JP2011243373A - 発光装置、照明装置および車両用前照灯 - Google Patents

Abstract

【課題】高輝度かつ長寿命を実現できる発光装置などを提供する。
【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、レーザダイオード群１０から発生した各レーザ光Ｌ０由来の照射光Ｌ２が照射されることによりインコヒーレント光Ｌ３を発生する直方体状発光体４０と、光入射部２０１から入射した各レーザ光Ｌ０を、光出射部２０２に導光し、導光した各レーザ光Ｌ０由来の出射光Ｌ１を、光出射部２０２から出射する第１導光部２０と、光出射部２０２から出射した出射光Ｌ１を照射光Ｌ２として直方体状発光体４０の光照射領域に分散して照射する凸シリンドリカルレンズ３０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、高輝度光源として機能する発光装置および当該発光装置を備えた照明装置、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。

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た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一例として特許文献１及び２に開示された灯具がある。特許文献１及び２に記載された灯具では、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、こ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インコヒーレントな蛍光に変換して、それを照明光として利用している。

一般的に、照明光として用いられる白色光は、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つの色の混色などで実現できる。この等色または補色の原理に基づき、例えば、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の混色で白色光を実現できる。

また、半導体レーザを励起光源として用いることにより、ハイパワーな励起光を発振する励起光源を実現できる。

白色ＬＥＤを用いて車両用ヘッドランプを実現する技術の例としては、非特許文献１に開示された車両用ヘッドランプがあるが、単一の白色ＬＥＤでは、輝度・光束が小さいという問題点がある。

特開２００５−１５００４１号公報（２００５年６月９日公開） 特開２００３−２９５３１９号公報（２００３年１０月１５日公開）

佐々木 勝、「白色ＬＥＤの自動車照明への応用」、応用物理学会誌、２００５年、第７４巻、第１１号、ｐ．１４６３―１４６６

前記従来の特許文献１及び２に開示された灯具では、蛍光体の同一点に複数の励起光を導光し、蛍光体を含む微小な発光部に照射される励起光のパワーが高くなっている。

しかしながら、集光されたレーザ光のような高いパワー、かつ高いパワー密度で発光部を励起すると、発光部が激しく劣化するという問題点が生ずることを発明者は見出した。

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、高輝度かつ長寿命を実現できる発光装置などを提供することにある。

本発明の発光装置は、前記課題を解決するために、複数の励起光を発生する励起光源群と、前記励起光源群から発生した各励起光が照射されることにより光を発生する発光部と、前記励起光源群から発生した各励起光を前記発光部の近傍に導光する第１光学系と、前記第１光学系によって導光された各励起光を前記発光部における所定の光照射領域に分散して照射する第２光学系とを備えていることを特徴とする。

前記構成によれば、励起光源群は、複数の励起光を発生するようになっている。これにより、励起光源群の光束を、単一の励起光源を用いる場合と比較して大きくすることができる。

また、発光部は、前記励起光源群から発生した各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、少なくとも各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。

また、第１光学系は、前記励起光源群から発生した各励起光を前記発光部の近傍に導光するようになっている。

これにより、第１光学系の前記各励起光が入射する側から前記各励起光が導光される側までの距離を調整することで、励起光源群と、発光部とを任意の間隔で空間的に分離することができるので、励起光源群で発生する熱の影響により、発光部が劣化してしまうことを防止することができる。

また、前記構成によれば、第２光学系は、前記第１光学系によって導光された各励起光を前記発光部における所定の光照射領域に分散して照射するようになっている。

これにより、発光部の光照射領域に各励起光が分散して照射されるため、発光部に含まれる蛍光体の全体に亘って低エネルギー状態の電子が高エネルギー状態に効率良く励起する。

よって、発光部からムラなくインコヒーレントな光が発生するので、単一の励起光源を用いる場合と比較して本発明の発光装置の高輝度化を実現することができる。

また、前記構成によれば、各励起光を発光部の一点に集中して照射せず、第１光学系及び第２光学系を介して光照射領域に分散して照射するので、各励起光が同一点に集中して照射されることによって発光部が劣化してしまうことを防止することができる。

以上によれば、高輝度かつ長寿命を実現できる発光装置などを提供することができる。

ここで、「第１光学系」は、例えば、一端から入射した各励起光を他端に導光する単体の光学部品で構成しても良く、また、一端から入射した各励起光を他端に導光し、導光された各励起光をその他端から出射する第１光学部品と、一端から入射した第１光学部品の他端から出射した各励起光を他端に導光する第２光学部品との組合せのように、複数の光学部品で構成しても良い。

また、「第２光学系」は、例えば、第１光学系によって導光された各励起光を光照射領域に分散して照射できるものであれば良く、第１光学系によって導光された各励起光を光照射領域に分散して照射する単体の光学部品であっても良いし、第１光学系によって導光された各励起光を２つのレンズを用いて光照射領域に分散して照射する場合のように複数の光学部品で構成しても良い。

また、上述した例のように第１光学系及び第２光学系は、独立した２以上の光学部品で構成しても良いし、後述する「導光部材」のように一体化された１つの光学部品で構成しても良い。

また、「励起光源群」は、複数の励起光源が空間的に分離して存在しているものであっても良いし、複数の励起光源を一体化したものであっても良い。

また、励起光源群を構成する各励起光源は、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。

また、励起光源群は、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。

また、「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。

また、「蛍光体」とは、各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。

また、「分散して照射」とは、光照射領域の特定の１点に集中させることなく、光照射領域の全体に亘って励起光を照射することである。

言い換えれば、「分散して照射」とは、発光部の一部をピンポイントで励起しないように励起光を、発光部が劣化しない程度の強度で光照射領域の全体に亘って照射することである。なお、発光部が劣化しない程度の強度であれば、励起光が照射される際の光強度分布の強弱はある程度はあっても良い。

なお、「光の分散」は、１つの光からプリズムなどで複数の色相を持つ複数の光に分離することを意味する場合があるが、本願明細書では、このような意味で「分散」という用語を用いないこととする。

また、「分散して照射」には、照射面積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、照射面積を拡げつつ光照射領域に励起光を照射させる場合、照射面積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。

また、本発明の発光装置は、前記構成に加えて、第１光学系は、一端から入射した各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いると共に、他端の断面積は、前記一端の断面積よりも小さくなっており、前記一端から入射した前記各励起光を、前記囲繞構造により前記他端に導光しても良い。

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、第１光学系の一端から入射した各励起光を、前記一端の断面積よりも小さい断面積を有する第１光学系の他端に導光する、すなわち、各励起光を、前記一端の断面積よりも小さい断面積を有する第１光学系の他端に集光することができる。

よって、第１光学系の他端の断面積及び発光部（光照射領域）のサイズを共に小さくすることにより、励起光源群を構成する励起光源の数に応じた高輝度・高光束の光を発生する発光部の小型化が可能となる。

ここで、「囲繞」とは、励起光群から発生する各励起光のすべての光路の周囲を取り囲むことである。

また、「囲繞構造により第１光学系の他端に導光する」場合には、光反射側面に１回だけ反射して第１光学系の他端に導光する場合、光反射側面に複数回反射して第１光学系の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第１光学系の他端に導光する場合のいずれの場合も含まれる。

ところで、前記特許文献１及び２に開示された灯具では、複数の励起光源から生じた励起光を蛍光体に照射して高輝度を実現するという観点は考慮されているものの、励起光源毎に設けられた集光レンズを用いて励起光を導光しているので、励起光源の数が増加する程、灯具が大型化してしまうという副次的な問題点がある。

また、この灯具では、励起光毎に反射鏡に穴を開け、その穴に励起光を通過させて蛍光体に照射しているので、励起光源の数が多くなる程、反射鏡による光の反射効率が悪化するという副次的な問題点もある。

本発明の発光装置は、このような副次的な問題点を解決するために、前記構成に加えて、前記第１光学系は、複数の光ファイバーからなり、前記各励起光は、対応する光ファイバーの一端から入射すると共に、その光ファイバーの他端に導光され、前記第１光学系の前記各励起光が導光される部分は、前記複数の光ファイバーの他端が配列された部分で構成されていることが好ましい。

前記構成によれば、第１光学系を複数の光ファイバーで構成するという簡易な構成で、各励起光は、対応する光ファイバーの一端から入射し、前記複数の光ファイバーの他端が配列された部分（第１光学系の各励起光が導光される部分）に導光される。

また、光ファイバーの太さと数にも拠るが、通常、複数の光ファイバーを束ねてもその厚さはそれ程大きくならない。

よって、複数の光ファイバーの他端が配列された部分（第１光学系の各励起光が導光される部分）及び光照射領域（又は発光部）のサイズを小さく保ったまま、小さな発光部の光照射領域に多数の励起光源由来の励起光を照射させることができる。

また、例えば、本発明の発光装置をヘッドランプに用いる場合、反射鏡の中央に穴を開け、その穴に複数の光ファイバーの束を通過させて複数の光ファイバーの他端が配列された部分から発光部に各励起光を照射させれば良いので、励起光源群を構成する励起光源の数が多くなっても、特許文献１及び２に開示された灯具のように反射鏡による光の反射効率が悪化することはない。

また、本発明の発光装置は、前記構成に加えて、前記光照射領域の形状が、水平方向に長い形状であり、前記第２光学系は、少なくとも鉛直方向に軸を持つ凸面を有する凸レンズを備えていても良い。

前記第２光学系を、鉛直方向に軸を持つ凸面を有する凸レンズで構成すれば、各励起光の水平方向の拡がりが光照射領域の水平方向の幅よりも大きくなる場合であっても、光照射領域の水平方向の幅に合せて、各励起光を水平方向に分散させて光照射領域に照射させることができる。

よって、光照射領域の水平方向に長い形状に合せて光照射領域に各励起光が分散して照射されるようにすることができる。

「鉛直方向に軸を持つ凸面を有する凸レンズ」の例としては、鉛直方向に軸を持つ両凸レンズ、平凸レンズ、凸メニスカスレンズ等が例示できる。

また、本発明の発光装置は、前記構成に加えて、前記光照射領域の形状が、鉛直方向の径が水平方向に対して線形的に変化する形状であり、前記第２光学系は、前記鉛直方向に軸を持つ凸面を有する凸レンズ及び水平方向に軸を持つ凸面を有する凸レンズの組合せであっても良い。

前記第２光学系を、前記鉛直方向に軸を持つ凸面を有する凸レンズ及び水平方向に軸を持つ凸面を有する凸レンズの組合せで構成することにより、光照射領域の形状が、鉛直方向の径が水平方向に対して線形的に変化する形状であっても、その形状に合せて光照射領域の水平方向のサイズ及び鉛直方向のサイズに合せて光照射領域に各励起光が分散して照射されるようにすることができる。

「水平方向に軸を持つ凸面を有する凸レンズ」の例としては、水平方向に軸を持つ両凸レンズ、平凸レンズ、凸メニスカスレンズ等が例示できる。

「凸レンズの組合せ」としては、鉛直方向に軸を持つ凸面を有する凸レンズ及び水平方向に軸を持つ凸面を有する凸レンズが別々の凸レンズである場合は、これらの凸レンズの光軸を揃えたものとすれば良い。また、鉛直方向に軸を持つ凸面を有する凸レンズ及び水平方向に軸を持つ凸面を有する凸レンズを分離できない形で一体化して構成しても良い。

また、本発明の発光装置は、前記構成に加えて、前記第１光学系及び前記第２光学系は一体化された導光部材となっており、前記導光部材における第１光学系側の一端から入射した前記励起光源群から発生した各励起光は、前記導光部材における第２光学系側の他端に導光され、前記第２光学系側の他端には、導光された各励起光を前記光照射領域に分散して照射する光分散部が形成されていても良い。

前記構成によれば、導光部材は、第１光学系及び前記第２光学系が一体化されたものである。よって、光学系の部品点数を少なくし、光学系全体のサイズを小さくすることができる。

また、導光部材における第１光学系側の一端から入射した前記励起光源群から発生した各励起光は、前記導光部材における第２光学系側の他端に導光されるようになっている。

さらに、第２光学系側の他端には、導光された各励起光を前記光照射領域に分散して照射する光分散部が形成されている。

これにより、導光部材の一端から他端までのサイズを調整することで、励起光源群と、発光部とを任意の間隔で空間的に分離することができるので、励起光源群で発生する熱の影響により、発光部が劣化してしまうことを防止することができる。

また、光分散部から発光部の光照射領域に各励起光が分散して照射されるため、発光部に含まれる蛍光体の全体に亘って低エネルギー状態の電子が高エネルギー状態に効率良く励起する。

よって、発光部からムラなくインコヒーレントな光が発生するので、単一の励起光源を用いる場合と比較して本発明の発光装置の高輝度化を実現することができる。

また、前記構成によれば、各励起光を発光部の一点に集中して照射せず、導光部材を介して光照射領域に分散して照射するので、各励起光が同一点に集中して照射されることによって発光部が劣化してしまうことを防止することができる。

以上によれば、高輝度かつ長寿命を実現できる発光装置などを提供することができる。

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。

これにより、高輝度及び長寿命の照明装置を提供することができる。

以上によれば、高輝度かつ長寿命を実現できる発光装置・照明装置を提供することができる。

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。

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、高輝度かつ長寿命を実現できる車両用前照灯を提供することができる。

本発明の発光装置は、以上のように、複数の励起光を発生する励起光源群と、前記励起光源群から発生した各励起光が照射されることにより光を発生する発光部と、前記励起光源群から発生した各励起光を前記発光部の近傍に導光する第１光学系と、前記第１光学系によって導光された各励起光を前記発光部における所定の光照射領域に分散して照射する第２光学系とを備えているものである。

それゆえ、高輝度かつ長寿命を実現できる発光装置などを提供することができる。

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。 （ａ）は、前記発光装置に関し、励起光源群を構成する励起光源の一例（ＬＥＤ）の回路図であり、（ｂ）は、前記ＬＥＤの概観を示す正面図であり、（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。 （ａ）は、本発明における発光装置の他の実施形態を示す模式図であり、（ｂ）は、本発明における発光装置のさらに他の実施形態を示す模式図である。 （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斜視図であり、（ｃ）は、第２光学系が存在しない場合の出射光の一例を示す図であり、（ｄ）は、第２光学系が存在する場合の出射光の一例を示す図であり、（ｅ）は、第２光学系が存在しない場合の出射光の他の例を示す図であり、（ｆ）は、第２光学系が存在する場合の出射光の他の例を示す図である。 本発明における発光装置のさらに他の実施形態（照明装置）を示す模式図であり、（ａ）部分は、その構成を示し、（ｂ）部分は、複数の光ファイバーを固定するフェルールの一例を示す。 （ａ）は、前記発光装置における発光部の一例（略直方体形状）の模式図であり、（ｂ）は、前記発光部の光照射領域の一例を示す模式図であり、（ｃ）は、前記光照射領域の他の例を示す模式図である。 （ａ）は、自動車用ヘッドランプ（ロービーム／ハイビーム）に要求される配光パターンを示す模式図であり、（ｂ）は、自動車用ヘッドランプのロービームに要求される配光特性を示す図である。 （ａ）は、前記発光装置における発光部の他の例（ロービーム用の発光部の形状）の模式図であり、（ｂ）は、前記発光部の光照射領域の一例を示す模式図であり、（ｃ）は、前記光照射領域への光照射方法の一例を示す模式図である。 本発明の一実施形態であるレーザダウンライトが備える発光ユニットおよび従来のＬＥＤダウンライトの外観を示す概略図である。 前記レーザダウンライトが設置された天井の断面図である。 前記レーザダウンライトの断面図である。 前記レーザダウンライトの設置方法の変更例を示す断面図である。 前記ＬＥＤダウンライトが設置された天井の断面図である。 前記レーザダウンライトおよび前記ＬＥＤダウンライトのスペックを比較するための図である。 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。 （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。

本発明の一実施形態について図１〜図１６（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。

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、発光装置（照明装置，車両用前照灯）１２０Ｂ及び照明装置（発光装置，車両用前照灯）１４０などの各形態は、いずれも車両等用のヘッドランプの使用に適する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にも適用することができる。

〔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。

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。

図１に示すように、発光装置１１０は、インコヒーレント光（光）Ｌ３を発生するものであり、レーザダイオード群（励起光源群）１０、第１導光部（第１光学系）２０、凸シリンドリカルレンズ（第２光学系）３０及び直方体状発光体（発光部）４０を備える。

レーザダイオード群１０は、複数の励起光源が集まった励起光源群の一例であり、本実施形態では、合計５つの単一の光出射端を持つＬＤチップ（励起光源）１１を備える。それぞれのＬＤチップ１１からは、レーザ光（励起光）Ｌ０が発生する。

なお、図１に示すＬＤチップ１１は、径５．６ｍｍのパッケージに封入されている様子を示している。

また、ＬＤチップ１１は、１チップ１ストライプの半導体レーザであり、発振波長は、４０５ｎｍである。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。

なお、ＬＤチップ１１の発振波長は、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。

また、現在の技術では波長３８０ｎｍ以下の良質な短波長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１１も光源として採用しても良い。

これにより、単純計算で合計５つのＬＤチップ１１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１１のみを用いる場合と比較して光源全体の光束を約５倍程度大きくすることができる。但し、ＬＤチップ１１の性能は均等であるものとする。

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１１の数は５つとしているが、ＬＤチップ１１の数はこれに限られず、２〜４つ又は６つ以上のいずれであっても良い。

なお、励起光源群の例としては、レーザダイオード群１０のように単一の光出射端を有する、複数のＬＤチップ１１（１チップ１ストライプ）が空間的に分離して存在しているものであっても良いし、後述するＬＤチップ１０１（１チップ複数ストライプ）のように、複数の励起光源［発光点（励起光源）１０２］を一体化して単一（１チップ）の半導体レーザとし、このＬＤチップ１０１から複数のレーザ光Ｌ０が発生する構成としても良い。

また、励起光源群を構成する各励起光源は、本実施形態のＬＤチップ１１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、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。

また、励起光源群は、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。

次に、第１導光部２０は、光入射部（第１光学系の一端）２０１から入射したそれぞれのレーザ光Ｌ０を、光出射部（第１光学系の他端）２０２に導光し、導光した各レーザ光Ｌ０由来の出射光（励起光）Ｌ１を光出射部２０２から出射する。

これにより、第１導光部２０の光入射部２０１から光出射部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、直方体状発光体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、直方体状発光体４０が劣化してしまうことを防止することができる。

また、ＬＤチップ１１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、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。

そのため、非常に小さな直方体状発光体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。

よって、このようなＬＤチップ１１を励起光源として用いた発光装置１１０を車両用ヘッドランプに適用することにより、車両用等のヘッドランプを小型化できるなど、種々のメリットが生まれる。

なお、図１に示す第１導光部２０は、レーザ光Ｌ０をどの様に光入射部２０１から光出射部２０２に導光するかについては、具体的に記載していない。

しかしながら、第１導光部２０の具体例としては、大きく分けて、３つの形態が例示できる。

第１の形態は、光入射部２０１の断面積よりも光出射部２０２の断面積が小さくなるように第１導光部２０を公知の集光素子（第１光学系）などで構成する場合である。

例えば、以下で説明する角錐台状集光部（第１光学系）２１Ａや、フレネルレンズ（第１光学系）、透過型回折格子（第１光学系）などが例示できる。

第２の形態は、光入射部２０１の断面積と光出射部２０２の断面積とがほぼ同一で、各レーザ光Ｌ０を導光する複数の導光部材の束で第１導光部２０を構成する場合である。

例えば、以下で説明する光ファイバー束（第１光学系，複数の光ファイバー）２２や、導波管の束（第１光学系）などが例示できる。

第３の形態は、第１導光部２０を上述した複数の導光部材と集光素子などとの組合せで構成する場合である。

例えば、例えば、光ファイバー束２２及び集光素子の組合せ（第１光学系）が例示できる。

第１導光部２０のより具体的な形態については後ほど説明する。

なお、後ほど説明する具体的な形態の他、第１導光部２０（集光素子）を公知のフレネルレンズ（第１光学系）などで構成してレーザ光Ｌ０を光入射部２０１から光出射部２０２に集光（導光）しても良いし、第１導光部２０を公知の透過型回折格子（第１光学系）などで構成してレーザ光Ｌ０を光入射部２０１から光出射部２０２に集光しても良い。

フレネルレンズの凹凸パターン及び透過型回折格子の格子パターンは、レーザ光Ｌ０を光入射部２０１から光出射部２０２に集光できるような適切なパターンとすれば良い。

光入射部２０１をフレネルレンズ又は透過型回折格子とした場合、例えば、以下で説明する１チップに複数の発光点１０２を有するＬＤチップ（励起光源群）１０１と組合せることで、これらの光学系のサイズを小さくできると共に、その量産性を高め、製造コストを低減させることができる。

すなわち、第１導光部２０をはじめとする「第１光学系」としては、例えば、一端から入射した各レーザ光Ｌ０を他端に導光する単体の光学部品で構成しても良く、また、一端から入射した各レーザ光Ｌ０を他端に導光し、導光された各レーザ光Ｌ０をその他端から出射光Ｌ１として出射する第１光学部品と、一端から入射した第１光学部品の他端から出射した出射光Ｌ１を他端に導光する第２光学部品との組合せのように、複数の光学部品で構成しても良い。また、「第１光学系」は、後述する光ファイバー束２２の例のように複数の光学部品を束ねて構成しても良い。

また、本実施形態では、「第２光学系」の例として単体の光学部品である凸シリンドリカルレンズ３０を用いた場合について説明するが、「第２光学系」は、第１導光部２０によって導光された各レーザ光Ｌ０由来の出射光Ｌ１を、照射光Ｌ２として直方体状発光体４０の光照射領域に分散して照射できるものであれば良く、この他、例えば、第１導光部２０によって導光された出射光Ｌ１を２つのレンズを用いて光照射領域に分散して照射する場合のように複数の光学部品で構成しても良い。

また、上述した例のように「第１光学系」及び「第２光学系」は、独立した２以上の光学部品で構成しても良いし、後述する角錐台状光学部材（導光部材，第１光学系，第２光学系）２１Ｂのように一体化された１つの光学部品で構成しても良い。

凸シリンドリカルレンズ（第２光学系，鉛直方向に軸を持つ凸面を有する凸レンズ）３０は、鉛直方向に軸を持つ平凸シリンドリカルレンズであり、光出射部２０２から出射した出射光Ｌ１を水平方向に分散し、照射光（励起光）Ｌ２として直方体状発光体４０（図示しない光照射領域）に照射する。

なお、本実施形態では、「第２光学系」の例として鉛直方向に軸を持つ平凸シリンドリカルレンズを採用したが、これに限られず、例えば、鉛直方向に軸を持つ両凸レンズ、平凸レンズ、凸メニスカスレンズ等を用いても良い。

凸シリンドリカルレンズ３０によれば、出射光Ｌ１の水平方向の拡がりが光照射領域の水平方向の幅よりも大きくなる場合であっても、直方体状発光体４０の光照射領域の水平方向に長い形状に合せて光照射領域に照射光Ｌ２が分散して照射されるようにすることができる。

なお、出射光Ｌ１を水平方向に分散させるのは、光照射領域の特定の１点に集中させることなく、水平方向に長い直方体状発光体４０の全体に亘って照射光Ｌ２を照射するためである。

言い換えれば、出射光Ｌ１を水平方向に分散させるのは、直方体状発光体４０の一部をピンポイントで励起しないように照射光Ｌ２を、直方体状発光体４０が劣化しない程度の強度で光照射領域の全体に亘って照射するためである。なお、直方体状発光体４０が劣化しない程度の強度であれば、照射光Ｌ２が照射される際の光強度分布の強弱はある程度はあっても良い。

また、本実施形態では、光出射部２０２のサイズよりも光照射領域のサイズが大きい場合を想定しているため、照射面積が拡がりつつ光照射領域に照射光Ｌ２が照射されているが、逆に、光出射部２０２のサイズよりも光照射領域のサイズが小さい場合には、集光作用をもつレンズ等を用いて照射面積を縮小しつつ光照射領域に照射光Ｌ２を照射しても良い。

ただし、集光作用をもつレンズ等を用いて照射面積を縮小しつつ光照射領域に照射光Ｌ２を照射する場合には、照射光Ｌ２を光照射領域の特定の１点に集中させないように注意する。より具体的には、集光作用をもつレンズ等の開口数や焦点距離、配置位置などを調整して光照射領域上の一点にフォーカスさせないようにすれば良い。

また、コリメートレンズなどを用いて、照射面積をほぼ一定にして光照射領域に照射光Ｌ２を照射しても良い。

次に、直方体状発光体４０は、照射光Ｌ２が照射されると、インコヒーレント光Ｌ３を発生する。すなわち、直方体状発光体４０は、少なくとも照射光Ｌ２が照射されることによりインコヒーレント光Ｌ３を発生する蛍光体を含んでいる。

直方体状発光体４０の大きさは、例えば、車両用ヘッドランプに用いる場合は、横×縦×高さ＝３ｍｍ×１ｍｍ×１ｍｍ程度の大きさである。

また、直方体状発光体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。

また、直方体状発光体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、光透過性のある直方体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。

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。

以上より、発光装置１１０は、直方体状発光体４０の光照射領域に、各レーザ光Ｌ０由来の出射光Ｌ１が水平方向に分散して照射光Ｌ２として照射されるため、直方体状発光体４０に含まれる蛍光体の全体に亘って低エネルギー状態の電子が高エネルギー状態に効率良く励起する。

よって、直方体状発光体４０からムラなくインコヒーレント光Ｌ３が発生するので、単一のＬＤチップ１１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。

また、各レーザ光Ｌ０由来の出射光Ｌ１を直方体状発光体４０の光照射領域上の一点に集中して照射させず、第１導光部２０及び凸シリンドリカルレンズ３０を介して光照射領域に分散して照射させるので、各レーザ光Ｌ０が同一点に集中して照射されることによって直方体状発光体４０が劣化してしまうことを防止することができる。

以上によれば、高光束・高輝度かつ長寿命を実現できる発光装置１１０を提供することができる。

なお、「蛍光体」とは、照射光Ｌ２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Ｌ３を発生する物質のことである。

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。

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Ｓｉ_{１２−（ｍ＋ｎ）}Ａｌ_{（ｍ＋ｎ）}Ｏ_ｎＮ_１６−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型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。

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。

次に、サイアロン蛍光体の合成手順を示す。組成は、一般式Ｃａ_ｐＳｉ_{１２−（ｍ＋ｎ）}Ａｌ_{（ｍ＋ｎ）}Ｏ_ｎＮ_１６−ｎ：Ｅｕ_ｑ（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。

また、出発原料として窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）、酸化ユーロピウム（Ｅｕ_２Ｏ_３）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。

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、直方体状発光体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。

また、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例示することができる。

半導体ナノ粒子蛍光体の特徴の一つは、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、その粒子径をナノメータサイズに変更することにより、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点である。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、この半導体ナノ粒子蛍光体は、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、この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。

さらに、上述したように、発光寿命が短いため、レーザ光の吸収と蛍光体の発光を素早く繰り返すことができる。その結果、強いレーザ光に対して高効率を保つことができ、蛍光体からの発熱を低減させることができる。

よって、直方体状発光体４０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、本実施形態の発光装置１１０や、後述する発光装置１２０Ａ、発光装置１２０Ｂ及び照明装置１４０などの寿命が短くなるのをより抑制することができる。

なお、上述した直方体状発光体４０の劣化は、直方体状発光体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。

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。

ところで、白色光は、前述したように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ることが知られているが、この等色または補色の原理に基づきＬＤチップ１１から発振されたレーザ光Ｌ０の色と蛍光体が発するインコヒーレント光Ｌ３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。

例えば、発光装置１１０のインコヒーレント光Ｌ３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。

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。

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。

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。

〔２．励起光源の概要構成について〕
次に、図２（ａ）〜（ｄ）に基づき、励起光源群を構成する励起光源の具体例について説明する。

図２（ａ）は、励起光源群を構成する励起光源の一例であるＬＥＤランプ（励起光源）１３の回路図であり、図２（ｂ）は、ＬＥＤ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。

図２（ｂ）に示すように、ＬＥＤ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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、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、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。

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、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。

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。

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。

〔３．第２光学系の選定方法〕
次に、図４（ａ）〜（ｆ）及び図６（ａ）に基づき、第１光学系からの出射光の照射範囲と第２光学系の選定方法との関係について説明する。

まず、図４（ａ）に示すようにＬＤチップ１１（図４（ａ）に示すパッケージ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１１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。

すなわち、ＬＤチップ１１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）。

一方、図４（ｂ）に示すように直方体状発光体４０は、鉛直方向に短く、水平方向に長い直方体形状である。

そうすると、直方体状発光体４０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照射光Ｌ２に変換する光学部品（第２光学系）が必要となる。

次に、第１光学系として後述する角錐台状集光部（第１光学系）２１Ａを採用したときの光出射傾向につい説明する。

まず、図４（ｃ）に示す状態は、第２光学系が存在しない場合の角錐台状集光部２１Ａの出射光の光出射傾向のパターンとして、光出射面２１２Ａの水平方向の幅が比較的大きく出射光Ｌ１の水平方向の拡がりが、直方体状発光体４０の光照射領域Ｒ１（不図示、図６（ａ）参照）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Ｒ１の水平方向の幅よりも光出射面２１２Ａの水平方向の幅が大きい場合などが好例である。

また、光出射面２１２Ａの水平方向の幅が光照射領域Ｒ１の水平方向の幅よりも小さい場合でも、角錐台状集光部２１Ａの形状によっては、出射光Ｌ１の水平方向の拡がりが、直方体状発光体４０の光照射領域Ｒ１の水平方向の幅より大きくなる場合が生じうる。

例えば、光出射面２１２Ａが平坦な面で構成されている場合、光出射面２１２Ａから出射される出射光Ｌ１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。また、後述する第１光学系として光ファイバー束２２を用いる場合でも、光ファイバー２２３は全反射を利用していることから、やはり若干なりとも拡がって出射される。

よって、光出射面２１２Ａの水平方向の幅と直方体状発光体４０の光照射領域Ｒ１の水平方向の幅の大小関係のみならず、光出射面２１２Ａから直方体状発光体４０までの距離が離れていれば（離して直方体状発光体４０を設置すれば）、出射光Ｌ１の水平方向の拡がりが、光照射領域Ｒ１の水平方向の幅より大きくなり得る。

次に、図４（ｅ）に示す状態は、第２光学系が存在しない場合の角錐台状集光部２１Ａの出射光の光出射傾向のパターンとして、光出射面２１２Ａの水平方向の幅が比較的小さく出射光Ｌ１の水平方向の拡がりが、直方体状発光体４０の光照射領域Ｒ１（不図示、図６（ａ）参照）の幅より小さい場合を示している。

このような場合としては、直方体状発光体４０の光照射領域Ｒ１の水平方向の幅よりも光出射面２１２Ａの水平方向の幅が極端に小さい場合などが好例である。

また、直方体状発光体４０の光照射領域Ｒ１の水平方向の幅よりも光出射面２１２Ａ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４０の光照射領域Ｒ１の水平方向の幅が光出射面２１２Ａの水平方向の幅と同程度の大きさである場合に角錐台状集光部２１Ａの光学設計を工夫することによって光出射面２１２Ａから出射される出射光Ｌ１がほぼ平行光となった場合などにも、出射光Ｌ１の水平方向の拡がりが、直方体状発光体４０の光照射領域Ｒ１の水平方向の幅より小さくなり得る。

ここで、図４（ｄ）に示す凸シリンドリカルレンズ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Ｒ１側に向けた平凸シリンドリカルレンズであり、出射光Ｌ１の直方体状発光体４０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。

よって、図４（ｃ）に示すように出射光Ｌ１の水平方向の拡がりが、直方体状発光体４０の光照射領域Ｒ１の水平方向の幅より大きい場合は、角錐台状集光部２１Ａと、直方体状発光体４０の間に、凸シリンドリカルレンズ３０を設ければ良い。

一方、図４（ｆ）に示す凹シリンドリカルレンズ（第２光学系）３１は、鉛直方向に軸を持ち、凹部を光照射領域Ｒ１側に向けた平凹シリンドリカルレンズであり、出射光Ｌ１の直方体状発光体４０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。

よって、図４（ｅ）に示すように出射光Ｌ１の水平方向の拡がりが、直方体状発光体４０の光照射領域Ｒ１の水平方向の幅より小さい場合は、角錐台状集光部２１Ａと、直方体状発光体４０の間に、凹シリンドリカルレンズ３１を設ければ良い。

なお、凹シリンドリカルレンズ３１の例としては、鉛直方向に軸を持つ両凹レンズ、平凹レンズ、凹メニスカスレンズ等が例示できる。

なお、上述した例の他、発光部の光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独立したレンズの組合せ、任意の軸を持つ凸面及び凸面を有する独立したレンズの組合せ、任意の軸を持つ凹面及び凹面を有する独立したレンズの組合せなどを採用しても良い。

これにより、発光部の光照射領域の形状に応じて適切なレンズの組合せを採用することで、発光部の発光効率を高めることができる。

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を一体化した複合レンズ、任意の軸を持つ凸面及び凸面を有する複合レンズを一体化したレンズ、任意の軸を持つ凹面及び凹面を有するレンズを一体化した複合レンズなどを採用しても良い。

これにより、光学系全体の部品点数を少なくし、光学系全体のサイズを小さくしつつ、発光部の光照射領域の形状に応じて適切な複合レンズを採用することで、発光部の発光効率を高めることができる。

その他のレンズとしては、ＧＲＩＮレンズ（Gradient Index lens：屈折率勾配変化型レンズ）なども例示できる。

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。

よって、ＧＲＩＮレンズを用いれば、例えば、ＧＲＩＮレンズの端面を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、ＧＲＩＮレンズの端面に直方体状発光体４０を隙間無く接合させることができる。

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、直方体状発光体４０の発光効率をより向上させることができる。

〔４．発光装置の具体例について（その１）〕
次に、図３（ａ）及び（ｂ）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１２０Ｂ（発光装置１１０の第１導光部２０より具体化したもの）の各構成について説明する。

図３（ａ）は、発光装置１１０の第１導光部２０を集光素子とした一例として、角錐台状集光部（第１光学系）２１Ａを採用した発光装置１２０Ａの構成を示している。

なお、本実施形態では、角錐台状集光部２１Ａ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、楕円錐台など様々な形状を採用することができる。

レーザダイオード群１０及びＬＤチップ１１については、上述したとおりである。

角錐台状集光部２１Ａは、光入射面（第１光学系の一端）２１１Ａから入射した各レーザ光Ｌ０を反射する角錐台側面（光反射側面，囲繞構造）２１３Ａで囲まれた囲繞構造を有していると共に、光出射面（第１光学系の他端）２１２Ａの断面積は、光入射面２１１Ａの断面積よりも小さくなっており、光入射面２１１Ａから入射した各レーザ光Ｌ０を、角錐台側面２１３Ａにより光出射面２１２Ａに導光する。

これにより、角錐台側面２１３Ａにより、光入射面２１１Ａから入射した各レーザ光Ｌ０を、光入射面２１１Ａの断面積よりも小さい断面積を有する光出射面２１２Ａに導光する、すなわち、各レーザ光Ｌ０を、光出射面２１２Ａに集光することができる。

なお、角錐台状集光部２１Ａは、ＢＫ（ボロシリケート・クラウン）７、石英ガラス、アクリル樹脂その他の透明素材で構成する。

以上の構成によれば、光出射面２１２Ａの面積及び直方体状発光体４０（光照射領域）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１１の数に応じた高輝度・高光束の光を発生する直方体状発光体４０の小型化が可能となる。

ここで、角錐台側面２１３Ａ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ように構成する。

また、各レーザ光Ｌ０は、角錐台側面２１３Ａに１回だけ反射して光出射面２１２Ａに導光される場合、角錐台側面２１３Ａに複数回反射して光出射面２１２Ａに導光される場合、角錐台側面２１３Ａに１回も反射することなく光出射面２１２Ａに導光される場合のいずれかの光路で導光される。

凸シリンドリカルレンズ３０及び直方体状発光体４０については、上述したとおりである。

発光装置１２０Ａは、直方体状発光体４０の光照射領域に、各レーザ光Ｌ０由来の出射光Ｌ１が水平方向に分散して照射光Ｌ２として照射されるため、直方体状発光体４０に含まれる蛍光体の全体に亘って低エネルギー状態の電子が高エネルギー状態に効率良く励起する。

よって、直方体状発光体４０からムラなくインコヒーレント光Ｌ３が発生するので、単一のＬＤチップ１１を用いる場合と比較して発光装置１２０Ａの高光束・高輝度化を実現することができる。

また、各レーザ光Ｌ０由来の照射光Ｌ２を直方体状発光体４０の光照射領域上の一点に集中して照射させず、角錐台状集光部２１Ａ及び凸シリンドリカルレンズ３０を介して光照射領域に分散して照射させるので、各レーザ光Ｌ０が同一点に集中して照射されることによって直方体状発光体４０が劣化してしまうことを防止することができる。

以上によれば、高光束・高輝度かつ長寿命を実現できる発光装置１２０Ａを提供することができる。

なお、以下で説明する照明装置１４０におけるフェルール７０［出射端（第１光学系の他端，光ファイバーの他端が配列された部分）２２２］と、凸シリンドリカルレンズ３０との間に角錐台状集光部２１Ａを設けても良い（図５の（ａ）部分参照）。

これにより、励起光源の数を大きくしつつ照明装置１４０においてさらに直方体状発光体４０のサイズを小さくすることが可能となる。

次に、図３（ｂ）は、発光装置１２０Ａの角錐台状集光部（第１光学系）２１と凸シリンドリカルレンズ（第２光学系）３０とを（光出射面２１２Ａで）一体化し（但し、凸シリンドリカルレンズ３０の大きさは適宜調整される）、１つの光学部材（導光部材）とした一例として、角錐台状光学部材（導光部材，第１光学系，第２光学系）２１Ｂを採用した発光装置１２０Ｂの構成を示している。

なお、本実施形態では、角錐台状光学部材２１Ｂを例にとって説明するが、光学部材の形状はこれに限られず、円錐台状、楕円錐台など様々な形状を採用することができる。

レーザダイオード群１０及びＬＤチップ１１については、上述したとおりである。

角錐台状光学部材２１Ｂは、その一端の光入射面（第１光学系側の一端）２１１Ｂから入射した各レーザ光Ｌ０を反射する角錐台側面（光反射側面，囲繞構造）２１３Ｂで囲まれた囲繞構造を有しており、この囲繞構造により、光入射面２１１Ｂから入射した各レーザ光Ｌ０を、角錐台状光学部材２１Ｂの他端に導光するようになっている。

また、角錐台状光学部材２１Ｂの他端には、導光した各レーザ光Ｌ０を直方体状発光体４０における所定の光照射領域に分散して照射する光分散面（光分散部，第２光学系側の他端）２１２Ｂが形成されている。

さらに、光分散面２１２Ｂの断面積は、光入射面２１１Ｂの断面積よりも小さくなっており、光入射面２１１Ｂから入射した各レーザ光Ｌ０を、角錐台側面２１３Ｂにより光分散面２１２Ｂに集光できるようになっている。

なお、角錐台状光学部材２１Ｂは、ＢＫ７、石英ガラス、アクリル樹脂その他の透明素材で構成する。

光分散面２１２Ｂは、図３（ａ）に示す角錐台状集光部２１Ａの光出射面２１２Ａに対して鉛直方向に軸を持つ平凸シリンドリカルレンズ（シリンドリカルレンズ３０）を一体化した構造となっている。

以上の構成によれば、光分散面２１２Ｂの面積及び直方体状発光体４０（光照射領域）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１１の数に応じた高輝度・高光束の光を発生する直方体状発光体４０の小型化が可能となる。

ここで、角錐台状光学部材２１Ｂ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ように構成する。

また、各レーザ光Ｌ０は、角錐台側面２１３Ｂに１回だけ反射して光分散面２１２Ｂに導光される場合、角錐台側面２１３Ｂに複数回反射して光分散面２１２Ｂに導光される場合、角錐台側面２１３Ｂに１回も反射することなく光分散面２１２Ｂに導光される場合のいずれかの光路で導光される。直方体状発光体４０については、上述したとおりである。

発光装置１２０Ｂは、光分散面２１２Ｂから直方体状発光体４０の光照射領域に、各レーザ光Ｌ０由来の照射光Ｌ２が水平方向に分散して照射されるため、直方体状発光体４０に含まれる蛍光体の全体に亘って低エネルギー状態の電子が高エネルギー状態に効率良く励起する。

よって、直方体状発光体４０からムラなくインコヒーレント光Ｌ３が発生するので、単一のＬＤチップ１１を用いる場合と比較して発光装置１２０Ｂの高光束・高輝度化を実現することができる。

また、各レーザ光Ｌ０由来の照射光Ｌ２を直方体状発光体４０の光照射領域上の一点に集中して照射させず、角錐台状光学部材２１Ｂを介して光照射領域に分散して照射させるので、各レーザ光Ｌ０が同一点に集中して照射されることによって直方体状発光体４０が劣化してしまうことを防止することができる。

以上によれば、高光束・高輝度かつ長寿命を実現できる発光装置１２０Ｂを提供することができる。

〔５．発光装置の具体例について（その２）〕
次に、図５の（ａ）部分及び（ｂ）部分に基づき、本発明のさらに他の実施形態である照明装置（発光装置）１４０の概要構成について説明する。

図５は、発光装置１１０の第１導光部２０を複数の導光部材で構成した一例として、光ファイバー束（第１導光部材）２２を採用した照明装置１４０の構成を示す模式図であり、図５の（ａ）部分は、その概要構成を示し、図５の（ｂ）部分は、複数の光ファイバーを固定するフェルール７０の一例を示す。

図５の（ａ）部分に示すように、照明装置１４０は、ＬＤチップ（励起光源群）１０１、ロッド状レンズ（第１光学系）５０、固定持具６０、光ファイバー束（第１光学系，複数の光ファイバー）２２、フェルール７０、凸シリンドリカルレンズ（第２光学系）３０、直方体状発光体４０、反射板８０、反射鏡９０及びハウジング１００を備える構成である。

ＬＤチップ１０１は、１チップ５ストライプ、すなわち、発光点（励起光源）１０２を５つ持った単一（１チップ）の半導体レーザである。

また、それぞれの発光点１０２の光出力は１Ｗ、ＬＤチップ１０１の１チップから放射される光出力の総和は５Ｗである。ストライプ間隔は０．４ｍｍである。

このように、励起光源群をＬＤチップ１０１で構成すれば、それぞれの発光点１０２が、コヒーレントなレーザ光Ｌ０を発生する。よって、コヒーレントなレーザ光Ｌ０は、インコヒーレントな励起光と比較して、指向性が強いので、光束の損失を最小限に抑えつつ入射端（第１光学系の一端）２２１に入射させることができる。

また、１チップ５ストライプのＬＤチップ１０１によれば、単一のＬＤチップ１０１が、５つの発光点１０２を持つように構成するので、ＬＤチップ１０１のサイズを小さくすることができる。

また、５つの発光点１０２を持つ単一のＬＤチップ１０１を量産すれば、単一のレーザ光出射端を持つ１チップ１ストライプのＬＤチップ１１を５つ生産するよりも、生産コストを低減させることができる。

なお、本実施形態では、励起光源群として発光点１０２を５つ持った１チップ５ストライプの半導体レーザを用いているが、発光点１０２の数は、これに限られず、必要に応じて２〜４つとしても良く、また、６以上設けても良い。

また、励起光源群の例としては、ＬＤチップ１０１のように、複数の励起光源（発光点１０２）を一体化したものであっても良いし、上述したレーザダイオード群１０のように複数の１チップ１ストライプのＬＤチップ１１が空間的に分離して存在しているものであっても良い。

すなわち、励起光源群は、複数のＬＤチップ１１で構成されており、各レーザ光Ｌ０は、対応するＬＤチップ１１から発生するレーザ光Ｌ０であっても良い。

なお、励起光源群を複数のＬＤチップ１１で構成した場合には、ＬＤチップ１１毎に非球面レンズ（第１光学系：例えば、アルプス電気製ＦＬＫＮ１ ４０５：不図示）を設けてレーザ光Ｌ０をコリメートし、対応する光ファイバー２２３の一端から入射させれば良い。上述の機能を有するレンズであれば、非球面レンズ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。

また、励起光源群を構成する各励起光源は、ＬＤ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、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。

また、励起光源群は、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。

ＬＤチップ１０１の５つの発光点１０２から発生した各レーザ光Ｌ０は、ロッド状レンズ５０によってコリメートされ、入射端２２１（光ファイバー２２３の一端）に入射する。

ロッド状レンズ５０の紙面に対して手前側には、０．４ｍｍピッチで光ファイバー２２３が５本並べられた光ファイバー束２２が設置されている。

光ファイバー２２３は、コア径２００μｍ、クラッド径２４０μｍ、開口数ＮＡ＝０．２２の石英製の光ファイバーである。

固定持具６０は、０．４ｍｍピッチの溝が切られており、光ファイバー束２２の入射端２２１を固定し、光ファイバー２２３のピッチ間隔が保持されている。

なお、本実施形態では、断面が円形の光ファイバー２２３を第１光学系として用いているが、断面が円形に限らず、正三角形、平行四辺形（正方形・長方形を含む）、及び正六角形のうちのいずれかであることが好ましい。

以上の構成によれば、理論上、出射端２２２の断面を、同一形状の光ファイバー２２３の他端の断面で隙間無く敷詰めることができる。すなわち、面積あたりの光ファイバー２２３の他端の断面の数を各断面形状において最大の数とすることができる。

ところで、上述したように、前記特許文献１及び２に開示された灯具では、励起光源毎に設けられた集光レンズを用いて励起光を導光し、さらに励起光毎に反射鏡に穴を開け、その穴に励起光を通過させて蛍光体に照射しているので、励起光源の数が増加する程、灯具が大型化してしまうと共に、反射鏡による光の反射効率が悪化するという副次的な問題点があった。

そこで、このような副次的な問題点を解決するために、照明装置１４０において、第１光学系は、複数の光ファイバー２２３の束である光ファイバー束２２という構成を採用している。

この光ファイバー束２２の一端は、光ファイバー２２３の一端の集まりである入射端２２１となっている。

また、光ファイバー束２２の他端は、光ファイバー２２３のそれぞれが、フェルール７０に形成された５つの貫通孔に嵌挿された光ファイバー２２３の他端の集まりである出射端（第１光学系の他端，光ファイバーの他端が配列された部分）２２２を形成している。なお、フェルール７０の材質は特に限定されず、例えばステンレス・スティールである。

また、ＬＤチップ１０１の５つの発光点１０２から発生した各レーザ光Ｌ０は、対応する光ファイバー２２３の一端から入射し、その光ファイバー２２３の他端（出射端２２２）から各レーザ光Ｌ０に由来する出射光Ｌ１を出射するようにしている。

これにより、第１導光部２０を光ファイバー束２２で構成するという簡易な構成で、各レーザ光Ｌ０は、対応する光ファイバー２２３の一端から入射し、出射端２２２に導光される。

また、光ファイバー２２３の太さと数にも拠るが、通常、複数の光ファイバー２２３を束ねてもその厚さはそれ程大きくならない。

よって、出射端２２２及び直方体状発光体４０（光照射領域）のサイズを小さく保ったまま、小さな直方体状発光体４０の光照射領域に５つの発光点１０２から発生したレーザ光Ｌ０由来の照射光Ｌ２を照射することができる。

また、例えば、照明装置１４０では、反射鏡９０の中央に穴を開け、その穴に光ファイバー束２２を通過させて出射端２２２から直方体状発光体４０に照射光Ｌ２を照射させれば良いので、特許文献１及び２に開示された灯具のように励起光源（発光点１０２）の数が多くなっても、反射鏡９０による光の反射効率が悪化することはない。

次に、出射端２２２から出射した出射光Ｌ１は、凸シリンドリカルレンズ３０を透過し、照射光Ｌ２として直方体状発光体４０の図示しない光照射領域に分散して照射される。直方体状発光体４０については、上述したとおりである。

次に、反射板８０は、投影レンズの裏面に接合された透明な樹脂板であり、直方体状発光部４０は、反射板８０に接合されて固定されている。この反射板８０を、ＬＤチップ１１からのレーザ光Ｌ０を遮断するとともに、直方体状発光部４０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Ｌ３）を透過する材質で形成することが好ましい。

直方体状発光部４０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Ｌ３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、反射板８０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、かつ反射板８０以外の部材によって直方体状発光部４０を固定する場合には、反射板８０を省略することが可能である。

また、反射板８０は、レーザ光Ｌ０が外部に漏れることを防止できる大きさであれば良く、本実施形態では、直方体状発光部４０よりも少し大きくした程度の大きさとなっているが、レーザ光Ｌ０反射鏡９０の開口面と同程度の大きさとしても良い。

直方体状発光体４０から発生したインコヒーレント光Ｌ３は、反射板８０によって照射光Ｌ２の進行方向と逆向きに進む。

次に、反射鏡９０は、直方体状発光体４０から発生したインコヒーレント光Ｌ３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。反射鏡９０は、直方体状発光体４０と対向する面が半球状であり、直方体状発光体４０が設けられている位置に直方体状発光体４０の位置に焦点を有する。

反射板８０によって反射されたインコヒーレント光Ｌ３は、反射鏡９０によって再度反射され、照明装置１４０の前方に進む。これにより、反射鏡９０は、直方体状発光体４０から発生したインコヒーレント光Ｌ３を、所定の立体角内を進む光線束を形成して、前方へ照射する。

ハウジング１００は、フェルール７０、凸シリンドリカルレンズ３０、直方体状発光体４０等を収容する筐体である。

また、照明装置１４０は、直方体状発光体４０の光照射領域に、各レーザ光Ｌ０由来の出射光Ｌ１が分散して照射光Ｌ２として照射されるため、直方体状発光体４０に含まれる蛍光体の全体に亘って低エネルギー状態の電子が高エネルギー状態に効率良く励起する。

よって、直方体状発光体４０からムラなくインコヒーレント光Ｌ３が発生するので、単一の発光点１０２を有する励起光源を用いる場合と比較して照明装置１４０の高光束・高輝度化を実現することができる。

また、各レーザ光Ｌ０由来の出射光Ｌ１を直方体状発光体４０の光照射領域上の一点に集中して照射させず、光ファイバー束２２及び凸シリンドリカルレンズ３０を介して光照射領域に分散して照射させるので、各レーザ光Ｌ０が同一点に集中して照射されることによって直方体状発光体４０が劣化してしまうことを防止することができる。

以上によれば、高光束・高輝度かつ長寿命を実現できる照明装置１４０を提供することができる。

〔６．発光部の形状及び光照射領域について〕
次に、図６（ａ）〜図８（ｃ）に基づき、発光部及び光照射領域の具体例について説明する。

まず、図６（ａ）は、上述した直方体状発光体４０の模式図であり、図６（ｂ）は、直方体状発光体４０の光照射領域の一例を示す模式図であり、図６（ｃ）は、光照射領域の他の例を示す模式図である。

非特許文献１にも記載されているが、図６（ａ）に示すように、車両用ヘッドランプ（ハイビーム）の配光パターンは、鉛直方向に狭く、左右に広く、発光部の形状は、水平方向に対して横長であることが望ましいので、直方体状発光体４０は、略直方体形状となっている。

直方体状発光体４０の大きさは、上述したように、横×縦×高さ＝３ｍｍ×１ｍｍ×１ｍｍ程度である。

なお、手前側の斜線で示した矩形の領域が光照射領域Ｒ１であり、直方体状発光体４０における光照射領域の面積が最大の領域の例である。

このような光照射領域Ｒ１を得るには、例えば、出射光Ｌ１が鉛直方向に軸を持つ平凸シリンドリカルレンズ（第２光学系）と、水平方向に軸を持つ平凸シリンドリカルレンズ（第２光学系）とを通過するようにして、光照射領域Ｒ１に合せて鉛直方向及び垂直方向にコリメートされた照射光Ｌ２を直方体状発光体４０に入射させれば良い。

その他の方法としては、出射端２２２の大きさが光照射領域と同程度の大きさとなるように光ファイバー２２３の数を増やして、光ファイバー２２３の他端をマトリクス状に密に敷詰めても良い。

次に、図６（ｂ）は、４本の光ファイバー２２３（但し径は少し大きめ）の他端を横一列に並べて出射端２２２を形成した場合の直方体状発光体４０における光照射領域の例である。

この例では、４本の光ファイバー２２３を反映して４つの円形領域による光照射領域（所定の光照射領域）Ｒ２が形成されている。

図６（ｃ）は、合計８本の光ファイバー２２３（但し径は少し小さめ）の他端を横一列に並べて出射端２２２を形成した場合の直方体状発光体４０における光照射領域の例である。

この光照射領域Ｒ３では、横一列に並んだ円形領域において、中央部分のみ上下２つにして円形領域の数を増やしている。

これにより、直方体状発光体４０の真正面（中央）の出射光Ｌ１の明るさを明るくすることができる。

なお、以上の例の他、直方体状発光体４０の出射光Ｌ１の明るさを明るくさせたい部分に応じて円形領域の数を調整しても良い。これにより、所望の位置での出射光Ｌ１の明るさを調整することができる。

次に、図７（ａ）は、自動車用ヘッドランプ（ロービーム／ハイビーム）に要求される配光パターンを示す模式図であり、図７（ｂ）は、自動車用ヘッドランプのロービームに要求される配光特性を示す図である。

図７（ａ）に示すように、ヘッドランプに要求される配光パターンには、ロービームに要求される配光パターンとハイビームに要求される配光パターンとの２種類がある。

図７（ａ）に示すスクリーン配光は、ヘッドランプに正対させた鉛直なスクリーンに照射される光の照度分布である。正面方向の最も明るい部分をホットゾーンと呼び、この部分の光度が遠方への到達距離を決定する。

また、ロービームでは、対向車へのグレア（まぶしさ）を抑制するために、水平線の上下で大きな明暗差が要求される。

図７（ｂ）は、自動車用ヘッドランプのロービームに要求される配光特性を示す図である。

次に、図７（ｂ）及び図８（ａ）に基づき、ロービーム用発光体（発光部）４１の一例について説明する。

図７（ｂ）に示すように斜線領域Ｉと領域ＩＶとの境界、斜線領域ＩＩＩと領域ＩＶとの境界にロービーム特有の配光パターンの明暗境界を定めるカットラインが形成されている。このロービームに要求される配光特性では、水平線の上下で大きな明暗差が要求されている。

そこで、図７（ｂ）に示す配光パターンを１８０度回転させ、その配光パターンのカットラインの形状をそのまま採用したものが、ロービーム用発光体４１の光照射領域Ｒ４の形状である。

なお、図７（ｂ）に示す配光パターンを１８０度回転させたのは、図５の（ａ）部分に示すように、照明装置１４０では、直方体状発光体４０から発生した光が反射板８０で反射し、その後、反射鏡９０でさらに再反射した光が照明装置１４０の前方に進むためである。

以上のロービーム用発光体４１のように、発光部の形状が、発生する光の配光パターンの明暗境界を定めるカットラインの形状に応じて形成されていても良い。

これにより、発生する光の配光パターンの明暗境界を定めるカットラインの形状に応じて発光部の形状を形成することで、様々なカットラインの形状を有する配光パターンの光を発生させることができる。

次に、図８（ｂ）は、ロービーム用発光体４１の光照射領域Ｒ５を示す模式図であり、図８（ｃ）は、ロービーム用発光体４１の光照射領域Ｒ４に対する照射光Ｌ２の照射方法の一例を示す模式図である。

図８（ｂ）に示すように、光照射領域Ｒ４が形成されるように照明装置１４０の出射端２２２における光ファイバー２２３の配列パターン及びフェルール７０の貫通孔の配列パターンを決定しても良い（図５（ａ）及び（ｂ）参照）。

これにより、第１導光部２０として光ファイバー束２２を使用する場合であっても、ロービーム用発光体４１の形状に応じた光照射領域Ｒ４を形成することが可能となる。

次に、図８（ｃ）に示すように、光照射領域Ｒ４が形成されるように複合シリンドリカルレンズ（第２光学系）３２の形状を設定しても良い。

例えば、光照射領域Ｒ４の形状のように、水平方向に長く、かつ鉛直方向の径が水平方向に対して線形的に変化する形状である場合、複合シリンドリカルレンズ３２を、図８（ｃ）に示す鉛直方向に軸を持つ鉛直軸シリンドリカルレンズ（鉛直方向に軸を持つ凸面を有する凸レンズ）３２１及び水平方向に軸を持つ水平軸シリンドリカルレンズ（水平方向に軸を持つ凸面を有する凸レンズ）３２２の組合せて一体化した構成としても良い。

このように、複合シリンドリカルレンズ３２の形状を鉛直方向に軸を持つ鉛直軸シリンドリカルレンズ３２１及び水平軸シリンドリカルレンズ３２２の組合せで構成することにより、光照射領域Ｒ４の水平方向のサイズ及び鉛直方向のサイズに合せて光照射領域Ｒ４に照射光Ｌ２が分散して照射されるようにすることができる。

〔７．レーザダウンライトについて〕
本発明のさらに他の実施形態であるレーザダウンライト（発光装置，照明装置）４００について図９〜図１４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のレーザダウンライト４００について説明する。レーザダウンライト４００は、家屋、乗物などの構造物の天井に設置される照明装置であり、ＬＤチップ１１から出射したレーザ光Ｌ０を、光ファイバー２２３などを介して、直方体状発光部４０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ものである。

なお、非球面レンズ４は、ＬＤチップ１１から発振されたレーザ光Ｌ０を、光ファイバー２２３の入射端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。

なお、ＬＤチップ１１及び光ファイバー２２３に替えて、ＬＤチップ１０１及び光ファイバー束２２を用いる場合には、非球面レンズ４に替えて、図５の（ａ）部分に示す、ロッド状レンズ５０、固定治具６０等を用いれば良い。

また、レーザダウンライト４００と同様の構成を有する照明装置を、構造物の側壁または床に設置してもよく、上記照明装置の設置場所は特に限定されない。

図９は、発光ユニット４１０および従来のＬＥＤダウンライト５００の外観を示す概略図である。図１０は、レーザダウンライト４００が設置された天井の断面図である。図１１は、レーザダウンライト４００の断面図である。図９〜図１１に示すように、レーザダウンライト４００は、天板４０１に埋設され、照明光を出射する発光ユニット４１０と、光ファイバー２２３を介して発光ユニット４１０へレーザ光を供給するＬＤ光源ユニット４２０とを含んでいる。ＬＤ光源ユニット４２０は、天井には設置されておらず、ユーザが容易に触れることができる位置（例えば、家屋の側壁）に設置されている。このようにＬＤ光源ユニット４２０の位置を自由に決定できるのは、ＬＤ光源ユニット４２０と発光ユニット４１０とが光ファイバー２２３によって接続されているからである。この光ファイバー２２３は、天板４０１と断熱材４０２との間の隙間に配置されている。

（発光ユニット４１０の構成）
発光ユニット４１０は、図１１に示すように、筐体４１１、光ファイバー２２３、直方体状発光部４０、凸シリンドリカルレンズ３０、フェルール７０及び透光板４１３を備えている。なお、図５の（ｂ）部分に示すフェルール７０は、光ファイバー２２３の数に併せて５つの貫通孔が存在しているが、本実施形態では、フェルール７０の貫通孔は１つであるものとする（不図示）。

筐体４１１には、凹部４１２が形成されており、この凹部４１２の底面に直方体状発光部４０が配置されている。凹部４１２の表面には、金属薄膜が形成されており、凹部４１２は反射鏡として機能する。

また、筐体４１１には、光ファイバー２２３を通すための通路４１４が形成されており、この通路４１４を通って光ファイバー２２３が直方体状発光部４０まで延びている。光ファイバー２２３の他端と直方体状発光部４０との位置関係は上述したものと同様である。

透光板４１３は、凹部４１２の開口部をふさぐように配置された透明または半透明の板である。この透光板４１３は、ＬＤチップ１１からのレーザ光Ｌ０を遮断するとともに、直方体状発光部４０においてレーザ光Ｌ０を変換することにより生成されたインコヒーレント光Ｌ３を透過する材質で形成することが好ましい。

直方体状発光部４０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Ｌ３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、透光板４１３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、直方体状発光部４０の蛍光は、透光板４１３を透して照明光として出射される。透光板４１３は、筐体４１１に対して取外し可能であってもよく、省略されてもよい。

図９では、発光ユニット４１０は、円形の外縁を有しているが、発光ユニット４１０の形状（より厳密には、筐体４１１の形状）は特に限定されない。

なお、ダウンライトでは、ヘッドランプの場合とは異なり、理想的な点光源は要求されず、発光点が１つというレベルで十分である。それゆえ、直方体状発光部４０の形状、大きさおよび配置に関する制約は、ヘッドランプの場合よりも少ない。

（ＬＤ光源ユニット４２０の構成）
ＬＤ光源ユニット４２０は、ＬＤチップ１１、非球面レンズ４および光ファイバー２２３を備えている。

光ファイバー２２３の出射端は、ＬＤ光源ユニット４２０に接続されており、ＬＤチップ１１から発振されたレーザ光Ｌ０は、非球面レンズ４を介して光ファイバー２２３の入射端に入射される。

図１１に示すＬＤ光源ユニット４２０の内部には、ＬＤチップ１１および非球面レンズ４が一対のみ示されているが、発光ユニット４１０が複数存在する場合には、発光ユニット４１０からそれぞれ延びる光ファイバー２２３の束を１つのＬＤ光源ユニット４２０に導いてもよい。この場合、１つのＬＤ光源ユニット４２０に複数のＬＤチップ１１と非球面レンズ４との対（または、ＬＤチップ１０１と１つのロッド状レンズ５０との対）が収納されることになり、ＬＤ光源ユニット４２０は集中電源ボックスとして機能する。

（レーザダウンライト４００の設置方法の変更例）
図１２は、レーザダウンライト４００の設置方法の変更例を示す断面図である。同図に示すように、レーザダウンライト４００の設置方法の変形例として、天板４０１には光ファイバー２２３を通す小さな穴４０３だけを開け、薄型・軽量の特長を活かしてレーザダウンライト本体（発光ユニット４１０）を天板４０１に貼り付けるということもできる。この場合、レーザダウンライト４００の設置に係る制約が小さくなり、また工事費用が大幅に削減できるというメリットがある。

（レーザダウンライト４００と従来のＬＥＤダウンライト５００との比較）
従来のＬＥＤダウンライト５００は、図９に示すように、複数の透光板５０１を備えており、各透光板５０１からそれぞれ照明光が出射される。すなわち、ＬＥＤダウンライト５００において発光点は複数存在している。ＬＥＤダウンライト５００において発光点が複数存在しているのは、個々の発光点から出射される光の光束が比較的小さいため、複数の発光点を設けなければ照明光として十分な光束の光が得られないためである。

これに対して、レーザダウンライト４００は、高光束の照明装置であるため、発光点は１つでもよい。それゆえ、照明光による陰影がきれいに出るという効果が得られる。また、直方体状発光部４０の蛍光体を高演色蛍光体（例えば、数種類の酸窒化物蛍光体の組合せ）にすることにより、照明光の演色性を高めることができる。

図１３は、ＬＥＤダウンライト５００が設置された天井の断面図である。同図に示すように、ＬＥＤダウンライト５００では、ＬＥＤチップ、電源および冷却ユニットを収納した筐体５０２が天板４０１に埋設されている。筐体５０２は比較的大きなものであり、筐体５０２が配置されている部分の断熱材４０２には、筐体５０２の形状に沿った凹部が形成される。筐体５０２から電源ライン５２３が延びており、この電源ライン５２３はコンセント（不図示）につながっている。

このような構成では、次のような問題が生じる。まず、天板４０１と断熱材４０２との間に発熱源である光源（ＬＥＤチップ）および電源が存在しているため、ＬＥＤダウンライト５００を使用することにより天井の温度が上がり、部屋の冷房効率が低下するという問題が生じる。

また、ＬＥＤダウンライト５００では、光源ごとに電源および冷却ユニットが必要であり、トータルのコストが増大するという問題が生じる。

また、筐体５０２は比較的大きなものであるため、天板４０１と断熱材４０２との間の隙間にＬＥＤダウンライト５００を配置することが困難な場合が多いという問題が生じる。

これに対して、レーザダウンライト４００では、発光ユニット４１０には、大きな発熱源は含まれていないため、部屋の冷房効率を低下させることはない。その結果、部屋の冷房コストの増大を避けることができる。

また、発光ユニット４１０ごとに電源および冷却ユニットを設ける必要がないため、レーザダウンライト４００を小型および薄型にすることができる。その結果、レーザダウンライト４００を設置するためのスペースの制約が小さくなり、既存の住宅への設置が容易になる。

また、レーザダウンライト４００は、小型および薄型であるため、上述したように、発光ユニット４１０を天板４０１の表面に設置することができ、ＬＥＤダウンライト５００よりも設置に係る制約を小さくすることができるとともに工事費用を大幅に削減できる。

図１４は、レーザダウンライト４００およびＬＥＤダウンライト５００のスペックを比較するための図である。同図に示すように、レーザダウンライト４００は、その一例では、ＬＥＤダウンライト５００に比べて体積は９４％減少し、質量は８６％減少する。

また、ＬＤ光源ユニット４２０をユーザの手が容易に届く所に設置できるため、ＬＤチップ１１が故障した場合でも、手軽にＬＤチップ１１を交換できる。また、複数の発光ユニット４１０から延びる光ファイバー２２３を１つのＬＤ光源ユニット４２０に導くことにより、複数のＬＤチップ１１を一括管理できる。そのため、複数のＬＤチップ１１を交換する場合でも、その交換が容易にできる。

なお、ＬＥＤダウンライト５００において、高演色蛍光体を用いたタイプの場合、消費電力１０Ｗで約５００ｌｍの光束が出射できるが、同じ明るさの光をレーザダウンライト５００で実現するためには、３．３Ｗの光出力が必要である。この光出力は、ＬＤ効率が３５％であれば、消費電力１０Ｗに相当し、ＬＥＤダウンライト５００の消費電力も１０Ｗであるため、消費電力では、両者の間に顕著な差は見られない。それゆえ、レーザダウンライト４００では、ＬＥＤダウンライト５００と同じ消費電力で、上述の種々のメリットが得られることになる。

以上のように、レーザダウンライト４００は、レーザ光Ｌ０を出射するＬＤチップ１１を少なくとも１つ備える光源ユニット４２０と、直方体状発光部４０および反射鏡としての凹部４１２を備える少なくとも１つの発光ユニット４１０と、発光ユニット４１０のそれぞれへレーザ光Ｌ０を導く光ファイバー２２３と、光ファイバー２２３の出射端から出射した出射光Ｌ１を照射光Ｌ２として直方体状発光体４０の光照射領域に分散して照射する凸シリンドリカルレンズ３０とを備える。

それゆえ、レーザダウンライト４００において、レーザ光Ｌ０が直方体状発光部４０の一箇所に集中的に照射されることによって直方体状発光部４０が著しく劣化する可能性を低減できる。その結果、長寿命のレーザダウンライト４００を実現できる。

〔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。

また、第１光学系として１０個の光ファイバー２２３で構成された光ファイバー束を用い、第２光学系として凸シリンドリカルレンズ３０を用い、発光部として直方体状発光体４０（横×縦×高さ＝３ｍｍ×１ｍｍ×１ｍｍ）を採用した。

光ファイバー２２３は、コア径２００μｍ、クラッド径２４０μｍ、開口数ＮＡ＝０．２２の石英製の光ファイバーである。

なお、ＬＤチップ１１毎に非球面レンズ（第１光学系：例えば、アルプス電気製ＦＬＫＮ１ ４０５：不図示）を設けてレーザ光Ｌ０をコリメートし、対応する光ファイバーの一端から入射させた。なお、これらの各構成の配置は、適宜調整したが煩雑なので、説明は省略する。

この試作例にて、配光特性について調べたところ、直方体状発光体４０からは１５００ｌｍ（ルーメン）程度の光束が放射された。

また、このときの直方体状発光体４０の輝度は、８０Ｍｃｄ／ｍ^２（メガカンデラ毎平方メートル）程度であった。

この実験結果より、単純計算で、ＬＤチップ１１の１個当たりの光束は、約１５０ｌｍであるから、例えば、１４個以上のＬＤチップ１１を用いれば、直方体状発光体４０は、約２０００ｌｍを超えることが可能であると分かる。

また、１７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）＝１５０×１７（ｌｍ）／４π≒２５５０（ｌｍ）／４／３．１４≒２０３（ｃｄ）であり、実効口径面積を３ｍｍ^２程度、光学系の透過率を０．７とすると、輝度≒２０３（ｃｄ）／０．７／３（ｍｍ^２）＝９６．６（ｃｄ／ｍｍ^２）≒９６．６（Ｍｃｄ／ｍ^２）≒１００（Ｍｃｄ／ｍ^２）程度となることが分かる。

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、実際に、直方体状発光体４０は、２０００ｌｍを超える高光束、１００Ｍｃｄ／ｍ^２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）。

〔９．発光装置と従来のランプとの配光特性の比較〕
次に、図１５〜図１６（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。

図１５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。

図１５に示すように市販のハロゲンランプの輝度は、２５Ｍｃｄ／ｍ^２（メガカンデラ毎平方メートル）程度であり、ＨＩＤ（High Intensity discharge）ランプの輝度は、８０Ｍｃｄ／ｍ^２程度である。

一方、上述したレーザ照明では、１００Ｍｃｄ／ｍ^２程度の高輝度の実現が可能なので、図１５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。

すなわち、直方体状発光体４０が発生するインコヒーレント光Ｌ３の輝度は、８０Ｍｃｄ／ｍ^２以上であることが好ましい。

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、上述した直方体状発光体４０を用いることによって、ハロゲンランプよりも口径サイズの小さい直方体状発光体４０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。

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。

次に、図１６（ａ）は、ランプの種類でその性能を比較した図であり、図１６（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１６（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。

まず、図１６（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４００〜５００ｌｍ（ルーメン）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。

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。

すなわち、直方体状発光体４０が発生するインコヒーレント光Ｌ３の光束が７００ｌｍ以上、３２００ｌｍ以下であることが好ましい。

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。

以上の検討結果から図１６（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１６（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。

また、図１６（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。

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（レーザ照明）などを提供することができる。

なお、本発明は、以下のようにも表現できる。

本発明の発光装置（高輝度光源）は、高出力のレーザ発振が可能な半導体レーザからなる励起光源と、水平方向に長い略矩形形状を有し、前記励起光源からの励起光により発光する発光部を有しており、略矩形形状の発光部を効率よく、ムラ無く（一部に偏らず）励起するための導光部材を有していても良い。

また、前記導光部材は、一つまたは複数の励起光源に光学的に結合され、他端が一つの光出射端を有する第一の導光部材と、第一の導光部材から放射される励起光を発光部にムラ無く照射するための略円筒形レンズからなる第二の導光部材とから構成されていても良い。

なお、第二の導光部材は、略円筒形レンズを複数組合せた形状であっても良い。

また、励起光源としては、半導体レーザだけでなく、高出力発光ダイオードでも良い。

また、一つの励起光源（１チップ）に一つのレーザ光出射端を持つような半導体レーザだけでなく、一つの励起光源（１チップ）に複数のレーザ光出射端を持つ半導体レーザであっても良い。

以上より、自動車等の車両用前照灯に適した発光装置を提供することができる。

また、本発明は、以下のようにも表現できる。

すなわち、本発明の発光装置は、複数の励起光を発生する励起光源群と、前記励起光源群から発生した各励起光が照射されることにより光を発生する発光部と、一端から入射した前記励起光源群から発生した各励起光を、他端に設けられた所定の光出射部に導光し、導光した各励起光を前記光出射部から出射する第１導光部材と、前記第１導光部材の前記光出射部から出射した各励起光を前記発光部における所定の光照射領域に分散して照射する第２導光部材とを備えていても良い。

前記構成によれば、励起光源群は、複数の励起光を発生するようになっている。これにより、励起光源群の光束を、単一の励起光源を用いる場合と比較して大きくすることができる。

また、発光部は、前記励起光源群から発生した各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、少なくとも各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。

また、第１導光部材は、一端から入射した前記励起光源群から発生した各励起光を、他端に設けられた所定の光出射部に導光し、導光した各励起光を前記光出射部から出射するようになっている。

これにより、第１導光部材の一端から他端までのサイズを調整することで、励起光源群と、発光部とを任意の間隔で空間的に分離することができるので、励起光源群で発生する熱の影響により、発光部が劣化してしまうことを防止することができる。

また、前記構成によれば、第２導光部材は、前記第１導光部材の前記光出射部から出射した各励起光を前記発光部における所定の光照射領域に分散して照射するようになっている。

これにより、発光部の光照射領域に各励起光が分散して照射されるため、発光部に含まれる蛍光体の全体に亘って低エネルギー状態の電子が高エネルギー状態に効率良く励起する。

よって、発光部からムラなくインコヒーレントな光が発生するので、単一の励起光源を用いる場合と比較して本発明の発光装置の高輝度化を実現することができる。

また、前記構成によれば、各励起光を発光部の一点に集中して照射せず、第１導光部材及び第２導光部材を介して光照射領域に分散して照射するので、各励起光が同一点に集中して照射されることによって発光部が劣化してしまうことを防止することができる。

以上によれば、高輝度かつ長寿命を実現できる発光装置などを提供することができる。

ここで、「励起光源群」は、複数の励起光源が空間的に分離して存在しているものであっても良いし、複数の励起光源を一体化したものであっても良い。

また、励起光源群を構成する各励起光源は、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。

また、励起光源群は、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。

また、「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。

また、「蛍光体」とは、各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。

また、「分散して照射」とは、光照射領域の特定の１点に集中させることなく、光照射領域の全体に亘って励起光を照射することである。

また、言い換えれば、「分散して照射」とは、発光部の一部をピンポイントで励起しないように励起光を、発光部が劣化しない程度の強度で光照射領域の全体に亘って照射することである。なお、発光部が劣化しない程度の強度であれば、励起光が照射される際の光強度分布の強弱はある程度はあっても良い。

なお、「光の分散」は、１つの光からプリズムなどで複数の色相を持つ複数の光に分離することを意味する場合があるが、本願明細書では、このような意味で「分散」という用語を用いないこととする。

また、「分散して照射」とは、光出射部のサイズよりも光照射領域のサイズが大きい場合のように照射面積を拡げつつ光照射領域に励起光を照射しても良く、光出射部のサイズよりも光照射領域のサイズが小さい場合のように照射面積を縮小しつつ光照射領域に励起光を照射しても良い。

また、本発明の発光装置は、前記第１導光部材は、前記一端から入射した各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いると共に、前記光出射部の断面積は、前記第１導光部材の前記一端の断面積よりも小さくなっており、前記一端から入射した前記各励起光を、前記囲繞構造により前記光出射部に導光しても良い。

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、一端から入射した各励起光を、前記一端の断面積よりも小さい断面積を有する前記光出射部に導光する、すなわち、各励起光を、前記一端の断面積よりも小さい断面積を有する光出射部に集光することができる。

よって、光出射部の断面積及び発光部（光照射領域）のサイズを共に小さくすることにより、励起光源群を構成する励起光源の数に応じた高輝度・高光束の光を発生する発光部の小型化が可能となる。

ここで、「囲繞」とは、励起光群から発生する各励起光のすべての光路の周囲を取り囲むことである。

また、「囲繞構造により光出射部に導光する」場合には、光反射側面に１回だけ反射して光出射部に導光する場合、光反射側面に複数回反射して光出射部に導光する場合、光反射側面に１回も反射することなく光出射部に導光する場合のいずれの場合も含まれる。

ところで、前記特許文献１及び２に開示された灯具では、複数の励起光源から生じた励起光を蛍光体に照射して高輝度を実現するという観点は考慮されているものの、励起光源毎に設けられた集光レンズを用いて励起光を導光しているので、励起光源の数が増加する程、灯具が大型化してしまうという副次的な問題点がある。

また、この灯具では、励起光毎に反射鏡に穴を開け、その穴に励起光を通過させて蛍光体に照射しているので、励起光源の数が多くなる程、反射鏡による光の反射効率が悪化するという副次的な問題点もある。

本発明の発光装置は、このような副次的な問題点を解決するために、前記構成に加えて、前記第１導光部材は、複数の光ファイバーからなり、前記各励起光は、対応する光ファイバーの一端から入射すると共に、その光ファイバーの他端から出射し、前記光出射部は、前記複数の光ファイバーの他端が配列された部分で構成されていても良い。

前記構成によれば、第１導光部材を複数の光ファイバーで構成するという簡易な構成で、各励起光は、対応する光ファイバーの一端から入射し、前記複数の光ファイバーの他端が配列された部分（光出射部）に導光される。

また、光ファイバーの太さと数にも拠るが、通常、複数の光ファイバーを束ねてもその厚さはそれ程大きくならない。

よって、光出射部及び光照射領域（又は発光部）のサイズを小さく保ったまま、小さな発光部の光照射領域に多数の励起光源由来の励起光を照射することができる。

また、例えば、本発明の発光装置をヘッドランプに用いる場合、反射鏡の中央に穴を開け、その穴に複数の光ファイバーの束を通過させて複数の光ファイバーの他端が配列された部分から発光部に各励起光を照射させれば良いので、励起光源群を構成する励起光源の数が多くなっても、特許文献１及び２に開示された灯具のように反射鏡による光の反射効率が悪化することはない。

また、本発明の発光装置は、前記構成に加えて、前記光照射領域の形状が、水平方向に長い形状であり、前記第２導光部材は、鉛直方向に軸を持つ平凸シリンドリカルレンズであっても良い。

前記第２導光部材を、鉛直方向に軸を持つ平凸シリンドリカルレンズで構成すれば、励起光を水平方向に拡散させることができる。

よって、光照射領域の水平方向に長い形状に合せて光照射領域に各励起光が分散して照射されるようにすることができる。

また、本発明の発光装置は、前記構成に加えて、前記光照射領域の形状が、水平方向に長く、かつ鉛直方向の径が水平方向に対して線形的に変化する形状であり、前記第２導光部材は、鉛直方向に軸を持つ第１平凸シリンドリカルレンズ、及び水平方向に軸を持つ第２平凸シリンドリカルレンズの組合せであっても良い。

前記第２導光部材を、鉛直方向に軸を持つ第１平凸シリンドリカルレンズ、及び水平方向に軸を持つ第２平凸シリンドリカルレンズの組合せで構成することにより、光照射領域の水平方向のサイズ及び鉛直方向のサイズに合せて光照射領域に各励起光が分散して照射されるようにすることができる。

また、本発明の発光装置は、複数の励起光を発生する励起光源群と、前記励起光源群から発生した各励起光が照射されることにより光を発生する発光部と、一端から入射した前記励起光源群から発生した各励起光を、他端に導光する導光部材を備えており、前記導光部材の他端には、導光した各励起光を前記発光部における所定の光照射領域に分散して照射する光分散部が形成されていても良い。

前記構成によれば、励起光源群は、複数の励起光を発生するようになっている。これにより、励起光源群の光束を、単一の励起光源を用いる場合と比較して大きくすることができる。

また、発光部は、前記励起光源群から発生した各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、少なくとも各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。

また、導光部材は、一端から入射した前記励起光源群から発生した各励起光を、他端に導光するようになっている。

さらに、前記導光部材の他端には、導光した各励起光を前記発光部における所定の光照射領域に分散して照射する光分散部が形成されている。

これにより、導光部材の一端から他端までのサイズを調整することで、励起光源群と、発光部とを任意の間隔で空間的に分離することができるので、励起光源群で発生する熱の影響により、発光部が劣化してしまうことを防止することができる。

また、光分散部から発光部の光照射領域に各励起光が分散して照射されるため、発光部に含まれる蛍光体の全体に亘って低エネルギー状態の電子が高エネルギー状態に効率良く励起する。

よって、発光部からムラなくインコヒーレントな光が発生するので、単一の励起光源を用いる場合と比較して本発明の発光装置の高輝度化を実現することができる。

また、前記構成によれば、各励起光を発光部の一点に集中して照射せず、導光部材を介して光照射領域に分散して照射するので、各励起光が同一点に集中して照射されることによって発光部が劣化してしまうことを防止することができる。

本発明の発光装置は、前記励起光源群は、複数の半導体レーザで構成されており、前記各励起光は、対応する半導体レーザから発生するレーザ光であっても良い。

また、本発明の発光装置は、前記励起光源群は、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、前記各励起光は、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。

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。

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／ｍ^２以上であっても良い。

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７００ｌｍ以上、３２００ｌｍ以下であっても良い。

また、本発明の発光装置は、前記発光部の形状が、前記発光部が発生する光の配光パターンの明暗境界を定めるカットラインの形状に応じて形成されていても良い。

以上によれば、高輝度かつ長寿命を実現できる発光装置などを提供することができる。

また、本発明の照明装置は、前記発光装置のいずれかを備えていても良い。

これにより、高輝度及び長寿命の照明装置を提供することができる。

以上によれば、高輝度かつ長寿命を実現できる発光装置・照明装置を提供することができる。

また、本発明は、以下のように方法としても表現できる。

本発明の光発生方法は、所定の励起光源群から発生した複数の励起光を、所定の光出射部に導光し、導光した各励起光を前記光出射部から出射させて、所定の発光部に照射することにより光を発生させる光発生方法であって、前記励起光源群から複数の励起光を発生させる励起光発生ステップと、前記励起光発生ステップで発生させた各励起光を、前記光出射部に導光する励起光導光ステップと、前記励起光導光ステップで導光した各励起光を前記光出射部から出射させる励起光出射ステップと、前記励起光出射ステップで前記光出射部から出射させた各励起光を前記発光部における所定の光照射領域に分散して照射する励起光分散照射ステップとを含んでいても良い。

また、本発明の光発生方法は、所定の励起光源群から発生した複数の励起光を、所定の光分散部に導光し、導光した各励起光を前記光分散部から所定の発光部に照射することにより光を発生させる光発生方法であって、前記励起光源群から複数の励起光を発生させる励起光発生ステップと、前記励起光発生ステップで発生させた各励起光を、前記光分散部に導光する励起光導光ステップと、前記励起光導光ステップで導光した各励起光を前記光分散部から前記発光部における所定の光照射領域に分散して照射する励起光分散照射ステップとを含んでいても良い。

また、本発明の光発生方法は、所定の励起光源群から発生した複数の励起光を、所定の発光部の近傍に導光し、導光された各励起光を前記発光部の所定の光照射領域に照射することにより光を発生させる光発生方法であって、前記励起光源群から複数の励起光を発生させる励起光発生ステップと、前記励起光発生ステップで発生させた各励起光を、前記発光部の近傍に導光する励起光導光ステップと、前記励起光導光ステップで導光した各励起光を前記光照射領域に分散して照射する励起光分散照射ステップとを含んでいても良い。

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。

本発明は、高輝度で長寿命な発光装置、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。

１０ レーザダイオード群（励起光源群）
１１ ＬＤチップ（励起光源）
１３ ＬＥＤパイロットランプ（励起光源）
２０ 第１導光部（第１光学系）
２１Ａ 角錐台状集光部（第１光学系）
２１Ｂ 角錐台状光学部材（導光部材，第１光学系，第２光学系）
２２ 光ファイバー束（第１光学系，複数の光ファイバー）
３０ 凸シリンドリカルレンズ（第２光学系，鉛直方向に軸を持つ凸面を有する凸レンズ）
３１ 凹シリンドリカルレンズ（第２光学系）
３２ 複合シリンドリカルレンズ（第２光学系）
４０ 直方体状発光体（発光部）
４１ ロービーム用発光体（発光部）
５０ ロッド状レンズ（第１光学系）
９０ 反射鏡
１０１ ＬＤチップ（励起光源群）
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）
１３０ ＬＥＤチップ（励起光源）
１４０ 照明装置（発光装置，車両用前照灯）
２０１ 光入射部（第１光学系の一端）
２０２ 光出射部（第１光学系の他端）
２１１Ａ 光入射面（第１光学系の一端）
２１１Ｂ 光入射面（第１光学系の一端，第１光学系側の一端）
２１２Ａ 光出射面（第１光学系の他端）
２１２Ｂ 光分散面（光分散部，第２光学系側の他端）
２１３Ａ，２１３Ｂ 角錐台側面（光反射側面，囲繞構造）
２２１ 入射端（第１光学系の一端）
２２２ 出射端（第１光学系の他端，光ファイバーの他端が配列された部分）
２２３ 光ファイバー
３２１ 鉛直軸シリンドリカルレンズ（鉛直方向に軸を持つ凸面を有する凸レンズ）
３２２ 水平軸シリンドリカルレンズ（水平方向に軸を持つ凸面を有する凸レンズ）
４００ レーザダウンライト（発光装置，照明装置）
Ｌ０ レーザ光（励起光）
Ｌ１ 出射光（励起光）
Ｌ２ 照射光（励起光）
Ｌ３ インコヒーレント光（光）
Ｒ１〜Ｒ５ 光照射領域

Claims (8)

1. 複数の励起光を発生する励起光源群と、
   前記励起光源群から発生した各励起光が照射されることにより光を発生する発光部と、
   前記励起光源群から発生した各励起光を前記発光部の近傍に導光する第１光学系と、
   前記第１光学系によって導光された各励起光を前記発光部における所定の光照射領域に分散して照射する第２光学系とを備えていることを特徴とする発光装置。
2. 前記第１光学系は、一端から入射した各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いると共に、他端の断面積は、前記一端の断面積よりも小さくなっており、前記一端から入射した前記各励起光を、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。
3. 前記第１光学系は、複数の光ファイバーからなり、
   前記各励起光は、対応する光ファイバーの一端から入射すると共に、その光ファイバーの他端に導光され、
   前記第１光学系の前記各励起光が導光される部分は、前記複数の光ファイバーの他端が配列された部分で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
4. 前記光照射領域の形状が、水平方向に長い形状であり、前記第２光学系は、少なくとも鉛直方向に軸を持つ凸面を有する凸レンズを備えていることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の発光装置。
5. 前記光照射領域の形状が、鉛直方向の径が水平方向に対して線形的に変化する形状であり、
   前記第２光学系は、前記鉛直方向に軸を持つ凸面を有する凸レンズ及び水平方向に軸を持つ凸面を有する凸レンズの組合せであることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の発光装置。
6. 前記第１光学系及び前記第２光学系は一体化された導光部材となっており、
   前記導光部材における第１光学系側の一端から入射した前記励起光源群から発生した各励起光は、前記導光部材における第２光学系側の他端に導光され、
   前記第２光学系側の他端には、導光された各励起光を前記光照射領域に分散して照射する光分散部が形成されていることを備えていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
7. 請求項１から６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。
8. 請求項１から６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。

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