JP2011243371A - 照明装置及び車両用前照灯 - Google Patents

Abstract

【課題】ヘッドランプ１から出射される光の利用効率を向上させる。
【解決手段】ヘッドランプ１は、レーザ光を出射する半導体レーザ３と、半導体レーザ３から出射されたレーザ光を受けて発光する発光部７と、発光部７から出射された光を反射する反射鏡８と、発光部７から出射された光を屈曲する出射調整レンズ２０と、を備え、反射鏡８の光軸に対して垂直な平面に、反射鏡８から出射された光が照射される照射領域Ｓ１は、自装置の配光基準を満たす領域内で、かつ、当該反射鏡の開口領域Ｓ２よりも大きく、出射調整レンズ２０は、上記発光部からの光を受けることにより、反射鏡８の光軸、及び、照射領域Ｓ１の外縁部と出射調整レンズ２０の直径の端部とを結ぶ直線が形成する立体角内を進む光線束を形成するものである。これにより、小型であることを考慮して、ヘッドランプ１から出射される光の利用効率を向上させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、高輝度光源として機能する照明装置等に関するものである。
等に関するものである。

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を用い、これらの励起光源から生じた励起光を、蛍光体を含む発光部に照射することによって発生する蛍光を照明光として用いる発光装置の研究が盛んになってきている。

このような発光装置に関する技術の例として特許文献１に開示された灯具がある。この灯具では、高輝度光源を実現するために、励起光源として半導体レーザを用いている。半導体レーザから発振されるレーザ光は、コヒーレントな光であるため、指向性が強く、当該レーザ光を励起光として無駄なく集光し、利用することができる。このような半導体レーザを励起光源として用いた発光装置（ＬＤ発光装置と称する）を車両用ヘッドランプに好適に適用することができる。

また、従来から、水銀ランプ等の発光管を光源として有する発光装置から出射された光の所定の小径領域への集光効率を高め、光の取り込み効率の低下を防止する研究が行われている。このような発光装置に関する技術の例として特許文献２に開示された灯具がある。この灯具では、発光装置が、光源と、光源から出射された光を反射して灯具前方に出射する反射鏡の開口部との間にレンズを備えており、光源から出射された光がこのレンズを透過することにより、レンズが無い場合に所定の小径領域に照射することができなかった光を当該領域に集光させることができる。

特開２００５−１５００４１号公報（２００５年６月９日公開） 特開２００５−２３４４７１号公報（２００５年９月２日公開）

しかしながら、特許文献１の灯具は、半導体発光素子及び蛍光体を含む発光部を備えているが、灯具から出射される光の利用効率を高めるために、発光部から出射される光すべてを反射鏡に照射させている。つまり、発光部から出射される光を灯具から直接出射される光としては用いていない。このため、特許文献１では、発光部から灯具前方に直接出射される光の利用効率を向上させることについては一切考慮されていない。

また、特許文献２の灯具は、投影型表示装置の光源として利用されることを想定している。この場合、光源からの光をカラーホイール（小型の液晶パネル）に照射させる必要がある。このため、この灯具が備えるレンズは、光の集光効率を高めるために、カラーホイールの一部（所定の小径領域）に確実に光を集光させる必要があるので、出射する光を所定の小径領域内に一点に集光させるか、少なくとも平行光として集光させている。

つまり、特許文献２の灯具は、レンズから出射される光が少なくとも平行光である必要があり、発散光を出射することによって集光効率を高める必要がなく、また、そのような開示もない。

また、発光装置が例えば前照灯として利用される場合には、前方のある程度の範囲（利用者が安全に前方を確認できる範囲）に光が照射される必要あり、その上で発光装置から出射される光の発散を抑制して光の利用効率を高める必要がある。特許文献２では、出射される光のある程度の発散を許容している状況での光の利用効率については一切考慮されていない。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、その目的は、出射される光の利用効率を向上させることが可能な照明装置及び車両用前照灯を提供することにある。

本発明に係る照明装置は、上記の課題を解決するために、励起光を出射する励起光源と、上記励起光源から出射された励起光を受けて発光する発光部と、上記発光部から出射された光を反射する反射鏡と、上記発光部から出射された光を屈曲するレンズと、を備え、上記反射鏡の光軸に対して垂直な平面に、当該反射鏡から出射された光が照射される照射領域は、自装置の配光基準を満たす領域内で、かつ、当該反射鏡の開口領域よりも大きく、上記レンズは、上記発光部からの光を受けることにより、上記光軸、及び、上記照射領域の外縁部と上記レンズの直径の端部とを結ぶ直線が形成する立体角内を進む光線束を形成するものであることを特徴としている。

上記構成によれば、発光部が励起光源から出射された励起光を受けて発光するので、例えば発光時の放電を実現するためのバラストを必要とすることがなく、小型の高輝度光源を実現することができる。

また、上記構成によれば、発光部が励起光源から出射された励起光を受けて発光し、その発光した光を反射鏡が反射する。この反射鏡の光軸に対して垂直な平面に、反射鏡から出射された光が照射される照射領域は、自装置の配光基準を満たす領域内で、かつ、当該反射鏡の開口領域よりも大きい。また、発光部が発光した光を屈曲するレンズは、発光部からの光を受けることにより、反射鏡の光軸、及び、光の照射領域の外縁部とレンズの直径の端部とを結ぶ直線が形成する立体角内を進む光線束を形成する。

ここで、照明装置から出射される光は、自装置の配光基準を満たす領域（すなわち利用者が安全性や利便性等の観点から光の照射が必要とされる領域）内にのみ照射されることが好ましい。一方、照明装置の小型化が進むと、反射鏡の開口領域も小さくなる。この場合、開口領域から出射される光は、反射鏡の光軸に対して垂直な平面に、一点に集光されるか、あるいは開口領域と同じ大きさを有する領域に平行光として照射される。このため、利用者の安全性や利便性等を考慮した場合、本発明の照明装置のように小型の照明装置では、出射される光が一点に集光されるか、平行光を形成するだけでは、光の利用効率が低下してしまう可能性があるので、上記の配光基準を満たす領域が、反射鏡の開口領域よりも大きくなっていることが好ましい。

本発明の照明装置は、反射鏡から出射された光を上記の照射領域内に照射するだけでなく、レンズを透過した光も、反射鏡の開口領域よりも大きい上記の照射領域内に照射することができる。つまり、本発明の照明装置は、発光部から出射された光が反射鏡により反射されない場合であっても、このレンズを透過するように設計されているので、反射鏡により反射されない光も上記の照射領域内に照射することができる。

したがって、本発明の照明装置は、小型であることを考慮して、当該装置から出射される光の利用効率を向上させることができる。

本発明に係る照明装置では、上記発光部は、上記励起光源からの励起光を受ける受光面を有しており、上記レンズの直径の端部は、上記受光面の外縁部と上記反射鏡の外縁部とを通る母線上にあることが好ましい。

上記構成によれば、レンズの外縁部が、受光面の外縁部と反射鏡の外縁部とを通る母線上にある。すなわち、レンズは、この母線と反射鏡の開口領域と発光部とで囲まれる領域内に設けられることとなる。

ここで、発光部から出射された光が反射鏡により反射されることなく、直接自装置の前方に出射される場合には、この光は、上記の領域を進むことになる。しかし、この光が、上記の領域のうち、少なくとも受光面の外縁部と上記の照射領域の外縁部とを結ぶ直線、及び、受光面の外縁部と反射鏡の開口領域の外縁部とを結ぶ直線で囲まれる領域内を進む場合には、上記の照射領域に照射されず、その他の領域（レンズの光軸から見て照射領域の外側の領域）に照射されることになる。その他の領域に照射される光は、上記の照射領域外への照射であるので、利用者がその照明装置の利用に際して必要としていない領域への照射であり、照明装置から出射される光の利用効率を低下させる要因となるものである。

したがって、レンズが、上記の母線と反射鏡の開口領域と発光部とで囲まれる領域内に設けられることにより、発光部から照射装置の前方に直接照射されていた光の上記の照射領域外への照射を確実に防止することができる。これにより、照射装置から出射される光の利用効率を向上させることができる。

本発明に係る照明装置では、上記レンズは、球形であることが好ましい。

上記構成によれば、球形のレンズの屈折率は、通常、凸レンズの屈折率よりも高い。すなわち、球形のレンズの焦点距離は、凸レンズの焦点距離よりも短い。このため、球形のレンズを凸レンズよりも発光部の近くに設置したとしても、この球形のレンズは、発光部が発光した光を屈曲することにより、上記の立体角を進む光線束を形成することができる。したがって、球形のレンズを利用することにより、レンズ自体の小型化を図ることができる。また、レンズの小型化により、照明装置の小型化を図ることができる。

本発明に係る照明装置では、上記レンズの表面には、照射された光の反射を防止する反射防止膜が設けられていることが好ましい。

上記構成によれば、レンズの表面に反射防止膜が設けられているので、発光部から出射された光がレンズで反射することを防止できる。このため、レンズで反射した光が反射鏡により反射されて、上記の照射領域外に照射されるのを防止することができる。

本発明に係る照明装置では、上記レンズは、無機材料からなることが好ましい。

上記発光部は、励起光が照射されることにより熱を発するので、この近くに備えられたレンズに伝熱し、その材質によってはレンズを変形させてしまう虞がある。

上記構成によれば、レンズが耐熱性の高い無機材料からなるので、発光部が発した熱によりレンズが変形してしまうことを防止できる。また、レンズの耐熱性が高いので、発光部が発した熱を、レンズを介して放熱することもできる。

本発明に係る照明装置では、上記反射鏡には、上記光軸を中心とした穴部が形成されていることが好ましい。

通常、照射装置は、発光部から出射された光が反射鏡により反射される場合、その反射した光が上記の照射領域に照射されるように設計されている。このため、反射鏡により反射された光が、照明装置内の部材（例えばレンズ）に照射あるいは当該部材を透過することにより、上記の照射領域外に照射されてしまう虞がある。

上記構成によれば、穴部が形成された領域では、発光部から出射された光が反射しないので、穴部が形成されていない場合に反射鏡により反射された光がレンズに照射され、当該レンズを透過することにより、上記の照射領域外に照射されてしまうことを防止できる。このため、反射鏡により反射された光のレンズへの不要な透過を防止し、光の利用効率の低下を防止することができる。

本発明に係る照明装置では、上記穴部は、上記光軸に対して垂直な面で、かつ、上記レンズの直径を含む面と同じ大きさであることが好ましい。

上記構成によれば、穴部とレンズとが同じ大きさであるので、反射鏡により反射された光のレンズへの不要な透過を確実に防止することができる。

本発明に係る車両用前照灯は、上記に記載の照明装置と、上記照明装置を収納する筐体と、を備えるものである。本発明の車両用前照灯は、上記の照明装置を筐体に収納しているので、上記と同様の効果を奏することができる。

本発明に係る照明装置は、以上のように、励起光を出射する励起光源と、上記励起光源から出射された励起光を受けて発光する発光部と、上記発光部から出射された光を反射する反射鏡と、上記発光部から出射された光を屈曲するレンズと、を備え、上記反射鏡の光軸に対して垂直な平面に、当該反射鏡から出射された光が照射される照射領域は、自装置の配光基準を満たす領域内で、かつ、当該反射鏡の開口領域よりも大きく、上記レンズは、上記発光部からの光を受けることにより、上記光軸、及び、上記照射領域の外縁部と上記レンズの直径の端部とを結ぶ直線が形成する立体角内を進む光線束を形成する構成である。

それゆえ、本発明の照明装置は、小型であることを考慮して、当該装置から出射される光の利用効率を向上させることができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係るヘッドランプの構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るヘッドランプが備える光ファイバーの出射端部と発光部との位置関係を示す図である。 本発明の一実施形態に係るヘッドランプの変形例の構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るヘッドランプが備える出射調整レンズの変形例と発光部との位置関係を示す斜視図である。 深い反射鏡に発光部が設けられた場合の、発光部から出射された光がヘッドランプの前方に直接出射される場合の照射領域への照射可否を説明するための図である。 浅い反射鏡に発光部が設けられた場合の、発光部から出射された光がヘッドランプの前方に直接出射される場合の照射領域への照射可否を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るヘッドランプが備える出射調整レンズが球形レンズである場合における発光部から出射された光の進む様子を示す図である。 本発明の一実施形態に係るヘッドランプが備える出射調整レンズが両凸レンズである場合における発光部から出射された光の進む様子を示す図である。 本発明の位置実施形態に係るヘッドランプに穴部を設ける理由を説明するための図であり、（ａ）は、発光部から出射され、反射鏡により反射された光が進む様子を示す図であり、（ｂ）は、発光部の前方に両凸レンズを備えた場合の反射鏡により反射された光が進む様子を示す図である。 本発明の一実施形態に係るヘッドランプが備える半導体レーザの具体的な構成を示すものであり、（ａ）は半導体レーザの回路図を模式的に示す図であり、（ｂ）は半導体レーザの基本構造を示す斜視図である。

本発明の実施の一形態について図１〜図１０に基づいて説明すれば、以下のとおりである。ここでは、本発明の照明装置の一例として、自動車用のヘッドランプ（車両用前照灯）１を例に挙げて説明する。ただし、本発明の照明装置は、自動車以外の車両・移動物体（例えば、人間・船舶・航空機・潜水艇・ロケットなど）のヘッドランプとして実現されてもよいし、その他の照明装置として実現されてもよい。その他の照明装置として、例えば、サーチライト、プロジェクター、家庭用照明器具を挙げることができる。

ヘッドランプ１は、走行用前照灯（ハイビーム）の配光特性基準を満たしていてもよいし、すれ違い用前照灯（ロービーム）の配光特性基準を満たしていてもよい。

（ヘッドランプ１の構成）
図１は、ヘッドランプ１の構成を示す断面図である。同図に示すように、ヘッドランプ１は、半導体レーザアレイ（励起光源）２、非球面レンズ４、光ファイバー５、フェルール６、発光部７、反射鏡８、透明板９、ハウジング１０、エクステンション１１、外部レンズ１２、出射調整レンズ（レンズ）２０および支持体２１を備えている。半導体レーザアレイ２、光ファイバー５、フェルール６および発光部７によって発光装置の基本構造が形成されている。また、この発光装置と、出射調整レンズ２０および反射鏡８とによって照明装置の基本構造が形成されている。

半導体レーザアレイ２は、励起光を出射する励起光源として機能し、複数の半導体レーザ（半導体レーザ素子）３を基板上に備えるものである。半導体レーザ（励起光源）３のそれぞれからレーザ光が発振される。励起光源として複数の半導体レーザ３を用いる必要は必ずしもなく、半導体レーザ３を１つのみ用いてもよい。しかし、高出力のレーザ光を得るためには、複数の半導体レーザ３を用いることが好ましい。

半導体レーザ３は、１チップに１つの発光点を有するものであり、例えば、４０５ｎｍ（青紫色）のレーザ光を発振し、出力１．０Ｗ、動作電圧５Ｖ、電流０．６Ａのものであり、直径５．６ｍｍのパッケージに封入されているものである。半導体レーザ３が発振するレーザ光は、４０５ｎｍに限定されず、３８０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の波長範囲にピーク波長を有するレーザ光であればよい。なお、３８０ｎｍより小さい波長のレーザ光を発振する良質な短波長用の半導体レーザを作製することが可能であれば、本実施の形態の半導体レーザ３として、３８０ｎｍより小さい波長のレーザ光を発振するように設計された半導体レーザを用いることも可能である。

非球面レンズ４は、半導体レーザ３から発振されたレーザ光（励起光）を、光ファイバー５の一方の端部である入射端部５ｂに入射させるためのレンズである。例えば、非球面レンズ４として、アルプス電気製のＦＬＫＮ１ ４０５を用いることができる。上述の機能を有するレンズであれば、非球面レンズ４の形状および材質は特に限定されないが、４０５ｎｍ近傍の透過率が高く、かつ耐熱性のよい材料であることが好ましい。

光ファイバー５は、半導体レーザ３が発振したレーザ光を発光部７へと導く導光部材であり、複数の光ファイバーの束である。この光ファイバー５は、上記レーザ光を受け取る複数の入射端部５ｂと、入射端部５ｂから入射したレーザ光を出射する複数の出射端部５ａとを有している。複数の出射端部５ａは、発光部７のレーザ光照射面（受光面）７ａ（図２参照）における互いに異なる領域に対してレーザ光を出射する。換言すれば、複数の出射端部５ａは、発光部７の互いに異なる部分に対してレーザ光を出射する。出射端部５ａは、レーザ光照射面７ａに接触していてもよいし、僅かに間隔を置いて配置されてもよい。

光ファイバー５は、中芯のコアを、当該コアよりも屈折率の低いクラッドで覆った２層構造をしている。コアは、レーザ光の吸収損失がほとんどない石英ガラス（酸化ケイ素）を主成分とするものであり、クラッドは、コアよりも屈折率の低い石英ガラスまたは合成樹脂材料を主成分とするものである。例えば、光ファイバー５は、コアの径が２００μｍ、クラッドの径が２４０μｍ、開口数ＮＡが０．２２の石英製のものであるが、光ファイバー５の構造、太さおよび材質は上述のものに限定されず、光ファイバー５の長軸方向に対して垂直な断面は矩形であってもよい。

なお、導光部材として光ファイバー以外の部材、または光ファイバーと他の部材とを組み合わせたものを用いてもよい。この導光部材は、半導体レーザ３が発振したレーザ光を受け取る少なくとも１つの入射端部と当該入射端部から入射したレーザ光を出射する複数の出射端部とを有するものであればよい。例えば、少なくとも１つの入射端部を有する入射部、および複数の出射端部を有する出射部を光ファイバーとは別の部材として形成し、これら入射部および出射部を光ファイバーの両端部に接続してもよい。

図２は、出射端部５ａと発光部７との位置関係を示す図である。同図に示すように、フェルール６は、光ファイバー５の複数の出射端部５ａを発光部７のレーザ光照射面７ａに対して所定のパターンで保持する。換言すれば、発光部７は、半導体レーザ３からのレーザ光を受けるレーザ光照射面７ａを有している。このフェルール６は、出射端部５ａを挿入するための孔が所定のパターンで形成されているものでもよいし、上部と下部とに分離できるものであり、上部および下部の接合面にそれぞれ形成された溝によって出射端部５ａを挟み込むものでもよい。

このフェルール６は、反射鏡８から延出する棒状または筒状の部材などによって反射鏡８に対して固定されていればよい。フェルール６の材質は、特に限定されず、例えばステンレススチールである。なお、図２では、便宜上、出射端部５ａを３つ示しているが、出射端部５ａの数は３つに限定されない。

発光部７は、出射端部５ａから出射されたレーザ光を受けて発光するものであり、レーザ光を受けて発光する蛍光体を含んでいる。具体的には、発光部７は、蛍光体保持物質としてのシリコーン樹脂の内部に蛍光体が分散されているものである。シリコーン樹脂と蛍光体との割合は、１０：１程度である。また、発光部７は、蛍光体を押し固めたものであってもよい。蛍光体保持物質は、シリコーン樹脂に限定されず、ガラスであってもよい。

上記蛍光体は、酸窒化物系のものであり、青色、緑色および赤色の蛍光体がシリコーン樹脂に分散されている。半導体レーザ３は、４０５ｎｍ（青紫色）のレーザ光を発振するため、発光部７に当該レーザ光が照射されると白色光が発生する。それゆえ、発光部７は、波長変換材料であるといえる。

なお、半導体レーザ３は、４５０ｎｍ（青色）のレーザ光（または、４４０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の波長範囲にピーク波長を有する、いわゆる「青色」近傍のレーザ光）を発振するものでもよく、この場合には、上記蛍光体は、黄色の蛍光体、または緑色の蛍光体と赤色の蛍光体との混合物である。黄色の蛍光体とは、５６０ｎｍ以上５９０ｎｍ以下の波長範囲にピーク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以下の波長範囲にピーク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以下の波長範囲にピーク波長を有する光を発する蛍光体である。

上記蛍光体は、サイアロン蛍光体と通称されるものが好ましい。サイアロンとは、窒化ケイ素のシリコン原子の一部がアルミニウム原子に、窒素原子の一部が酸素原子に置換された物質である。サイアロン蛍光体は、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）にアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、シリカ（ＳｉＯ_２）および希土類元素などを固溶させて作ることができる。

また、上記蛍光体の別の好適な例としては、III−Ｖ族化合物半導体のナノメータサイズの粒子を用いた半導体ナノ粒子蛍光体を用いることもできる。同一の化合物半導体（例えばインジュウムリン：ＩｎＰ）を用いても、その粒子径を変更させることにより、量子サイズ効果によって発光色を変化させることができることが半導体ナノ粒子蛍光体の特徴の一つである。例えばＩｎＰでは、粒子サイズが３〜４ｎｍ程度のときに赤色に発光する。ここで、粒子サイズは透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）にて評価した。

また、この蛍光体は半導体ベースであるので蛍光寿命が短く、励起光のパワーを素早く蛍光として放射できるのでハイパワーの励起光に対して耐性が強いという特徴もある。これは、上記半導体ナノ粒子蛍光体の発光寿命が１０ナノ秒程度と、希土類を発光中心とする通常の蛍光体材料に比べて５桁も小さいためである。発光寿命が短いため、励起光の吸収と蛍光の発光を素早く繰り返すことができる。

その結果、強い励起光に対して高効率を保つことができ、蛍光体からの発熱が低減される。よって、光変換部材が熱により劣化（変色や変形）するのをより抑制することができる。これにより、光の出力が高い発光素子を光源として用いる場合に、発光装置の寿命が短くなるのをより抑制することができる。

発光部７の形状および大きさは、例えば、２ｍｍ×１ｍｍ×１ｍｍの直方体である。この場合、半導体レーザ３からのレーザ光を受けるレーザ光照射面７ａの面積は、２ｍｍ^２である。日本国内で法的に規定されている車両用ヘッドランプの配光パターン（配光分布）は、鉛直方向に狭く、水平方向に広いため、発光部７の形状を、水平方向に対して横長（断面略長方形形状）にすることにより、上記配光パターンを実現しやすくなる。発光部７は、直方体でなくてもよく、レーザ光照射面７ａが楕円または円である筒状であってもよい。レーザ光照射面７ａが円の場合の直径は、例えば２ｍｍである。また、レーザ光照射面７ａは、平面である必要は必ずしもなく、曲面であってもよい。ただし、レーザ光の反射を制御するためには、レーザ光照射面７ａは、レーザ光の光軸に対して垂直な平面であることが好ましい。

また、発光部７は、図１に示すように、透明板９の内側（出射端部５ａが位置する側）の面において、出射端部５ａと対向する位置に固定されている。発光部７の位置の固定方法は、この方法に限定されず、反射鏡８から延出する棒状または筒状の部材によって発光部７の位置を固定してもよい。

以上のように、半導体レーザ３から高出力のレーザ光が発光部７に照射され、発光部７がこのレーザ光を受けることができるので、例えば発光部７から放射される光束が少なくとも１２００ｌｍ（ルーメン）以上、発光部７の輝度が少なくとも８０ｃｄ（カンデラ）／ｍｍ^２以上という高輝度・高光束のヘッドランプ１を実現することができる。さらに、高輝度のヘッドランプ１が実現されることにより、また、例えばＨＩＤランプのように、出射光形成のための放電を行うためのバラストを必要としないので、小型のヘッドランプ１を実現することができる。

反射鏡８は、発光部７から出射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ものである。すなわち、反射鏡８は、発光部７からの光を反射することにより、ヘッドランプ１の前方へ進む光線束を形成する。この反射鏡８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）の部材である。

また、図１に示すように、反射鏡８の光軸に対して垂直な平面に、反射鏡８から出射された光が照射される照射領域Ｓ１は、自装置の配光基準を満たす領域内で、かつ、反射鏡８の開口領域Ｓ２よりも大きい。すなわち、反射鏡８が形成する光線束は、ヘッドランプ１の配光基準を満たす領域内で、かつ、当該反射鏡８の開口領域Ｓ２よりも大きい照射領域Ｓ１を、上記垂直な平面に形成する。

ここで、反射鏡８における発光部７の設置位置について説明する。発光部７の中心軸は、反射鏡８の光軸（中心軸）とほぼ一致するように設置されている。また、発光部７から出射された光が反射鏡８に照射されたとき、その反射光が形成する光線束が照射領域Ｓ１内に出射される位置（光学系焦点位置）に設置されている。この光学系焦点位置が２以上存在する場合には、発光部７は、フェルール６に近い側の位置に設置される。本実施の形態では、反射鏡の開口領域Ｓ２の直径は３０ｍｍ、反射鏡８の開口領域Ｓ２から底部（穴部３０が形成されている領域）までの長さ（深さ）は４０ｍｍであり、開口領域Ｓ２から３５ｍｍの位置を光学系焦点位置として発光部７が設けられている。つまり、反射鏡８として、光学系焦点位置が深い反射鏡（開口領域Ｓ２から底部側に離れた位置に光学系焦点位置がある光学系）を用いているので、照射領域Ｓ１外に照射される不要な光を少なくすることができる。

透明板９は、透明な樹脂板であり、発光部７を保持している。この透明板９を、半導体レーザ３からのレーザ光を遮断するとともに、発光部７においてレーザ光を変換することにより生成された白色光（インコヒーレントな光）を透過する材質で形成することが好ましい。発光部７によってコヒーレントなレーザ光は、そのほとんどがインコヒーレントな白色光に変換される。しかし、何らかの原因でレーザ光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９によってレーザ光を遮断することにより、レーザ光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９以外の部材によって発光部７を保持する場合には、透明板９を省略することが可能である。

ハウジング（筐体）１０は、ヘッドランプ１の本体を形成しており、反射鏡８等を収納している。光ファイバー５は、このハウジング１０を貫いており、半導体レーザアレイ２は、ハウジング１０の外部に設置される。半導体レーザアレイ２は、レーザ光の発振時に発熱するが、ハウジング１０の外部に設置することにより半導体レーザアレイ２を効率良く冷却することが可能となる。また、半導体レーザ３は、故障する可能性があるため、交換しやすい位置に設置することが好ましい。これらの点を考慮しなければ、半導体レーザアレイ２をハウジング１０の内部に収納してもよい。

エクステンション１１は、反射鏡８の前方の側部に設けられており、ヘッドランプ１の内部構造を隠して見栄えを良くするとともに、反射鏡８と車体との一体感を高めている。このエクステンション１１も反射鏡８と同様に金属薄膜がその表面に形成された部材である。

外部レンズ１２は、ハウジング１０の開口部に設けられており、ヘッドランプ１を密封している。発光部７が発生し、反射鏡８によって反射された光は、外部レンズ１２を通ってヘッドランプ１の前方へ出射される。

出射調整レンズ２０は、反射鏡８から出射される光のうち、特に発光部７から直接出射されていた光を照射領域Ｓ１内に照射するように、その光の出射方向を調整するものである。換言すれば、出射調整レンズ２０は、発光部７から出射された光を屈曲するものであり、発光部７からの光を受けることにより、反射鏡８の光軸、及び、照射領域Ｓ１の外縁部と出射調整レンズ２０の直径の端部とを結ぶ直線が形成する立体角内を進む光線束を形成するものである。図１では、この直線は、照射領域Ｓ１の外縁部Ｇ及びＨと、出射調整レンズ２０の直径の端部Ｃ及びＤとをそれぞれ結んで形成される。

この出射調整レンズ２０は、図１では、材質ＬａＳＦＮ９（屈折率：１．８５〜１．８９）、直径６ｍｍ、焦点距離２．７〜２．８ｍｍの球形レンズであり、発光部７のレーザ光照射面７ａとは反対側の表面（白色光を出射する発光部７の表面のうち、フェルール６から最も遠い表面であり、出射調整レンズ２０と対向する表面）である発光面７ｂ（図２参照）から２．７ｍｍ前方に設置されている。つまり、出射調整レンズ２０は、その焦点位置に発光部７の発光面７ｂの中心が位置するように設置されている。なお、出射調整レンズ２０の材質としては、これに限らず、ＢＫ（ボロシリケート・クラウン）７や、無機ガラス及びプラスチックの組合せなどの無機材料でもよく、メタクリル酸メチル、ポリカーボネイトなどの有機材料であってもよいが、出射調整レンズ２０の耐熱性を考慮すれば、その材質として無機材料を選択することが好ましい。無機材料は、耐熱性に優れているので、出射調整レンズ２０の熱変形を防ぐことができるというだけでなく、発光部７が発した熱を、出射調整レンズ２０を介して放熱できるという副次的な効果も得ることが可能である。

なお、出射調整レンズ２０は、球形レンズに限らず、例えば図３に示すような両凸レンズであってもよい。図３は、ヘッドランプ１の変形例を示す断面図である。この場合、出射調整レンズ２０としては、例えば、材質ＢＫ７、直径６ｍｍ、焦点距離６．４ｍｍの両凸レンズとなる。つまり、両凸レンズである出射調整レンズ２０は、球形の場合よりもその焦点距離が長くなるので、発光部７から離れた位置（反射鏡８の開口領域Ｓ２側）に設置される。この他、出射調整レンズ２０は、材質ＢＫ７、直径６ｍｍ、焦点距離８ｍｍの平凸レンズであってもよいが、平凸レンズの焦点距離が球形レンズ及び両凸レンズよりも長いので、これらのレンズよりも発光部７から離れた位置に設置されることとなる。発光部７の近くに設置することができれば、出射調整レンズ２０の大きさを小さくすることができるので、この点を考慮すれば、出射調整レンズ２０として球形レンズを設置することが好ましい。

また、出射調整レンズ２０は、その直径の端部が、レーザ光照射面７ａの外縁部と反射鏡８の外縁部とを通る母線上となるように設置されている。図１では、出射調整レンズ２０の直径の端部Ｃ及びＤが、レーザ光照射面７ａの外縁部Ｅ及びＦと開口領域Ｓ２の外縁部Ａ及びＢとをそれぞれ通る母線Ｌ１及びＬ２上にある。なお、この母線上に出射調整レンズ２０を設置する理由については後述する。

また、出射調整レンズ２０の表面には、照射された光の反射を防止する反射防止膜が設けられている。上述のように、出射調整レンズ２０の耐熱性を考慮すれば、反射防止膜の材質としても無機材料を選択することが好ましい。

出射調整レンズ２０の表面に反射防止膜を設けない場合、発光部７から出射された光が出射調整レンズ２０の表面（例えば発光面７ｂと対向する表面）で反射し、反射鏡８に照射される可能性がある。反射鏡８が、発光部７から直接出射された光だけでなく、発光部７以外の部材から出射された光も照射領域Ｓ１に照射することは、その調整が非常に複雑となるので、現実的には非常に困難である。このため、本実施の形態では、反射鏡８は、少なくとも発光部７からの光を照射領域Ｓ１に照射できるように設計されている。したがって、この設計において反射防止膜を設けない場合には、発光部７以外の部材から出射され、反射鏡８が反射した光が、照射領域Ｓ１内に出射されるとは限らない。

一方、出射調整レンズ２０の表面に反射防止膜を設けた場合には、発光部７から出射された光の出射調整レンズ２０での反射を防止できるので、出射調整レンズ２０で反射した光が反射鏡８により反射されて、照射領域Ｓ１外に照射されるのを防止できる。なお、反射鏡８が、発光部７以外の部材からの光も照射領域Ｓ１に照射することができる場合には、出射調整レンズ２０の表面に反射防止膜を設ける必要はない。

支持体２１は、反射鏡８に固定され、出射調整レンズ２０を支持するものであり、例えば透明板９と同一材料からなる。図１では、支持体２１は、直径の端部Ｄを含む出射調整レンズ２０の表面に沿って支持している。支持体２１は、出射調整レンズ２０を反射鏡８内の光学系焦点位置に設置することが可能なものであり、反射鏡８が反射した光及び出射調整レンズ２０を透過した光の妨げとなりにくい位置に設置されていることが好ましい。また、支持体２１は、この光の妨げとなりにくい材質からなることが好ましい。

なお、ヘッドランプ１は、出射調整レンズ２０の代わりに、図４に示すように、出射調整レンズ２０と支持体２１とが一体となった出射調整レンズ（レンズ）２０Ａを備えていてもよい。図４は、出射調整レンズ２０Ａと発光部７との位置関係を示す斜視図である。出射調整レンズ２０Ａは、出射調整レンズ２０と同じ材質からなる矩形状の板の中心部に出射調整レンズ２０と同じ大きさのレンズが形成され、その中心軸と発光部７の中心軸とが一致するように設けられている。また、出射調整レンズ２０Ａの長手方向の長さは、反射鏡８の光学系焦点位置とほぼ同じ長さとなるように形成されており、出射調整レンズ２０Ａを光学系焦点位置に嵌め込むことが可能なようになっている。この場合、反射鏡８には、出射調整レンズ２０の４隅を光学系焦点位置に嵌着可能な嵌着部が形成されていてもよい。なお、出射調整レンズ２０Ａの形状および材質は、上記に限らず、出射調整レンズ２０と同じ機能を発揮し、反射鏡８に嵌着可能な構成を実現できればよい。

出射調整レンズ２０Ａを用いる場合には、例えば出射調整レンズを交換するときに、光軸調整を行うことなく、出射調整レンズ２０Ａを反射鏡８に嵌着するだけでよい。すなわち、出射調整レンズ２０Ａを用いることにより、レンズ交換時の利用者の手間を省くことができる。

また、反射鏡８には、その光軸を中心とした穴部３０が形成されている。この穴部３０は、発光部７が出射した光が反射鏡８により反射され、その反射した光が出射調整レンズ２０を透過することを防ぐために設けられている。また、穴部３０は、反射鏡８の光軸に対して垂直な面で、かつ、出射調整レンズ２０の直径を含む面と同じ大きさである。この場合、反射鏡８により反射された光の出射調整レンズ２０への不要な透過を確実に防止することができる。なお、穴部３０を設ける具体的な理由については後述する。

（出射調整レンズ２０の設置位置について）
次に、出射調整レンズ２０の設置位置について、図５〜図８を用いて説明する。すなわち、図１に示す直線Ｌ１及びＬ２上に、出射調整レンズ２０を設置する理由について説明する。図５及び図６は、発光部７から出射された光が、ヘッドランプの前方に直接出射される場合の照射領域Ｓ１への照射可否を説明するための図である。なお、図５及び図６では、発光部７及び反射鏡８を備え、発光部７にレーザ光が照射され、発光部７により変換された光を反射鏡８の前方に出射するヘッドランプ１００を示すものであり、ヘッドランプ１のように出射調整レンズ２０を備えていないものとする。また、図７及び図８は、発光部７から出射された光の進む様子を示す図である。

図５は、反射鏡８の内部に光学系焦点位置があり、その位置に発光部７が設置されている場合を示している。すなわち、図５は、反射鏡８の開口領域Ｓ２が発光部７よりも前方にあり（反射鏡８が深く）、反射鏡８内部に発光部７が設けられている場合を示すものである。

図５の直線Ｌ３及びＬ４は、発光部７のレーザ光照射面７ａの外縁部Ｅ及びＦを通り、かつ、反射鏡８の開口領域Ｓ２の外縁部Ａ及びＢと照射領域Ｓ１の外縁部Ｇ及びＨとをそれぞれ結んだ直線（図１参照）と平行な直線である。発光部７から出射され、反射鏡８により反射されない光のうち、この直線Ｌ３及びＬ４と反射鏡８の光軸Ｌａとにより形成される立体角内を通る光は、照射領域Ｓ１内に照射される一方、それ以外の立体角内（直線Ｌ１及びＬ２と直線Ｌ３及びＬ４とによりそれぞれ形成される立体角内；図５の領域Ｐ）を通る光は、照射領域Ｓ１内に照射されないので、不要な方向へ向かう光となる。つまり、直線Ｌ３及びＬ４は、反射鏡８により反射されずに前方に出射される光が照射領域Ｓ１に照射されるか否かの境界線を示している。

また、図６は、反射鏡８の外部に光学系焦点位置があり、その位置に発光部７が設置されている場合を示している。すなわち、図６は、反射鏡８の開口領域Ｓ２が発光部７よりも後方にあり（反射鏡８が浅く）、反射鏡８外部に発光部７が設けられている場合を示すものである。

この場合、直線Ｌ３及びＬ４は、図１に示す上記の点Ａ及びＢと点Ｇ及びＨとをそれぞれ結んだ直線と平行であるので、この直線Ｌ３及びＬ４と光軸Ｌａとにより形成される立体角は図５の場合と同じとなる。一方、直線Ｌ１及びＬ２と光軸Ｌａとにより形成される立体角は、図５の場合と比較して大きくなる。したがって、照射領域Ｓ１内に照射される光線束は、図５の場合と同じであるが、照射領域Ｓ１内に照射されない光線束（不要な方向へ向かう光：図６の領域Ｑを通る光）は、図５の場合よりも大きくなってしまう。

発光部７から出射した光で、反射鏡８の前方に直接出射される光の光線束のうち、不要な方向へ出射される光の光線束の割合は、反射鏡８の深さに依存するものであるが、図５のように、ヘッドランプ１００に深い反射鏡８を使用した場合であっても２５％〜４０％程度、図６のように、ヘッドランプ１００に浅い反射鏡８を使用した場合には５０％〜７５％程度にもなる。すなわち、所望の方向にある照射領域Ｓ１に出射される光は、発光部７から出射した光で、かつ、反射鏡８の前方に直接出射される光のうちの２５％〜７５％しかなく、この値がヘッドランプ１００から出射される光の利用効率となる。つまり、ヘッドランプ１００から出射される光の利用効率を向上させるためには、領域Ｐ及びＱを通る、発光部７から出射された光を、照射領域Ｓ１内に照射させる必要がある。

本実施の形態のヘッドランプ１には、上述のように、発光部７の前方に出射調整レンズ２０が設置されている。このため、図７に示すように、発光部７から反射鏡８の前方に直接出射されていた光が出射調整レンズ２０を透過することにより、その光を照射領域Ｓ１内に照射できる。このため、照射領域Ｓ１外に照射される光を少なくすることができるので、光の利用効率を向上させることができる。また、出射調整レンズ２０として両凸レンズを使用した場合（図３参照）も、図８に示すように、発光部７から反射鏡８の前方に直接出射されていた光が出射調整レンズ２０を透過することにより、その光を照射領域Ｓ１内に照射できる。

ここで、ヘッドランプ１は、発光部７の高輝度化及び小型化を図ることにより、その小型化を実現している。このため、発光部７の前方にレンズを設けて、反射鏡８の光軸に対して垂直な平面に、一点に集光させる、あるいは、開口領域Ｓ２と同じ大きさを有する領域に平行光として照射させるだけでは、上記領域Ｐ及びＱを通る光を少なくすることはできるが、利用者の安全性や利便性等を考慮した場合には光の利用効率を低下させてしまうことになりかねない。

しかし、出射調整レンズ２０は、反射鏡８により反射されずに、発光部７から反射鏡８の前方に直接出射されていた光を受けて屈曲することにより、ヘッドランプ１の配光基準を満たし、かつ、反射鏡８の開口領域Ｓ２よりも大きい領域である照射領域Ｓ１に照射することができる。これにより、ヘッドランプ１は、照射領域Ｓ１外の不要な方向へ出射される光を少なくすることができるので、反射鏡８の前方に出射される光の利用効率を向上させることができる。

なお、ヘッドランプ１では、例えば図１及び図３に示す直線Ｌ１及びＬ２のなす角度が４５°、出射調整レンズ２０表面の反射率が５％である場合には、その光の利用効率を、出射調整レンズ２０無しの場合と比べて、１５％向上させることができると想定される。また、直線Ｌ１及びＬ２のなす角度が９０°、出射調整レンズ２０表面の反射率が５％である場合には、３０％向上させることができると想定される。

また、光の利用効率の向上により、従来よりも明るい照射光を得ることが可能なヘッドランプ１を実現することができる。さらに、従来よりも明るい光を出射することができるので、従来のヘッドランプと同じ明るさの照射光を出射する場合には、従来のヘッドランプよりも少ない消費電力で出射することができる。

また、本実施の形態では、光の利用効率を１００％に近づけるために、図１に示すように、深い反射鏡８を使用し、出射調整レンズ２０の直径の端部Ｃ及びＤがそれぞれ直線Ｌ１及びＬ２上となるようにその屈折率及び設置位置を調整している。深い反射鏡８を使用することにより、発光部７から反射鏡８の開口領域Ｓ２までの距離を十分長くすることができるので、上記領域Ｐ及びＱを通る光線束を少なくすることができる。また、直線Ｌ１及びＬ２間に出射調整レンズ２０を設置することにより、上記領域Ｐ及びＱを通る光がこの出射調整レンズ２０を透過することができるので、不要な方向へ向かう光（照射領域Ｓ１外に照射される光）をほとんど無くすことができる。

また、本実施の形態では、発光部７は、半導体レーザ３から出射されたレーザ光を受けて発光することにより白色光に変換しているので、その大きさを十分に小さくすることができる。発光部７の小型化にあわせて、その直径の端部が、レーザ光照射面７ａの外縁部と反射鏡８の外縁部とを通る母線上にある出射調整レンズ２０を小型化することができる。また、出射調整レンズ２０の小型化により、たとえ反射鏡８に穴部３０が形成されていなくても、反射鏡８が反射した光で、かつ、出射調整レンズ２０を透過する光の光線束を少なくすることができる。なお、反射鏡８に穴部３０を形成した場合には、より確実にこの光線束を少なくすることができる。

（穴部３０について）
次に、図９を用いて、ヘッドランプ１に穴部３０を設ける具体的な理由について説明する。図９は、穴部３０を設ける理由を説明するための図であり、（ａ）は、発光部７から出射され、反射鏡８により反射された光が進む様子を示す図であり、（ｂ）は、発光部７の前方に両凸レンズを備えた場合の反射鏡８により反射された光が進む様子を示す図である。

図９（ａ）に示すように、ヘッドランプ１００では、発光部７から出射された光は、反射鏡８で反射され、その前方に出射される。反射鏡８は、通常、反射した光が照射領域Ｓ１に照射されるように設計されている。このため、出射調整レンズ２０が設けられていない場合には、反射した光の進行方向に、その光を遮る、もしくは、その方向に変化を与えるような部材が無いので、反射した光は、所望の方向に（照射領域Ｓ１に照射されるように）進む。

一方、図９（ｂ）に示すように、発光部７の前方に出射調整レンズ２０を設けた場合、反射鏡８により反射された光の一部は、出射調整レンズ２０を透過する。これにより、出射調整レンズ２０に照射される、反射鏡８が反射した光は、発光部７から出射された光とは入射角度が異なるため、中心軸付近を除いては、集光された後、照射領域Ｓ１外へと発散してしまう。つまり、出射調整レンズ２０に照射される、反射鏡８が反射した光は、反射鏡８に投影される出射調整レンズ２０の投影像とほぼ同じ領域（やや小さい領域）において反射された光であり、この光が出射調整レンズ２０を透過すると、その向きは所望の方向ではなくなってしまう。なお、この領域は、反射鏡８における出射調整レンズ２０の占有領域（真正面からヘッドランプ１を見た時の反射鏡８の全領域に占める出射調整レンズ２０の領域）とほぼ同じ領域ともいえる。

このため、図１に示すように、反射鏡８にその光軸を中心とした穴部３０を形成することにより、穴部３０が形成された領域（上記の占有領域の少なくとも一部）では、発光部７から出射された光が反射しない。つまり、図１に示す反射鏡８の位置に穴部３０を形成することにより、出射調整レンズ２０を透過する、反射鏡８が反射した光の光線束、すなわち不要な方向に出射される光を少なくすることで、ヘッドランプ１における光の利用効率の低下を防止することができる。なお、レーザ光を反射鏡８内に導入するための穴部は少なくとも必要であるが、出射調整レンズ２０を透過することにより不要な方向に出射されてしまう光の光線束は、ヘッドランプ１全体から出射される光の光線束に比べ十分に少ないので、この光の照射方向を考慮しない場合には、ヘッドランプ１に穴部３０を設けなくてもよい。

また、より光の利用効率を向上させるためには、反射鏡８が反射した光すべてが出射調整レンズ２０を透過しないようにヘッドランプ１が構成されていればよい。この場合、穴部３０の大きさを、少なくとも光軸に垂直な面で、かつ、出射調整レンズ２０の直径を含む面と同じ大きさとすればよい。これにより、反射鏡８により反射された光が出射調整レンズ２０を透過することがなくなり、出射調整レンズ２０への不要な透過を確実に防止することができる。

（半導体レーザ３の構造）
次に半導体レーザ３の基本構造について説明する。図１０（ａ）は、半導体レーザ３の回路図を模式的に示したものであり、図１０（ｂ）は、半導体レーザ３の基本構造を示す斜視図である。同図に示すように、半導体レーザ３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。

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の他の例として、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、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、ＣｒＯ_２およびＣｅＯ_２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。

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。

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。

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。

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、ＡｌＧａＩｎＡｓＰＮＳｂ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、ＺｎＭｇＳＳｅＴｅ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。

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。

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。

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、励起光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。

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より励起光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できる。

クラッド層１１３・クラッド層１１２は、ｎ型およびｐ型それぞれのＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＡｌＡｓ、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＩｎＳｂ、ＧａＳｂ、及びＡｌＮに代表されるＩＩＩ−Ｖ属化合物半導体、並びに、ＺｎＴｅ、ＺｅＳｅ、ＺｎＳおよびＺｎＯ等のＩＩ−ＶＩ属化合物半導体のいずれの半導体によって構成されていてもよく、順方向バイアスをアノード電極１７及びカソード電極１９に印加することで活性層１１１に電流を注入できるようになっている。

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。

（発光部７の発光原理）
次に、半導体レーザ３から発振されたレーザ光による蛍光体の発光原理について説明する。

まず、半導体レーザ３から発振されたレーザ光が発光部７に含まれる蛍光体に照射されることにより、蛍光体内に存在する電子が低エネルギー状態から高エネルギー状態（励起状態）に励起される。

その後、この励起状態は不安定であるため、蛍光体内の電子のエネルギー状態は、一定時間後にもとの低エネルギー状態（基底準位のエネルギー状態または励起準位と基底準位との間の準安定準位のエネルギー状態）に遷移する。

このように、高エネルギー状態に励起された電子が、低エネルギー状態に遷移することによって蛍光体が発光する。

白色光は、等色の原理を満たす３つの色の混色、または補色の関係を満たす２つの色の混色で構成でき、この原理に基づき、半導体レーザから発振されたレーザ光の色と蛍光体が発する光の色とを、上述のように組み合わせることにより白色光を発生させることができる。

（本発明の別の表現）
本発明は、以下のようにも表現できる。

すなわち、本発明に係るレーザ照明光源（照明装置）は、励起光源である半導体レーザから発せられた励起光により、蛍光体発光部を発光させ、反射光学系によって所定の方向へ光線束を放射するレーザ照明光源であって、蛍光体発光部の前面（反射光学系の開口部側）に小型レンズを更に有し、反射光学系の開口部の外縁と蛍光体発光部とを結ぶ錐線を小型レンズの有効径とするものである。

（補足）
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る。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を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。

例えば、本実施の形態では、発光部７と出射調整レンズ２０とが離れた構成となっているが、これに限らず、これらの部材が接していてもよい。また、これらの部材が一体形成されていてもよい。この場合には、発光部７から出射された光を照射領域Ｓ１に照射することが可能な屈折率を有していることが必要となるが、出射調整レンズ２０をさらに小さくすることができるので、レーザ光入射分（例えば光ファイバー分）以外の穴部を反射鏡８に設けなくても不要な方向への光の出射を抑制することができる。

本発明は、出射される光の利用効率を向上させることが可能な照明装置を提供するものであり、例えば車両用のヘッドランプやダウンライトなどの室内用照明装置に適用することができる。

１ ヘッドランプ（照明装置、車両用前照灯）
２ 半導体レーザアレイ（励起光源）
３ 半導体レーザ（励起光源）
７ 発光部
７ａ レーザ光照射面（受光面）
８ 反射鏡
１０ ハウジング（筐体）
２０ 出射調整レンズ（レンズ）
２０Ａ 出射調整レンズ（レンズ）
３０ 穴部
Ｓ１ 照射領域
Ｓ２ 開口領域

Claims (8)

1. 励起光を出射する励起光源と、
   上記励起光源から出射された励起光を受けて発光する発光部と、
   上記発光部から出射された光を反射する反射鏡と、
   上記発光部から出射された光を屈曲するレンズと、を備え、
   上記反射鏡の光軸に対して垂直な平面に、当該反射鏡から出射された光が照射される照射領域は、自装置の配光基準を満たす領域内で、かつ、当該反射鏡の開口領域よりも大きく、
   上記レンズは、上記発光部からの光を受けることにより、上記光軸、及び、上記照射領域の外縁部と上記レンズの直径の端部とを結ぶ直線が形成する立体角内を進む光線束を形成するものであることを特徴とする照明装置。
2. 上記発光部は、上記励起光源からの励起光を受ける受光面を有しており、
   上記レンズの直径の端部は、上記受光面の外縁部と上記反射鏡の外縁部とを通る母線上にあることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 上記レンズは、球形であることを特徴とする請求項１または２に記載の照明装置。
4. 上記レンズの表面には、照射された光の反射を防止する反射防止膜が設けられていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の照明装置。
5. 上記レンズは、無機材料からなることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の照明装置。
6. 上記反射鏡には、上記光軸を中心とした穴部が形成されていることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の照明装置。
7. 上記穴部は、上記光軸に対して垂直な面で、かつ、上記レンズの直径を含む面と同じ大きさであることを特徴とする請求項６に記載の照明装置。
8. 請求項１から７の何れか１項に記載の照明装置と、
   上記照明装置を収納する筐体と、を備えることを特徴とする車両用前照灯。

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