JP5122542B2 - 発光装置、照明装置および光検知器 - Google Patents

Description

この発明は、発光装置、照明装置および光検知器に関し、特に、半導体レーザ素子を含む発光装置、照明装置およびこれらの装置に用いられる光検知器に関する。

近年、白熱灯、蛍光灯よりも寿命が著しく長いＬＥＤを用いた発光装置が注目を集めており、既にＬＥＤを白色光発光装置に用いた照明装置等が実用化されている。しかしながら、ＬＥＤを用いた場合、素子１個当たりの出力は一般的には低いため、高い出力を必要とする発光装置では、複数個の素子を使用する必要がある。このため、発光装置の小型化には限界があるとともに、車両用前照灯などに用いるものとして、更に輝度の高い発光装置が望まれている。

なお、本明細書中において、「輝度」とは、輝きの強さを表す心理的物理量であり、光度を光源の面積で除したものをいう。

このような発光装置として注目を浴びているのが、半導体レーザを用いた発光装置である（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。

上記特許文献１には、赤外光（レーザ光）を発振する赤外線発生装置（半導体レーザ素子など）と、赤外線発生装置で発振された赤外光が照射されると、その赤外光を可視光に変換し発光する光変換材料粉末とを備えた発光装置が開示されている。

この発光装置では、赤外線発生装置として半導体レーザ素子などのレーザ光源を用いており、凹面鏡の焦点に設置された赤外光を可視光に変換する光変換材料粉末にレーザ光である赤外光を照射する構成であるため、小型で高光度な発光装置を実現することができる。さらに、発光領域を微細化することが出来るため、集光性のよい点光源を実現することが可能となる。

図１３は、上記特許文献２に開示された発光装置の構造を示した図である。上記特許文献２には、図１３に示すように、レーザダイオードである紫外線ＬＤ素子（半導体レーザ素子）１００１と、紫外線ＬＤ素子１００１の前方に設けられたコリメータであるコリメートレンズ１００３と、コリメートレンズ１００３の前方に設けられたアパーチャ１００４と、アパーチャ１００４の前方に設けられたコンデンサであるコンデンサレンズ１００５と、コンデンサレンズ１００５の前方に設けられた蛍光体１００６と、蛍光体１００６の前方に設けられたレーザ光反射鏡である紫外線反射鏡１００７と、放物反射面の内側にコンデンサレンズ１００５、蛍光体１００６および紫外線反射鏡１００７が配置されるように設けられた可視光反射鏡１００９とによって構成された発光装置が開示されている。

この発光装置によれば、紫外線ＬＤ素子１００１から出射されたコヒーレントな光であるレーザ光１００２は、コリメートレンズ１００３を通過することによって平行光線束となり、アパーチャ１００４およびコンデンサレンズ１００５を通過することによって蛍光体１００６に集光される。レーザ光１００２が蛍光体１００６に入射されると、蛍光体１００６内で励起が起こり、レーザ光１００２は蛍光体１００６内で吸収され強度が弱められて、蛍光体１００６からはインコヒーレントな光である自然放出光１００８ａが自然放出される。ここで、蛍光体１００６に吸収されなかった光は蛍光体１００６から漏れ出すが、この光は紫外線反射鏡１００７で反射し、再び蛍光体１００６に入射して吸収作用を受け、自然放出光１００８ａが放出される。蛍光体１００６から自然放出されたインコヒーレントな光である自然放出光１００８ａは、可視光反射鏡１００９で反射され、所定の方向に進む平行光線束１００８ｂとなる。

なお、「コヒーレントな光」とは、時間的、空間的に位相がそろったコヒーレンス（干渉性）の高い光のことである。また他には特許文献３のような技術もある。

特開平７−３１８９９８号公報 特開２００３−２９５３１９号公報 特開２００９−１４６９３８号公報

上記特許文献１に開示された発光装置は、光通信用発光装置、映写用発光装置および露光用発光装置などに有効とされているが、レーザ光を可視光に変換する光変換材料粉末が何らかの原因で欠損などした場合、レーザ光源である赤外線発生装置（半導体レーザ素子など）から発振された赤外光（レーザ光）が可視光に変換されることなく外部に出射する恐れがある。半導体レーザ素子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、半導体レーザ素子から発振されたレーザ光が可視光に変換されることなく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。特に、上記発光装置を、例えば室内用照明装置、車両用前照灯およびサーチライトなどの照明装置に用いる場合には更に問題となる。

上記特許文献２の発光装置は、紫外線を紫外線よりも波長の長い光に変換するので、上記特許文献１に比べて変換効率が良い。

しかしながら、上記特許文献２の発光装置においても、例えば蛍光体１００６が欠損すれば、レーザ光１００２が紫外線反射鏡１００７および可視光反射鏡１００９にて反射されて外部に出射される恐れがある。また、蛍光体１００６や紫外線反射鏡１００７が変位（位置ずれ）、或いは脱落した場合には、レーザ光１００２が外部に直接出射する恐れがある。

更に、実用化されつつある可視域にある青色レーザ光を用いて、青色レーザ光よりも波長の長いインコヒーレントな光に変換する場合には、変換効率が良く、レーザ光源としては好都合であるが、青色レーザ光がインコヒーレントな光に変換されずに外部に出射した場合には、眼に対する安全性がより懸念される。

上記何れの文献に開示された発光装置においても、レーザ光を可視光に変換する光変換部材（光変換材料粉末、蛍光体）が何らかの原因で欠損などすれば、レーザ光はコヒーレントな光のまま外部に出射され、人間の眼に入る恐れがあり、発光装置としての安全性が十分ではない。要するに、レーザ光を可視光などのインコヒーレントな光に変換して用いる発光装置の場合、光の変換過程に問題が生じた場合に、レーザ光が外部に出射する恐れがある、というこれまでの発光装置にはない安全上の問題が存在する。

また、これら発光装置において、光変換部材が欠損などしレーザ光がコヒーレントな光のまま外部に出射するようになっても、使用者が気付かない恐れがある。

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、眼に対する安全性を向上させた、半導体レーザ素子を用いた発光装置、照明装置およびこれらの装置に用いられる光検知器を提供するものである。つまり、通常では起こりえない、レーザ光をインコヒーレントな光に変換する光変換部材の欠損などの異常（以下、光変換異常という）によりコヒーレントな光が外部に出射することを抑制するための安全装置を設けた発光装置、照明装置およびこれらの装置に用いられる光検知器を提供するものである。

更に、本発明は、上記安全装置に用いる、コヒーレントな光が外部に出射する状態を検知する光検知器を、安全装置以外にも使用した発光装置を提供する。

上記目的を達成するために、この発明の第１の局面による発光装置は、レーザ光を発振する半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子から発振されたコヒーレントなレーザ光をインコヒーレントな光に変換して出射する光変換部材とを備えた発光装置であって、コヒーレントなレーザ光が外部に出射することを抑制するための安全装置を備える。

この第１の局面による発光装置では、上記のように、コヒーレントなレーザ光が外部に出射することを抑制するための安全装置を設けることによって、レーザ光をインコヒーレントな光に変換する光変換部材が欠損や機能劣化することなど（光変換異常）により、インコヒーレントな光に変換されないコヒーレントなレーザ光が生じた場合にも、コヒーレントなレーザ光が外部に出射するのを抑制することができるので、人体特に眼に対する安全性を著しく向上させることができる。

従って、発光装置に半導体レーザ素子を用いることについて汎用性が増し、他のレンズやミラーなどの光学系と組み合わせることにより、設計が容易でしかも自由度が高く、変換効率のよい発光装置を実現することができる。また、発光装置に半導体レーザ素子を用いることによって、例えばハロゲンランプや発光ダイオードなどを用いる場合に比べて、発光領域を微細化できるので、発光装置から出射される光の輝度を高くすることができる。これにより、集光性のよい点光源が得られる。その結果、発光装置を小型化することができる。また、第１の局面による発光装置では、例えばハロゲンランプなどを用いる場合に比べて、消費電力を低減することができる。

上記第１の局面による発光装置において、好ましくは、安全装置は、インコヒーレントな光および外部に出射するレーザ光の少なくとも一方の強度を検知する光検知器を含む。このような光検知器は、光変換部材により変換されたインコヒーレントな光の強度の減少又は外部に出射するレーザ光の強度の増加を反映して出力することができるので、この出力の変化により光変換部材の欠損などの光変換異常があったことをタイミング良く知ることができる。これにより、コヒーレントなレーザ光が外部に出射するのを抑制する対応を効果的にとることが出来る。

上記安全装置が光検知器を含む発光装置において、好ましくは、光検知器の検知出力を基準値と比較し、コヒーレントなレーザ光の外部への出射を判断する判定部を備える。また、その判定部は、好ましくは、光検知器がインコヒーレントな光の強度を検知する場合、光検知器で検知されたインコヒーレントな光の強度が所定値以下であるか否かを判断し、光検知器がレーザ光の強度を検知する場合、光検知器で検知されたレーザ光の強度が所定値以上であるか否かを判断する動作を行う。光変換部材が何らかの原因で欠損などした場合、レーザ光は光変換部材によりインコヒーレントな光に変換されなくなったり、変換されたとしてもその強度が低下したりするので、光検知器がインコヒーレントな光の強度を検知するものである場合、光変換部材が欠損などすると、光検知器で検知される光の強度が低くなる。その一方、光検知器がレーザ光の強度を検知するものである場合、光変換部材が欠損などすると、光検知器で検知される光の強度が高くなる。これにより、光検知器で検知された光の強度に基づいて、光変換部材の欠損などの光変換異常が発生していると判定部により判断することができる。そして、判定部の出力に基づいて、直ぐにレーザ光による危険を回避する対応をとることができる。

上記判定部を備える発光装置において、好ましくは、コヒーレントなレーザ光の外部への出射を判断する判定部の判定出力に基づいて半導体レーザ素子のレーザ光の発振を停止するための制御信号発生部を備える。このように構成すれば、光変換部材が何らかの原因で欠損などした場合に、制御信号発生部により自動で半導体レーザ素子のレーザ光の発振を停止させることができるので、レーザ光が外部に出射するのを容易に抑制することができる。

また、光検知器がインコヒーレントな光の強度を検知する場合において、半導体レーザ素子などが何らかの原因で損傷してレーザ光を発振しなくなった場合、光検知器は、インコヒーレントな光を検知しなくなる。このため、半導体レーザ素子への電力の供給を停止することにより、電力が無駄に消費されるのを抑制することができる。

上記判定部を備える発光装置において、好ましくは、コヒーレントなレーザ光の外部への出射を判断する判定部の判定出力に基づいて駆動される報知部を備える。このように構成すれば、光変換部材が何らかの原因で欠損などした場合に、報知部により、使用者に異常を知らせることができる。これにより、使用者が手動で、半導体レーザ素子のレーザ光の発振を停止させたり、発光装置の向きを変えたりなどすることができるので、レーザ光が外部に出射するのを容易に抑制することができる。

上記安全装置が光検知器を含む発光装置において、好ましくは、光検知器は、レーザ光と略同一の波長を有する光およびインコヒーレントな光の一方を遮光し、レーザ光と略同一の波長を有する光およびインコヒーレントな光の他方の少なくとも一部を透過する第１光学フィルタと、第１光学フィルタを透過した光の強度を検知する受光素子とを含む。このように構成すれば、光検知器による光検知感度を向上させることが出来る。また、受光素子自体の受光感度を特に変えなくても第１光学フィルタの特性を変えることにより、種々の波長のインコヒーレントな光およびレーザ光のいずれか一方を、検知することができる。

なお、本明細書中において、「遮光」とは、光を完全に遮る場合に限らず、光を、例えば眼に対して安全なレベルにまで減光することも含む。

上記光検知器が第１光学フィルタと受光素子とを含む発光装置において、好ましくは、第１光学フィルタは、受光素子に取り付けられている。このように構成すれば、第１光学フィルタは、受光素子の光が入射する部分だけを覆う（塞ぐ）大きさであればよいので、第１光学フィルタを小型化することができる。

上記光検知器が第１光学フィルタと受光素子とを含む発光装置において、好ましくは、第１光学フィルタは、ＫＲＳ−５またはＫＲＳ−６を含む。ＫＲＳ−５は、約５００ｎｍ以下の波長を有する光を遮光するとともに約５００ｎｍよりも長い波長を有する光を透過する。また、ＫＲＳ−６は、約４１０ｎｍ以下の波長を有する光を遮光するとともに約４１０ｎｍよりも長い波長を有する光を透過する。このため、第１光学フィルタをＫＲＳ−５により形成すれば、例えば、約５００ｎｍ以下の波長を有するレーザ光を発振する半導体レーザ素子をレーザ光源として用いた場合に、第１光学フィルタにより、半導体レーザ素子から発振されるレーザ光と略同一の波長を有する光を容易に遮光することができるとともに、光変換部材により波長が変換された光の少なくとも一部を容易に透過することができる。また、第１光学フィルタをＫＲＳ−６により形成すれば、例えば、約４１０ｎｍ以下の波長を有するレーザ光を発振する半導体レーザ素子をレーザ光源として用いた場合に、第１光学フィルタにより、半導体レーザ素子から発振されるレーザ光と略同一の波長を有する光を容易に遮光することができるとともに、光変換部材により波長が変換された光の少なくとも一部を容易に透過することができる。

上記安全装置が光検知器を含む発光装置において、好ましくは、光検知器は、インコヒーレントな光の光路上に配置されているとともに、インコヒーレントな光の強度を検知する。このように構成すれば、光検知器により、インコヒーレントな光の強度を容易に検知することができる。

上記安全装置が光検知器を含む発光装置において、好ましくは、光検知器は、半導体レーザ素子と光変換部材とを結ぶ線の光変換部材側の延長線上に配置されているとともに、外部に出射するコヒーレントなレーザ光の強度を検知する。このように構成すれば、光変換部材が欠損などした場合に、レーザ光は光検知器に入射するので、光検知器により、レーザ光の強度を容易に検知することができる。

上記安全装置が光検知器を含む発光装置において、光検知器を、フォトダイオードを含むように構成してもよい。

上記第１の局面による発光装置において、好ましくは、発光装置の光出射側に配置され、レーザ光を遮光する第２光学フィルタを含む。このように構成すれば、光変換部材が欠損などした場合にも、第２光学フィルタにより、レーザ光が外部に出射するのを容易に抑制することができる。しかも、単に、レーザ光カットフィルタ（第２光学フィルタ）を発光装置の光出射側に設置するだけであるから、構成が簡単である。

また、この第２光学フィルタは、上記した光検知器や制御信号発生部などと併用してもよい。この場合、光変換部材が何らかの原因で欠損などしてから半導体レーザ素子のレーザ光の発振が停止されるまでのわずかな時間も、外部にコヒーレントなレーザ光が出射するのを抑制することができる。これにより、眼に対する安全性をより向上させることができる。

上記第１の局面による発光装置において、好ましくは、光変換部材は、半導体レーザ素子から発振されたレーザ光の少なくとも一部を、レーザ光よりも長い波長を有するインコヒーレントな光に変換する。このように構成すれば、レーザ光の少なくとも一部をレーザ光よりも短い波長を有するインコヒーレントな光に変換する場合に比べて、変換効率を向上させることができる。また、レーザ光の少なくとも一部を、レーザ光よりも長い波長を有するインコヒーレントな光に変換することによって、レーザ光の波長と、光変換部材により変換されたインコヒーレントな光の少なくとも一部の波長とを、異なる波長にすることができる。これにより、例えば、光学フィルタを用いれば、容易に、レーザ光と略同一の波長を有する光およびインコヒーレントな光の一方を遮光し、レーザ光と略同一の波長を有する光およびインコヒーレントな光の他方の少なくとも一部を透過させることができる。

上記光変換部材はレーザ光の少なくとも一部をレーザ光よりも長い波長を有するインコヒーレントな光に変換する発光装置において、好ましくは、半導体レーザ素子は、５００ｎｍ以下の波長を有するレーザ光を発振する。このように構成すれば、青色光、青紫色光または紫外光などのレーザ光を発振する半導体レーザ素子を用いることができる。

上記半導体レーザ素子は５００ｎｍ以下の波長を有するレーザ光を発振する発光装置において、好ましくは、光変換部材は、半導体レーザ素子から発振されたレーザ光の少なくとも一部を、５００ｎｍよりも長い波長を有するインコヒーレントな光に変換する。このように構成すれば、例えば、５００ｎｍ以下の波長を有する光を遮光するとともに５００ｎｍよりも長い波長を有する光を透過する光学フィルタや、５００ｎｍよりも長い波長を有する光を遮光するとともに５００ｎｍ以下の波長を有する光を透過する光学フィルタを用いれば、容易に、レーザ光と略同一の波長を有する光およびインコヒーレントな光の一方を遮光し、レーザ光と略同一の波長を有する光およびインコヒーレントな光の他方の少なくとも一部を透過することができる。

上記光変換部材はレーザ光の少なくとも一部を５００ｎｍよりも長い波長を有するインコヒーレントな光に変換する発光装置において、好ましくは、半導体レーザ素子は、青色光、青紫色光または紫外光のレーザ光を発振する。このように構成すれば、半導体レーザ素子から発振されるレーザ光の波長は、約４５０ｎｍ以下となる。これにより、半導体レーザ素子から発振されるレーザ光の波長（約４５０ｎｍ以下の波長）と、光変換部材により波長が変換されたインコヒーレントな光の波長（５００ｎｍよりも長い波長）との差を大きくすることができる。その結果、光学フィルタを用いれば、より容易に、レーザ光と略同一の波長を有する光およびインコヒーレントな光の一方を遮光し、レーザ光と略同一の波長を有する光およびインコヒーレントな光の他方の少なくとも一部を透過することができる。

この発明の第２の局面による照明装置は、上記の構成の発光装置を備える。このように構成すれば、眼に対する安全性を向上させた、半導体レーザ素子を用いた照明装置を得ることができる。

この発明の第３の局面による光検知器は、半導体レーザ素子から発振されたコヒーレントなレーザ光をインコヒーレントな光に変換して出射する光変換部材を備えた発光装置の安全装置に用いられる光検知器であって、インコヒーレントな光および発光装置の外部に出射するコヒーレントなレーザ光の少なくとも一方の強度を検知する。このように構成すれば、光検知器は、光変換部材により変換されたインコヒーレントな光の強度の減少又は外部に出射するレーザ光の強度の増加を反映して出力することができるので、この出力の変化により光変換部材の欠損などの光変換異常があったことをタイミング良く知ることができる。これにより、コヒーレントなレーザ光が発光装置の外部に出射するのを抑制する対応を効果的にとることができ、人体特に眼に対する安全性を著しく向上させることができる。

上記第３の局面による光検知器において、好ましくは、レーザ光と略同一の波長を有する光および光変換部材により波長が変換されたインコヒーレントな光の一方を遮光し、レーザ光と略同一の波長を有する光および光変換部材により波長が変換されたインコヒーレントな光の他方の少なくとも一部を透過する第１光学フィルタと、第１光学フィルタを透過した光の強度を検知する受光素子とを含む。このように構成すれば、光検知器による光検知感度を向上させることが出来る。また、受光素子自体の受光感度を特に変えなくても第１光学フィルタの特性を変えることにより、種々の波長のインコヒーレントな光およびレーザ光のいずれか一方を、検知することができる。

上記第３の局面による光検知器において、好ましくは、光検知器の検知出力を基準値と比較し、コヒーレントなレーザ光の外部への出射を判断する判定部を含む。また、その判定部は、好ましくは、光検知器がインコヒーレントな光の強度を検知するものである場合、検知されたインコヒーレントな光の強度が所定値以下であるか否かを判断し、レーザ光の強度を検知するものである場合、検知されたレーザ光の強度が所定値以上であるか否かを判断する動作を行う。このように構成すれば、光変換部材が何らかの原因で欠損などした場合、レーザ光は光変換部材によりインコヒーレントな光に変換されなくなったり、変換されたとしてもその強度が低下したりするので、光検知器がインコヒーレントな光の強度を検知する場合、光変換部材が欠損などすると、光検知器で検知される光の強度が低くなる。その一方、光検知器がレーザ光の強度を検知する場合、光変換部材が欠損などすると、光検知器で検知される光の強度が高くなる。これにより、検知された光の強度に基づいて、光変換部材の欠損などの光変換異常が発生していると判定部により判断することができる。そして、判定部の出力に基づいて、直ぐにレーザ光による危険を回避する対応をとることができる。

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た、半導体レーザ素子を用いた発光装置、照明装置およびこれらの装置に用いられる光検知器を容易に得ることができる。

本発明の第１実施形態による発光装置の構造を示した図である。 図１に示した本発明の第１実施形態による発光装置の光学フィルタ（ＫＲＳ−５）の透過率特性を示した図である。 図１に示した本発明の第１実施形態による発光装置の光学フィルタ（ＫＲＳ−６）の透過率特性を示した図である。 図１に示した本発明の第１実施形態による発光装置の動作を説明するためのフローチャートである。 図１に示した本発明の第１実施形態による発光装置の光学フィルタおよび受光素子の具体的な構造例を示した断面図である。 図１に示した本発明の第１実施形態による発光装置の光学フィルタおよび受光素子の具体的な構造例を示した断面図である。 本発明の第２実施形態による発光装置の構造を示した図である。 図７に示した本発明の第２実施形態による発光装置のレーザ光および波長が変換された光の光強度特性を示した図である。 本発明の第３実施形態による発光装置の構造を示した分解斜視図である。 本発明の第４実施形態による発光装置の構造を示した図である。 本発明の第１変形例による発光装置の構造を示した図である。 本発明の第２変形例による発光装置の構造を示した図である。 上記特許文献２に開示された発光装置の構造を示した図である。

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。

（第１実施形態）
まず、図１〜図３を参照して、本発明の第１実施形態による発光装置１の構成について説明する。

本発明の第１実施形態による発光装置１は、車両用前照灯などの照明装置としても用いることが出来るもので、図１に示すように、レーザ光源として機能する半導体レーザ素子２（例えば、青紫色のレーザ光を発振する）と、半導体レーザ素子２から発振されたレーザ光を、放物面鏡を形成する反射部材５の凹部５ａ内に導光する導光部材３と、反射部材５の凹部５ａ内の焦点に位置し、導光部材３により導光されたレーザ光の照射を受けて主に青色、緑色および赤色の可視光に変換する蛍光体４と、反射部材５の凹部５ａ内に配置され上記蛍光体４を覆う透明部材６と、上記半導体レーザ素子２を駆動するための駆動回路１０とを備える。

上記蛍光体４から周囲に放射される青色光、緑色光および赤色光は、反射部材５の内面で反射され平行光線となって反射部材５の前面側に向かって出射される。上記青色、緑色および赤色の各可視光線は混色されると白色光となるので、白色の可視光を外部に向かって発光することになる。

上記反射部材５に設けた開口５ｃの外面側には、受光素子８が設けられている。この受光素子８は、上記蛍光体４から放射される光を当該開口５ｃを介して受光し、その強度に応じた出力を行うものである。光学フィルタ７は、開口５ｃと受光素子８との間に介在され、約５００ｎｍ以下の波長（レーザ光の波長を含む）を有する光を遮光する機能を有する。そして、光学フィルタ７と受光素子８とによって、光検知器１１が構成されている。

制御部９は、受光素子８に電気的に接続され、受光素子８の出力（光検知器１１の検知出力）が所定値（基準値）以下であるか否かを判定する判定部９ａと、この判定部９ａの判定出力に基づいて上記半導体レーザ素子２の駆動回路１０を制御する制御信号発生部９ｂとを含む。

なお、上記制御部９および駆動回路１０には、電源１２から公知の手段によって電力が供給される。

上記光検知器１１の受光素子８は、上記の通り蛍光体４からの約５００ｎｍよりも大きい波長の光を受けて、その強度に応じた出力を行うが、蛍光体４が損傷や欠落などすることによりレーザ光がそのまま外部に出射される状態（光変換異常）になった場合、換言すれば、蛍光体４がレーザ光を可視光に変換できなくなった場合、約５００ｎｍよりも大きい波長の緑色光や赤色光などがなくなるため、受光素子８の出力が大きく低下する。この出力低下は制御部９の判定部９ａで所定値以下と判定され、制御信号発生部９ｂより駆動回路１０に停止信号を送り、半導体レーザ素子２の駆動を停止する。

この制御によって、レーザ光が発光装置１の外部に出射することを抑制する。即ち、上記光検知器１１および制御部９は、蛍光体４の損傷や欠落などに対して半導体レーザ素子２の駆動を停止する安全装置として動作する。

なお、蛍光体４は、本発明の「光変換部材」の一例である。また、蛍光体４、導光部材３、この導光部材３の反射部材５内での位置決めに寄与する透明部材６は、レーザ光を正しく蛍光体４で可視光に変換するための光変換機構を構成しており、この光変換機構（蛍光体４、導光部材３および透明部材６）の何れかに異常があると、レーザ光を可視光に変換する動作に支障を生じる恐れがある。光学フィルタ７は、本発明の「第１光学フィルタ」の一例である。

以下、各構成要件について、詳しく説明する。上記第１実施形態では、約４０５ｎｍ付近に中心波長を有する青紫色のレーザ光を発振する半導体レーザ素子２を用いたが、青紫色以外の、約５００ｎｍ以下の波長を有するレーザ光を発振する半導体レーザ素子を用いても良い。具体的には、例えば、青色光または紫外光のレーザ光を発振する機能を有する半導体レーザ素子を用いてもよい。なお、青色光のレーザ光は、約４５０ｎｍ付近に中心波長を有するレーザ光であり、また、紫外光のレーザ光は、約１０ｎｍ以上約３８０ｎｍ（約３６０ｎｍ〜約４００ｎｍの幅を有する）以下のいずれかに中心波長を有するレーザ光である。

更に、半導体レーザ素子２から発振されるレーザ光は、一般的に、発振波長近傍にのみ非常に強い発光波長のピークを持ち、レーザ発振の中心波長からずれた波長成分の光をほとんど含まない。

また、半導体レーザ素子２から発振されるレーザ光は、コヒーレントな光である。

上記導光部材３は、例えば、石英ガラスまたはプラスチックなどの光ファイバにより形成されている。また、導光部材３は、例えば、約０．１ｍｍ〜約３．０ｍｍの直径を有する。

また、導光部材３の光出射側の端部は、反射部材５の凹部５ａ内の蛍光体４に対向する位置に配置されている。また、導光部材３は、入射したレーザ光を全反射させながら蛍光体４に導光する機能を有する。

また、蛍光体４により波長が変換された光は、インコヒーレントな光であり、非常にブロードなスペクトルを有しており、半値全幅が約５０ｎｍから約１００ｎｍを超える。

また、蛍光体４は、半導体レーザ素子２からのレーザ光のうち、波長が変換されないレーザ光を、拡散させることによりインコヒーレントな光として出射する機能を有する。

これらの波長が変換された光と、波長は変換されないがインコヒーレントな光に変換された光とが混色されることによって、例えば青色のインコヒーレント光と波長変換された黄色光とが混色されれば擬似白色光を得ることが出来る。この場合は、青色の半導体レーザ素子２を用いれば効果的である。上記青紫色の半導体レーザ素子２の場合は、波長変換された青色光、緑色光および赤色光が混色されるので白色光が得られる。いずれの場合も、変換効率は６０％〜８０％程度である。

なお、蛍光体４に照射されたレーザ光の一部が蛍光体４を透過する場合もあるが、第１実施形態では、蛍光体４を透過し外部に出射する光のコヒーレント成分がレーザ光の安全基準のクラス１以下になるように構成されている。例えば、蛍光体４の厚みを大きくしたり、蛍光体４の材質を変更することにより、蛍光体４を透過する光のコヒーレント成分を、容易に十分に小さくすることが可能である。

また、蛍光体４は、粒子状に形成されていてもよい。また、蛍光体４を分散させた状態で透明な樹脂（図示せず）などに含有させ、発光部を構成してもよい。

なお、蛍光体４は、反射部材５の凹部５ａの焦点位置に配置されているが、焦点位置からずれた位置に配置してもよい。

反射部材５の凹部５ａの内面は、光を反射する機能を有する放物面鏡に形成されているが、放物面でなくても、例えば、楕円面の一部であってもよい。また、凹部５ａの内面は、上下方向や左右方向に非対称な面であってもよい。なお、反射部材５の凹部５ａの内面は、光を反射する機能を有していれば、鏡面でなくてもよい。

また、反射部材５の中心部には、導光部材３が挿入される挿入孔５ｂが形成されている。

透明部材６は、蛍光体４を所定の位置に保持する機能を有する。また、透明部材６は、例えばガラスなどにより形成されており、光透過性および耐湿性を有するのが好ましい。

光学フィルタ７は、上記の通り約５００ｎｍ以下の波長を有する光（半導体レーザ素子２から発振され蛍光体４により波長が変換されなかった光）を遮光する機能を有する。また、光学フィルタ７は、約５００ｎｍよりも長い波長を有する光（蛍光体４により波長が変換された光の少なくとも一部）を透過する機能を有する。

具体的には、光学フィルタ７は、例えばＫＲＳ−５（臭沃化タリウム：ＴｌＢｒ（４５．７％）＋ＴｌＩ（５４．３％）の混晶）や、ＫＲＳ−６（臭塩化タリウム：ＴｌＢｒ（２９．８％）＋ＴｌＣｌ（７０．２％）の混晶）により形成されている。

光学フィルタ７をＫＲＳ−５により形成した場合、光学フィルタ７は、図２に示すように、青色光、青紫色光、または、紫外光などを遮光するとともに、緑色光、黄色光、オレンジ色光、赤色光および赤外光などの約５００ｎｍ（＝約０．５μｍ）よりも長い波長を有する光を透過する。このため、青色光、青紫色光、または、紫外光のレーザ光を発振する半導体レーザ素子２を用いる場合、蛍光体４により波長が変換されなかった光は、非常に鋭い単一ピークを持つため光学フィルタ７により容易に遮光される。その一方、蛍光体４により波長が変換された光の少なくとも一部は、ブロードな光に変換されているため、蛍光体４により波長が変換された光の少なくとも一部は、容易に光学フィルタ７を透過する。

また、光学フィルタ７をＫＲＳ−６により形成した場合、光学フィルタ７は、図３に示すように、青紫色光または紫外光などを遮光するとともに、黄色光をはじめ、青色光、緑色光、赤色光および赤外光などの約４１０ｎｍ（＝約０．４１μｍ）よりも長い波長を有する光を透過する。このため、青紫色光または紫外光のレーザ光を発振する半導体レーザ素子２を用いる場合、蛍光体４により波長が変換されなかった光は、光学フィルタ７により容易に遮光される。その一方、蛍光体４により波長が変換された光の少なくとも一部は、容易に光学フィルタ７を透過する。なお、光学フィルタ７をＫＲＳ−６により形成する場合、紫外光のレーザ光を発振する半導体レーザ素子２を用いるのが好ましい。

また、光学フィルタ７は、図１に示すように、受光素子８に取り付けてもよいし、受光素子８から所定の距離を隔てて配置してもよい。

受光素子８は、蛍光体４により波長が変換された光の光路上に配置されているとともに、光学フィルタ７を透過した光を検知する機能を有する。

また、第１実施形態では、受光素子８は、例えば半導体受光素子であるＳｉフォトダイオード、ＧａＡｓフォトダイオードまたはＩｎＧａＡｓフォトダイオードなどにより形成されている。

なお、ＳｉフォトダイオードおよびＧａＡｓフォトダイオードは、主として可視光を検知する機能を有する。その一方、ＩｎＧａＡｓフォトダイオードは、主として赤外光を検知する機能を有する。このため、受光素子８をＩｎＧａＡｓフォトダイオードにより形成する場合は、蛍光体４を、黄色光や、青色光、緑色光および赤色光のみならず赤外光を含む光に変換するように構成すればよい。このように構成すれば、ＩｎＧａＡｓフォトダイオードを用いて、蛍光体４により波長が変換された光（赤外光）を検知することが可能である。受光素子８としては、半導体受光素子に限らず、光電管や光電子増倍管等を用いることが出来る。

また、受光素子８自体に可視光線の中の特定の波長にのみ感応する特性を持たせれば、光学フィルタ７を用いなくても、蛍光体４によって変換された光を効率的に検知することが可能である。

なお、光検知器１１を、光学フィルタ７を設けず受光素子８のみにより構成した場合であっても、蛍光体４が一部欠け落ちたり、全て脱落した場合には、光変換異常を検知することは可能であるが、蛍光体４の機能劣化などに起因してレーザ光が蛍光体４の表面で反射する場合には、光変換異常を検知しにくくなるので、光検知器１１に光学フィルタ７を設ける方が好ましい。また、蛍光体４が欠損などした際に、レーザ光が、図示しない部材により反射され、受光素子８に入射する場合も考えられるので、蛍光体４と受光素子８との間に光学フィルタ７を配置する方が好ましい。

また、制御部９は、受光素子８で検知された光の強度（受光素子８に流れた電流の値）が所定値（基準値）以下になった場合に、何らかの原因で蛍光体４が発光しなくなったと判断するとともに、半導体レーザ素子２の駆動（レーザ光の発振）を停止するための停止信号を駆動回路１０に出力するが、これに代えて、電源１２の供給路に自己保持型のリレースイッチ１４を介在させ、電力供給自体を遮断するようにしても良い。

なお、外光などが受光素子８に入射しない状態で予め測定しておいた受光素子８の出力値を初期値とし、制御部９が停止信号を駆動回路１０に出力する閾値（所定値）を、例えば、初期値に対して半分の値にすれば、受光素子８に外光などが入射することに起因して制御部９が誤動作するのを抑制することが可能である。すなわち、何らかの原因で蛍光体４が発光しなくなった場合において、受光素子８に外光などが入射し受光素子８に電流が流れることに起因して、蛍光体４が発光していると制御部９が判断してしまうのを抑制することが可能である。

しかしながら、この発光装置１を例えば車両用前照灯のような照明装置として使用する場合、上記受光素子８には、例えば太陽光や自然光などの外光が入射する。自然光は、あらゆる波長の光を有しているので、光学フィルタ７を通過して、その状態に応じた相当の電流が受光素子８に流れる。従って、蛍光体４の破損などにより変換光が減少しても、蛍光体４が正常に動作していると判断する恐れがある。この場合は、図１に示すように蛍光体４からの変換光が入射しない位置で、外光が入射する反射部材５の外周部に、光学フィルタ７および受光素子８と同じ性能および構造をそれぞれ有する光学フィルタ７ａおよび受光素子８ａからなるモニターセンサ１３を設け、この出力を制御部９に入力し、比較用とする。そうすれば、判定部９ａにおいては、光検知器１１の受光素子８の出力と、モニターセンサ１３の受光素子８ａの出力との差分を求め、閾値（所定値）と比較し、外光の影響を除いた判定を行うことが出来る。なお、１３ａは受光素子８ａおよび光学フィルタ７ａを固定するケースである。

上記モニターセンサ１３は、発光装置１を自然光などの外光の入射があまり強くない通信用発光装置や露光用発光装置などに用いる場合は、必ずしも設けなくても良いが、車両用前照灯、サーチライトおよび室内照明用発光装置など照明装置として用いる場合には、設けた方が動作が確実となる。

また、制御部９が停止信号を駆動回路１０に出力する閾値（所定値）を、例えば、初期値に対して半分の値にすれば、半導体レーザ素子２の一般的な寿命と一致するので、半導体レーザ素子２の駆動が停止されることにより、使用者が半導体レーザ素子２の寿命を知ることも可能である。この場合は、半導体レーザ素子２の駆動を即座に停止するのではなく、後述するように報知部を設けて寿命が来たことを報知する構成とすればよい。

更に、受光素子８の出力は、安全装置だけに用いるのではなく、上記のように、半導体レーザ素子２の寿命検出のための出力とすることが出来る。特に、インコヒーレントな光の強度を検知する受光素子８の出力は、発光装置１の外部出射光の強度を反映するから、外部出射光の強度を調節するためのフィードバック出力としても用いることが出来る。

駆動回路１０は、制御部９の制御信号発生部９ｂから駆動信号が入力された場合に、半導体レーザ素子２に電力を供給するように構成されている。また、駆動回路１０は、制御信号発生部９ｂから停止信号が入力された場合に、半導体レーザ素子２に電力を供給するのを停止するように構成されている。

次に、図４を参照して、本発明の第１実施形態による発光装置１の動作について詳しく説明する。

図４に示すように、ステップＳ１において、使用者が所定の操作（自己保持型のリレースイッチ１４のオン動作）を行うことにより、制御部９から駆動回路１０に駆動信号が出力され、駆動回路１０から半導体レーザ素子２に電力が供給される。これにより、ステップＳ２において、半導体レーザ素子２が駆動する。すなわち、約４０５ｎｍ付近に中心波長を有するレーザ光が半導体レーザ素子２から発振される。

半導体レーザ素子２から発振されたレーザ光は、蛍光体４に照射される。そして、蛍光体４により、半導体レーザ素子２から発振されたレーザ光の少なくとも一部が、約５００ｎｍよりも長い波長を有する緑色光および赤色光（可視光）に変換され出射される。また、半導体レーザ素子２から発振されたレーザ光の残りは、約５００ｎｍ以下の波長の青色光などに変換されるか、蛍光体４により波長は変換されないが、拡散されて出射される。

このとき、蛍光体４により波長が変換された約５００ｎｍよりも長い波長を有する緑色光および赤色光（可視光）は、光学フィルタ７を透過し、約５００ｎｍ以下の波長の光（蛍光体４により波長が変換されなかった光を含む）は、光学フィルタ７に遮光される。

そして、ステップＳ３において、光学フィルタ７を透過した光の強度に応じた電流が受光素子８に流れる。この電流の大きさが所定値よりも大きいと判定部９ａで判定された場合は、半導体レーザ素子２や蛍光体４に異常がない（蛍光体４が発光している）と判断され、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４においては、半導体レーザ素子２の駆動（レーザ光の発振）が継続される。その後、ステップＳ３に戻り、ステップＳ３の判断が繰り返される。

一方、蛍光体４が何らかの原因で欠損などした場合、半導体レーザ素子２から発振されたレーザ光は、蛍光体４に照射されることなく、大部分がそのまま外部に出射される。従って、約５００ｎｍよりも長い波長を有する光が生じなくなり、受光素子８にも入射しなくなる。仮に、レーザ光や、蛍光体４により波長が変換されなかった光が、反射など何らかの原因で受光素子８に向かって進行することがあっても、光学フィルタ７により遮光される。

なお、蛍光体４が欠損などする場合とは、蛍光体４が一部欠け落ちたり、全て脱落したり、表面が焼け焦げ機能劣化することによって、レーザ光が可視光に変換されなくなる場合を言う。

そして、ステップＳ３において、受光素子８に流れる電流の値が所定値以下であると判定部９ａで判定されるとともに、蛍光体４が発光していないと判断され、ステップＳ５に進む。

ステップＳ５において、制御部９の制御信号発生部９ｂから駆動回路１０に停止信号を出力し、半導体レーザ素子２の駆動回路１０の駆動を停止する。駆動回路１０の停止に代えて電源１２のリレースイッチ１４をオフし、駆動回路１０への電力の供給を停止しても良い。そして、ステップＳ６において、半導体レーザ素子２の駆動（レーザ光の発振）が停止し、処理が終了する。

また、半導体レーザ素子２などが何らかの原因で損傷してレーザ光を発振しなくなった場合、ステップＳ３において、受光素子８に流れる電流の値が所定値以下になる。このため、蛍光体４が欠損などした場合と同様、判定部９ａにより、蛍光体４が発光していないと判断され、ステップＳ５に進む。

その後、ステップＳ５において、駆動回路１０に停止信号が出力され、ステップＳ６において、半導体レーザ素子２の駆動が停止し、処理が終了する。

第１実施形態では、上記のように、半導体レーザ素子２を用いて蛍光体４を励起するので、例えばハロゲンランプや発光ダイオードなどを用いる場合に比べて、発光領域（蛍光体を含む発光部）を微細化できるので、発光装置１から出射される光の輝度を高くすることができる。これにより、集光性のよい点光源が得られ、他のレンズやミラーなどの光学系と組み合わせることにより、設計が容易でしかも自由度が高く、変換効率のよい発光装置１を実現することができる。したがって、発光装置１を小型化することができる。また、第１実施形態による発光装置１は、例えばハロゲンランプなどを用いる場合に比べて、消費電力を低減することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、半導体レーザ素子２から発振されたレーザ光の波長を変換し、その少なくとも一部を、約５００ｎｍよりも長い波長を有する光（可視光）に変換する蛍光体４と、蛍光体４により波長が変換されなかった光を遮光し、蛍光体４により波長が変換された光の少なくとも一部を透過する光学フィルタ７と、光学フィルタ７を透過した光を検知する受光素子８とを備える。これにより、蛍光体４が欠損などしていない状態では、半導体レーザ素子２から発振されたレーザ光の少なくとも一部は、蛍光体４により約５００ｎｍよりも長い波長を有する光に変換され、変換された光の少なくとも一部は、光学フィルタ７を透過するとともに受光素子８によって検知される。その一方、蛍光体４が何らかの原因で欠損などした場合、半導体レーザ素子２から発振されたレーザ光は、約５００ｎｍよりも長い波長を有する光に変換されなくなる。このため、蛍光体４により波長が変換されなかった光は、光学フィルタ７により光が遮光されるとともに、受光素子８により検知されなくなる。すなわち、受光素子８で検知された光の強度（受光素子８に流れた電流の値）に基づいて、蛍光体４が欠損などしていると判断することができる。これにより、半導体レーザ素子２の駆動（レーザ光の発振）を停止することにより、蛍光体４が欠損などした場合にも、コヒーレントな光（レーザ光）が外部に出射するのを抑制することができる。その結果、人体特に眼に対する安全性を著しく向上させることができる。

また、第１実施形態では、半導体レーザ素子２などが何らかの原因で損傷してレーザ光を発振しなくなった場合にも、受光素子８は、半導体レーザ素子２からの光を検知しなくなる。このため、半導体レーザ素子２への電力の供給を停止することにより、電力が無駄に消費されるのを抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、レーザ光を発振する半導体レーザ素子２を用いる。半導体レーザ素子２から発振されるレーザ光は、非常に鋭い、いわゆる単一ピーク波長であるため、光学フィルタ７により、容易に、蛍光体４により波長が変換されなかった光を遮光し、かつ、蛍光体４により波長が変換された光の少なくとも一部を透過することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、光学フィルタ７を設け、蛍光体４により波長が変換され光学フィルタ７を透過した光のみを受光素子８により検知するように構成することによって、光検知器１１の光検知感度を向上させることができ、受光素子８で検知された光の強度に基づいて、蛍光体４が欠損などしていると容易に判断することができる。

また、第１実施形態では、レーザ光の少なくとも一部をレーザ光よりも長い波長を有する光に変換することによって、レーザ光の少なくとも一部をレーザ光よりも短い波長を有する光に変換する場合に比べて、変換効率を向上させることができる。

以下、上記した光学フィルタおよび受光素子の具体的な構造例を図面を参照して説明する。なお、光学フィルタおよび受光素子の構造は、以下の構造に限定されない。

図５に示すように、受光素子（フォトダイオード）１８は、フォトダイオードチップ１８ａと、フォトダイオードチップ１８ａが搭載されるステム１８ｂと、ステム１８ｂ上に取り付けられた金属製の円筒部１８ｃと、ステム１８ｂに電気的に接続された一方端子１８ｄと、ステム１８ｂに絶縁部材１８ｅを介して固定された他方端子１８ｆとを含んでいる。

フォトダイオードチップ１８ａの裏面は、導電性の接着材（図示せず）により、ステム１８ｂに固定されている。これにより、フォトダイオードチップ１８ａの裏面は、ステム１８ｂおよび一方端子１８ｄに電気的に接続されている。また、フォトダイオードチップ１８ａの上面は、金属線１８ｇにより、他方端子１８ｆに電気的に接続されている。

また、ステム１８ｂおよび円筒部１８ｃは、遮光性を有する。

また、円筒部１８ｃの開口端には、光学フィルタ１７が取り付けられている。すなわち、この例では、光学フィルタ１７と受光素子１８とが一体的に形成されている。なお、光学フィルタ１７は、平板状であってもよいし、レンズ状であってもよい。また、光学フィルタ１７は、本発明の「第１光学フィルタ」の一例である。

上記のように、光学フィルタ１７を、受光素子１８に取り付けることによって、光学フィルタ１７は、受光素子１８の光が入射する部分（円筒部１８ｃの開口端）だけを塞ぐ大きさであればよいので、光学フィルタ１７を小型化することができる。

一方、光学フィルタと受光素子とが一体的に形成されていない構造例としては、図６に示すように、受光素子２８は、複数の電子部品３１（３１ａ、３１ｂ、３１ｃ）と共にプリント配線基板３２に取り付けられている。

受光素子２８は、円筒部が設けられておらず、フォトダイオードチップ２８ａ全体が封止樹脂２８ｂにより覆われている。

また、受光素子２８およびプリント配線基板３２は、開口部３３ａを有する金属製の筐体３３内に収納されている。この筐体３３は、遮光性を有する。また、筐体３３の開口部３３ａは、受光素子２８の上方に形成されている。

また、筐体３３の開口部３３ａには、光学フィルタ２７が取り付けられている。この光学フィルタ２７は、平板状であってもよいし、レンズ状であってもよい。なお、光学フィルタ２７は、本発明の「第１光学フィルタ」の一例である。

（第２実施形態）
この第２実施形態では、図７および図８を参照して、上記第１実施形態と異なり、波長が変換された光を遮光する光学フィルタを設ける場合について説明する。

本発明の第２実施形態による発光装置１０１は、図７に示すように、レーザ光源として機能する半導体レーザ素子１０２と、半導体レーザ素子１０２から発振されたレーザ光が照射される蛍光体１０４と、反射部材１０５の凹部１０５ａ内に配置され蛍光体１０４を保持する保持部材１０６と、所定の波長を有する光を遮光する機能を有する光学フィルタ１０７と、受光素子１０８と、受光素子１０８に電気的に接続された制御部１０９と、半導体レーザ素子１０２および制御部１０９に電気的に接続された駆動回路１０とを備えている。なお、蛍光体１０４は、本発明の「光変換部材」の一例であり、光学フィルタ１０７は、本発明の「第１光学フィルタ」の一例である。

反射部材１０５には、開口部１０５ｂが形成されており、開口部１０５ｂの外側に、半導体レーザ素子１０２が配置されている。

保持部材１０６は、蛍光体１０４を所定の位置に固定する機能を有する。また、保持部材１０６は、反射部材１０５に固定されている。また、保持部材１０６を、例えばガラスなどの光透過性および耐湿性を有する部材により形成し、保持部材１０６に蛍光体４を埋め込んでもよい。

なお、保持部材１０６は、光透過性を有しない金属などを用いて形成されていてもよい。この場合、保持部材１０６のうち、反射部材１０５に固定される部分を金属などにより形成するとともに、保持部材１０６のうち、蛍光体１０４を保持する部分をガラスなどにより形成してもよい。

また、保持部材１０６を、複数（好ましくは３つ以上）の部分で反射部材１０５に固定してもよい。このように構成すれば、振動などにより蛍光体１０４が所定の位置から位置ずれするのを抑制することが可能である。

ここで、第２実施形態では、光学フィルタ１０７および受光素子１０８によって、光検知器１１１が構成されており、光検知器１１１は、半導体レーザ素子１０２と蛍光体１０４とを結ぶ線の蛍光体１０４側の延長線Ｌ１上に配置されている。

このため、蛍光体１０４が正常に存在する場合（蛍光体１０４に異常が無い場合）、半導体レーザ素子１０２から発振されたレーザ光は、蛍光体１０４に照射され、可視光に変換される。このため、半導体レーザ素子１０２から発振されたレーザ光は、光学フィルタ１０７（受光素子１０８）にほとんど到達しない。また、蛍光体１０４により波長が変換された光（可視光）は、光学フィルタ１０７（受光素子１０８）に照射される。

なお、蛍光体１０４に照射されたレーザ光の一部が蛍光体１０４を透過する場合もあるが、第２実施形態では、蛍光体１０４を透過した光が受光素子１０８に照射されたとしても、受光素子１０８で検知される光の強度（受光素子１０８に流れる電流の値）が所定値（閾値）以上にならないように構成されている。また、第２実施形態では、上記第１実施形態と同様、蛍光体１０４を透過した光のコヒーレント成分がレーザ光の安全基準のクラス１以下になるように構成されている。

その一方、蛍光体１０４が何らかの原因で欠損などした場合、半導体レーザ素子１０２から発振されたレーザ光は、波長が変換されることなく、光学フィルタ１０７（受光素子１０８）に直接照射される。

そこで、第２実施形態では、光学フィルタ１０７は、波長が変換された光（可視光）を遮光するとともに、レーザ光を透過するように構成されている。この場合、図８に示すように、波長が変換された光の波長とレーザ光の波長とは、分離している方が好ましく、半導体レーザ素子１０２、蛍光体１０４および光学フィルタ１０７は、以下のように構成されていることが好ましい。

すなわち、半導体レーザ素子１０２は、青紫色光や紫外光のレーザ光を発振する半導体レーザ素子により構成されていることが好ましい。また、蛍光体１０４は、レーザ光の一部を、青色光、緑色光および赤色光に変換し出射するように構成されていることが好ましい。また、光学フィルタ１０７は、青紫色光や紫外光を透過し、可視光（青色光、緑色光および赤色光など）を反射または吸収するように構成されていることが好ましい。なお、このような光学フィルタ１０７として、例えば、シグマ光機株式会社製のＵＴＶＡＦ−３３Ｕなどを用いてもよい。

また、第２実施形態では、上記第１実施形態と異なり、制御部１０９は、受光素子１０８で検知された光の強度（受光素子１０８に流れた電流の値）が所定値（閾値）以上であるか否かを判定する判定部１０９ａと、この判定部１０９ａの判定出力に基づいて半導体レーザ素子１０２の駆動を停止するための停止信号を駆動回路１０に出力する制御信号発生部１０９ｂとを含んでいる。すなわち、この第２実施形態では、受光素子１０８で検知された光の強度が所定値以上になった場合に、何らかの原因で蛍光体１０４が欠損などしたと判断され、半導体レーザ素子１０２の駆動が停止される。

そして、第２実施形態では、光検知器１１１および制御部１０９によって、発光装置１０１の外部にコヒーレントなレーザ光が出射するのを抑制する安全装置が構成されている。

なお、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。

第２実施形態による発光装置１０１では、受光素子１０８で検知された光の強度が所定値（閾値）以上になった場合に、半導体レーザ素子１０２の駆動が停止される。なお、第２実施形態による発光装置１０１のその他の動作は、上記第１実施形態と同様である。

また、第２実施形態の効果は、上記第１実施形態と同様である。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態による発光装置２０１は、図９に示すように、レーザ光源として機能する半導体レーザ素子２０２と、半導体レーザ素子２０２から発振されたレーザ光が照射される蛍光体２０４と、所定の波長を有する光を遮光する機能を有する光学フィルタ２０７と、受光素子２０８と、受光素子２０８に電気的に接続された制御部９と、半導体レーザ素子２０２および制御部９に電気的に接続された駆動回路１０と、レーザ光カットフィルタ２１３とを備えている。なお、蛍光体２０４は、本発明の「光変換部材」の一例であり、光学フィルタ２０７は、本発明の「第１光学フィルタ」の一例である。また、レーザ光カットフィルタ２１３は、本発明の「安全装置」および「第２光学フィルタ」の一例である。

反射部材２０５の凹部２０５ａの内面は、底面２０５ｂと、底面２０５ｂに対して傾斜した複数の側面２０５ｃとによって形成されている。そして、底面２０５ｂおよび複数の側面２０５ｃは、光を反射する機能を有する鏡面に形成されている。なお、反射部材２０５の凹部２０５ａの内面は、上記第１実施形態と同様、楕円面の一部、放物面、または、上下方向や左右方向に非対称な面であってもよい。

また、反射部材２０５の底面２０５ｂには、端子部２０５ｄが設けられている。この端子部２０５ｄは、金属線２１２を介して半導体レーザ素子２０２に電気的に接続されている。また、端子部２０５ｄは、駆動回路１０および制御部９に電気的に接続されている。

また、光学フィルタ２０７および受光素子２０８によって、光検知器２１１が構成されており、光検知器２１１は、蛍光体２０４と反射部材２０５の側面２０５ｃとの間に配置されている。なお、反射部材２０５の側面２０５ｃに開口部（図示せず）を設け、光検知器２１１を、反射部材２０５の外側に配置してもよい。

また、第３実施形態では、光学フィルタ２０７は、ＫＲＳ−５やＫＲＳ−６などにより形成されており、蛍光体２０４により波長が変換されなかった光を遮光するとともに、蛍光体２０４により波長が変換された光の少なくとも一部を透過する機能を有する。

なお、蛍光体２０４に照射されたレーザ光の一部が蛍光体２０４を透過する場合もあるが、第３実施形態では、光学フィルタ２０７を蛍光体２０４と受光素子２０８との間に配置しているので、蛍光体２０４を透過した光は、光学フィルタ２０７により遮光され受光素子２０８に入射されない。

また、第３実施形態では、光検知器２１１および制御部９によって、発光装置２０１の外部にコヒーレントなレーザ光が出射するのを抑制する安全装置が構成されている。

レーザ光カットフィルタ２１３は、反射部材２０５の凹部２０５ａの開口端を塞ぐように、発光装置２０１の光出射側に配置されている。また、レーザ光カットフィルタ２１３は、レーザ光の中心波長付近の波長を、反射または吸収する機能を有する。このレーザ光カットフィルタ２１３は、蛍光体２０４が何らかの原因で欠損などした場合に、発光装置２０１の外部にレーザ光が出射するのを抑制する機能を有する。すなわち、この第３実施形態では、コヒーレントなレーザ光が発光装置２０１の外部に出射するのを抑制する安全装置として、光検知器２１１および制御部９からなる安全装置と、レーザ光カットフィルタ２１３からなる安全装置とを備えている。

なお、レーザ光カットフィルタ２１３による反射または吸収は、必ずしも１００％でなくてもよい。例えば、レーザ光カットフィルタ２１３を透過し外部に出射する光のコヒーレント成分が、レーザ光の安全基準のクラス１以下であればよい。

第３実施形態のその他の構造および動作は、上記第１実施形態と同様である。

第３実施形態では、上記のように、レーザ光カットフィルタ２１３を設けることによって、蛍光体２０４が何らかの原因で欠損などしてから半導体レーザ素子２０２の駆動が停止されるまでのわずかな時間も、発光装置２０１の外部にコヒーレントなレーザ光が出射するのを抑制することができる。これにより、眼に対する安全性をより向上させることができる。

第３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。

なお、上記第３実施形態では、光検知器２１１および制御部９からなる安全装置と、レーザ光カットフィルタ２１３からなる安全装置とを設けた例について示したが、本発明はこれに限らず、レーザ光カットフィルタ２１３からなる安全装置のみを設けてもよい。このような構成であれば、レーザ光が反射部材２０５から外部に出射しようとしても、当該レーザ光カットフィルタ２１３により遮光されるので、外部に対しては出射されず眼にとって安全である。この場合、レーザ光カットフィルタ２１３はレーザ光を至近距離で受けるので、耐久性を考慮しなければならないが、レーザ光がカットされれば、可視光の外部出射が大きく低下するので、蛍光体２０４などの異常を使用者に報知する結果となる。これにより、早い段階で、半導体レーザ素子２０２への電力供給を手動等により停止することが出来る。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態による発光装置３０１は、図１に示した発光装置１を、単体の販売或いは取り扱い製品として扱われる発光装置部３０１ａ（点線で囲まれた部分）と、この発光装置部３０１ａを取り付ける設置本体部３０１ｂ（一点鎖線で囲まれている部分）とにより構成したものである。

上記発光装置部３０１ａは、半導体レーザ素子２、導光部材３、蛍光体４、透明部材６、反射部材５および光検知器１１を備えている。なお、モニターセンサ１３は必要に応じて設けられる。この発光装置部３０１ａは、半導体レーザ素子２がレーザ光を発振すれば、図１に示した発光装置１と同様の動作で、白色光を外部へ出射する。

設置本体部３０１ｂは、制御部９および電源１２を備える。制御部９は、光検知器１１の出力を受けて、駆動回路１０への制御信号（駆動信号および停止信号）を発生し、蛍光体４の破損などにより約５００ｎｍ以上の波長の可視光が減少すると、図１に示した発光装置１と同様の動作で停止信号を駆動回路１０に出力する。この停止信号によって、半導体レーザ素子２の発振が停止されるので、レーザ光が外部に出射することを抑制することができる。

設置本体部３０１ｂの制御部９と、発光装置部３０１ａの光検知器１１および駆動回路１０との電気的接続、更には電源１２の駆動回路１０への電力供給は、発光装置部３０１ａと設置本体部３０１ｂとの取付部に設けたコネクタ（図示せず）を介して行う。

このような発光装置３０１の構成は、車両用前照灯や、各種照明設備で実施することができ、発光装置部３０１ａを保守点検で容易に交換することが出来る。

図１０においては、制御部９に判定部９ａを設けている場合を示したが、判定部９ａを発光装置部３０１ａ側に設けてもよい。このように構成すれば、制御部９は、入力信号を受けた時に、駆動回路１０に対して停止信号を発生するだけの動作で済むので、汎用の制御用ＩＣを用いることが出来る。

また、発光装置部３０１ａに、半導体レーザ素子２と、この半導体レーザ素子２のレーザ光が照射されて、可視光などのインコヒーレントな光に変換し出射する蛍光体４と、この蛍光体４が出射する光の強度を検知する光検知器１１とがあれば、この発光装置部３０１ａを動作させ、レーザ光が外部に出射しないようにすることができる。反射部材５は必ずしも必要ではない。

即ち、図１および図１０に示すように、半導体レーザ素子２をレーザ光源とする発光装置１、或いは発光装置部３０１ａとしては、半導体レーザ素子２及びその駆動回路１０、当該半導体レーザ素子２からのレーザ光が照射されて可視光などを発する蛍光体４が必須の要件であり、これに安全装置として光検知器１１を設ければ、光検知器１１の出力は設置場所に備えられた制御部９に入力され、制御部９や電源１２によって所定の動作を達成できることになる。

上記のように安全装置を備えた発光装置としては、半導体レーザ素子２、その駆動回路１０、当該半導体レーザ素子２からのレーザ光が照射されてインコヒーレントな光を発する蛍光体４及び光検知器１１を構成要件とするが、安全動作を達成するためには、制御部９や電源１２などの設備が必要である。従って、これらの要件を全て備えることによって、発光装置を構成することになる。

開示された上記実施形態は、全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。

例えば、本発明の発光装置は、インジケータランプ（表示灯）、イルミネーション、プロジェクタまたはレーザポインタや、その他の各種発光装置に適用可能である。また、本発明の発光装置は、車両用前照灯以外に、表示装置用のバックライト、室内用照明装置、サーチライトまたは内視鏡用照明装置や、その他の各種照明装置にも適用可能である。

また、上記実施形態では、レーザ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、レーザ光を可視光以外の光に変換してもよい。例えば、レーザ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。

また、本発明の発光装置の半導体レーザ素子は、高出力型の半導体レーザ素子であっても、低出力型の半導体レーザ素子であってもよい。

また、上記実施形態では、レーザ光の一部を、レーザ光よりも長い波長を有する光に変換する例について示したが、本発明はこれに限らず、レーザ光の一部を、レーザ光よりも短い波長を有する光に変換してもよい。この場合、例えば、ＫＴＰ（チタン酸リン酸カリウム）結晶、希土類酸化物または希土類ハロゲン化物などの光変換部材を用いれば、赤外光のレーザ光を、可視光に変換することができる。

また、上記実施形態では、レーザ光の波長を変換する光変換部材として、蛍光体を用いた例について示したが、本発明はこれに限らず、蛍光体以外の、例えばＫＴＰ結晶などの光変換部材を用いてもよい。

また、上記実施形態では、蛍光体により波長が変換された光と波長が変換されなかった光とが混色されることによって白色光が得られるように、半導体レーザ素子および蛍光体を構成する例について示したが、本発明はこれに限らず、白色光以外の光が得られるように、半導体レーザ素子および蛍光体を構成してもよい。

また、上記実施形態では、蛍光体を、半導体レーザ素子から所定の距離を隔てた位置に配置した例について示したが、本発明はこれに限らず、蛍光体を、半導体レーザ素子に取り付けてもよい。

また、上記第１および第４実施形態では、導光部材として光ファイバを用いた例について示したが、本発明はこれに限らず、光ファイバ以外の導光部材を用いてもよい。

また、上記実施形態では、光学フィルタがＫＲＳ−５、ＫＲＳ−６、または、シグマ光機株式会社製のＵＴＶＡＦ−３３Ｕにより形成されている場合について示したが、本発明はこれに限らず、光学フィルタは、ＫＲＳ−５、ＫＲＳ−６およびＵＴＶＡＦ−３３Ｕ以外により形成されていてもよい。

また、上記実施形態では、発光装置に半導体レーザ素子を１つだけ設けた例について示したが、本発明はこれに限らず、発光装置に半導体レーザ素子を複数設けてもよい。

また、上記実施形態では、光学フィルタおよび受光素子の具体的な構造例として、図５および図６を用いて示したが、本発明はこれに限らず、光学フィルタおよび受光素子の構造は、図５および図６に示した構造以外の構造であってもよい。例えば、図５では、光学フィルタと受光素子（フォトダイオード）とが一体的に形成されている例として、ステム上に遮光性を有する金属製の円筒部を設け、その円筒部に光学フィルタを取り付けた例について示したが、本発明はこれに限らず、金属製の円筒部を設けず、ステム上にフォトダイオードチップの上方および側方を覆う光学フィルタを取り付けてもよい。すなわち、図５の円筒部に当たる部分もＫＲＳ−５やＫＲＳ−６により形成してもよい。同様に、図６では、光学フィルタと受光素子（フォトダイオード）とが一体的に形成されていない例として、遮光性を有する金属製の筐体を設け、その筐体に光学フィルタを取り付けた例について示したが、本発明はこれに限らず、金属製の筐体を設けず、受光素子およびプリント配線基板の全体を覆う光学フィルタを取り付けてもよい。

また、上記第２実施形態では、蛍光体と受光素子との間に、波長が変換された光（可視光）を遮光する光学フィルタを配置した例について示したが、本発明はこれに限らず、蛍光体と受光素子との間に、レーザ光と可視光との両方を減光するＮＤ（Ｎｅｕｔｒａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ）フィルタと呼ばれる光学フィルタを配置してもよい。全方向に出射される可視光に対して、強い指向性を有するレーザ光は、光学フィルタ（受光素子）に照射される単位面積当りの強度が桁違いに高くなる。このため、蛍光体と受光素子との間に、例えば１％や１０％の透過率を有するＮＤフィルタを配置すれば、受光素子に可視光が入射しても受光素子は光をほとんど検知せず、レーザ光が入射した場合にのみ受光素子が光を強く検知するようにすることができる。

また、上記第２実施形態では、レーザ光の波長と波長が変換された光の波長とが分離している場合について示したが、本発明はこれに限らず、レーザ光の波長と波長が変換された光の波長とが分離していなくてもよい。このような場合であっても、半導体レーザ素子の駆動を停止する閾値を調整することにより、蛍光体が欠損などしたか否かを判断することができる。

また、上記第１、第２および第４実施形態では、受光素子および制御部からなる安全装置のみを設けた例について示したが、上記第１、第２および第４実施形態の構成に、上記第３実施形態のレーザ光カットフィルタからなる安全装置をさらに設けてもよい。

また、図１１に示した本発明の第１変形例のように、半導体レーザ素子や導光部材と蛍光体とを結ぶ線の延長線上に、例えば反射鏡を配置してもよい。具体的には、反射部材５の凹部５ａ内に蛍光体４を配置する。そして、導光部材３と蛍光体４とを結ぶ線の延長線Ｌ２上に、凹面鏡からなる反射鏡４０２を配置する。この場合、反射部材５の凹部５ａ内に透明部材６を設けず、図示しない保持部材により、蛍光体４および反射鏡４０２を所定の位置に保持してもよい。このように構成すれば、蛍光体４を透過した光を、再度蛍光体４に照射させ波長を変換することができる。なお、図１１に示した本発明の第１変形例のように、導光部材３と蛍光体４とを結ぶ線の延長線Ｌ２上に反射鏡４０２を配置したとしても、蛍光体４が欠損などした場合、導光部材３から出射されたレーザ光は、コヒーレントな光のまま、反射鏡４０２および反射部材５により反射されて発光装置４０１の外部に出射されることになる。また、蛍光体４や反射部材４０２が変位（位置ずれ）、あるいは脱落した場合には、レーザ光が外部に直接出射されることになる。したがって、この構成においても、光検知器１１および制御部９などからなる安全装置は必要である。

この第１変形例の場合、光検知器１１は、上記第１および第４実施形態と同じものを使用したが、蛍光体４が破損した場合、レーザ光は反射鏡４０２で反射されて光検知器１１にも入射することになるので、レーザ光のみを検知する光検知器を設けて、蛍光体４の破損を検知するようにしてもよい。また、所謂光学フィルタ７をなくして、受光素子８のみを設置し、スペクトルの変化（可視光からレーザ光への変化）を光の強度の変化として捉えることも可能である。即ち、蛍光体４により波長が変換されない光も、蛍光体４が破損した結果、上記のように反射鏡４０２で反射されたレーザ光も光検知器１１に入射することになるが、同じ波長でも、レーザ光のほうが強度が桁違いに強いので、レーザ光が入射すれば光検知器１１の検知出力が強くなるからである。

また、上記実施形態では、受光素子で検知された光の強度が所定値以下または所定値以上の場合に、半導体レーザ素子の駆動（レーザ光の発振）を停止する例について示したが、本発明はこれに限らず、受光素子で検知された光の強度が所定値以下または所定値以上の場合に、半導体レーザ素子の駆動を自動で停止せず、発光装置の使用者に異常を知らせたり、発光装置または照明装置の向きを変えるように構成してもよい。使用者に異常を知らせる場合、図１２に示した本発明の第２変形例のように、制御部９に、報知部４０を電気的に接続してもよい。この報知部４０は、例えば、使用者の視覚に訴えるものや、聴覚に訴えるものであってもよく、これらを併用したものでもよい。また、上記実施形態のように自動で半導体レーザ素子の駆動が停止される構成に、報知部４０をさらに設けてもよい。

また、上記実施形態では、光変換部材が欠損などすることにより、レーザ光がインコヒーレントな光に変換されなくなる場合について説明したが、例えば、導光部材や半導体レーザ素子のレーザ光の出射方向が何らかの原因で変わり、レーザ光が蛍光体に照射されずインコヒーレントな光に変換されなくなる場合であっても、例えば上記第１、第３および第４実施形態や、本発明の第１および第２変形例で示した安全装置を用いれば、レーザ光が外部に出射するのを抑制することができる。

また、上記実施形態では、波長が変換された光およびレーザ光の一方を検知した例について説明したが、本発明はこれに限らず、波長が変換された光およびレーザ光の両方の強度を検知してもよい。すなわち、例えば上記第１実施形態の安全装置と上記第２実施形態の安全装置とを併用してもよい。

また、上記実施形態では、光検知器と判定部とを別々に設けた例について説明したが、本発明はこれに限らず、光検知器に判定部を一体的に設けてもよい。

また、半導体レーザ素子と蛍光体との間に、半導体レーザ素子から発振されたレーザ光を蛍光体や導光部材に集光するための集光レンズなどを配置してもよい。この場合、半導体レーザ素子から発振されるレーザ光の利用効率を向上させることが可能である。

１、１０１、２０１、３０１、４０１ 発光装置
２、１０２、２０２ 半導体レーザ素子
４、１０４、２０４ 蛍光体（光変換部材）
７、１７、２７、１０７、２０７ 光学フィルタ（第１光学フィルタ）
８、１８、２８、１０８、２０８ 受光素子（フォトダイオード）
９、１０９ 制御部（安全装置）
９ａ、１０９ａ 判定部
９ｂ、１０９ｂ 制御信号発生部
１１、１１１、２１１ 光検知器（安全装置）
４０ 報知部
２１３ レーザ光カットフィルタ（安全装置、第２光学フィルタ）
Ｌ１ 延長線

Claims (13)

1. コヒーレントなレーザ光を発振する半導体レーザ素子と、
   前記レーザ光をインコヒーレントな光に変換して出射する光変換部材と、
   前記半導体レーザ素子と前記光変換部材とを結ぶ線の前記光変換部材側の延長線上に配置されているとともに、前記レーザ光の強度を検知する光検出器と、
   前記光検知器の検知出力を基準値と比較し、前記レーザ光の外部への出射を判断する判定部と、
   前記光検出器を含み、前記レーザ光が外部に出射することを抑制するための安全装置
   を備えることを特徴とする発光装置。
2. 前記光変換部材は、前記半導体レーザ素子から発振されたレーザ光の少なくとも一部を、前記レーザ光よりも長い波長を有するインコヒーレントな光に変換することを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
3. 前記半導体レーザ素子は、５００ｎｍ以下の波長を有するレーザ光を発振する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. 前記光変換部材は、前記半導体レーザ素子から発振されたレーザ光の少なくとも一部を、５００ｎｍよりも長い波長を有するインコヒーレントな光に変換することを特徴とする請求項３に記載の発光装置。
5. 前記光検知器は、
   前記インコヒーレントな光を遮光し、前記レーザ光と略同一の波長を有する光の少なくとも一部を透過する第１光学フィルタと、
   前記第１光学フィルタを透過した光の強度を検知する受光素子と
   を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光装置。
6. 前記第１光学フィルタは、前記受光素子に取り付けられていることを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
7. 前記判定部は、前記光検知器が前記インコヒーレントな光の強度を検知する場合、前記光検知器で検知された前記インコヒーレントな光の強度が所定値以下であるか否かを判断し、前記光検知器が前記レーザ光の強度を検知する場合、前記光検知器で検知された前記レーザ光の強度が所定値以上であるか否かを判断することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の発光装置。
8. 前記判定部が前記レーザ光の外部への出射を判断した判定出力に基づいて前記半導体レーザ素子のレーザ光の発振を停止するための制御信号発生部を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の発光装置。
9. 前記判定部が前記レーザ光の外部への出射を判断した判定出力に基づいて駆動される報知部を備え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。
10. 前記光検知器は、フォトダイオードを含む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。
11. 前記安全装置は、発光装置の光出射側に配置され、前記レーザ光を遮光する第２光学フィルタを含む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。
12. 前記半導体レーザ素子は、青色光、青紫色光または紫外光のレーザ光を発振することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の発光装置。
13. 請求項１〜１２のいずれか１項に記載の発光装置を備えることを特徴とする照明装置。

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