鏡とを備えることを特徴とする車両用前照灯。
【請求項１】
励起光を発生する励起光源と、
前記励起光源から発生した励起光が照射されることにより光を発生する発光部と、
一端に入射した前記励起光源から発生した励起光を他端に導光し、導光した励起光を前記発光部における所定の光照射領域に照射する導光照射部材とを備えており、
前記導光照射部材における前記他端の断面積は、前記一端の断面積よりも小さくなっていることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記導光照射部材は、前記一端に入射した励起光を反射する光反射側面で囲まれた囲繞構造を有しており、前記一端に入射した前記励起光を、前記囲繞構造により前記他端に導光することを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記励起光源及び前記導光照射部材のそれぞれが、複数存在している場合に、
前記複数の導光照射部材のそれぞれは、前記複数の励起光源から発生した各励起光のうち、前記一端に入射した励起光を前記他端に導光することを特徴とする請求項１又は２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記励起光源が、複数存在している場合に、
前記導光照射部材における前記一端は、前記複数の励起光源のそれぞれを前記光照射領域の中心から等距離の位置に配置することが可能な断面形状を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光装置。
【請求項５】
前記複数の導光照射部材それぞれの一端は、前記光照射領域の中心から等距離となっていることを特徴とする請求項３に記載の発光装置。
【請求項６】
前記導光照射部材の光反射側面は、前記他端の近傍で内側に凸な曲面となっていることを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
【請求項７】
前記導光照射部材の他端が、前記光照射領域と接していることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光装置。
【請求項８】
前記導光照射部材の他端に、前記光照射領域に対する凹面を有する凹レンズ状曲面が形成されていることを特徴とする請求項１、２、４、６、又は、請求項７のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項９】
前記導光照射部材の他端に、前記光照射領域に対する凸面を有する凸レンズ状曲面が形成されていることを特徴とする請求項１、２、４、６、７、又は、請求項８のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１０】
前記導光照射部材は、空気よりも屈折率が高い材料で構成されており、
前記導光照射部材の外側面は、空気と接触しており、
前記導光照射部材の外側面における複数箇所を点接触で保持する保持部材を備えていることを特徴とする請求項１から９までのいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１１】
請求項１から１０までのいずれか１項に記載の発光装置を備えていることを特徴とする照明装置。
【請求項１２】
請求項１から１０までのいずれか１項に記載の発光装置と、
前記発光部から発生した光を反射することにより、所定の立体角内を進む光線束を形成する反射鏡とを備えることを特徴とする車両用前照灯。
【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２０１１−１６５５２１（Ｐ２０１１−１６５５２１Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８１７６（Ｐ２０１０−２８１７６）
【出願日】平成２２年２月１０日（２０１０．２．１０）
【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２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１０日（２０１０．２．１０）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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