発光装置
【課題】眼に対する安全性を向上させることが可能な発光装置を提供する。
【解決手段】この照明装置１（発光装置）は、励起光であるレーザ光が照射されることにより蛍光を出射する蛍光部材４と、励起光を蛍光に変換せずレイリー散乱させる散乱部材６と、を備える。
【解決手段】この照明装置１（発光装置）は、励起光であるレーザ光が照射されることにより蛍光を出射する蛍光部材４と、励起光を蛍光に変換せずレイリー散乱させる散乱部材６と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、発光装置に関し、特に、レーザ光が照射されることにより蛍光を出射する蛍光部材を備えた発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ光が照射される蛍光部材を備えた発光装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。上記特許文献１には、赤外光（レーザ光）を出射する赤外線発生装置（レーザ発生器）と、赤外線発生装置から出射された赤外光が照射されると、その赤外光を可視光（蛍光）に変換し出射する光変換材料粉末（蛍光体粒子）と、光変換材料粉末から出射した光を反射する凹面鏡（反射部材）とを備えた可視光光源装置（発光装置）が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−３１８９９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１のようにレーザ光を光変換材料粉末（蛍光体粒子）に照射し蛍光を得る構造では、レーザ光の一部が、蛍光に変換されずに光変換材料粉末を透過し、外部に出射する場合がある。レーザ光はコヒーレントな光であるため、レーザ光が蛍光に変換されずに外部に出射した場合、人間の眼に害を及ぼす場合があるという問題点がある。励起光としてレーザ光を使用する場合、国際安全規格ＩＥＣ６０８２５−１や、日本国内においてはＪＩＳ Ｃ６８０２等で定められたアイセーフティが満足されなければならない。特に照明装置のような民生機器に用いる場合は、光が何らかの光学系（レンズなど）を介して直接眼に入射する場合にも失明するおそれのないクラス１レベルのアイセーフティが望まれる。
【０００５】
なお、ここでいう「コヒーレントな光」とは、空間的に位相がそろったコヒーレンス（可干渉性）の高い光のことである。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、眼に対する安全性を向上させることが可能な発光装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、この発明の発光装置は、励起光であるレーザ光が照射されることにより蛍光を出射する蛍光部材と、励起光の通過領域内に配置され、励起光を蛍光に変換せずレイリー散乱させる複数の散乱体粒子と、を備える。
【０００８】
この発明の発光装置では、上記のように、励起光を蛍光に変換せずレイリー散乱させる複数の散乱体粒子を設ける。これにより、励起光であるレーザ光の一部が蛍光に変換されずに蛍光部材を透過する場合であっても、レーザ光（励起光）は散乱体粒子により散乱される。このため、散乱体粒子を含有する散乱部材や蛍光部材から出射する励起光の出射領域の面積を、散乱体粒子を設けない場合に蛍光部材から出射する励起光の出射領域の面積に比べて、大きくすることができる。すなわち、励起光の発光点を大きくすることができる。これにより、発光装置から外部に出射する励起光が人間の眼に害を及ぼすのを抑制することができる。その結果、眼に対する安全性を向上させることができる。
【０００９】
ここで、レイリー散乱は以下の式（１）で表す特性を有しており、散乱係数ｋｓは照射される光の波長の４乗に反比例する。このため、例えば、４５０ｎｍの青色光（励起光）は７１０ｎｍの赤色光（蛍光）に比べて約６．２倍強く散乱される。これにより、励起光を強く散乱させながら、蛍光が散乱するのを抑制することができる。このため、蛍光が散乱体粒子により無駄に散乱されて光損失が生じるのを抑制することができる。なお、蛍光が散乱体粒子により無用に散乱されると、散乱体粒子を含有する散乱部材などの内部で蛍光が熱エネルギーに変換される確率が高くなり、光損失が生じる。
ｋｓ＝（２π５／３）ｎ×（（ｍ２−１）／（ｍ２＋２））２×ｄ６／λ４・・・（１）
上記式（１）において、ｎは粒子数、ｍは反射係数、ｄは粒子径、λは波長である。
【００１０】
また、励起光を蛍光に変換せずレイリー散乱させる散乱体粒子は、蛍光部材からの蛍光を吸収して別の波長の蛍光に波長変換することがない。そのため、蛍光部材からの蛍光の強度が減じたり、発光装置から出射する光の色度が変わるといったことがない。
【００１１】
上記発光装置において、好ましくは、複数の散乱体粒子が分散された透明部材を含む散乱部材を備える。このように構成すれば、複数の散乱体粒子を容易に均一に分散させることができる。また、複数の散乱体粒子を透明な部材（透明部材）に分散させることによって、複数の散乱体粒子が均一に分散されているか否かを容易に確認することができる。
【００１２】
上記散乱部材を備える発光装置において、好ましくは、散乱部材は蛍光部材に接触している。このように構成すれば、蛍光部材で発生する熱を散乱部材を介して放熱させることができるので、蛍光部材が高温になるのを抑制することができる。蛍光部材が高温になると、励起光を蛍光に変換する効率が低下するので、蛍光部材が高温になるのを抑制することにより、蛍光部材の変換効率が低下するのを抑制することができる。
【００１３】
上記散乱部材が蛍光部材に接触している発光装置において、好ましくは、蛍光部材を保持する保持部材をさらに備え、散乱部材は保持部材に接触している。このように構成すれば、蛍光部材で発生する熱を散乱部材および保持部材を介して放熱させることができるので、蛍光部材が高温になるのをより抑制することができる。
【００１４】
上記散乱部材を備える発光装置において、好ましくは、散乱部材は、蛍光部材の励起光が照射される照射面とは反対側に配置されている。このように構成すれば、レーザ光の一部が蛍光に変換されずに蛍光部材を透過した場合であっても、レーザ光（励起光）を散乱体粒子により、容易に散乱させることができる。また、蛍光部材を透過した励起光を、散乱させ、励起光の一部を、蛍光部材に戻すことができる。これにより、蛍光部材の変換効率を向上させることができる。
【００１５】
上記散乱部材を備える発光装置において、好ましくは、散乱部材は、蛍光部材の励起光が照射される照射面側に配置されている。このように構成すれば、励起光であるレーザ光を散乱体粒子により、容易に散乱させることができる。また、励起光をある程度散乱させた状態で蛍光部材に照射させることができるので、蛍光部材が局所的に発熱して劣化するのを抑制することができる。
【００１６】
この場合、好ましくは、蛍光部材により変換された蛍光と、蛍光部材により変換されなかった励起光とを照明光として利用する。
【００１７】
上記散乱部材を備える発光装置において、好ましくは、散乱部材は蛍光を実質的にミー散乱させない。このように構成すれば、蛍光が散乱部材により無駄に散乱されて光損失が生じるのをより抑制することができる。
【００１８】
上記発光装置において、好ましくは、散乱体粒子は１ｎｍ以上２０ｎｍ以下の粒子径を有する。このように構成すれば、励起光を容易にレイリー散乱させることができる。
【００１９】
上記発光装置において、好ましくは、励起光は３８０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の中心波長を有する。
【００２０】
上記発光装置において、好ましくは、蛍光部材から出射した蛍光を外部に向かって反射する反射部材をさらに備える。
【００２１】
上記反射部材を備える発光装置において、好ましくは、反射部材は、焦点を有する形状に形成された反射面を含み、蛍光部材は、反射面の焦点を含む領域、または、反射面の焦点の近傍に配置されている。このように構成すれば、発光装置から外部に出射する光（照明光）を、容易に、例えば平行光にしたり集光させたりすることができる。
【００２２】
上記発光装置において、好ましくは、レーザ光を出射するレーザ発生器をさらに備える。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように、本発明によれば、眼に対する安全性を向上させることが可能な発光装置を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態の照明装置の構造を示した断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態の保持部材の構造を示した正面図である。
【図３】本発明の第１実施形態の散乱部材の構造を示した拡大図である。
【図４】本発明の第１実施形態の蛍光部材から出射する励起光の出射領域を説明するための断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態の照明装置の構造を示した断面図である。
【図６】本発明の変形例による照明装置の構造を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、理解を容易にするために、断面図であってもハッチングを施さない場合がある。
【００２６】
（第１実施形態）
図１〜図４を参照して、本発明の第１実施形態による照明装置１（発光装置）の構造について説明する。
【００２７】
本発明の第１実施形態による照明装置１は、例えば自動車などの前方を照明する前照灯として用いられるものである。照明装置１は図１に示すように、レーザ光源（励起光源）として機能する半導体レーザ２（レーザ発生器）と、半導体レーザ２の前方に配置された導光部材３と、励起光であるレーザ光が照射される蛍光部材４と、蛍光部材４を保持する保持部材５と、蛍光部材４の前方を覆う散乱部材６と、蛍光部材４から出射した蛍光を外部に向かって反射する反射部材７とを備える。
【００２８】
半導体レーザ２は半導体レーザ素子（図示せず）と半導体レーザ素子が搭載されるパッケージとによって構成されている。半導体レーザ２は例えば約３８０ｎｍ以上約４７０ｎｍ以下の中心波長を有するレーザ光を出射するように構成されている。例えば本実施形態では、半導体レーザ２は約４０５ｎｍの中心波長を有する青紫色のレーザ光を出射するように構成されている。なお、レーザ光はコヒーレントな光である。
【００２９】
導光部材３は半導体レーザ２から出射したレーザ光を蛍光部材４まで導光する機能を有する。導光部材３としては、光ファイバ、レンズ、反射鏡、周囲との屈折率差を利用して内部で光を反射させることにより導光する部材などを用いることができ、これらを複数組み合わせて用いてもよい。なお、導光部材３は必要に応じて設けられるものであり、例えば半導体レーザ２を蛍光部材４の近傍に配置する場合は無くてもよい。
【００３０】
蛍光部材４は励起光（レーザ光）が照射される照射面４ａと、非照射面４ｂ（照射面４ａとは反対側の面）と、照射面４ａおよび被照射面４ｂを連結する側面４ｃとを含んでいる。蛍光部材４は励起光であるレーザ光が照射されることにより蛍光を出射する機能を有する。また、蛍光部材４は励起光よりも大きい中心波長を有する蛍光を出射する。蛍光部材４は、例えば青紫色のレーザ光を赤色光、緑色光および青色光にそれぞれ変換する３種類の蛍光体粒子（図示せず）を含んでいる。そして、蛍光部材４から出射する赤色光、緑色光および青色光の蛍光が混色されることによって、白色の照明光が得られる。蛍光部材４は、蛍光体粒子をガラスや樹脂などに混ぜて固めたものや、蛍光体粒子を加圧または焼結したものなどを用いることが可能である。蛍光体粒子は約１μｍ以上約３０μｍ以下の粒子径を有する。なお、蛍光体粒子の粒子径とは、蛍光体粒子を横切る最も長い直線の長さを言う。このことは、後述する散乱体粒子６ａの粒子径についても同様である。
【００３１】
保持部材５は、金属やグラファイトなどの熱伝導率の高い材料により形成されている。保持部材５は図１および図２に示すように、蛍光部材４の側面４ｃ（図１参照）を保持する保持部５ａと、反射部材７（図１参照）に取り付けられる取付部５ｂと、保持部５ａおよび取付部５ｂを連結する棒状の複数の連結部５ｃとを含んでいる。保持部５ａは蛍光部材４の側面４ｃを直接保持してもよいし、接着層などを介して保持してもよい。取付部５ｂは図１に示すように、ボルト１１やネジ（図示せず）などを用いて反射部材７の端部に固定されている。
【００３２】
散乱部材６は図３に示すように、複数の散乱体粒子６ａが内部に均一に分散された透明部材６ｂを含んでいる。この透明部材６ｂは、シリコーン樹脂または有機無機ハイブリッドガラス（ＨＢＧ）のような樹脂ベースの封止材や、無機ガラスなどにより形成されている。透明部材６ｂを無機ガラスにより形成する場合、特に低融点ガラスと呼ばれる融点が６００度以下の無機ガラスを用いれば、複数の散乱体粒子６ａが内部に均一に分散されるように、散乱部材６を容易に製造することが可能である。
【００３３】
散乱体粒子６ａは約１ｎｍ以上約２０ｎｍ以下の粒子径を有する。このため、散乱体粒子６ａ（散乱部材６）は励起光をレイリー散乱させる機能を有する。散乱体粒子６ａとしては、Ｙ２Ｏ３（酸化イットリウム）、ダイヤモンド、Ａｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）等を用いることができ、散乱体粒子６ａは励起光を蛍光に変換する機能を有していない。また、散乱体粒子６ａは、散乱部材６に０．１重量％以上１０重量％以下含有されている。散乱体粒子６ａが少なすぎると励起光をレイリー散乱させる効果が低くなり、多すぎると散乱部材６中での屈折率差が逆に小さくなって、励起光を分散させる（発光点を大きくする）ことが困難になる。
【００３４】
散乱部材６（透明部材６ｂ）には散乱体粒子６ａ以外の粒子は含有されていないので、散乱部材６は蛍光および励起光をミー散乱させない。なお、散乱部材６の製造時に、蛍光や励起光の波長の大きさと同程度の粒子径を有する粒子が僅かに混入する場合も考えられるが、この場合でも、散乱部材６は蛍光および励起光を実質的にミー散乱させないと言える。
【００３５】
散乱部材６は図１に示すように、蛍光部材４の非照射面４ｂ側を覆うように形成されており、励起光の通過領域内に配置されている。具体的には、散乱部材６は蛍光部材４の非照射面４ｂと側面４ｃの一部とに接触するように設けられており、励起光の一部は蛍光部材４を透過し散乱部材６に到達する。また、散乱部材６は保持部材５にも接触している。
【００３６】
散乱部材６は０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下程度の厚みに形成されている。なお、散乱部材６の前面６ｃは、平坦面である必要はなく、凸状（凸レンズ状）、凹状（凹レンズ状）、多面体状、その他の形状に形成されていてもよい。前面６ｃを凸状、凹状または多面体状などに形成すれば、照明光（蛍光）が出射する方向や量を制御することが可能である。
【００３７】
散乱部材６は、散乱体粒子６ａを含有する樹脂等を蛍光部材４の表面上に塗布して硬化することによって形成されていてもよい。また、散乱部材６は、散乱体粒子６ａを含有する透明部材６ｂに凹部を設けることにより形成されていてもよく、その凹部に蛍光部材４が嵌め込まれていてもよい。
【００３８】
反射部材７は、例えば金属により形成されており、保持部材５からの熱を放熱する機能を有する。また、反射部材７は凹状に形成された反射面７ａを有する。この反射面７ａは蛍光部材４から出射した蛍光を外部に向かって反射する機能を有する。反射面７ａは例えば放物面の一部を含むように形成されている。また、反射面７ａの焦点Ｆ１を含む領域に、蛍光部材４が配置されていている。反射部材７の反射面７ａの頂点には、導光部材３を挿入するための挿入穴７ｂが形成されている。
【００３９】
本実施形態の照明装置１では、半導体レーザ２から出射した励起光（レーザ光）は導光部材３に導光されて蛍光部材４の照射面４ａに照射される。蛍光部材４に入射した励起光は蛍光体粒子により蛍光（例えば赤色光、緑色光および青色光）に変換される。そして、蛍光は蛍光部材４（照射面４ａ、非照射面４ｂおよび側面４ｃ）から全方向に出射する。このとき、蛍光部材４の非照射面４ｂおよび側面４ｃから出射し散乱部材６に入射した赤色光および緑色光は、散乱部材６によりほとんど散乱されることなく外部に出射する。
【００４０】
その一方、蛍光に変換されなかった一部の励起光は、蛍光部材４を透過する。このとき、蛍光部材４から出射する励起光の出射領域Ｓ（図４参照）の面積は、蛍光部材４から出射する蛍光の出射領域（蛍光部材４の全表面）の面積に比べて非常に小さい。そして、蛍光部材４を透過し散乱部材６に入射した励起光は、散乱部材６により散乱され、散乱部材６の広い領域（前面６ｃおよび側面６ｄ）から外部に出射する。すなわち、散乱部材６を設けない場合に比べて、発光点（励起光の出射領域の面積）が大きくなる。このため、照明装置１は、国際安全規格ＩＥＣ６０８２５−１や、ＪＩＳ Ｃ６８０２等のクラス１を満たす。なお、散乱部材６により散乱された励起光の一部は、蛍光部材４に戻り（再び入射し）、蛍光部材４により蛍光に変換される。
【００４１】
本実施形態では、上記のように、励起光を蛍光に変換せずレイリー散乱させる複数の散乱体粒子６ａを設ける。これにより、励起光であるレーザ光の一部が蛍光に変換されずに蛍光部材４を透過した場合であっても、レーザ光（励起光）は散乱体粒子６ａにより散乱される。このため、散乱部材６から出射する励起光の出射領域の面積を、散乱部材６を設けない場合に蛍光部材４から出射する励起光の出射領域Ｓの面積に比べて、大きくすることができる。すなわち、励起光の発光点を大きくすることができる。これにより、照明装置１から外部に出射する励起光が人間の眼に害を及ぼすのを抑制することができる。その結果、眼に対する安全性を向上させることができる。
【００４２】
ここで、レイリー散乱は上記式（１）で表した特性を有しており、散乱係数ｋｓは照射される光の波長の４乗に反比例する。これにより、励起光を強く散乱させながら、蛍光が散乱するのを抑制することができる。このため、蛍光が散乱体粒子６ａにより無駄に散乱されて光損失が生じるのを抑制することができる。なお、蛍光が散乱体粒子６ａにより無用に散乱されると、散乱部材６の内部で蛍光が熱エネルギーに変換される確率が高くなり、光損失が生じる。
【００４３】
また、励起光を蛍光に変換せずレイリー散乱させる散乱体粒子６ａは、蛍光部材４からの蛍光を吸収して別の波長の蛍光に波長変換することがない。そのため、蛍光部材４からの蛍光の強度が減じたり、照明装置１から出射する蛍光の色度が変わるといったことがない。なお、散乱体粒子が蛍光体である場合は、蛍光部材４から出射される蛍光を散乱体粒子が再吸収して蛍光を発する、所謂自己吸収と呼ばれる現象が発生する。このため、照明装置１から出射する蛍光が所望の色度からずれてしまったり、蛍光部材４からの蛍光の取り出し効率が低下する場合がある。
【００４４】
また、上記のように、複数の散乱体粒子６ａが分散された透明部材６ｂを含む散乱部材６を設ける。これにより、複数の散乱体粒子６ａを容易に均一に分散させることができる。また、複数の散乱体粒子６ａを透明な部材（透明部材６ｂ）に分散させることによって、複数の散乱体粒子６ａが均一に分散されているか否かを容易に確認することができる。また、散乱体粒子６ａが分散される透明部材６ｂを、蛍光部材４を構成するガラスや樹脂などとは異なる材料により形成することができる。これにより、例えば熱伝導率の高い材料を用いて透明部材６ｂを形成することができるので、放熱性を向上させることができる。
【００４５】
また、上記のように、散乱部材６を蛍光部材４に接触させる。これにより、蛍光部材４で発生する熱を散乱部材６を介して放熱させることができるので、蛍光部材４が高温になるのを抑制することができる。蛍光部材４が高温になると、励起光を蛍光に変換する効率が低下するので、蛍光部材４が高温になるのを抑制することにより、蛍光部材４の変換効率が低下するのを抑制することができる。なお、散乱部材６の透明部材６ｂとして、樹脂に比べて数倍〜数十倍程度熱伝導率の高い無機ガラスを用いれば、放熱性をより向上させることができる。また、散乱部材６を蛍光部材４に接触させることによって、散乱部材６を蛍光部材４から離れて配置する場合と異なり、散乱部材６を大型化する必要がない。これにより、散乱部材６と蛍光部材４とを同程度の大きさにすることができる。このため、青色光の発光点（青色光の出射領域）と赤色光および緑色光の発光点（赤色光および緑色光の出射領域）とを同程度の大きさにすることができ、照明光に色ムラが発生するのを抑制することができる。
【００４６】
また、上記のように、散乱部材６を保持部材５に接触させる。これにより、蛍光部材４で発生する熱を散乱部材６および保持部材５を介して放熱させることができるので、蛍光部材４が高温になるのをより抑制することができる。
【００４７】
また、上記のように、散乱部材６を、蛍光部材４の非照射面４ｂ側に配置する。これにより、蛍光部材４を透過した励起光を、散乱させ、励起光の一部を、蛍光部材４に戻すことができる。これにより、蛍光部材４の変換効率を向上させることができる。
【００４８】
また、上記のように、散乱体粒子６ａは蛍光を実質的にミー散乱させない。これにより、蛍光が散乱部材６により無駄に散乱されて光損失が生じるのをより抑制することができる。
【００４９】
また、上記のように、散乱体粒子６ａの粒子径を１ｎｍ以上２０ｎｍ以下にすることによって、励起光を容易にレイリー散乱させることができる。
【００５０】
また、上記のように、蛍光部材４を、反射面７ａの焦点Ｆ１を含む領域に配置する。これにより、照明装置１から外部に出射する光（照明光）を、容易に平行光に近づけることができる。
【００５１】
（第２実施形態）
この第２実施形態では、図５を参照して、上記第１実施形態と異なり、蛍光部材４の照射面４ａ側を散乱部材６が覆っている場合について説明する。
【００５２】
本発明の第２実施形態による照明装置では図３に示すように、半導体レーザ２は例えば約４５０ｎｍの中心波長を有する青色のレーザ光を出射するように構成されている。
【００５３】
蛍光部材４は金属ブロックなどから保持部材１５に固定されている。この保持部材１５の保持面１５ａは光反射機能を有する反射面により形成されていてもよい。蛍光部材４は、青色の励起光の一部を黄色光に変換する蛍光体粒子を含んでいる。そして、蛍光部材４により変換されなかった青色光と変換された黄色光とが混色されることによって、白色の照明光が得られる。すなわち、蛍光部材４により変換されなかった励起光（青色光）と蛍光部材４により変換された蛍光（黄色光）とが照明光として利用される。なお、蛍光部材４は青色の励起光の一部を赤色光および緑色光にそれぞれ変換する２種類の蛍光体粒子を含んでいてもよい。
【００５４】
散乱部材６は蛍光部材４の照射面４ａ側を覆うように形成されており、励起光の通過領域内に配置されている。具体的には、散乱部材６は蛍光部材４の照射面４ａと側面４ｃとに接触するように設けられている。また、散乱部材６は保持部材１５にも接触している。
【００５５】
なお、散乱部材６の前面６ｃを所謂モスアイ状（複数の微細突起（例えばピラミッド型の突起）が形成されたもの）に形成したり、前面６ｃに反射防止膜（図示せず）を設けてもよい。このように構成すれば、励起光が散乱部材６の前面６ｃで表面反射するのを抑制することが可能であり、励起光が散乱されていない状態で外部に出射するのを抑制することが可能である。
【００５６】
散乱体粒子６ａは、散乱部材６に５重量％以上５０重量％以下程度含有されている。
【００５７】
本実施形態の照明装置では、半導体レーザ２から出射した励起光（レーザ光）は導光部材３に導光されて散乱部材６の前面６ｃに照射される。散乱部材６に入射した励起光の一部は散乱体粒子６ａにより散乱され、残りの励起光は散乱部材６を透過する。
【００５８】
散乱部材６を透過し蛍光部材４に入射した励起光は蛍光体粒子により蛍光（例えば黄色光）に変換される。そして、蛍光は蛍光部材４（照射面４ａおよび側面４ｃ）から出射する。このとき、蛍光部材４の照射面４ａおよび側面４ｃから出射し散乱部材６に入射した蛍光は、散乱部材６によりほとんど散乱されることなく外部に出射する。
【００５９】
その一方、蛍光部材４に入射し蛍光に変換されなかった一部の励起光は、保持部材１５の保持面１５ａや蛍光部材４の蛍光体粒子により進行方向が変更され、散乱部材６に戻る。散乱部材６に戻った励起光と、上記導光部材３に導光されて散乱部材６に入射した励起光の一部とは、散乱体粒子６ａにより散乱され散乱部材６の表面（前面６ｃおよび側面６ｄ）から外部に出射する。
【００６０】
第２実施形態のその他の構造は、上記第１実施形態と同様である。
【００６１】
本実施形態では、上記のように、散乱部材６を、蛍光部材４の照射面４ａ側に配置する。これにより、励起光をある程度散乱させた状態で蛍光部材４に照射させることができるので、蛍光部材４が局所的に発熱して劣化するのを抑制することができる。
【００６２】
第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００６３】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００６４】
例えば、上記実施形態では、本発明の発光装置を自動車の前照灯に用いた例について示したが、本発明はこれに限らない。本発明の発光装置を、飛行機、船舶、ロボット、バイクまたは自転車や、その他の移動体の前照灯に用いてもよい。
【００６５】
また、上記実施形態では、本発明の発光装置を前照灯（照明装置）に適用した例について示したが、本発明はこれに限らない。本発明の発光装置をダウンライトまたはスポットライトや、その他の照明装置に適用してもよい。
【００６６】
また、上記実施形態では、励起光を可視光に変換した例について示したが、本発明はこれに限らず、励起光を可視光以外の光に変換してもよい。例えば、励起光を赤外光に変換する場合には、セキュリティ用ＣＣＤカメラの夜間照明装置や、赤外線暖房機の赤外線発光装置などにも適用可能である。
【００６７】
また、上記実施形態では、白色の照明光が得られるように、励起光源（半導体レーザ）および蛍光部材を構成した例について示したが、本発明はこれに限らない。白色以外の照明光が得られるように、励起光源および蛍光部材を構成してもよい。
【００６８】
また、上記実施形態では、レーザ光を出射するレーザ発生器として、半導体レーザを用いた例について示したが、本発明はこれに限らず、半導体レーザ以外のレーザ発生器を用いてもよい。
【００６９】
また、上記実施形態で示した数値は一例であり、各数値は限定されない。
【００７０】
また、上記実施形態では、反射部材の反射面を放物面の一部により形成した例について示したが、本発明はこれに限らず、反射面を例えば楕円面の一部により形成してもよい。この場合、蛍光部材を反射面の焦点に位置させることにより、照明装置から出射する光を容易に集光することができる。また、反射面を多数の曲面（例えば放物面）からなるマルチリフレクタや、多数の微細な平面が連続して設けられた自由曲面リフレクタなどにより形成してもよい。
【００７１】
また、上記実施形態では、複数の散乱体粒子を透明部材に含有させ、散乱部材（散乱体粒子および透明部材）を蛍光部材とは別に設けた例について示したが、本発明はこれに限らず、複数の散乱体粒子を蛍光部材に含有させてもよい。すなわち、蛍光部材を構成するガラスや樹脂などに蛍光体粒子および散乱体粒子を含有させてもよい。このように構成すれば、蛍光部材の内部で励起光が散乱されるので、励起光が蛍光体粒子により蛍光に変換される確率が高くなる。これにより、蛍光部材の変換効率を向上させることができる。
【００７２】
また、上記実施形態では、散乱部材が蛍光部材に接触している例について示したが、本発明はこれに限らず、散乱部材を蛍光部材から所定の距離を隔てて配置してもよい。例えば上記第１実施形態において、保持部材の前方（図１の左側）を覆うように散乱部材を設けることも可能である。
【００７３】
また、上記実施形態では、蛍光部材の照射面または非照射面を覆うように散乱部材を設けた例について示したが、本発明はこれに限らない。蛍光部材の照射面と非照射面との両方を覆うように散乱部材を設けてもよい。この場合、蛍光部材の表面全面を覆うように散乱部材を設けてもよい。
【００７４】
また、上記実施形態では、蛍光部材の側面の少なくとも一部を覆うように散乱部材を設けた例について示したが、本発明はこれに限らない。例えば図６に示した本発明の変形例による照明装置のように、蛍光部材の側面を覆わないように散乱部材を設けてもよい。すなわち、蛍光部材の照射面（または非照射面）と同じ大きさに散乱部材を形成してもよい。このように構成すれば、蛍光の発光点（蛍光の出射領域）と励起光の発光点（励起光の出射領域）とを同じ大きさにすることができる。
【００７５】
また、上記実施形態では、蛍光部材を、反射面の焦点を含む領域に配置した例について示したが、本発明はこれに限らず、蛍光部材を、反射面の焦点の近傍に配置してもよい。
【００７６】
また、上記実施形態では、蛍光を外部に向かって反射する反射部材を設けた例について示したが、本発明はこれに限らず、反射部材を設けなくてもよい。
【符号の説明】
【００７７】
１ 照明装置（発光装置）
２ 半導体レーザ（レーザ発生器）
４ 蛍光部材
４ａ 照射面
５、１５ 保持部材
６ 散乱部材
６ａ 散乱体粒子
６ｂ 透明部材
７ 反射部材
７ａ 反射面
Ｆ１ 焦点
【技術分野】
【０００１】
この発明は、発光装置に関し、特に、レーザ光が照射されることにより蛍光を出射する蛍光部材を備えた発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ光が照射される蛍光部材を備えた発光装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。上記特許文献１には、赤外光（レーザ光）を出射する赤外線発生装置（レーザ発生器）と、赤外線発生装置から出射された赤外光が照射されると、その赤外光を可視光（蛍光）に変換し出射する光変換材料粉末（蛍光体粒子）と、光変換材料粉末から出射した光を反射する凹面鏡（反射部材）とを備えた可視光光源装置（発光装置）が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−３１８９９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１のようにレーザ光を光変換材料粉末（蛍光体粒子）に照射し蛍光を得る構造では、レーザ光の一部が、蛍光に変換されずに光変換材料粉末を透過し、外部に出射する場合がある。レーザ光はコヒーレントな光であるため、レーザ光が蛍光に変換されずに外部に出射した場合、人間の眼に害を及ぼす場合があるという問題点がある。励起光としてレーザ光を使用する場合、国際安全規格ＩＥＣ６０８２５−１や、日本国内においてはＪＩＳ Ｃ６８０２等で定められたアイセーフティが満足されなければならない。特に照明装置のような民生機器に用いる場合は、光が何らかの光学系（レンズなど）を介して直接眼に入射する場合にも失明するおそれのないクラス１レベルのアイセーフティが望まれる。
【０００５】
なお、ここでいう「コヒーレントな光」とは、空間的に位相がそろったコヒーレンス（可干渉性）の高い光のことである。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、眼に対する安全性を向上させることが可能な発光装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、この発明の発光装置は、励起光であるレーザ光が照射されることにより蛍光を出射する蛍光部材と、励起光の通過領域内に配置され、励起光を蛍光に変換せずレイリー散乱させる複数の散乱体粒子と、を備える。
【０００８】
この発明の発光装置では、上記のように、励起光を蛍光に変換せずレイリー散乱させる複数の散乱体粒子を設ける。これにより、励起光であるレーザ光の一部が蛍光に変換されずに蛍光部材を透過する場合であっても、レーザ光（励起光）は散乱体粒子により散乱される。このため、散乱体粒子を含有する散乱部材や蛍光部材から出射する励起光の出射領域の面積を、散乱体粒子を設けない場合に蛍光部材から出射する励起光の出射領域の面積に比べて、大きくすることができる。すなわち、励起光の発光点を大きくすることができる。これにより、発光装置から外部に出射する励起光が人間の眼に害を及ぼすのを抑制することができる。その結果、眼に対する安全性を向上させることができる。
【０００９】
ここで、レイリー散乱は以下の式（１）で表す特性を有しており、散乱係数ｋｓは照射される光の波長の４乗に反比例する。このため、例えば、４５０ｎｍの青色光（励起光）は７１０ｎｍの赤色光（蛍光）に比べて約６．２倍強く散乱される。これにより、励起光を強く散乱させながら、蛍光が散乱するのを抑制することができる。このため、蛍光が散乱体粒子により無駄に散乱されて光損失が生じるのを抑制することができる。なお、蛍光が散乱体粒子により無用に散乱されると、散乱体粒子を含有する散乱部材などの内部で蛍光が熱エネルギーに変換される確率が高くなり、光損失が生じる。
ｋｓ＝（２π５／３）ｎ×（（ｍ２−１）／（ｍ２＋２））２×ｄ６／λ４・・・（１）
上記式（１）において、ｎは粒子数、ｍは反射係数、ｄは粒子径、λは波長である。
【００１０】
また、励起光を蛍光に変換せずレイリー散乱させる散乱体粒子は、蛍光部材からの蛍光を吸収して別の波長の蛍光に波長変換することがない。そのため、蛍光部材からの蛍光の強度が減じたり、発光装置から出射する光の色度が変わるといったことがない。
【００１１】
上記発光装置において、好ましくは、複数の散乱体粒子が分散された透明部材を含む散乱部材を備える。このように構成すれば、複数の散乱体粒子を容易に均一に分散させることができる。また、複数の散乱体粒子を透明な部材（透明部材）に分散させることによって、複数の散乱体粒子が均一に分散されているか否かを容易に確認することができる。
【００１２】
上記散乱部材を備える発光装置において、好ましくは、散乱部材は蛍光部材に接触している。このように構成すれば、蛍光部材で発生する熱を散乱部材を介して放熱させることができるので、蛍光部材が高温になるのを抑制することができる。蛍光部材が高温になると、励起光を蛍光に変換する効率が低下するので、蛍光部材が高温になるのを抑制することにより、蛍光部材の変換効率が低下するのを抑制することができる。
【００１３】
上記散乱部材が蛍光部材に接触している発光装置において、好ましくは、蛍光部材を保持する保持部材をさらに備え、散乱部材は保持部材に接触している。このように構成すれば、蛍光部材で発生する熱を散乱部材および保持部材を介して放熱させることができるので、蛍光部材が高温になるのをより抑制することができる。
【００１４】
上記散乱部材を備える発光装置において、好ましくは、散乱部材は、蛍光部材の励起光が照射される照射面とは反対側に配置されている。このように構成すれば、レーザ光の一部が蛍光に変換されずに蛍光部材を透過した場合であっても、レーザ光（励起光）を散乱体粒子により、容易に散乱させることができる。また、蛍光部材を透過した励起光を、散乱させ、励起光の一部を、蛍光部材に戻すことができる。これにより、蛍光部材の変換効率を向上させることができる。
【００１５】
上記散乱部材を備える発光装置において、好ましくは、散乱部材は、蛍光部材の励起光が照射される照射面側に配置されている。このように構成すれば、励起光であるレーザ光を散乱体粒子により、容易に散乱させることができる。また、励起光をある程度散乱させた状態で蛍光部材に照射させることができるので、蛍光部材が局所的に発熱して劣化するのを抑制することができる。
【００１６】
この場合、好ましくは、蛍光部材により変換された蛍光と、蛍光部材により変換されなかった励起光とを照明光として利用する。
【００１７】
上記散乱部材を備える発光装置において、好ましくは、散乱部材は蛍光を実質的にミー散乱させない。このように構成すれば、蛍光が散乱部材により無駄に散乱されて光損失が生じるのをより抑制することができる。
【００１８】
上記発光装置において、好ましくは、散乱体粒子は１ｎｍ以上２０ｎｍ以下の粒子径を有する。このように構成すれば、励起光を容易にレイリー散乱させることができる。
【００１９】
上記発光装置において、好ましくは、励起光は３８０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の中心波長を有する。
【００２０】
上記発光装置において、好ましくは、蛍光部材から出射した蛍光を外部に向かって反射する反射部材をさらに備える。
【００２１】
上記反射部材を備える発光装置において、好ましくは、反射部材は、焦点を有する形状に形成された反射面を含み、蛍光部材は、反射面の焦点を含む領域、または、反射面の焦点の近傍に配置されている。このように構成すれば、発光装置から外部に出射する光（照明光）を、容易に、例えば平行光にしたり集光させたりすることができる。
【００２２】
上記発光装置において、好ましくは、レーザ光を出射するレーザ発生器をさらに備える。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように、本発明によれば、眼に対する安全性を向上させることが可能な発光装置を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態の照明装置の構造を示した断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態の保持部材の構造を示した正面図である。
【図３】本発明の第１実施形態の散乱部材の構造を示した拡大図である。
【図４】本発明の第１実施形態の蛍光部材から出射する励起光の出射領域を説明するための断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態の照明装置の構造を示した断面図である。
【図６】本発明の変形例による照明装置の構造を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、理解を容易にするために、断面図であってもハッチングを施さない場合がある。
【００２６】
（第１実施形態）
図１〜図４を参照して、本発明の第１実施形態による照明装置１（発光装置）の構造について説明する。
【００２７】
本発明の第１実施形態による照明装置１は、例えば自動車などの前方を照明する前照灯として用いられるものである。照明装置１は図１に示すように、レーザ光源（励起光源）として機能する半導体レーザ２（レーザ発生器）と、半導体レーザ２の前方に配置された導光部材３と、励起光であるレーザ光が照射される蛍光部材４と、蛍光部材４を保持する保持部材５と、蛍光部材４の前方を覆う散乱部材６と、蛍光部材４から出射した蛍光を外部に向かって反射する反射部材７とを備える。
【００２８】
半導体レーザ２は半導体レーザ素子（図示せず）と半導体レーザ素子が搭載されるパッケージとによって構成されている。半導体レーザ２は例えば約３８０ｎｍ以上約４７０ｎｍ以下の中心波長を有するレーザ光を出射するように構成されている。例えば本実施形態では、半導体レーザ２は約４０５ｎｍの中心波長を有する青紫色のレーザ光を出射するように構成されている。なお、レーザ光はコヒーレントな光である。
【００２９】
導光部材３は半導体レーザ２から出射したレーザ光を蛍光部材４まで導光する機能を有する。導光部材３としては、光ファイバ、レンズ、反射鏡、周囲との屈折率差を利用して内部で光を反射させることにより導光する部材などを用いることができ、これらを複数組み合わせて用いてもよい。なお、導光部材３は必要に応じて設けられるものであり、例えば半導体レーザ２を蛍光部材４の近傍に配置する場合は無くてもよい。
【００３０】
蛍光部材４は励起光（レーザ光）が照射される照射面４ａと、非照射面４ｂ（照射面４ａとは反対側の面）と、照射面４ａおよび被照射面４ｂを連結する側面４ｃとを含んでいる。蛍光部材４は励起光であるレーザ光が照射されることにより蛍光を出射する機能を有する。また、蛍光部材４は励起光よりも大きい中心波長を有する蛍光を出射する。蛍光部材４は、例えば青紫色のレーザ光を赤色光、緑色光および青色光にそれぞれ変換する３種類の蛍光体粒子（図示せず）を含んでいる。そして、蛍光部材４から出射する赤色光、緑色光および青色光の蛍光が混色されることによって、白色の照明光が得られる。蛍光部材４は、蛍光体粒子をガラスや樹脂などに混ぜて固めたものや、蛍光体粒子を加圧または焼結したものなどを用いることが可能である。蛍光体粒子は約１μｍ以上約３０μｍ以下の粒子径を有する。なお、蛍光体粒子の粒子径とは、蛍光体粒子を横切る最も長い直線の長さを言う。このことは、後述する散乱体粒子６ａの粒子径についても同様である。
【００３１】
保持部材５は、金属やグラファイトなどの熱伝導率の高い材料により形成されている。保持部材５は図１および図２に示すように、蛍光部材４の側面４ｃ（図１参照）を保持する保持部５ａと、反射部材７（図１参照）に取り付けられる取付部５ｂと、保持部５ａおよび取付部５ｂを連結する棒状の複数の連結部５ｃとを含んでいる。保持部５ａは蛍光部材４の側面４ｃを直接保持してもよいし、接着層などを介して保持してもよい。取付部５ｂは図１に示すように、ボルト１１やネジ（図示せず）などを用いて反射部材７の端部に固定されている。
【００３２】
散乱部材６は図３に示すように、複数の散乱体粒子６ａが内部に均一に分散された透明部材６ｂを含んでいる。この透明部材６ｂは、シリコーン樹脂または有機無機ハイブリッドガラス（ＨＢＧ）のような樹脂ベースの封止材や、無機ガラスなどにより形成されている。透明部材６ｂを無機ガラスにより形成する場合、特に低融点ガラスと呼ばれる融点が６００度以下の無機ガラスを用いれば、複数の散乱体粒子６ａが内部に均一に分散されるように、散乱部材６を容易に製造することが可能である。
【００３３】
散乱体粒子６ａは約１ｎｍ以上約２０ｎｍ以下の粒子径を有する。このため、散乱体粒子６ａ（散乱部材６）は励起光をレイリー散乱させる機能を有する。散乱体粒子６ａとしては、Ｙ２Ｏ３（酸化イットリウム）、ダイヤモンド、Ａｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）等を用いることができ、散乱体粒子６ａは励起光を蛍光に変換する機能を有していない。また、散乱体粒子６ａは、散乱部材６に０．１重量％以上１０重量％以下含有されている。散乱体粒子６ａが少なすぎると励起光をレイリー散乱させる効果が低くなり、多すぎると散乱部材６中での屈折率差が逆に小さくなって、励起光を分散させる（発光点を大きくする）ことが困難になる。
【００３４】
散乱部材６（透明部材６ｂ）には散乱体粒子６ａ以外の粒子は含有されていないので、散乱部材６は蛍光および励起光をミー散乱させない。なお、散乱部材６の製造時に、蛍光や励起光の波長の大きさと同程度の粒子径を有する粒子が僅かに混入する場合も考えられるが、この場合でも、散乱部材６は蛍光および励起光を実質的にミー散乱させないと言える。
【００３５】
散乱部材６は図１に示すように、蛍光部材４の非照射面４ｂ側を覆うように形成されており、励起光の通過領域内に配置されている。具体的には、散乱部材６は蛍光部材４の非照射面４ｂと側面４ｃの一部とに接触するように設けられており、励起光の一部は蛍光部材４を透過し散乱部材６に到達する。また、散乱部材６は保持部材５にも接触している。
【００３６】
散乱部材６は０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下程度の厚みに形成されている。なお、散乱部材６の前面６ｃは、平坦面である必要はなく、凸状（凸レンズ状）、凹状（凹レンズ状）、多面体状、その他の形状に形成されていてもよい。前面６ｃを凸状、凹状または多面体状などに形成すれば、照明光（蛍光）が出射する方向や量を制御することが可能である。
【００３７】
散乱部材６は、散乱体粒子６ａを含有する樹脂等を蛍光部材４の表面上に塗布して硬化することによって形成されていてもよい。また、散乱部材６は、散乱体粒子６ａを含有する透明部材６ｂに凹部を設けることにより形成されていてもよく、その凹部に蛍光部材４が嵌め込まれていてもよい。
【００３８】
反射部材７は、例えば金属により形成されており、保持部材５からの熱を放熱する機能を有する。また、反射部材７は凹状に形成された反射面７ａを有する。この反射面７ａは蛍光部材４から出射した蛍光を外部に向かって反射する機能を有する。反射面７ａは例えば放物面の一部を含むように形成されている。また、反射面７ａの焦点Ｆ１を含む領域に、蛍光部材４が配置されていている。反射部材７の反射面７ａの頂点には、導光部材３を挿入するための挿入穴７ｂが形成されている。
【００３９】
本実施形態の照明装置１では、半導体レーザ２から出射した励起光（レーザ光）は導光部材３に導光されて蛍光部材４の照射面４ａに照射される。蛍光部材４に入射した励起光は蛍光体粒子により蛍光（例えば赤色光、緑色光および青色光）に変換される。そして、蛍光は蛍光部材４（照射面４ａ、非照射面４ｂおよび側面４ｃ）から全方向に出射する。このとき、蛍光部材４の非照射面４ｂおよび側面４ｃから出射し散乱部材６に入射した赤色光および緑色光は、散乱部材６によりほとんど散乱されることなく外部に出射する。
【００４０】
その一方、蛍光に変換されなかった一部の励起光は、蛍光部材４を透過する。このとき、蛍光部材４から出射する励起光の出射領域Ｓ（図４参照）の面積は、蛍光部材４から出射する蛍光の出射領域（蛍光部材４の全表面）の面積に比べて非常に小さい。そして、蛍光部材４を透過し散乱部材６に入射した励起光は、散乱部材６により散乱され、散乱部材６の広い領域（前面６ｃおよび側面６ｄ）から外部に出射する。すなわち、散乱部材６を設けない場合に比べて、発光点（励起光の出射領域の面積）が大きくなる。このため、照明装置１は、国際安全規格ＩＥＣ６０８２５−１や、ＪＩＳ Ｃ６８０２等のクラス１を満たす。なお、散乱部材６により散乱された励起光の一部は、蛍光部材４に戻り（再び入射し）、蛍光部材４により蛍光に変換される。
【００４１】
本実施形態では、上記のように、励起光を蛍光に変換せずレイリー散乱させる複数の散乱体粒子６ａを設ける。これにより、励起光であるレーザ光の一部が蛍光に変換されずに蛍光部材４を透過した場合であっても、レーザ光（励起光）は散乱体粒子６ａにより散乱される。このため、散乱部材６から出射する励起光の出射領域の面積を、散乱部材６を設けない場合に蛍光部材４から出射する励起光の出射領域Ｓの面積に比べて、大きくすることができる。すなわち、励起光の発光点を大きくすることができる。これにより、照明装置１から外部に出射する励起光が人間の眼に害を及ぼすのを抑制することができる。その結果、眼に対する安全性を向上させることができる。
【００４２】
ここで、レイリー散乱は上記式（１）で表した特性を有しており、散乱係数ｋｓは照射される光の波長の４乗に反比例する。これにより、励起光を強く散乱させながら、蛍光が散乱するのを抑制することができる。このため、蛍光が散乱体粒子６ａにより無駄に散乱されて光損失が生じるのを抑制することができる。なお、蛍光が散乱体粒子６ａにより無用に散乱されると、散乱部材６の内部で蛍光が熱エネルギーに変換される確率が高くなり、光損失が生じる。
【００４３】
また、励起光を蛍光に変換せずレイリー散乱させる散乱体粒子６ａは、蛍光部材４からの蛍光を吸収して別の波長の蛍光に波長変換することがない。そのため、蛍光部材４からの蛍光の強度が減じたり、照明装置１から出射する蛍光の色度が変わるといったことがない。なお、散乱体粒子が蛍光体である場合は、蛍光部材４から出射される蛍光を散乱体粒子が再吸収して蛍光を発する、所謂自己吸収と呼ばれる現象が発生する。このため、照明装置１から出射する蛍光が所望の色度からずれてしまったり、蛍光部材４からの蛍光の取り出し効率が低下する場合がある。
【００４４】
また、上記のように、複数の散乱体粒子６ａが分散された透明部材６ｂを含む散乱部材６を設ける。これにより、複数の散乱体粒子６ａを容易に均一に分散させることができる。また、複数の散乱体粒子６ａを透明な部材（透明部材６ｂ）に分散させることによって、複数の散乱体粒子６ａが均一に分散されているか否かを容易に確認することができる。また、散乱体粒子６ａが分散される透明部材６ｂを、蛍光部材４を構成するガラスや樹脂などとは異なる材料により形成することができる。これにより、例えば熱伝導率の高い材料を用いて透明部材６ｂを形成することができるので、放熱性を向上させることができる。
【００４５】
また、上記のように、散乱部材６を蛍光部材４に接触させる。これにより、蛍光部材４で発生する熱を散乱部材６を介して放熱させることができるので、蛍光部材４が高温になるのを抑制することができる。蛍光部材４が高温になると、励起光を蛍光に変換する効率が低下するので、蛍光部材４が高温になるのを抑制することにより、蛍光部材４の変換効率が低下するのを抑制することができる。なお、散乱部材６の透明部材６ｂとして、樹脂に比べて数倍〜数十倍程度熱伝導率の高い無機ガラスを用いれば、放熱性をより向上させることができる。また、散乱部材６を蛍光部材４に接触させることによって、散乱部材６を蛍光部材４から離れて配置する場合と異なり、散乱部材６を大型化する必要がない。これにより、散乱部材６と蛍光部材４とを同程度の大きさにすることができる。このため、青色光の発光点（青色光の出射領域）と赤色光および緑色光の発光点（赤色光および緑色光の出射領域）とを同程度の大きさにすることができ、照明光に色ムラが発生するのを抑制することができる。
【００４６】
また、上記のように、散乱部材６を保持部材５に接触させる。これにより、蛍光部材４で発生する熱を散乱部材６および保持部材５を介して放熱させることができるので、蛍光部材４が高温になるのをより抑制することができる。
【００４７】
また、上記のように、散乱部材６を、蛍光部材４の非照射面４ｂ側に配置する。これにより、蛍光部材４を透過した励起光を、散乱させ、励起光の一部を、蛍光部材４に戻すことができる。これにより、蛍光部材４の変換効率を向上させることができる。
【００４８】
また、上記のように、散乱体粒子６ａは蛍光を実質的にミー散乱させない。これにより、蛍光が散乱部材６により無駄に散乱されて光損失が生じるのをより抑制することができる。
【００４９】
また、上記のように、散乱体粒子６ａの粒子径を１ｎｍ以上２０ｎｍ以下にすることによって、励起光を容易にレイリー散乱させることができる。
【００５０】
また、上記のように、蛍光部材４を、反射面７ａの焦点Ｆ１を含む領域に配置する。これにより、照明装置１から外部に出射する光（照明光）を、容易に平行光に近づけることができる。
【００５１】
（第２実施形態）
この第２実施形態では、図５を参照して、上記第１実施形態と異なり、蛍光部材４の照射面４ａ側を散乱部材６が覆っている場合について説明する。
【００５２】
本発明の第２実施形態による照明装置では図３に示すように、半導体レーザ２は例えば約４５０ｎｍの中心波長を有する青色のレーザ光を出射するように構成されている。
【００５３】
蛍光部材４は金属ブロックなどから保持部材１５に固定されている。この保持部材１５の保持面１５ａは光反射機能を有する反射面により形成されていてもよい。蛍光部材４は、青色の励起光の一部を黄色光に変換する蛍光体粒子を含んでいる。そして、蛍光部材４により変換されなかった青色光と変換された黄色光とが混色されることによって、白色の照明光が得られる。すなわち、蛍光部材４により変換されなかった励起光（青色光）と蛍光部材４により変換された蛍光（黄色光）とが照明光として利用される。なお、蛍光部材４は青色の励起光の一部を赤色光および緑色光にそれぞれ変換する２種類の蛍光体粒子を含んでいてもよい。
【００５４】
散乱部材６は蛍光部材４の照射面４ａ側を覆うように形成されており、励起光の通過領域内に配置されている。具体的には、散乱部材６は蛍光部材４の照射面４ａと側面４ｃとに接触するように設けられている。また、散乱部材６は保持部材１５にも接触している。
【００５５】
なお、散乱部材６の前面６ｃを所謂モスアイ状（複数の微細突起（例えばピラミッド型の突起）が形成されたもの）に形成したり、前面６ｃに反射防止膜（図示せず）を設けてもよい。このように構成すれば、励起光が散乱部材６の前面６ｃで表面反射するのを抑制することが可能であり、励起光が散乱されていない状態で外部に出射するのを抑制することが可能である。
【００５６】
散乱体粒子６ａは、散乱部材６に５重量％以上５０重量％以下程度含有されている。
【００５７】
本実施形態の照明装置では、半導体レーザ２から出射した励起光（レーザ光）は導光部材３に導光されて散乱部材６の前面６ｃに照射される。散乱部材６に入射した励起光の一部は散乱体粒子６ａにより散乱され、残りの励起光は散乱部材６を透過する。
【００５８】
散乱部材６を透過し蛍光部材４に入射した励起光は蛍光体粒子により蛍光（例えば黄色光）に変換される。そして、蛍光は蛍光部材４（照射面４ａおよび側面４ｃ）から出射する。このとき、蛍光部材４の照射面４ａおよび側面４ｃから出射し散乱部材６に入射した蛍光は、散乱部材６によりほとんど散乱されることなく外部に出射する。
【００５９】
その一方、蛍光部材４に入射し蛍光に変換されなかった一部の励起光は、保持部材１５の保持面１５ａや蛍光部材４の蛍光体粒子により進行方向が変更され、散乱部材６に戻る。散乱部材６に戻った励起光と、上記導光部材３に導光されて散乱部材６に入射した励起光の一部とは、散乱体粒子６ａにより散乱され散乱部材６の表面（前面６ｃおよび側面６ｄ）から外部に出射する。
【００６０】
第２実施形態のその他の構造は、上記第１実施形態と同様である。
【００６１】
本実施形態では、上記のように、散乱部材６を、蛍光部材４の照射面４ａ側に配置する。これにより、励起光をある程度散乱させた状態で蛍光部材４に照射させることができるので、蛍光部材４が局所的に発熱して劣化するのを抑制することができる。
【００６２】
第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００６３】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００６４】
例えば、上記実施形態では、本発明の発光装置を自動車の前照灯に用いた例について示したが、本発明はこれに限らない。本発明の発光装置を、飛行機、船舶、ロボット、バイクまたは自転車や、その他の移動体の前照灯に用いてもよい。
【００６５】
また、上記実施形態では、本発明の発光装置を前照灯（照明装置）に適用した例について示したが、本発明はこれに限らない。本発明の発光装置をダウンライトまたはスポットライトや、その他の照明装置に適用してもよい。
【００６６】
また、上記実施形態では、励起光を可視光に変換した例について示したが、本発明はこれに限らず、励起光を可視光以外の光に変換してもよい。例えば、励起光を赤外光に変換する場合には、セキュリティ用ＣＣＤカメラの夜間照明装置や、赤外線暖房機の赤外線発光装置などにも適用可能である。
【００６７】
また、上記実施形態では、白色の照明光が得られるように、励起光源（半導体レーザ）および蛍光部材を構成した例について示したが、本発明はこれに限らない。白色以外の照明光が得られるように、励起光源および蛍光部材を構成してもよい。
【００６８】
また、上記実施形態では、レーザ光を出射するレーザ発生器として、半導体レーザを用いた例について示したが、本発明はこれに限らず、半導体レーザ以外のレーザ発生器を用いてもよい。
【００６９】
また、上記実施形態で示した数値は一例であり、各数値は限定されない。
【００７０】
また、上記実施形態では、反射部材の反射面を放物面の一部により形成した例について示したが、本発明はこれに限らず、反射面を例えば楕円面の一部により形成してもよい。この場合、蛍光部材を反射面の焦点に位置させることにより、照明装置から出射する光を容易に集光することができる。また、反射面を多数の曲面（例えば放物面）からなるマルチリフレクタや、多数の微細な平面が連続して設けられた自由曲面リフレクタなどにより形成してもよい。
【００７１】
また、上記実施形態では、複数の散乱体粒子を透明部材に含有させ、散乱部材（散乱体粒子および透明部材）を蛍光部材とは別に設けた例について示したが、本発明はこれに限らず、複数の散乱体粒子を蛍光部材に含有させてもよい。すなわち、蛍光部材を構成するガラスや樹脂などに蛍光体粒子および散乱体粒子を含有させてもよい。このように構成すれば、蛍光部材の内部で励起光が散乱されるので、励起光が蛍光体粒子により蛍光に変換される確率が高くなる。これにより、蛍光部材の変換効率を向上させることができる。
【００７２】
また、上記実施形態では、散乱部材が蛍光部材に接触している例について示したが、本発明はこれに限らず、散乱部材を蛍光部材から所定の距離を隔てて配置してもよい。例えば上記第１実施形態において、保持部材の前方（図１の左側）を覆うように散乱部材を設けることも可能である。
【００７３】
また、上記実施形態では、蛍光部材の照射面または非照射面を覆うように散乱部材を設けた例について示したが、本発明はこれに限らない。蛍光部材の照射面と非照射面との両方を覆うように散乱部材を設けてもよい。この場合、蛍光部材の表面全面を覆うように散乱部材を設けてもよい。
【００７４】
また、上記実施形態では、蛍光部材の側面の少なくとも一部を覆うように散乱部材を設けた例について示したが、本発明はこれに限らない。例えば図６に示した本発明の変形例による照明装置のように、蛍光部材の側面を覆わないように散乱部材を設けてもよい。すなわち、蛍光部材の照射面（または非照射面）と同じ大きさに散乱部材を形成してもよい。このように構成すれば、蛍光の発光点（蛍光の出射領域）と励起光の発光点（励起光の出射領域）とを同じ大きさにすることができる。
【００７５】
また、上記実施形態では、蛍光部材を、反射面の焦点を含む領域に配置した例について示したが、本発明はこれに限らず、蛍光部材を、反射面の焦点の近傍に配置してもよい。
【００７６】
また、上記実施形態では、蛍光を外部に向かって反射する反射部材を設けた例について示したが、本発明はこれに限らず、反射部材を設けなくてもよい。
【符号の説明】
【００７７】
１ 照明装置（発光装置）
２ 半導体レーザ（レーザ発生器）
４ 蛍光部材
４ａ 照射面
５、１５ 保持部材
６ 散乱部材
６ａ 散乱体粒子
６ｂ 透明部材
７ 反射部材
７ａ 反射面
Ｆ１ 焦点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光であるレーザ光が照射されることにより蛍光を出射する蛍光部材と、
前記励起光の通過領域内に配置され、前記励起光を蛍光に変換せずレイリー散乱させる複数の散乱体粒子と、
を備えることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記複数の散乱体粒子が分散された透明部材を含む散乱部材を備え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】
前記散乱部材は前記蛍光部材に接触し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４】
前記蛍光部材を保持する保持部材をさらに備え、
前記散乱部材は前記保持部材に接触し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５】
前記散乱部材は、前記蛍光部材の前記励起光が照射される照射面とは反対側に配置されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項６】
前記散乱部材は、前記蛍光部材の前記励起光が照射される照射面側に配置されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項７】
前記蛍光部材により変換された蛍光と、前記蛍光部材により変換されなかった励起光とを照明光として利用することを特徴とする請求項６に記載の発光装置。
【請求項８】
前記散乱部材は前記蛍光を実質的にミー散乱させないことを特徴とする請求項２〜７のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項９】
前記散乱体粒子は１ｎｍ以上２０ｎｍ以下の粒子径を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１０】
前記励起光は３８０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の中心波長を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１１】
前記蛍光部材から出射した蛍光を外部に向かって反射する反射部材をさらに備えることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１２】
前記反射部材は、焦点を有する形状に形成された反射面を含み、
前記蛍光部材は、前記反射面の焦点を含む領域、または、前記反射面の焦点の近傍に配置されていることを特徴とする請求項１１に記載の発光装置。
【請求項１３】
前記レーザ光を出射するレーザ発生器をさらに備えることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１】
励起光であるレーザ光が照射されることにより蛍光を出射する蛍光部材と、
前記励起光の通過領域内に配置され、前記励起光を蛍光に変換せずレイリー散乱させる複数の散乱体粒子と、
を備えることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記複数の散乱体粒子が分散された透明部材を含む散乱部材を備え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】
前記散乱部材は前記蛍光部材に接触し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４】
前記蛍光部材を保持する保持部材をさらに備え、
前記散乱部材は前記保持部材に接触し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５】
前記散乱部材は、前記蛍光部材の前記励起光が照射される照射面とは反対側に配置されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項６】
前記散乱部材は、前記蛍光部材の前記励起光が照射される照射面側に配置されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項７】
前記蛍光部材により変換された蛍光と、前記蛍光部材により変換されなかった励起光とを照明光として利用することを特徴とする請求項６に記載の発光装置。
【請求項８】
前記散乱部材は前記蛍光を実質的にミー散乱させないことを特徴とする請求項２〜７のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項９】
前記散乱体粒子は１ｎｍ以上２０ｎｍ以下の粒子径を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１０】
前記励起光は３８０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の中心波長を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１１】
前記蛍光部材から出射した蛍光を外部に向かって反射する反射部材をさらに備えることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１２】
前記反射部材は、焦点を有する形状に形成された反射面を含み、
前記蛍光部材は、前記反射面の焦点を含む領域、または、前記反射面の焦点の近傍に配置されていることを特徴とする請求項１１に記載の発光装置。
【請求項１３】
前記レーザ光を出射するレーザ発生器をさらに備えることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の発光装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−３０３８０（Ｐ２０１３−３０３８０Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６６２６５（Ｐ２０１１−１６６２６５）
【出願日】平成２３年７月２９日（２０１１．７．２９）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２９日（２０１１．７．２９）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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