JP2016195127A - 発光装置および照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光部からの光量をシェード等の遮蔽物により損失することなく明瞭なカットオフラインを有する投光パターンを得ることができる発光装置等を提供する。
【解決手段】複数の励起光源（５０３）から出射された複数の励起光は、複数の導光部材（５０４）によって発光部（１０１’）へ導かれ、発光部（１０１’）の表面上の複数の照射領域（Ｒｘ５）に入射し、複数の励起光のうち１つの励起光に対応する照射領域（Ｒｘ５）の直線状の辺は、他の励起光に対応する照射領域（Ｒｘ５）の直線状の辺と平行である。
【選択図】図９

Description

本発明は、発光装置および照明装置に関する。

従来、半導体レーザ等の励起光を用いて蛍光体を励起することによって得られる白色光源を、車両の前照灯が備えた投光用光源として用いることが提案されている。図１１に示すように、自動車Ｃａｒの前照灯は、法令により定められた配光特性基準に従って、例えば、前照灯がすれ違い灯の場合には、直線状の急峻な明暗コントラストＣＬを有する配光パターンＢＰを、自動車Ｃａｒの前方に形成するように構成される必要がある。このような明暗コントラストは、カットオフと呼ばれている。

前照灯の一例として、特許文献１には、すれ違い灯用の配光パターンを形成するＬＥＤ光源と、上記配光パターンのカットオフ近傍へ蛍光を照射するレーザ光源用蛍光体とで構成される発光部を備えた車両用灯具が記載されている。上記車両用灯具は、蛍光体の発光面の直近もしくは直上に、カットオフラインと同じ形状のシェードを配置することにより、前照灯の配光特性基準によって規定される形状の配光パターンを得ている。

特開２０１０−２３２０４４号公報（２０１０年１０月１４日公開）

しかしながら、特許文献１に記載の車両用灯具では、蛍光体の発光面から出射される全光量のうち、シェードにより遮蔽された光量が損失することになる。従って、上記車両用灯具は、エネルギー効率の観点から好ましくないという問題がある。

さらに、上記車両用灯具は、蛍光体に対して、ガウシアン分布を有するレーザ光を照射する。そのため、蛍光体の表面におけるレーザ光の照射領域内において、レーザ光の照射強度は不均一となる。その結果、蛍光体の発光強度が不均一となる。このことは、蛍光体からの発光を制御して、任意の配光分布（配光パターンまたは投光パターン）を作るという観点から、望ましくないという問題がある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、発光部からの光量をシェード等の遮蔽物により損失することなく明瞭なカットオフラインを有する投光パターンを得ることができる発光装置等を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る発光装置は、励起光を出射する複数の励起光源と、上記励起光により発光する発光部と、上記複数の励起光源から出射された複数の励起光を上記発光部へ導く複数の導光部材とを備え、上記複数の導光部材の各々によって上記発光部へ導かれた上記複数の励起光は、上記発光部の表面に対し、少なくとも１つの直線状の辺を有する形状で入射し、上記複数の励起光のうち１つの励起光に対応する上記少なくとも１つの直線状の辺は、他の励起光に対応する上記少なくとも１つの直線状の辺と平行である辺を含む。

本発明の一態様によれば、発光部からの光量をシェード等の遮蔽物により損失することなく明瞭なカットオフラインを有する投光パターンを得ることができるという効果を奏する。

本発明の一参考形態に係る発光装置の構成を示す構成図である。 （ａ）は図１に示す発光装置の導光部材の斜視図であり、（ｂ）は発光部の上面図であり、励起光の照射領域を示す図である。 （ａ）は図１に示す発光装置の他の導光部材の斜視図であり、（ｂ）は発光部の上面図であり、励起光の照射領域を示す図である。 本発明の他の参考形態に係る発光装置の構成を示す構成図である。 （ａ）は図４に示す発光装置の光ファイバを出射端面側から見た図であり、（ｂ）は発光部の上面図であり、励起光の照射領域を示す図である。 本発明のさらに他の参考形態に係る発光装置の構成を示す構成図である。 （ａ）は図６に示す発光装置の励起光源および導光部材の側面図であり、（ｂ）は発光部の上面図であり、励起光の照射領域を示す図である。 本発明の一実施形態に係る発光装置の構成を示す構成図である。 （ａ）は図８に示す発光装置の励起光源、導光部材、および結像部の側面図であり、（ｂ）は発光部の上面図であり、励起光の照射領域を示す図である。 本発明のさらに他の参考形態に係る発光装置の断面図である。 自動車の前照灯による配光パターンを示す図である。

〔実施形態〕
本発明の一実施形態について、図８〜図９に基づいて説明すれば、以下のとおりである。

（本実施形態に係る発光装置５の特徴）
本実施形態の発光装置６の第１の特徴は、照射領域Ｒｘ５（図９の（ｂ）参照）が、複数の半導体レーザ素子５０３ａ（図９の（ａ）参照）からの励起光Ｌ１により照射される複数の分割領域で構成されていることである。

（発光装置５の構成）
ここで、図８を用いて、本実施形態に係る発光装置５の構成を説明する。図８は、発光装置５の構成図である。図８に示すように、発光装置５は、発光部１０１、支持台１０２、励起光源５０３、導光部材５０４、結像部（光学部材）５０５、および凸レンズ１０６を備えている。発光装置５および投光部であるレンズ１０６が、本発明の一態様に係る照明装置を構成する。

励起光源５０３は、波長４５０ｎｍ、出力０．５Ｗの励起光Ｌ１を出射する半導体レーザ素子５０３ａで構成される。

導光部材５０４は、マルチモード光ファイバ５０４ａ（以下、光ファイバ５０４ａと呼ぶ）で構成される。導光部材５０４は、励起光Ｌ１を発光部１０１’の表面に向けて出射する。

結像部５０５は、結像レンズ５０５ａで構成される。結像レンズ５０５ａは凸レンズであり、例えばガラスで形成される。結像部５０５は、導光部材５０４と発光部１０１’との間に配置されている。

導光部材５０４から出射された励起光Ｌ１を発光部１０１’が受光することによって、発光部１０１’から白色光Ｌ２が出射される。発光部１０１から出射された白色光Ｌ２は、凸レンズ１０６を通った後、発光装置１の外部へ投光される。

（励起光源５０３、導光部材５０４および結像部５０５の詳細）
次に、図９の（ａ）および（ｂ）を用いて、励起光源５０３、導光部材５０４および結像部５０５の構成の詳細を説明する。図９の（ａ）は、発光装置５の励起光源５０３、導光部材５０４、および結像部５０５の側面図である。また、図９の（ｂ）は、発光部１０１’の上面図であり、励起光Ｌ１の照射領域Ｒｘ５を示す図である。

図９の（ａ）に示すように、励起光源５０３は、４つの半導体レーザ素子５０３ａを備えている。また、導光部材５０４は、４本の光ファイバ５０４ａを備えている。また、結像部５０５は、４つの結像レンズ５０５ａを備えている。

４本の半導体レーザ素子５０３ａから出射された励起光Ｌ１は、それぞれ、互いに異なる光ファイバ５０４ａの入射端面に入射する。４本の光ファイバ５０４ａを通過して、光ファイバ５０４ａの出射端面から出射された４束の励起光Ｌ１は、それぞれ、互いに異なる結像レンズ５０５ａを介して、発光部１０１’に入射する。ここで、４本の光ファイバ５０４ａの出射端面は、それぞれ、辺ａ１、辺ａ２、辺ａ３、辺ａ４を有する矩形である（図示せず）。そのため、各光ファイバ５０４ａの出射端面において、辺ａ１、辺ａ２、辺ａ３、または辺ａ４を有する４つの矩形の近視野像が生成される。

図９の（ｂ）に示すように、４本の光ファイバ５０４ａから出射した４束の励起光Ｌ１は、発光部１０１’の表面における互いに分離した４つの分割領域からなる照射領域Ｒｘ５に照射される。結像レンズ５０５ａは、励起光Ｌ１の４つの近視野像の辺ａ１〜辺ａ４を、発光部１０１’の表面上で、照射領域Ｒｘ５を構成する４つの分割領域の辺ａ１’〜辺ａ４’として結像させる。投光部であるレンズ１０６によって投光される投光パターンにおいて、発光部１０１’の辺ａ１’から辺ａ４’に対応する投光パターンの部分には、直線状の明暗コントラストの境界が水平方向に形成される。そのため、発光装置５を用いれば、特にすれ違い用前照灯として用いられるのに適した投光を得ることが実現される。

ここで、各分割領域は、互いに独立した半導体レーザ素子５０３ａから出射された励起光Ｌ１により照射される。そのため、各半導体レーザ素子５０３ａの通電と非通電とを選択することにより、４つの分割領域のうちの任意の領域を発光させたり消灯させたりすることができる。従って、発光装置６を自動車の前照灯として用いた場合、４つの分割領域の発光と消灯とを独立に制御することにより、道路状況、車両の走行状況に応じた配光パターン、および／または障害物や標識に応じた配光パターンを得ることができる。

〔参考形態１〕
以下、本発明の一参考形態について、図１〜図２を用いて詳細に説明する。

（発光装置１の構成）
まず、図１を用いて、本参考形態に係る発光装置（照明装置）１の構成を説明する。図１は、発光装置１の構成を示す構成図である。図１に示すように、発光装置１は、発光部１０１、支持台１０２、励起光源１０３、導光部材１０４、結像レンズ（光学部材）１０５、および凸レンズ（投光部）１０６を備えている。発光装置１は、励起光源１０３より出射される励起光Ｌ１を発光部１０１に照射し、これにより生じた白色光Ｌ２を、発光装置１の外部に投光するものである。なお、以下で参照する各図において、ｘ軸方向は水平方向に対応する。また、ｙ軸およびｚ軸は、ｘ軸方向に垂直な面を形成する直交軸である。

発光部１０１は、ガラス中に、ＲＧＢ各色の蛍光を発する３種類の蛍光体が分散している構成である。励起光Ｌ１が発光部１０１へ入射すると、これらの３種類の蛍光体から、ＲＧＢの３色の蛍光が発せられる。これらの蛍光同士が混合することにより、白色光Ｌ２が得られる。なお、３種類の蛍光体は、例えば、赤（Ｒ）：ＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ、緑（Ｇ）：β−ＳｉＡｉＯＮ：Ｅｕ、青（Ｂ）：（ＢａＳｒ）ＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕであってよい。

支持台１０２は、その表面上に発光部１０１の裏面が貼り付けられることにより、発光部１０１を支持する。支持台１０２は、発光部１０１より出射される白色光Ｌ２、より詳細には、白色光Ｌ２を構成するＲＧＢの各蛍光を、高い反射率で反射する材料で形成されていることが好ましい。支持台１０２は、アルミニウムなどの金属で形成されることが好ましい。上記の構成によれば、支持台１０２は、発光部１０１の裏面側、すなわち発光部１０１と支持台１０２とが接する面側から出射される白色光Ｌ２を、凸レンズ１０６側に反射することができる。なお、支持台１０２の材料は、高熱伝導性セラミックスなど、金属ではない材料で形成されていてもよい。この構成の場合、励起光Ｌ１のエネルギーによって発光部１０１内に生じた熱を、支持台１０２を通して逃がすことができる。

励起光源１０３は、発光部１０１に含まれる３種類の蛍光体を励起する励起光Ｌ１を出射する半導体レーザ素子である。具体的には、励起光源１０３は、波長４０５ｎｍ、出力３Ｗのレーザ光を出射する。励起光源１０３は、放熱用のヒートシンク（図示せず）に取り付けられており、また、駆動用の電源回路（図示せず）に接続されている。励起光源１０３の出射端面は、導光部材１０４の入射端面とバットジョイントされている。

導光部材１０４は、励起光源１０３より受光した励起光Ｌ１を発光部１０１の表面の方向に向かって導光する。より詳細には、導光部材１０４は、発光部１０１の表面に対して、励起光Ｌ１が斜めに入射するように、励起光源１０３より受光した励起光Ｌ１を導光する。導光部材１０４は、樹脂製のロッドレンズである。

結像レンズ１０５は、導光部材１０４と発光部１０１との間に配置された凸レンズである。結像レンズ１０５は、導光部材１０４の出射端面１０４ａにおいて生成される励起光Ｌ１の近視野像の結像面を規定する。結像レンズ１０５は、例えばガラスで形成される。結像レンズ１０５を通過した通過した励起光Ｌ１は、発光部１０１の表面に入射する。

（導光部材１０４の詳細）
図２の（ａ）に、導光部材１０４の斜視図を示す。また、図２の（ｂ）に、発光部１０１の上面図を示す。

図２の（ａ）に示すように、導光部材１０４は、励起光Ｌ１の導光方向に対して垂直な断面が、辺ａ、辺ｂ、辺ｃ、および辺ｄを有する矩形となっている。辺ａ、辺ｂ、辺ｃ、および辺ｄの長さは、それぞれ１ｍｍであってよい。励起光Ｌ１は、導光部材１０４を通過した後、導光部材１０４の出射端面１０４ａより出射される。導光部材１０４の長さは、例えば、１０ｍｍから２０ｍｍ程度である。導光部材１０４の径および長さは、出射端面における励起光Ｌ１の光強度分布が、凡そ均一（トップハット型）となるように定められていることが好ましい。励起光Ｌ１は、導光部材１０４の内面で反射を繰り返しながら導光部材１０４中を通過することにより、出射端面１０４ａ上で略均一なエネルギー強度を有する。ここで、出射端面１０４ａにおいて生成される励起光Ｌ１の像は、出射端面１０４ａ上における近視野像と呼ばれる。近視野像は、出射端面１０４ａの形状に対応する形状、すなわち辺ａ、辺ｂ、辺ｃ、および辺ｄの４辺からなる矩形を有する。

図２の（ｂ）において、照射領域Ｒｘ１は、発光部１０１の表面上の励起光Ｌ１が照射される領域を示している。照射領域Ｒｘ１は、出射端面１０４ａ（および近視野像）の辺ａ、辺ｂ、辺ｃ、および辺ｄの４辺にそれぞれ対応する辺ａ’、辺ｂ’、辺ｃ’、および辺ｄ’の４辺からなる矩形の領域である。結像レンズ１０５は、近視野像の辺ａ（縁部）を、発光部１０１の表面上で、辺ａ’ （結像領域）として結像させる。その結果、近視野像の結像により、発光部１０１は、照射領域Ｒｘ１の辺ａ’を境界として、照射領域Ｒｘ１の内側と外側との間で、強い明暗コントラストを持って発光する。

発光部１０１より出射された白色光Ｌ２は、樹脂製の凸レンズ１０６により発光装置１の外部へと投光される。ここで、明暗コントラストの境界を規定する辺ａ’は、ｘ軸方向、すなわち水平方向となっている。そのため、発光装置１が、図１１に示す自動車Ｃａｒの前照灯の光源として使用された場合、発光装置１の外部へ投光される白色光Ｌ２は、前照灯の照射方向に直交する強い明暗コントラストを有する。こうして得られる白色光Ｌ２の強い明暗コントラストは、図１１に示す前照灯の配光パターンＢＰにおいて、カットオフラインｃｆ１またはｃｆ２を形成することができる。

（補足；照射領域Ｒｘ１における近視野像の結像）
近視野像の結像面は、励起光Ｌ１の入射方向に直交する。また、励起光Ｌ１は、発光部１０１の表面に対して斜めに入射するので、結像レンズ１０５により規定される励起光Ｌ１の近視野像の結像面は、発光部１０１の表面に対して非平行である。従って、結像レンズ１０５は、辺ａ、辺ｂ、辺ｃ、および辺ｄのうち、発光部１０１に対する励起光Ｌ１の入射方向に直交する辺ａおよび辺ｃのみを、発光部１０１の表面上で最もシャープに結像させることができる。ただし、辺ａが発光部１０１の表面上で結像している場合、近視野像の結像面と、発光部１０１の表面とは、辺ａ’において交差するため、近視野像の辺ａ以外の領域（辺ｂ、辺ｃ、および辺ｄを含む）は、発光部１０１の表面上で、辺aほどシャープには結像しない。

そのため、照射領域Ｒｘ１において、辺ａ’以外の領域における励起光Ｌ１は、辺ａ’における励起光Ｌ１のようには鮮明ではない。言い換えれば、辺ｂ’、辺ｃ’、および辺ｄ’を境界とする励起光Ｌ１の明暗コントラストは、辺ａ’を境界とする励起光Ｌ１の明暗コントラストと比較して低い。従って、発光部１０１は、辺ａ’を直線状の境界とする最も強い明暗コントラストを作ることができる。

（変形例）
上述した構成では、３種類の蛍光体からの蛍光を混合することにより、白色光Ｌ２が得られた。しかしながら、白色光Ｌ２を得る構成は、上述した構成に限られない。一変形例では、発光部１０１’は、励起光Ｌ１により黄色の蛍光を発するＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体が焼結された構成であり、かつ半導体レーザ素子（励起光源部）１０３ａ’は、波長４５０ｎｍ（青色）の励起光Ｌ１を出射する構成であってもよい。上記の構成によれば、発光部１０１’より発せられる黄色の蛍光と、発光部１０１’の表面で反射した青色の励起光Ｌ１とが混合することによって、白色光Ｌ２が得られる。なお、本変形例の構成では、半導体レーザ素子１０３ａ’は、発光部１０１’において蛍光に変換される励起光Ｌ１のエネルギー分と、白色光Ｌ２を構成する励起光Ｌ１のエネルギー分とをまかなう出力を持つことが必要である。

〔参考形態２〕
本発明の他の参考形態について、図３に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記参考形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

（発光装置２の特徴）
前記参考形態では、導光部材１０４が、矩形の出射端面１０４ａを有する例を説明した。しかしながら、導光部材の出射端面の形状は、これに限られず、少なくとも１つの辺を含む形状であればよい。

本参考形態に係る発光装置２は、図１に示す前記参考形態の発光装置１の構成において、導光部材１０４の代わりに導光部材２０４を備えている。発光装置２のその他の構成は、発光装置１の構成と同じである。

（導光部材２０４の詳細）
図３の（ａ）に、導光部材２０４の斜視図を示す。また、図３の（ｂ）に、発光部１０１の上面図を示す。

図３の（ａ）に示すように、導光部材２０４は、辺ａ１、辺ａ２、辺ｂ、辺ｃ、および辺ｄを有する多角形の出射端面２０４ａを有する。この出射端面２０４ａは、図１１に示す前照灯の配光パターンＢＰに対応する形状となっている。図３の（ｂ）に示すように、出射端面２０４ａから出射された励起光Ｌ１は、発光部１０１の表面上の照射領域Ｒｘ２に照射される。ここで、結像レンズ１０５は、出射端面２０４ａにおいて生成される近視野像の辺ａ１、辺ａ２、および辺ｃのいずれか１辺のみを、発光部１０１の表面上でシャープに結像させることができる。出射端面２０４ａの辺ａ２、辺ａ１、辺ｂ、辺ｃ、辺ｄは、この順で、発光部１０１の照射領域Ｒｘ２の辺ａ２’、辺ａ１’、辺ｂ‘、辺ｃ’、辺ｄ’に対応する。照射領域Ｒｘ２の辺ａ１’およびａ２’より出射される白色光Ｌ２は、図１１に示す配光パターンＢＰのカットオフラインｃｆ２およびｃｆ１を形成する。特に、発光装置１を車両のすれ違い灯として用いる場合には、辺ａ１’が、最も高い明暗コントラストの境界となるように投光することが好ましい。

〔参考形態３〕
本発明の他の参考形態について、図４〜図５に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記参考形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

（発光装置３の特徴）
前記参考形態の発光装置１に対する本参考形態の発光装置３の第１の特徴は、励起光源３０３が、複数の半導体レーザ素子３０３ａで構成されており、発光部１０１に対し、複数の半導体レーザ素子３０３ａから出射された励起光Ｌ１を照射する構成となっていることである。

（発光装置３の構成）
ここでは、図４を用いて、本参考形態に係る発光装置３の構成を説明する。図４は、発光装置３の構成図である。図４に示すように、発光装置３は、発光部１０１、支持台３０２、励起光源３０３、導光部材３０４、結像レンズ１０５、および投光部３０６を備えている。

図４に示すように、支持台３０２は、その表面上に、ｘ−ｙ平面から＋ｚ方向に１５度傾斜した平坦面を有する支持部３０２ａを有している。発光部１０１は、支持部３０２ａの該平坦面に貼り付けられることにより固定されている。支持台３０２は、白色光Ｌ２に対して高い反射率を有する金属で形成されることが望ましい。支持台３０２は、例えば、アルミニウムで形成されてもよい。あるいは、支持台３０２は、金属ではなく、高熱伝導性セラミックスで形成されてもよい。

励起光源３０３は、４本の半導体レーザ素子３０３ａで構成される。各半導体レーザ素子３０３ａは、波長４０５ｎｍ、出力１Ｗの励起光Ｌ１を出射する。

導光部材３０４は、４本のマルチモード光ファイバ３０４ａ（以下、光ファイバ３０４ａと呼ぶ）、および１本のマルチモード光ファイバ３０４ｂ（以下、光ファイバ３０５ｂと呼ぶ）を備える。

４本の光ファイバ３０４ａの入射端面は、それぞれ、半導体レーザ素子３０３ａから出射される励起光Ｌ１を受光する。また、４本の光ファイバ３０４ａの出射端面は、１つに束ねられるとともに、光ファイバ３０４ｂの入射端面に結合されている。そのため、各光ファイバ３０４ａを通った励起光Ｌ１は、そのまま光ファイバ３０４ｂに入射する。

光ファイバ３０４ｂは、支持部３０２ａ上の発光部１０１に向けて、−ｚ方向より励起光Ｌ１を出射する。励起光Ｌ１は、結像レンズ１０５を介して、発光部１０１の表面に対し、入射角１５度で入射する。なお、光ファイバ３０４ｂは、コアの屈折率が一定であるステップ・インデックス（Step Index）型（ＳＩ型）のマルチモード光ファイバであることが好ましい。また、光ファイバ３０４ｂの出射端面において、励起光Ｌ１の光強度分布が凡そ均一（トップハット型）となっていることが好ましい。光ファイバ３０４ｂより出射した励起光Ｌ１は、結像レンズ１０５を介して、発光部１０１に入射する。

導光部材３０４の構成によれば、４本の半導体レーザ素子３０３ａよりそれぞれ得られる１Ｗの出力の合計値である４Ｗの励起光Ｌ１が、光ファイバ３０４ｂから出射される。そのため、１本の半導体レーザ素子３０３ａからの励起光Ｌ１の出力が低い場合であっても、発光部１０１に対して、高出力の励起光Ｌ１を照射することができる。

投光部３０６は、発光部１０１から出射する白色光Ｌ２を、発光装置３の外部へ投光するものである。投光部３０６は、楕円ミラー３０６ａおよび凸レンズ３０６ｂを備えている。楕円ミラー３０６ａは、発光部１０１より発せられる白色光Ｌ２を反射して、凸レンズ３０６ｂへと向かわせる。白色光Ｌ２は、凸レンズ３０６ｂによって発光装置３の外部へ投光される。

（導光部材３０４の詳細）
次に、図５の（ａ）および（ｂ）を用いて、導光部材３０４の詳細を説明する。図５の（ａ）は、導光部材３０４の光ファイバ３０４ｂの出射端面３０４ｘを示す図である。また、図５の（ｂ）は、発光部１０１の上面図であり、励起光Ｌ１の照射領域Ｒｘ３を示す図である。

図５の（ａ）に示すように、導光部材３０４の光ファイバ３０４ｂは、辺ａ、辺ｂ、辺ｃ、および辺ｄで形成される矩形のコア（出射端面３０４ｘを含む）を有する。励起光Ｌ１は、光ファイバ３０４ｂを通過した後、光ファイバ３０４ｂの出射端面３０４ｘより出射される。励起光Ｌ１は、光ファイバ３０４ｂを通過する間、光ファイバ３０４ｂの内面で反射を繰り返すことにより、出射端面３０４ｘ上で均一なエネルギー強度を有する。なお、光ファイバ３０４ｂは、矩形のコアの代わりに、多角形の形状のコアを有していてもよいし、あるいは、前記参考形態の導光部材２０４のように、ロービームの配光パターンに相当する形状のコアを有していてもよい。

図５の（ｂ）に示すように、出射端面３０４ｘより出射された励起光Ｌ１は、発光部１０１の照射領域Ｒｘ３に照射される。照射領域Ｒｘ３は、出射端面３０４ｘの辺ａ、辺ｂ、辺ｃ、辺ｄにそれぞれ対応する辺ａ’、辺ｂ’、辺ｃ’、辺ｄ’の４辺で構成される矩形形状を有している。ここで、結像レンズ１０５は、出射端面３０４ｘにおいて生成される近視野像の辺ａを、発光部１０１の表面上で、辺ａ’として結像させる。これにより、発光部１０１の表面において、照射領域Ｒｘ３の辺ａ’には、近視野像の辺ａの結像による直線状のシャープな明暗コントラストの境界が形成される。その結果、投光部３０６によって投光される投光パターンにおいて、発光部１０１の辺ａ’に対応する投光パターンの部分には、直線状の明暗コントラストの境界が水平方向に形成される。そのため、発光装置３を用いれば、特にすれ違い用前照灯として用いられるのに適した投光を得ることが実現される。

〔参考形態４〕
本発明の他の参考形態について、図６〜図７に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記参考形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

（本参考形態に係る発光装置４の特徴）
前記参考形態の発光装置１〜３と比較した、本参考形態の発光装置４の第１の特徴は、導光部材４０４がテーパ型となっていることである。ここで、テーパ型とは、出射端面の面積に対して入射端面の面積が大きいことを意味する。

（発光装置４の構成）
図６を用いて、本参考形態に係る発光装置４の構成を説明する。図６は、発光装置４の構成図である。図６に示すように、発光装置４は、発光部１０１、支持台４０２、励起光源４０３、導光部材４０４、結像レンズ１０５、および投光部４０６を備えている。

支持台４０２は、発光部１０１が載置される表面とは反対側の裏面に、放熱フィン４０２ａを備えている点で、前記参考形態の支持台１０２とは異なる。放熱フィン４０２ａは、励起光Ｌ１を照射されることを原因として生じる発光部１０１の温度上昇を抑制するものである。放熱フィン４０２ａは、高熱伝導性を有する材料（例えば、金属）で形成されている。

励起光源４０３は、波長４０５ｎｍ、出力１．５Ｗの励起光Ｌ１を出射する半導体レーザ素子４０３ａで構成される。

導光部材４０４は、テーパ型のロッドレンズであり、例えばガラスで形成される。導光部材４０４の入射端面には、３本の半導体レーザ素子の出射口がバットジョイントされている。これにより、導光部材４０４は、３本の半導体レーザ素子４０３ａから出射された１．５Ｗの励起光Ｌ１を入射端面から受光する。従って、導光部材４０４からは、４．５Ｗの出力を有する励起光Ｌ１が出射されることになる。

投光部４０６は、ミラー４０６ａおよび凸レンズ４０６ｂを備えている。ミラー４０６ａは、導光部材４０４から出射された励起光Ｌ１を反射して、発光部１０１に向かわせる。また、ミラー４０６ａは、発光部１０１の表面に対して、斜めの方向から励起光Ｌ１を入射させる。凸レンズ４０６ｂを通った白色光Ｌ２は、発光装置４の外部へ投光される。

（励起光源４０３および導光部材４０４の詳細）
次に、図７の（ａ）および（ｂ）を用いて、励起光源４０３および導光部材４０４の詳細を説明する。図７の（ａ）は、発光装置４の励起光源４０３および導光部材４０４の側面図であり、図７の（ｂ）は発光部１０１の上面図であり、励起光Ｌ１の照射領域Ｒｘ４を示す図である。

図７の（ａ）に示すように、励起光源４０３は、３本の半導体レーザ素子４０３ａを備えている。また、導光部材４０４は、辺ａを有する半月状の出射端面４０４ａを有する。ここで、辺ａはｘ軸方向に延びている。励起光Ｌ１は、導光部材４０４を通過する間、導光部材４０４の内面で反射を繰り返すことにより、出射端面４０４ａ上で均一なエネルギー強度を有する。

図７の（ｂ）に示すように、導光部材４０４の出射端面４０４ａより出射された励起光Ｌ１は、発光部１０１の照射領域Ｒｘ４に照射される。照射領域Ｒｘ４は、出射端面４０４ａの形状に対応する辺ａ’を有する半月状を有している。結像レンズ１０５は、出射端面４０４ａにおいて生成される近視野像の辺ａを、発光部１０１の表面上で、辺ａ’として結像させる。これにより、発光部１０１の表面において、照射領域Ｒｘ４の辺ａ’は、近視野像の辺ａの結像による直線状のシャープな明暗コントラストの境界を有する励起光Ｌ１を受光する。この結果、投光部４０６によって投光される投光パターンにおいて、発光部１０１の辺ａ’に対応する投光パターンの部分には、直線状の明暗コントラストの境界が水平方向に形成される。そのため、発光装置４を用いれば、特にすれ違い用前照灯として用いられるのに適した投光を得ることが実現される。

〔参考形態５〕
本発明の他の参考形態について、図１０に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記参考形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

（本参考形態に係る発光装置６の特徴）
前記参考形態の発光装置１〜５は、励起光Ｌ１が入射する発光部１０１または発光部１０１’の面と、発光部１０１または発光部１０１’から白色光Ｌ２が出射される面とが同一となった構成であった。一方、本参考形態の発光装置６は、励起光Ｌ１が入射する発光部１０１の面と、発光部１０１から白色光Ｌ２が出射される面とが互いに反対側の面となった構成である。

上記の相違点が、前記参考形態の発光装置１〜５と比較した、本参考形態の発光装置６の第１の特徴である。

（発光装置６の構成）
図１０を用いて、本参考形態に係る発光装置６の構成を説明する。図１０は、発光装置４の断面図である。図１０に示すように、発光装置６は、発光部１０１’、支持部６０２、励起光源６０３、導光部材６０４、結像用楕円ミラー（投光部）６０５、およびリフレクタ（投光部）６０６を備えている。

支持部６０２は、発光部１０１を支持するものである。より詳細には、支持部６０２は、その一部に、発光部１０１’の大きさに一致する大きさの貫通孔が設けられており、該貫通孔内に発光部１０１が配置されることにより、発光部１０１を貫通孔内で支持する。

励起光源６０３は、波長４５０ｎｍ、出力３Ｗの励起光Ｌ１を出射する半導体レーザ素子である。

導光部材６０４は、前記実施形の光ファイバ３０４ａと同様に、その断面形状が、辺ａを有する矩形の出射端面を備えたマルチモード光ファイバである（図５の（ａ）参照）。導光部材６０４は、励起光源６０３より出射された励起光Ｌ１を結像用楕円ミラー６０５の反射面に向けて導く。導光部材６０４の出射端面では、辺ａを有する矩形の近視野像が生成される。

結像用楕円ミラー６０５は、楕円形状の断面を有する反射面を備えた結像用のミラーである。結像用楕円ミラー６０５は、導光部材６０４の出射端面より出射された励起光Ｌ１を反射して、発光部１０１’上に、導光部材６０４の出射端面の近視野像を結像させる。このとき、結像用楕円ミラー６０５は、発光部１０１’の表面において、近視野像の辺ａを最もシャープに結像させるようにする。

励起光Ｌ１が発光部１０１’に入射すると、発光部１０１’に含まれる蛍光体（ＹＡＧ：Ｃｅ）により、励起光Ｌ１の一部が黄色光に変換される。こうして生成された黄色光と、蛍光体により変換されなかった励起光Ｌ１とが混じり合う結果、白色光Ｌ２が生成される。

リフレクタ６０６は、回転放物面の一部をベースとする反射面を有するミラーである。リフレクタ６０６は、発光部１０１’の裏面側から出射された白色光Ｌ２を、発光装置３の外部へ投光する。リフレクタ６０６は、例えば金属で形成される。

リフレクタ６０６によって投光される投光パターンにおいて、発光部１０１’の辺ａ’に対応する投光パターンの部分を境界として、直線状の明暗コントラストが水平方向に形成される。そのため、発光装置６を用いれば、特にすれ違い用前照灯として用いられるのに適した投光を得ることが実現される。

〔実施形態の構成のまとめ〕
以下の（１）〜（６）では、上述した実施形態の構成において、特に望ましい構成を説明する。

（１）本発明の一態様に係る発光装置は、前照灯のすれ違い灯として好適である。なぜならば、本発明の一態様に係る発光装置を用いれば、直線状で、かつ高い明暗コントラストを有するパターンを投光することができるが、この直線状の明暗コントラストは、すれ違い灯におけるカットオフ部を形成するのに好適である。また、発光部に対する照射領域を制御することによって、配光パターンを任意に変更することができるので、配光可変型の前照灯を提供することもできる。このような配光可変型の前照灯は、特許文献１に記載された車両用灯具によっては実現することができない。

（２）励起光が入射する発光部の面と、発光部から白色光が出射される面とが同一である構成と、これらの面が互いに反対側の面である構成とを比較すると、発光部の表面上においてより強い明暗コントラストを形成することができる前者の構成が望ましい。

（３）導光部材は、配置の自由度が高い光ファイバであることが好ましい。特に、複数の光ファイバが、個別に用いられるか、もしくはインテグレートされた構成であることが望ましい。また、導光部材がテーパ型であることも好ましい。この構成の場合、複数のレーザ素子から出射された励起光を導光部材に入射させることができる。

（４）導光部材の出射端面の形状は、少なくとも１つの辺を有する形状であればよい。ただし、発光装置を前照灯（ロービーム）として用いる場合、図３の（ａ）に示すような形状（ｚシェイプ）であることが望ましい。

（５）投光部は、照明光をレンズで投光する構成であることが好ましい。この構成は、照明光をリフレクタで投光する構成と比較して、発光部の端部における明暗コントラストが、より明瞭に、かつより遠方において結像するように、照明光を投光することができる上に、発光装置の構成がシンプルでコンパクトになるなどの観点から好ましい。

（６）アイセーフの観点から、励起光Ｌ１の波長は、４０５ｎｍであることが好ましい。なぜならば、この構成では、励起光Ｌ１は、外部に投射される白色光を構成せず、蛍光のみで白色光が構成される。従って、励起光Ｌ１が外部へ投射されないように遮蔽することができるためである。しかしながら、励起光の波長は特に限定されないので、任意の波長の励起光を用いることができる。なお、発光部の蛍光体も、励起光により発光するものであればよく、その他の条件によって限定されることはない。

〔まとめ〕
本発明の態様１に係る発光装置（５）は、励起光を出射する複数の励起光源（５０３、５０３ａ）と、上記励起光により発光する発光部（１０１’）と、上記複数の励起光源から出射された複数の励起光を上記発光部へ導く複数の導光部材（５０４、５０４ａ）とを備え、上記複数の導光部材の各々によって上記発光部へ導かれた上記複数の励起光は、上記発光部の表面に対し、少なくとも１つの直線状の辺を有する形状で入射し、上記複数の励起光のうち１つの励起光に対応する上記少なくとも１つの直線状の辺は、他の励起光に対応する上記少なくとも１つの直線状の辺と平行である辺を含む。

上記の構成によれば、平行に並んだ複数の直線状の辺に対応する蛍光を得ることができる。

本発明の態様２に係る発光装置では、上記態様１において、上記複数の励起光に対応する上記少なくとも１つの直線状の辺が一直線上に並んでいてもよい。

上記の構成によれば、一直線上に並んだ複数の直線状の辺に対応する蛍光を得ることができる。

本発明の態様３に係る発光装置では、上記態様１または２において、上記少なくとも１つの直線状の辺は、上記励起光の上記発光部に対する入射方向に直交する方向に延びている辺を含てもよい。

上記の構成によれば、均一な発光を得ることができる。

本発明の態様４に係る照明装置は、上記態様１から３のいずれかの発光装置と、上記発光部における上記少なくとも１つの直線状の辺からの発光を水平方向に投光する投光部（凸レンズ１０６）とを備えていてもよい。

上記の構成によれば、上記態様１から３のいずれかの発光装置と同様の効果を奏することができる。

本発明の態様５に係る照明装置では、上記態様４に係る照明装置が車両の前照灯として用いられる場合、道路状況または上記車両の走行状況に応じて、任意の上記励起光源への通電を選択することにより、配光パターンを変化させてもよい。

上記の構成によれば、道路状況や車両の走行状況に応じた適切な配光パターンを得ることができる。

本発明の態様６に係る発光装置（１〜６）は、上記態様１〜５のいずれかにおいて、励起光を出射する励起光源（１０３、１０３’、３０３、４０３、５０３、６０３）と、上記励起光により発光する発光部（１０１、１０１’）と、上記励起光源からの励起光を発光部へ導く導光部材（１０４、２０４、３０４、４０４、５０４、６０４）と、上記導光部材によって導光された励起光の像を上記発光部の表面において結像させる光学部材（１０５、５０５、６０５）とを備え、上記励起光は、上記表面に対して斜めに照射され、上記導光部材は、少なくとも１つの辺を含む出射端面を有する導光部材を備え、上記光学部材は、上記像における、上記少なくとも１つの辺の１つに対応する直線状の縁部を結像させてもよい。

上記の構成によれば、励起光の出射端面が少なくとも１つの辺を含んでいる。上記少なくとも１つの辺は、発光部の表面上において、直線状の縁部（結像線）として結像される。その結果、発光部は、この結像線上で、最もシャープに発光することになる。言い換えれば、発光部からの発光パターンでは、この結像線を境界とする明暗コントラストが最も強くなる。また、導光部材によって導光された励起光の像（近視野像）は、発光部の表面上において、上記結像線に連続する像領域に投影される。その結果、発光部は上記像領域においても発光する。ここで、上記結像線が発光部に作る明暗コントラストは、上記端辺が発光部の表面上で結像しない場合と比較して強くなる。そのため、発光部は、上記結像線を境界として、上記像領域と、上記結像線について上記像領域とは反対側の領域との間で、強い明暗のコントラストを持って発光することになる。

これにより、強い明暗のコントラストを持つ光分布を得ることができる。こうして得られた光分布は、例えば、車のロービームの投光パターンにおけるカットオフとして、使用することができる。なお、導光部材は、マルチモードファイバ、反射面である内面を有する中空部材、または光学ロッドであってよい。例えば、導光部材がマルチモードファイバである場合、該ファイバのコアの断面形状が出射端面の形状とすることができる。

本発明の態様７に係る発光装置（１〜６）は、上記態様６において、上記縁部は、上記励起光の上記発光部（１０１、１０１’）に対する入射方向に直交する方向に延びている構成であってもよい。

上記の構成によれば、上記発光部に対する上記励起光の入射方向に直交する方向に、励起光の近視野像における直線状の辺を結像させる。そのため、直線状の辺は、発光部の表面上に、シャープな結像線として結像される。発光部からの発光パターンは、この直線状の辺に対応する辺を境界とする強い明暗コントラストを有する。

本発明の態様８に係る発光装置（１〜３、５）は、上記態様６または７において、上記出射端面は、複数の辺を有している構成であってもよい。

上記の構成によれば、出射端面には複数の辺が含まれている。ここで、出射端面の形状は、自動車のロービームの投光パターンに対応する形状であってよい。この場合、本発明に係る発光装置は、自動車の前照灯（ロービーム）のための発光装置として使用されることができる。

本発明の態様９に係る発光装置（３〜５）は、上記態様６〜８のいずれかにおいて、上記励起光源（３０３、４０３、５０３）は、複数の励起光源部で構成されており、上記導光部材の入射端面は、上記複数の励起光源部から出射された励起光を受光する構成であってもよい。

上記の構成によれば、導光部材の入射端面に、複数の励起光源から出射された励起光を受光する。入射端面に受光された複数の励起光源からの励起光は、同一の出射端面から出射される。そのため、各励起光源から出射された励起光は、導光部材の内部において、複数の励起光源から出射された励起光同士が重ね合わされた後、出射端面から出射される。

従って、各励起光源から出射される励起光の強度が弱い場合であっても、導光部材により、大きな強度の励起光を得ることができる。

本発明の態様１０に係る照明装置は、上記態様６〜９のいずれかの発光装置（１〜６）と、上記発光部（１０１、１０１’）における上記直線状の縁部の結像領域からの発光を水平方向に投光する投光部（１０６、３０６、４０６、６０６）とを備える。

上記の構成によれば、高い明暗コントラストを有する発光パターンの像を、水平方向に投光することにより、水平方向に高い明暗コントラストを有する投光パターンを投光することができる。このような効果を奏する照明装置は、自動車のすれ違い灯（あるいはロービーム）におけるカットオフラインのように、水平方向の明瞭な明暗コントラストを有する投光パターンを得る必要がある場合に、特に有用である。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、実施形態および各参考形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、実施形態および各参考形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

本発明は、発光装置、車両の前照灯、および投光器に利用することができる。

５ 発光装置（照明装置）
１０１’ 発光部
５０３ 励起光源
５０４ 導光部材
１０６ 凸レンズ（投光部）

Claims (5)

1. 励起光を出射する複数の励起光源と、
   上記励起光により発光する発光部と、
   上記複数の励起光源から出射された複数の励起光を上記発光部へ導く複数の導光部材とを備え、
   上記複数の導光部材の各々によって上記発光部へ導かれた上記複数の励起光は、上記発光部の表面に対し、少なくとも１つの直線状の辺を有する形状で入射し、上記複数の励起光のうち１つの励起光に対応する上記少なくとも１つの直線状の辺は、他の励起光に対応する上記少なくとも１つの直線状の辺と平行である辺を含むことを特徴とする発光装置。
2. 上記複数の励起光に対応する上記少なくとも１つの直線状の辺が一直線上に並んでいることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
3. 上記少なくとも１つの直線状の辺は、上記励起光の上記発光部に対する入射方向に直交する方向に延びている辺を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光装置と、
   上記発光部における上記少なくとも１つの直線状の辺からの発光を水平方向に投光する投光部とを備えたことを特徴とする照明装置。
5. 車両の前照灯として用いられる場合、道路状況または上記車両の走行状況に応じて、任意の上記励起光源への通電を選択することにより、配光パターンを変化させることを特徴とする請求項４に記載の照明装置。

Images