JP5336564B2 - 発光装置、照明装置、車両用前照灯および車両 - Google Patents

発光装置、照明装置、車両用前照灯および車両 Download PDF

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Description

本発明は、励起光を蛍光体に照射することで発生する蛍光を照明光として利用する発光装置、照明装置、車両用前照灯および車両用前照灯を備えた車両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の一例として、特許文献１に開示された車両用灯具がある。この車両用灯具では、ＬＥＤモジュールまたはＬＤモジュールを励起光源として利用し、直径が０．５ｍｍ以下程度の小さな点状に形成された発光部に励起光を照射することで白色光を生成している。また、生成された白色光は、楕円球面状または放物面状のリフレクタによって前方に反射され、投影レンズに入射される。
特開２００４―２４１１４２号公報（２００４年８月２６日公開）
ここで、省エネルギーの観点、およびバッテリーにより発光する発光装置の発光持続時間を延ばすという観点から、発光装置の消費電力を低減することは重要である。例えば、発光装置の消費電力を低減するための方策の一つとして、発光部が発生させた蛍光の利用効率を高めることが考えられる。
ところが、このような利用効率を高めるための構成については、特許文献１には開示も示唆もされていない。
本発明の目的は、蛍光の利用効率を高めることができる発光装置、照明装置、車両用前照灯および車両用前照灯を備えた車両を提供することにある。
本発明に係る発光装置は、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蛍光を発する発光部と、上記発光部が発生させた蛍光を、所定の投光方向に向けて投光する投光部とを備え、上記発光部の、側面よりも面積の広い面である主発光面と対向する位置に、上記投光部の一部が配置されており、上記発光部は、蛍光をランバーシアン分布で発することを特徴としている。
上記の構成によれば、励起光源からの励起光を受けて発光部が蛍光を発し、その蛍光を投光部によって所定の投光方向に投光することで、当該蛍光が照明光として発光装置から出射される。
このとき、発光部の、側面よりも面積の広い面であり、且つ、蛍光が主に出射される面である主発光面が、投光部の一部と対向しているため、発光部から出射した蛍光のうち、投光部によってその進路を制御できる蛍光の割合を高めることができる。
この場合でも、蛍光体の側面から出射した蛍光（側方出射蛍光）は、投光部によってその進路を制御できず、所定の投光方向以外の方向に出射される可能性が高い。
しかし、上記の構成では、発光部は、蛍光をランバーシアン分布で発するため、側方出射蛍光が少なくなる。このことは本発明の発明者によって確認されている。
それゆえ、上記の構成によれば、投光部によって制御できない蛍光を低減でき、蛍光の利用効率を高めることができる。
本発明に係る発光装置は、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蛍光を発する発光部と、上記発光部が発生させた蛍光を、所定の投光方向に向けて投光する投光部とを備え、上記発光部の、側面よりも面積の広い面である主発光面と対向する位置に、上記投光部の一部が配置されており、上記発光部は薄いか、または上記発光部の面に照射された上記励起光のスポットの面積が当該面の面積よりも小さいことを特徴としている。
上記の構成によれば、励起光源からの励起光を受けて発光部が蛍光を発し、その蛍光を投光部によって所定の投光方向に投光することで、当該蛍光が照明光として発光装置から出射される。
このとき、発光部の、側面よりも面積の広い面であり、且つ、蛍光が主に出射される面である主発光面が、投光部の一部と対向しているため、発光部から出射した蛍光のうち、投光部によってその進路を制御できる蛍光の割合を高めることとができる。
この場合でも、蛍光体の側面から出射した蛍光（側方出射蛍光）は、投光部によってその進路を制御できず、所定の投光方向以外の方向に出射される可能性が高い。
しかし、上記の構成では、発光部が薄いため、または励起光を受光した面の面積が励起光のスポットの面積より大きいため、側方出射蛍光が少なくなる。このことは本発明の発明者によって確認されている。
それゆえ、上記の構成によれば、投光部によって制御できない蛍光を低減でき、蛍光の利用効率を高めることができる。
なお、本明細書において「発光部が薄い」とは、発光部の上面よりも側面の方が十分に面積が小さく、蛍光の大部分が上方に放出される発光部の形状を意味する。
また、上記発光部の厚みは、当該発光部を厚み方向に対して垂直な方向から見たときの幅のうちの最大の幅の１０分の１以下であることが好ましい。
上記の構成によれば、発光部の厚みを上記の厚み以下にすることにより、側方出射蛍光がほとんどなくなり、蛍光の利用効率をより高めることができる。
また、上記投光部は、上記発光部が発生させた蛍光を反射して、上記投光方向に向けて投光する反射鏡を含むことが好ましい。
上記の構成によれば、発光部が発生させた蛍光を反射することで、その進路を制御する投光部を好適に実現することができる。
また、上記主発光面は、上記反射鏡の開口部とは反対側に傾斜していることが好ましい。
上記の構成によれば、蛍光が主に出射される面である主発光面が、反射鏡の開口部とは反対側を向いて発光部が配置されているため、発光部から出射される蛍光のうち、反射鏡に当たる蛍光の割合がより多くなり、反射鏡で制御できない蛍光の割合をより確実に低下させることができる。
また、上記励起光源は、上記反射鏡の外部に配置されており、上記励起光を透過または通過させる窓部が上記反射鏡に設けられていることが好ましい。
上記の構成によれば、反射鏡の外部から、反射鏡に設けられた窓部を通して発光部に励起光を照射できる。それゆえ、励起光源の配置の自由度を高めることがでる。例えば、励起光が照射される発光部の照射面に対する励起光の照射角度を好ましい角度に設定することが容易になる。
なお、上記窓部は、開口部であってもよいし、励起光を透過可能な透明部材を有するものであってもよい。
また、上記反射鏡は、放物線の対称軸を回転軸として当該放物線を回転させることによって形成される曲面の少なくとも一部を反射面に含んでいることが好ましい。
反射鏡の少なくとも一部を放物面（パラボラ）にすることで、発光部の蛍光を狭い立体角内に効率的に投光することができる。その結果、蛍光の利用効率を高めることができる。
また、上記反射鏡は、上記曲面を、上記回転軸を含む平面で切断することによって得られる部分曲面の少なくとも一部を反射面として有していることが好ましい。
上記の構成によれば、反射鏡はパラボラを、回転軸を含む平面で切断することによって得られる反射曲面を有しているため、パラボラの残り半分に相当する部分に、パラボラ以外の構造体を配置できる。例えば、この構造体を熱伝導性の高い板とし、発光部を当該構造体に当接させて配置することで、発光部を効率よく冷却できる。
また、上記の構成では、反射鏡で制御できなかった蛍光のほとんどがパラボラ側に出射される。この特性を利用して、発光装置のパラボラ側の広い範囲を照らすこともできる。
また、上記反射鏡は、回転軸を中心として図形を回転させることによって形成される曲面の少なくとも一部を反射面に含み、上記反射鏡の深さは、当該反射鏡の開口部の形状に含まれる円または半円の半径とほぼ等しいことが好ましい。
上記の構成によれば、反射鏡の深さと開口部の半径とをほぼ等しくすることにより、発光装置の照明光のスポットにおいて、その中心部とともに周辺部もバランスよく照らすことができる。
また、上記投光部は、上記発光部が発生させた蛍光を透過して、上記投光方向に向けて投光する投影レンズを含むことが好ましい。
上記の構成によれば、発光部が発生させた蛍光を屈折させることで、その進路を制御する投光部を好適に実現することができる。
また、上記発光部の面に照射された上記励起光のスポットは、上記投光方向と直交する方向に沿って長軸を有していることが好ましい。
上記の構成では、発光部の面に照射された励起光のスポットは、投光方向と直交する方向に沿って長軸を有する形状であるため、投光方向と直交する方向に拡がった照明光を発光装置から出射することができる。
したがって、上記の構成によれば、投光方向と直交するに相対的に拡がった照明光のスポットを形成することができる。
また、上記励起光のスポットは、長軸方向における幅の最大値が、当該長軸方向と直交する短軸方向における幅の最大値の３倍以上であることが好ましい。
上記の構成では、励起光のスポットは、長軸方向における幅の最大値が、当該長軸方向と直交する短軸方向における幅の最大値の３倍以上となるようにその形状が制御されているため、投光方向と直交する方向に３倍以上拡がった照明光を発光装置から出射することができる。そのため、例えば、長軸方向を水平方向と一致させることで、垂直方向の幅に対して水平方向に３倍以上拡がった幅を有する照明光のスポットを形成することができる。
したがって、上記の構成によれば、自動車用の配光特性基準などに対応した縦横比の照明光を好適に得ることができる。
また、上記励起光源から出射された励起光を集光する凸レンズと、上記凸レンズにより集光された励起光を、上記投光方向と直交する方向に沿って長軸を有するスポットで上記発光部の面に照射する平凸レンズと、をさらに備えることが好ましい。
上記の構成では、励起光源から出射された励起光を集光する凸レンズと、凸レンズにより集光された励起光を、投光方向と直交する方向に沿って長軸を有するスポットで発光部の面に照射する平凸レンズとをさらに備えるため、投光方向と直交する方向に沿って長軸を有するレーザ光のスポットを好適に形成することができる。
したがって、上記の構成によれば、投光方向と直交するに相対的に拡がった照明光のスポットを形成することができる。
また、上記励起光源から出射された励起光を、上記発光部の面に照射する楕円レンズをさらに備え、上記楕円レンズは、上記投光方向と直交する方向に沿って長軸を有する楕円状のスポットで上記励起光を照射することが好ましい。
上記の構成では、励起光源から出射された励起光を、楕円状のスポットで発光部の面に照射する楕円レンズをさらに備え、楕円レンズは、投光方向と直交する方向に沿って長軸を有する楕円状のスポットで励起光を照射するため、楕円レンズのみで、投光方向と直交する方向に沿って長軸を有する楕円状のスポットを形成することができる。
したがって、上記の構成によれば、発光装置の部品数を減少させることが可能となるので、製造コストを低減することができる。
また、上記発光部は、熱伝導性部材によって支持されていることが好ましい。
上記の構成によれば、熱伝導性部材によって発光部の熱を効率よく放熱でき、発光部の発光効率が励起光の熱によって低下することを防止できる。
また、上記発光部は、上記熱伝導性部材に形成された凹部の底部に配置されており、上記凹部は、上記発光部の蛍光を反射する傾斜側面を有していることが好ましい。
上記の構成によれば、発光部の側面から出射された蛍光が凹部の傾斜側面に反射されて投光部に向かうため、投光部によって制御できない蛍光をより低減できる。
また、上記熱伝導性部材を冷却する冷却部をさらに備えることが好ましい。
上記の構成により、冷却部によって熱伝導性部材の熱が逃がされるため、熱伝導性部材による発光部の冷却効率を高めることができる。なお、上記冷却部は、熱伝導性部材の熱を外部に逃がすことができるものであればよく、例えば、放熱フィン、空冷機構、水冷機構、ヒートパイプである。
また、上記発光部を支持する支持部材をさらに備え、上記支持部材には、開口部が形成されており、上記励起光は、当該開口部を通して上記発光部に照射されることが好ましい。
上記の構成によれば、支持部をさらに備え、当該支持部によって発光部が支持されている。この支持部には、励起光を発光部へ照射するための開口部が設けられている。
それゆえ、例えば、投光部として反射鏡を用いた場合、反射鏡に励起光を透過させる開口部を形成する必要がなくなり、反射鏡の反射面の面積を実質的に増やすことができ、制御できる蛍光の量を増やすことができる。
また、上記発光装置を含む照明装置および車両用前照灯も本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明に係る車両は、車両用前照灯を備えた車両であって、上記車両用前照灯は、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蛍光を発する発光部と、上記発光部が発生させた蛍光を、車両前方に向けて反射する反射曲面を有する反射鏡と、上記反射曲面と対向する面を有するとともに、当該面で上記発光部を支持する支持部材と、を備え、上記発光部の、側面よりも面積の広い面である主発光面と対向する位置に、上記反射鏡の一部が配置されており、上記発光部は、蛍光をランバーシアン分布で発するものであり、上記車両用前照灯は、上記反射曲面が鉛直下側に位置するように上記車両に配設されていることを特徴としている。
本発明に係る車両は、車両用前照灯を備えた車両であって、上記車両用前照灯は、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蛍光を発する発光部と、上記発光部が発生させた蛍光を、車両前方に向けて反射する反射曲面を有する反射鏡と、上記反射曲面と対向する面を有するとともに、当該面で上記発光部を支持する支持部材と、を備え、上記発光部の、側面よりも面積の広い面である主発光面と対向する位置に、上記反射鏡の一部が配置されており、上記発光部は薄いか、または上記発光部の面に照射された上記励起光のスポットの面積が当該面の面積よりも小さく、上記車両用前照灯は、上記反射曲面が鉛直下側に位置するように上記車両に配設されていることを特徴としている。
車両用前照灯が車両に配設された状態において、車両用前照灯の鉛直下側部分は反射曲面を有する反射鏡であり、鉛直上側部分は、支持部材であるため、発光部が発した蛍光のうち、反射鏡で制御できなかった蛍光は、車両用前照灯の反射鏡側、すなわち、鉛直下側により多く出射される。それゆえ、反射鏡によって制御された光で遠方（車両の正面）を照らすとともに、反射鏡で制御できなかった蛍光によって車両の近傍。且つ、下方向を照らすことができる。
したがって、上記の構成によれば、反射鏡で制御できなかった蛍光を有効利用できるとともに、車両の正面を明るく照らしつつ、車両用前照灯の照明範囲を広げることができる。
以上のように、本発明に係る発光装置は、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蛍光を発する発光部と、上記発光部が発生させた蛍光を、所定の投光方向に向けて投光する投光部とを備え、上記発光部の、側面よりも面積の広い面である主発光面と対向する位置に、上記投光部の一部が配置されており、上記発光部は、蛍光をランバーシアン分布で発する構成である。
また、本発明に係る発光装置は、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蛍光を発する発光部と、上記発光部が発生させた蛍光を、所定の投光方向に向けて投光する投光部とを備え、上記発光部の、側面よりも面積の広い面である主発光面と対向する位置に、上記投光部の一部が配置されており、上記発光部は薄いか、または上記発光部の面に照射された上記励起光のスポットの面積が当該面の面積よりも小さい構成である。
また、本発明に係る車両は、車両用前照灯を備えた車両であって、上記車両用前照灯は、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蛍光を発する発光部と、上記発光部が発生させた蛍光を、車両前方に向けて反射する反射曲面を有する反射鏡と、上記反射曲面と対向する面を有するとともに、当該面で上記発光部を支持する支持部材と、を備え、上記発光部の、側面よりも面積の広い面である主発光面と対向する位置に、上記反射鏡の一部が配置されており、上記発光部は、蛍光をランバーシアン分布で発するものであり、上記車両用前照灯は、上記反射曲面が鉛直下側に位置するように上記車両に配設されている構成である。
また、本発明に係る車両は、車両用前照灯を備えた車両であって、上記車両用前照灯は、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蛍光を発する発光部と、上記発光部が発生させた蛍光を、車両前方に向けて反射する反射曲面を有する反射鏡と、上記反射曲面と対向する面を有するとともに、当該面で上記発光部を支持する支持部材と、を備え、上記発光部の、側面よりも面積の広い面である主発光面と対向する位置に、上記反射鏡の一部が配置されており、上記発光部は薄いか、または上記発光部の面に照射された上記励起光のスポットの面積が当該面の面積よりも小さく、上記車両用前照灯は、上記反射曲面が鉛直下側に位置するように上記車両に配設されている構成である。
それゆえ、本発明によれば、投光部（反射鏡）により制御できない蛍光を低減でき、蛍光の利用効率を高め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概略構成を示す断面図である。 パラボラミラーの回転放物面を示す概念図である。 （ａ）はパラボラミラーの上面図、（ｂ）はパラボラミラーの正面図、（ｃ）はパラボラミラーの側面図である。 発光部にレーザ光を照射した状態を示す図である。 （ａ）は、発光部が薄い場合の光放射特性を示すグラフであり、（ｂ）は、発光部が厚い場合の光放射特性を図５（ａ）に重ねて示すグラフである。 発光部の厚みと光放射特性との関係を示すグラフである。 発光部の上面にレーザ光を照射した状態を示す図である。 上記ヘッドランプの照明光のスポットの照度分布を説明するための図である。 パラボラミラーの深さを段階的に変化させたときの照明光のスポットの各点における照度の変化を示すグラフである。 （ａ）は、楕円状のスポットで、発光部にレーザ光を照射した状態を示すヘッドランプの上面透視図であり、（ｂ）は、（ａ）の楕円状のスポットを示す拡大図である。 図１０（ｂ）に示す楕円状のスポットの照度分布を表すグラフであり、（ａ）は、楕円状のスポットの長軸方向における照度分布を示し、（ｂ）は、楕円状のスポットの短軸方向における照度分布を示している。 基準面に投光されたヘッドランプの照明光のスポットを示す正面図である。 発光部に照射されるレーザ光のスポットの形状を制御するためのシリンドリカルレンズを示す斜視図である。 図１３に示すシリンドリカルレンズの集光作用を説明するための模式図であり、（ａ）は、図１３のＸ軸方向から見たときの側面図であり、（ｂ）は、図１３のＹ軸方向から見たときの上面図である。 パラボラミラーの投光特性を示す概念図である。 パラボラミラーの投光特性の原理を説明するための図である。 自動車におけるヘッドランプの配設方向を示す概念図である。 本発明の一実施例に係るヘッドランプの構成を示す概略図である。 本発明の別の実施例に係るヘッドランプの構成を示す概略図である。 本発明の別の実施例に係るヘッドランプの構成を示す概略図である。 本発明の別の実施例に係るヘッドランプの構成を示す概略図である。 本発明の別の実施例に係るヘッドランプの構成を示す概略図である。 本発明の別の実施例に係るヘッドランプの構成を示す概略図である。 本発明の別の実施例に係るヘッドランプの構成を示す概略図である。 本発明の別の実施例に係るヘッドランプの構成を示す概略図である。 本発明の別の実施例に係るヘッドランプの構成を示す概略図である。 アレイレーザ、導光部および発光部の拡大図である。 本発明の一実施例に係る照明装置の構成を示す概略図である。 本発明の別の実施例に係る照明装置の要部構成を示す概略図である。 図２９に示す発光部周辺の拡大平面図である。 本発明の別の実施例に係る照明装置の要部構成を示す概略図である。 本発明の別の実施例に係る照明装置の要部構成を示す概略図である。
本発明の実施の一形態について図１〜図１７に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
＜ヘッドランプ１の構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係るヘッドランプ１の概略構成を示す断面図である。図１に示すように、ヘッドランプ１は、レーザ素子（励起光源、半導体レーザ）２、レンズ３、発光部４、パラボラミラー（投光部、反射鏡）５、金属ベース（熱伝導性部材、支持部材）７、フィン（冷却部）８を備えている。
（レーザ素子２）
レーザ素子２は、励起光を出射する励起光源として機能する発光素子である。このレーザ素子２は、複数設けられていてもよい。この場合、複数のレーザ素子２のそれぞれから励起光としてのレーザ光が発振される。レーザ素子２を１つのみ用いてもよいが、高出力のレーザ光を得るためには、複数のレーザ素子２を用いる方が容易である。
レーザ素子２は、１チップに１つの発光点を有するものであってもよく、１チップに複数の発光点を有するものであってもよい。レーザ素子２のレーザ光の波長は、例えば、４０５ｎｍ（青紫色）または４５０ｎｍ（青色）であるが、これらに限定されず、発光部４に含める蛍光体の種類に応じて適宜選択されればよい。
また、励起光源（発光素子）として、レーザ素子の代わりに、発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いることも可能である。
（レンズ３）
レンズ３は、レーザ素子２から出射したレーザ光が発光部４に適切に照射されるように、当該レーザ光の照射範囲を調節（例えば、拡大）するためのレンズであり、レーザ素子２のそれぞれに配設されている。
（発光部４）
発光部４は、レーザ素子２から出射されたレーザ光を受けて蛍光を発するものであり、レーザ光を受けて発光する蛍光体（蛍光物質）を含んでいる。具体的には、封止材の内部に蛍光体の粒子が分散されているもの、蛍光体の粒子を固めたもの、または、熱伝導率の高い材質からなる基板上に蛍光体の粒子を堆積させたもの等である。発光部４は、レーザ光を蛍光に変換するため、波長変換素子であると言える。
この発光部４は、金属ベース７の上、且つ、パラボラミラー５のほぼ焦点位置に配置されている。そのため、発光部４から出射した蛍光は、パラボラミラー５の反射曲面に反射することで、その光路が制御される。発光部４の上面（主発光面）４ａは、レーザ光が主に照射されるレーザ光照射面であり、この上面４ａには、レーザ光の反射を防止する反射防止構造が形成されていてもよい。
発光部４の蛍光体として、例えば、酸窒化物系蛍光体（例えば、サイアロン蛍光体）またはＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ナノ粒子蛍光体（例えば、インジュウムリン：ＩｎＰ）を用いることができる。これらの蛍光体は、レーザ素子２から発せられた高い出力（および／または光密度）のレーザ光に対しての熱耐性が高く、レーザ照明光源に最適である。ただし、発光部４の蛍光体は、上述のものに限定されず、窒化物蛍光体等、その他の蛍光体であってもよい。
また、ヘッドランプの照明光は、所定の範囲の色度を有する白色にしなければならないことが、法律により規定されている。そのため、発光部４には、照明光が白色となるように選択された蛍光体が含まれている。
例えば、青色、緑色および赤色の蛍光体を発光部４に含め、４０５ｎｍのレーザ光を照射すると白色光が発生する。または、黄色の蛍光体（または緑色および赤色の蛍光体）を発光部４に含め、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）を照射することでも白色光が得られる。
発光部４の封止材は、例えば、ガラス材（無機ガラス、有機無機ハイブリッドガラス）、シリコーン樹脂等の樹脂材料である。ガラス材として低融点ガラスを用いてもよい。封止材は、透明性の高いものが好ましく、レーザ光が高出力の場合には、耐熱性の高いものが好ましい。
（パラボラミラー５）
パラボラミラー５は、発光部４が発生させた蛍光を、所定の方向に向けて投光するための投光部材である。本実施形態では、投光部材として、パラボラミラー５を用いている。パラボラミラー５は、発光部４が発生させた蛍光を反射し、所定の立体角内を進む光線束（照明光）を形成する。このパラボラミラー５は、例えば、金属薄膜がその表面に形成された部材であってもよいし、金属製の部材であってもよい。
図２は、パラボラミラー５の回転放物面を示す概念図であり、図３（ａ）はパラボラミラー５の上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。図３（ａ）〜（ｃ）は、図面をわかりやすく例示するよう直方体の部材の内部をくり抜くことでパラボラミラー５を形成した例を示している。
図２に示すように、パラボラミラー５は、放物線の対称軸を回転軸として当該放物線を回転させることによって形成される曲面（放物曲面）を、上記回転軸を含む平面で切断することによって得られる部分曲面の少なくとも一部をその反射面に含んでいる。図３（ａ）および（ｃ）において、符号５ａで示す曲線が放物曲面を示している。また、図３（ｂ）に示すように、パラボラミラー５を正面から見た場合、その開口部５ｂ（照明光の出口）は半円である。
このような形状のパラボラミラー５が、発光部４の、側面よりも面積の広い面であり、且つ、蛍光が主に出射される面である上面４ａと対向する位置に、その一部が配置されている。すなわち、パラボラミラー５は、発光部４の上面４ａを覆う位置に配置されている。別の観点から説明すれば、発光部４の側面の一部は、パラボラミラー５の開口部５ｂの方向を向いている。
発光部４とパラボラミラー５との位置関係を上述のものにすることで、発光部４の蛍光を狭い立体角内に効率的に投光することができ、その結果、蛍光の利用効率を高めることができる。
また、レーザ素子２は、パラボラミラー５の外部に配置されており、パラボラミラー５には、レーザ光を透過または通過させる窓部６が形成されている。この窓部６は、開口部であってもよいし、レーザ光を透過可能な透明部材を含むものであってもよい。例えば、レーザ光を透過し、白色光（発光部４の蛍光）を反射するフィルターを設けた透明板を窓部６として設けてもよい。この構成では、発光部４の蛍光が窓部６から漏れることを防止できる。
窓部６は、複数のレーザ素子２に共通のものが１つ設けられていてもよいし、各レーザ素子２に対応した複数の窓部６が設けられていてもよい。
なお、パラボラミラー５の一部にパラボラではない部分を含めてもよい。また、本発明の発光装置が有する反射鏡は、閉じた円形の開口部を有するパラボラミラーまたはその一部を含むものであってもよい。
さらに、上記反射鏡は、パラボラミラーに限定されず、楕円面ミラーや半球面ミラーであってもよい。すなわち、上記反射鏡は、回転軸を中心として図形（楕円、円、放物線）を回転させることによって形成される曲面の少なくとも一部をその反射面に含んでいるものであればよい。
或いは、上記反射鏡に代えて、発光部４が発生させた蛍光を透過して、蛍光を屈折させることで所定の投光方向に向けて投光する投影レンズを用いてもよい。
（金属ベース７）
金属ベース７は、発光部４を支持する板状の支持部材であり、金属（例えば、銅や鉄）からなっている。それゆえ、金属ベース７は熱伝導性が高く、発光部４の発熱を効率的に放熱することができる。なお、発光部４を支持する部材は、金属からなるものに限定されず、金属以外の熱伝導性が高い物質（ガラス、サファイア等）を含む部材でもよい。
ただし、発光部４と当接する金属ベース７の表面は反射面として機能することが好ましい。上記表面が反射面であることにより、発光部４の上面４ａから入射したレーザ光が蛍光に変換された後に、当該反射面で反射させてパラボラミラー５へ向かわせることができる。または、発光部４の上面４ａから入射したレーザ光を上記反射面で反射させて、再度発光部４の内部に向かわせて蛍光に変換することができる。
金属ベース７は、パラボラミラー５によって覆われているため、金属ベース７は、パラボラミラー５の反射曲面（放物曲面）と対向する面を有していると言える。金属ベース７の発光部４が設けられている側の表面は、パラボラミラー５の回転放物面の回転軸と概ね平行であり、当該回転軸を概ね含んでいることが好ましい。
（フィン８）
フィン８は、金属ベース７を冷却する冷却部（放熱機構）として機能する。このフィン８は、複数の放熱板を有するものであり、大気との接触面積を増加させることにより放熱効率を高めている。金属ベース７を冷却する冷却部は、冷却（放熱）機能を有するものであればく、後述するように、ヒートパイプ、水冷方式や、空冷方式のものであってもよい。
＜発光部４の形状＞
（発光部４の厚み）
図４は、発光部４にレーザ光を照射した状態を示す図である。図４には、円柱形状の発光部４を示している。発光部４は、レーザ光を主に受光する上面４ａを有しており、上面４ａと、その対向面である底面との間の距離が発光部４の厚さになる。この発光部４は、薄いことが好ましい。換言すれば、発光部４の側面４ｂの面積は小さい方が好ましい。「発光部が薄い」とは、発光部４の上面４ａよりも側面４ｂの方が十分に面積が小さく、蛍光の大部分が上方に（すなわち上面４ａから）放出される発光部４の形状を意味する。発光部４が薄いことが好ましい理由について次に説明する。
なお、図４には、円形の上面４ａを有する円柱形状の発光部４を示しているが、発光部４の形状は特に限定されず、適宜変更可能である。
図５（ａ）は、発光部４が薄い場合（直径２ｍｍ、厚さ０．１ｍｍ）の光放射特性を示すグラフであり、図５（ｂ）は、発光部４が厚い場合（直径２ｍｍ、厚さ１ｍｍ）の光放射特性を図５（ａ）に重ねて示すグラフである。
図５（ａ）に示すように、発光部４が薄い場合には、側面４ｂの面積が小さいため、蛍光の大部分が発光部４の真上方向に出ており、発光部４の上面４ａに立てた垂線から９０°（θ＝±９０°）の方向に蛍光の放射がほとんどなく、蛍光の分布はランバーシアン分布（発光部の上面に立てた垂線からの傾き角をθとした時に、蛍光の放射分布がcos(θ)で近似できる発光分布）となる。
一方、図５（ｂ）に示すように、発光部４が厚い場合には、発光部４の上面４ａに立てた垂線から９０°（θ＝±９０°）の方向に蛍光の放射が生じており、蛍光の分布はランバーシアン分布にはなっていない。すなわち、発光部４の側面４ｂから出射される蛍光の割合が高まる。発光部４の側面４ｂから出射された蛍光の一部は、パラボラミラー５に当たらずに、パラボラミラー５の開口部５ｂから出射され、空間に散っていく（図１１参照）。そのため、発光部４の側面４ｂから出射される蛍光の割合が高まると、パラボラミラー５で制御できない蛍光が多くなり、蛍光の利用効率（およびレーザ光の利用効率）が低下する。
従って、発光部４の厚みを薄くすることで、パラボラミラー５で制御できない蛍光の割合を低下させることができ、蛍光の利用効率を高めることができる。
図６は、発光部４の厚みと光放射特性との関係を示すグラフである。図６に示すように、発光部４の直径を２ｍｍに固定し、その厚みを１．０〜０．２ｍｍまで段階的に薄くしていくと、厚みが０．２ｍｍになったときに、蛍光の分布はランバーシアン分布となる。
それゆえ、発光部４の厚みは、当該発光部４を厚み方向に対して垂直な方向（側面）から見たときの幅のうちの最大の幅の１０分の１以下であることが好ましい。発光部４が円柱の場合には、上記最大の幅は、直径となる。発光部４が直方体の場合には、上記最大の幅は、発光部４の上面（長方形）の対角線となる。
なお、発光部４が薄すぎた場合には、照明光として十分な光量が得られないことがある。そのため、発光部４の厚みの下限値は、所望の光量が得られる厚みの最低値である。極論を言えば、発光部４の厚みの下限値は、蛍光体の層が最低１層存在する厚みであり、例えば、１０μｍである。また、発光部４の厚みの上限値（絶対値）は、発光部４の放熱効率も考慮して決定することが好ましい。発光部４の厚みが大きくなると、金属ベース７に接する側とは反対側の部分における放熱効率が低下するためである。
（発光部４のレーザ光照射面の面積）
発光部４の蛍光の分布をランバーシアン分布とするために、発光部４を薄くすること以外に、レーザ光が照射される発光部４のレーザ光照射面（上面４ａまたは底面）に照射されたレーザ光のスポットの面積を当該レーザ光照射面の面積よりも小さくしてもよい。すなわち、発光部４の一部（中央付近）をレーザ光で励起することで、発光部４の蛍光の分布をランバーシアン分布とすることができる。
図７は、発光部４の上面４ａに照射されたレーザ光のスポット４ｃを示す図である。図７に示すように、上面４ａの面積をレーザ光のスポット４ｃの面積よりも大きくすることにより、発光部４の厚みに関わらず、発光部４の蛍光の分布がランバーシアン分布になる。これは、発光部４の側方へ進行する蛍光が、進行中に発光部４の内部で拡散されること等により、結果的に発光部４の側面から出射されないためであると考えられる。
レーザ光のスポットの面積とレーザ光照射面の面積との比は、レーザ光が発光部４の側面から漏れない程度に小さければよい。なお、レーザ光照射面の面積の上限は特にない。
＜パラボラミラー５の深さ＞
パラボラミラー５の深さは、当該パラボラミラー５の開口部５ｂの形状に含まれる円または半円の半径とほぼ等しいことが好ましい。その理由について説明する。なお、パラボラミラー５の深さとは、パラボラミラー５の開口部５ｂを含む平面からパラボラミラー５の頂点までの距離である。換言すれば、パラボラミラー５の深さとは、パラボラミラー５の開口部５ｂを含む平面から反射曲面上に下ろした垂線の長さのうち、最も長い長さである。
図８は、ヘッドランプ１の照明光のスポットの照度分布を説明するための図である。図８には、半径３０ｍｍであるパラボラミラー５の開口部５ｂから２５ｍ離れた地点に設置された、開口部５ｂと対向する垂直な平面（以下、基準面Ｗと称する）における半径２．５ｍの照明光のスポットの中心点９１、中心から１．１２５ｍの点９２、中心から２．２５ｍの点９３が示されている。
図９は、パラボラミラー５の深さを２０ｍｍから１００ｍｍまで段階的に変化させたときの点９１、点９２、点９３における照度の変化を示すグラフである。図９に示すように、パラボラミラー５の深さが大きくなると、点９２（中心から１．１２５ｍの点）における照度が他の点における照度よりも顕著に低下する。
逆にパラボラミラー５の深さが２０ｍｍのときには、点９３（中心から２．２５ｍの点）における照度が顕著に低下する。
それゆえ、照明光のスポットの全体をバランスよく照らすためには、パラボラミラー５の深さを３０ｍｍにすることが好ましい。すなわち、パラボラミラー５の深さは、当該パラボラミラー５の開口部５ｂの形状に含まれる半円の半径とほぼ等しいことが好ましい。なお、開口部の形状が円であるパラボラミラーの場合にも同様のことが言える。
また、照明光のスポットの照度分布は、発光装置の用途に応じて変化するため、パラボラミラー５の深さを調節可能にし、用途に応じて照明光のスポットの照度分布を調節できるようにしてもよい。
＜発光部４に照射されるレーザ光のスポットの形状＞
ヘッドランプ１は、その光度、光軸の向き、および／または配光の分布などを示す配光特性基準が定められている。配光特性基準は、国ごとに異なるので、様々な配光特性基準に対応した照明光のスポットを形成する必要がある。
この配光特性基準では、基準面Ｗにおける照明光のスポットの縦横比が、例えば、１:３〜１:４程度とすることが定められている。この照明光のスポットの縦横比は、道路の中央、および左右の歩道・道路標識を効率的に照らすために適した比率である。
ヘッドランプ１によれば、発光部４の上面４ａに照射されるレーザ光のスポットの形状を制御することで、配光特性基準を満たす縦横比の照明光のスポットを形成することができる。
図１０（ａ）は、楕円状のスポット３４ｃで、発光部４の上面４ａにレーザ光を照射した状態を示すヘッドランプ１の上面透視図であり、（ｂ）は、（ａ）の楕円状のスポット３４ｃを示す拡大図である。
図１０（ａ）および（ｂ）に示すように、発光部４の上面４ａに照射された楕円状のスポット３４ｃは、パラボラミラー５の投光方向(図中ｃ→ｄの方向)に対して直交する方向に沿って長軸を有しており、長軸方向（図中ａ−ｂ方向）と直交する方向（図中ｃ−ｄ方向：以下、短軸方向と称する）に短軸を有する形状である。このとき、図中のａ−ｂとｃ−ｄとの交点、すなわち、楕円状のスポット３４ｃの中心点が、パラボラミラー５の焦点と一致するように、各部材が位置決めされて配置されている。
このような楕円状のスポット３４ｃで、発光部４の上面４ａにレーザ光を照射することによって、投光方向と直交する方向に拡がった照明光をヘッドランプ１のから出射することができる。
図１１は、図１０（ｂ）に示す楕円状のスポット３４ｃの照度分布を表すグラフであり、（ａ）は、楕円状のスポット３４ｃの長軸方向における照度分布を示し、（ｂ）は、楕円状のスポット３４ｃの短軸方向における照度分布を示している。
図１１（ａ）および（ｂ）に示すように、楕円状のスポット３４ｃは、長軸方向における幅の最大値Ｐが、短軸方向における幅の最大値Ｑの３倍程度となるように、その形状が制御されて、発光部４の上面４ａに照射される。
このような楕円状のスポット３４ｃで、発光部４の上面４ａにレーザ光を照射した場合、縦横比が１:３の照明光をヘッドランプ１から出射されることが、本発明の発明者によって確認されている。
図１２は、基準面Ｗに投光されたヘッドランプ１の照明光のスポットを示す正面図である。図１２では、発光部４と当接する金属ベース７の表面が略水平となるように配設されたヘッドランプ１から出射された照明光のスポットを示している。
図１２に示すように、長軸方向における幅の最大値Ｐが、短軸方向における幅の最大値Ｑの３倍程度である楕円状のスポット３４ｃで、発光部４の上面４ａにレーザ光を照射した場合、ヘッドランプ１は、縦横比ｈ：ｗが１：３となる照明光のスポットで基準面Ｗを照らすことができる。
また、例えば、長軸方向における幅の最大値Ｐが、短軸方向における幅の最大値Ｑの４倍程度である楕円状のスポット３４ｃで、発光部４の上面４ａにレーザ光を照射した場合、ヘッドランプ１は、縦横比ｈ：ｗが１：４となる照明光のスポットで基準面Ｗを照らすことができる。
このように、ヘッドランプ１によれば、発光部４の上面４ａに照射されるレーザ光のスポット３４ｃの形状を制御することで、配光特性基準を満たす縦横比の照明光を好適に得ることができる。
なお、楕円状のスポット３４ｃで、発光部４にレーザ光を照射する手段は特に限定されないが、例えば、シリンドリカルレンズ（平凸レンズ）を用いることができる。
図１３は、発光部４に照射されるレーザ光のスポット３４ｃの形状を制御するためのシリンドリカルレンズ９を示す斜視図である。図１３に示すように、シリンドリカルレンズ９は、円柱を軸方向に沿って分割したような形状であり、円周面９ａと平面９ｂとを有している。シリンドリカルレンズ９にレーザ光を入射させると、一方向のみにレーザ光を集光または発散させることができる。
図１４は、図１３に示すシリンドリカルレンズ９の集光作用を説明するための模式図であり、（ａ）は、図１３のＸ軸方向から見たときの側面図であり、（ｂ）は、図１３のＹ軸方向から見たときの上面図である。図１４（ａ）および（ｂ）に示すように、例えば、レーザ素子２と発光部４との間に、凸レンズ１０およびシリンドリカルレンズ９を配置することにより、楕円状のスポット３４ｃで、発光部４にレーザ光を照射することができる。
すなわち、レーザ素子２から発振されたレーザ光を凸レンズ１０によって集光し、円周面９ａ側からシリンドリカルレンズ９に入射させた場合、シリンドリカルレンズ９は、図１４（ａ）に示すように、円周面９ａの弦方向（図１３のＹ軸方向）におけるレーザ光の幅を減ずるように、レーザ光を集光させる。一方、シリンドリカルレンズ９は、図１４（ｂ）に示すように、当該弦方向と直交する方向（図１３のＸ軸方向）においては、レーザ光を集光せずに、そのままの進路で透過させる。
そのため、シリンドリカルレンズ９を透過させたレーザ光を、発光部４に照射することで、楕円状のスポット３４ｃで、発光部４にレーザ光を照射することができる。
なお、凸レンズ１０およびシリンドリカルレンズ９に代えて、楕円レンズを用いてもよい。これにより、楕円レンズのみで、投光方向と直交する方向に沿って長軸を有する楕円状のレーザ光のスポット３４ｃを形成することができるので、ヘッドランプ１の部品数を減少させることが可能となり、ヘッドランプ１の構造を簡略化して、製造コストを低減することができる。
＜パラボラミラー５の投光特性＞
図１５は、パラボラミラー５の投光特性を示す概念図である。図１５に示すように、金属ベース７が鉛直下側に位置するようにヘッドランプ１を配置した場合、パラボラミラー５の上方向に、パラボラミラー５で制御できない蛍光（符号３０で示す）のほとんどが出射され、下方向にはほとんど出射されないことを本発明の発明者が見出した。
図１６は、パラボラミラー５の投光特性の原理を説明するための図である。図１６に示すように、発光部４の上面４ａから出射し、パラボラミラー５に反射した蛍光（符号３１で示す）は、狭い立体角内において前方に出射される。
一方、発光部４の側面から出射した蛍光（符号３０で示す）の一部は、パラボラミラー５には当たらずに所定の立体角から外れて斜め上方向に出射する。また、発光部４の側面から金属ベース７の表面に対して平行に出射した蛍光は、平行光となって前方へ出射する。それゆえ、パラボラミラー５で制御できない蛍光は、ヘッドランプ１の下方向には、ほとんど出射されない。この投光特性を利用すれば、パラボラミラー５で制御できない蛍光を利用してヘッドランプ１のパラボラミラー５側を照らすこともできる。
＜ヘッドランプ１の配設方法＞
図１７は、ヘッドランプ１を自動車（車両）Ｍの前照灯に適用した場合の、ヘッドランプ１の配設方向を示す概念図である。図１７に示すように、ヘッドランプ１は、パラボラミラー５が鉛直下側に位置するように自動車Ｍのヘッドに配設されてもよい。この配設方法では、上述のパラボラミラー５の投光特性により、自動車Ｍの正面が十分に明るく照らされるとともに、自動車Ｍの前方下側も明るくなる。
なお、ヘッドランプ１を自動車用の走行用前照灯（ハイビーム）に適用してもよいし、すれ違い用前照灯（ロービーム）に適用してもよい。
＜本発明の適用例＞
本発明の発光装置は、車両用前照灯のみならず、その他の照明装置に適用されてもよい。本発明の照明装置の一例として、ダウンライトを挙げることができる。ダウンライトは、家屋、乗物等の構造物の天井に設置される照明装置である。その他にも、本発明の照明装置は、車両以外の移動物体（例えば、人間・船舶・航空機・潜水艇・ロケット等）のヘッドランプとして実現されてもよいし、サーチライト、プロジェクタ、ダウンライト以外の室内照明器具（スタンドランプ等）として実現されてもよい。
次に本発明のより具体的な実施例について図１８〜図３２に基づいて説明する。なお、上述の実施形態における部材と同様の部材には同様の符号を付し、その説明を省略する。また、ここに記載された材質、形状、および各種の数値は、あくまで一例であり、本発明を限定するものではない。
〔実施例１〕
図１８は、本発明の一実施例のヘッドランプ２０を示す概略図である。図１８に示すように、ヘッドランプ２０は、複数のレーザ素子２と集光レンズ１１とのセット、複数の光ファイバー（導光部材）１２、レンズ１３、反射ミラー１４、発光部４、パラボラミラー５、金属ベース７およびフィン８を備えている。
集光レンズ１１は、レーザ素子２から発振されたレーザ光を、光ファイバー１２の一方の端部である入射端部に入射させるためのレンズである。レーザ素子２と集光レンズ１１とのセットは、複数の光ファイバー１２のそれぞれと一対一で対応付けられている。すなわち、レーザ素子２は、集光レンズ１１を介して光ファイバー１２と光学的に結合されている。
光ファイバー１２は、レーザ素子２が発振したレーザ光を発光部４へと導く導光部材である。この光ファイバー１２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層構造を有しており、入射端部から入射したレーザ光は、光ファイバー１２の内部を通り、他方の端部である出射端部から出射する。光ファイバー１２の出射端部はフェルール等により束ねられている。
光ファイバー１２の出射端部から出射から出射したレーザ光は、レンズ１３によって、直径２ｍｍの上面を有する発光部４の全体に照射されるように拡大される。拡大されたレーザ光は、反射ミラー１４によって反射されることで光路を変更し、パラボラミラー５の窓部６を通って発光部４へ導かれる。
（レーザ素子２の詳細）
レーザ素子２は、４０５ｎｍのレーザ光を出射する１Ｗ出力のものであり、合計８個設けられている。そのため、レーザ光の総出力は８Ｗとなる。
（発光部４の詳細）
発光部４は、白色で発光するように、３種類のＲＧＢ蛍光体が混合されている。赤色蛍光体は、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕであり、緑色蛍光体は、β−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕであり、青色蛍光体は（ＢａＳｒ）ＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕである。これら蛍光体の粉末が焼結されて固められている。
発光部４の形状は、例えば、直径２ｍｍで、厚さ０．２ｍｍの円盤状（円柱形状）である。
（パラボラミラー５の詳細）
パラボラミラー５の開口部５ｂは、半径３０ｍｍの半円であり、パラボラミラー５の奥行きは３０ｍｍである。発光部４は、パラボラミラー５の焦点位置に配置されている。
(金属ベース７の詳細)
金属ベース７は、銅からなるものであり、発光部４が配置される側の表面にアルミニウムが蒸着されている。その裏側には、長さ３０ｍｍ、幅１ｍｍのフィン８が、５ｍｍ間隔で設けられている。なお、金属ベース７とフィン８とは、一体として形成されていてもよい。
（ヘッドランプ２０の効果）
ヘッドランプ２０では、発光部４が薄く、かつ発光部４の上面がパラボラミラー５の反射曲面と対向しているため、発光部４から出射した蛍光の大部分をパラボラミラー５により制御できる。その結果、パラボラミラー５で制御できない蛍光を低減でき、蛍光の利用効率を高めることができる。
〔実施例２〕
図１９は、本発明の別の実施例のヘッドランプ２１を示す概略図である。図１９に示すように、ヘッドランプ２１は、複数のレーザ素子２と集光レンズ１１とのセット、複数の光ファイバー１２、レンズ１３、反射ミラー１４、発光部４、パラボラミラー５、金属ベース７、フィン８およびファン（冷却部）１５を備えている。
実施例１との大きな違いは、フィン８の下部にファン１５が設けられている点である。このファン１５によって金属ベース７およびフィン８に対して風が送られ、金属ベース７およびフィン８による放熱効果が高められる。金属ベース７およびフィン８については、実施例１と同様である。
（レーザ素子２の詳細）
レーザ素子２は、４５０ｎｍのレーザ光を出射する、１Ｗ出力のものであり、合計６個設けられている。そのため、レーザ光の総出力は６Ｗとなる。
（発光部４の詳細）
発光部４は、黄色で発光する１種類の蛍光体を含んでいる。上記蛍光体は、例えば、（Ｙ１-ｘ-ｙＧｄｘＣｅｙ）３Ａｌ５Ｏ１２（０．１≦ｘ≦０．５５、０．０１≦ｙ≦０．４）である。このような黄色蛍光体の粉末が樹脂に混ぜられて塗布されている。
発光部４の形状は、例えば、直径２ｍｍで、厚さ０．１ｍｍの円盤状である。
（パラボラミラー５の詳細）
パラボラミラー５の開口部５ｂは、半径２５ｍｍの半円であり、パラボラミラー５の奥行きは４５ｍｍである。発光部４は、パラボラミラー５の焦点位置に配置されている。
〔実施例３〕
図２０は、本発明の別の実施例のヘッドランプ２２を示す概略図である。図２０に示すように、ヘッドランプ２２は、複数のレーザ素子２と集光レンズ１１とのセット、複数の光ファイバー１２、レンズ１３、反射ミラー１４、発光部４、パラボラミラー５、金属ベース７および水冷パイプ（冷却部）１６を備えている。
（発光部４の詳細）
実施例１との大きな相違点は、発光部４の上面４ａ（レーザ光照射面）の面積が、レーザ光のスポットの面積よりも大きいことである。発光部４の形状は、直径１０ｍｍで、厚さ０．１ｍｍの円盤状である。実施例１と同様の３種類の蛍光体の粉末が樹脂に均一に混ぜ込まれて塗布されている。この発光部４に直径２ｍｍの円形のスポットとしてレーザ光が照射される。レーザ光の照射位置は、パラボラミラー５のほぼ焦点位置であり、かつ発光部４の上面４ａのほぼ中央である。
このように発光部４の上面４ａの面積がレーザ光のスポットの面積より大きいため、発光部４の側面から出射する蛍光がほとんどなくなる。そのため、パラボラミラー５で制御できない蛍光を低減でき、蛍光の利用効率を高めることができる。
（金属ベース７の詳細）
実施例１とのもうひとつの大きな相違点は、金属ベース７の内部に水冷パイプ１６が通っている点である。水冷パイプ１６の内部には冷却水が流れており、この冷却水を循環させることによって金属ベース７を冷却できる。その結果、金属ベース７による発光部４の放熱効率を高めることができる。なお、金属ベース７が、銅からなるものであり、発光部４が配置される側の表面にアルミニウムが蒸着されている点は、実施例１と同様である。
（パラボラミラー５の詳細）
パラボラミラー５の開口部５ｂは、半径３０ｍｍの半円であり、パラボラミラー５の奥行きは３０ｍｍである。発光部４は、パラボラミラー５の焦点位置に配置されている。
〔実施例４〕
図２１は、本発明の別の実施例のヘッドランプ２３を示す概略図である。ヘッドランプ２３は、複数のレーザ素子２と集光レンズ１１とのセット、複数の光ファイバー１２、レンズ１３、反射ミラー１４、発光部４、パラボラミラー５、金属ベース７、フィン８およびヒートパイプ（冷却部）１７を備えている。ただし、レーザ素子２、集光レンズ１１、光ファイバー１２、レンズ１３および反射ミラー１４については図示していない。
ヘッドランプ２３では、金属ベース７とフィン８との間にヒートパイプ１７が設けられている。ヒートパイプ１７を介して金属ベース７の熱をフィン８に伝えることにより、フィン８とパラボラミラー５とを分離させることができ、ヘッドランプの設計自由度を高めることができる。
〔実施例５〕
図２２は、本発明の別の実施例のヘッドランプ２４を示す概略図である。図２２に示すように、ヘッドランプ２４は、複数のレーザ素子２と集光レンズ１１とのセット、複数の光ファイバー１２、レンズ１３、反射ミラー１４、発光部４、パラボラミラー５および金属ベース７を備えている。ヘッドランプ２４では、透過型の発光原理を用いている。
実施例１との大きな違いは、金属ベース７に凹部７ｂが形成されており、発光部４は、この凹部７ｂの底部に配置されている点である。金属ベース７は、実施例１と同様に銅からなるものであり、発光部４が配置される側の表面にアルミニウムが蒸着されている。
実施例１との大きな違いは、金属ベース７に設けられた開口部７ａを通して、発光部４の底面（上面４ａに対向する面）からレーザ光を照射する点、および発光部４の底面にレーザ光を照射し、当該底面と対向する上面３４ａから蛍光を出射する透過型の発光原理を用いている点である。
ヘッドランプ２４では、金属ベース７に開口部７ａが設けられており、この開口部７ａを通して、発光部４の底面からレーザ光を照射する。
それゆえ、パラボラミラー５に窓部６を形成する必要がなくなり、パラボラミラー５の反射曲面の面積を実質的に増やすことができ、制御できる蛍光の量を増やすことができる。
なお、発光部４は、図２２に示すように金属ベース７の開口部７ａよりも大きく、当該開口部７ａを覆うように配置されていてもよいし、開口部７ａとほぼ同じ大きさの発光部４が当該開口部７ａにはめ込まれていてもよい。
〔実施例６〕
図２３は、本発明の別の実施例のヘッドランプ２５を示す概略図である。図２３に示すように、ヘッドランプ２５は、複数のレーザ素子２と集光レンズ１１とのセット、複数の光ファイバー１２、レンズ１３、反射ミラー１４、発光部４、パラボラミラー５および金属ベース７を備えている。
実施例１との大きな違いは、発光部４の上面（レーザ光照射面）が、パラボラミラー５の開口部５ｂとは反対側に傾斜している点である。より詳細には、発光部４の上面に立てた垂線は、金属ベース７の表面に立てた垂線よりも、パラボラミラー５の開口部５ｂとは反対側に傾いている。この傾きは例えば４５°である。
このように発光部４が傾いていることにより、発光部４の側面から出射する蛍光のうち、パラボラミラー５によって制御される蛍光の割合が高める。逆に言えば、パラボラミラー５に当たらずに外部に散っていく蛍光が低減される。それゆえ、蛍光の利用効率を高めることができる。
〔実施例７〕
図２４は、本発明の別の実施例のヘッドランプ２６を示す概略図である。図２４に示すように、ヘッドランプ２６は、複数のレーザ素子２と集光レンズ１１とのセット、複数の光ファイバー１２、レンズ１３、反射ミラー１４、発光部４、パラボラミラー５および金属ベース７を備えている。
実施例１との大きな違いは、金属ベース７に凹部７ｂが形成されており、発光部４は、この凹部７ｂの底部に配置されている点である。金属ベース７は、実施例１と同様に銅からなるものであり、発光部４が配置される側の表面にアルミニウムが蒸着されている。
凹部７ｂは、傾斜側面を有しており、この傾斜側面にもアルミニウムが蒸着されている。そのため、傾斜側面によって発光部４の蛍光を反射することができる。傾斜側面の角度は、例えば、４５°である。
発光部４の側面から出射された蛍光は、凹部７ｂの傾斜側面に当たって反射し、パラボラミラー５へ向かい、パラボラミラー５によって制御される。それゆえ、発光部４の側面から出射し、パラボラミラー５で制御できない蛍光を低減することができ、蛍光の利用効率を高めることができる。
〔実施例８〕
図２５は、本発明の別の実施例のヘッドランプ２７を示す概略図である。図２５に示すように、ヘッドランプ２７は、複数のレーザ素子２とレンズ１８とのセット、集光レンズ１９、反射ミラー１４、発光部４、パラボラミラー（反射鏡）５１および金属板（熱伝導性部材、支持部材）７１を備えている。
パラボラミラー５１は、回転放物面を反射曲面として有し、閉じた円形の開口部を有している。すなわち、パラボラミラー５１は、放物線の対称軸を回転軸として当該放物線を回転させることによって形成される曲面の少なくとも一部をその反射面に含んでいる。
金属板７１は、銀メッキされた銅製の板であり、パラボラミラー５１の頂点付近を貫いて当該パラボラミラー５１の内部に伸びている。この金属板７１の両表面に発光部４が配置されており、金属板７１の表側および裏側に配置された発光部４のそれぞれに対してレーザ光が照射される。発光部４は、パラボラミラー５１のほぼ焦点位置に配置されている。
具体的には、レーザ素子２から発振されたレーザ光は、レンズ１８によって平行光に成形され、集光レンズ１９によって、発光部４の上面のサイズまで絞られる。その後、レーザ光は、反射ミラー１４によって反射され、パラボラミラー５１の窓部５１ａを通して発光部４に照射される。
レーザ素子２、レンズ１８、集光レンズ１９および反射ミラー１４のセットは、２つの発光部４のそれぞれにレーザ光を照射するために２セット設けられている。また、パラボラミラー５１には、窓部６と同様の窓部が上記セットに対応するように２つ設けられている。
金属板７１は、発光部４を支持するとともに、発光部４の熱を放熱する機能を有している。同様の機能を有するものであれば、金属板７１の代用として用いることができる。例えば、金属板７１の代わりにヒートパイプを用いてもよい。この構成では、発光部４の熱をパラボラミラー５１の外部へ効率的に運ぶことができる。
また、金属板７１または上記ヒートパイプの他方の端部に放熱用のフィン等の熱交換機構を設けてもよい。
（レーザ素子２の詳細）
レーザ素子２は、４０５ｎｍのレーザ光を出射する、１Ｗ出力のものであり、合計６個設けられている。そのため、レーザ光の総出力は６Ｗとなる。
（パラボラミラー５１の詳細）
パラボラミラー５１の前面開口部は、半径３０ｍｍの円形であり、パラボラミラー５１の奥行きは４０ｍｍである。発光部４は、パラボラミラー５の焦点位置に配置されている。
なお、発光部４の組成および形状については実施例１と同様である。
〔実施例９〕
図２６は、本発明の別の実施例のヘッドランプ２８を示す概略図である。図２７は、アレイレーザ４１、導光部４２および発光部４の拡大図である。図２６および２７に示すように、ヘッドランプ２８は、アレイレーザ（励起光源）４１、導光部４２、発光部４およびパラボラミラー５１を備えている。
アレイレーザ４１は、複数のレーザエレメントを有しており、各レーザエレメントからレーザ光が出射される。同様の機能を有するレーザ光源として、１つの基板上に複数のＬＤチップが実装されたマルチエミッタレーザアレイを用いてもよい。アレイレーザ４１の総出力は８Ｗである。
導光部４２は、アレイレーザ４１が発振した複数のレーザ光を集光して発光部４へと導く角錐状または角錐台状の導光部材である。この導光部４２は、例えば、石英（ＳｉＯ２）製であり、導光部４２の内部に入射したレーザ光は、その側面で全反射する。
図２７に示すように、アレイレーザ４１から出射されたレーザ光は、導光部４２の一方の端面である入射面４２ａから導光部４２の内部に入射する。入射したレーザ光は、導光部４２の内部で全反射しながら導光され、導光部４２の他方の端部である出射端部４２ｂから出射される。出射端部４２ｂの表面はスリガラス状に荒らされており、レーザ光が全反射せずに外部にリークする。
出射端部４２ｂにおける断面積は、入射面４２ａの面積よりも小さい（すなわち、導光部４２が先細り構造を有している）ため、導光部４２の内部に入射したレーザ光は、出射端部４２ｂに向かう過程で集光される。
導光部４２の出射端部４２ｂの近傍に発光部４が配置されている。具体的には、出射端部４２ｂを挟むように２枚（複数枚）の発光部４が配置されている。そのため、図２６における上方向と下方向との２方向へ蛍光を出射できる。また、２枚の発光部４はそれぞれ薄いため、パラボラミラー５１で制御できない蛍光を低減できる。
なお、１枚の発光部４を出射端部４２ｂの側面に当接させてもよいし、出射端部４２ｂの先端に発光部４を配置してもよい。
（発光部４の詳細）
発光部４は、その上面が一辺２ｍｍの正方形であり、厚さ０．２ｍｍの直方体である。発光部４の組成は実施例１と同様であり、蛍光体の粉末がガラスに分散されて固められている。
（パラボラミラー５１の詳細）
パラボラミラー５１の前面開口部は、半径５０ｍｍの円形であり、パラボラミラー５１の奥行きは５０ｍｍである。２つの発光部４は、パラボラミラー５の焦点位置に配置されている。
〔実施例１０〕
図２８は、本発明の一実施例のプロジェクタ等が備える光源２９を示す概略図である。図２８に示すように、光源２９は、複数のレーザ素子２と集光レンズ１１とのセット、複数の光ファイバー１２、レンズ１３、反射ミラー１４、発光部４、楕円ミラー（反射鏡）５２、金属ベース７、フィン８およびロッドレンズ４３を備えている。
実施例１との大きな違いは、光源２９では、反射鏡がパラボラミラーではなく楕円ミラー（楕円面鏡）である点である。発光部４は、楕円ミラー５２の第１焦点位置に配置される。楕円ミラー５２によって反射された蛍光は、ロッドレンズ４３の一方の端部に形成された入射面４３ａに入射し、ロッドレンズ４３の内部を導光し、他方の端部に形成された出射面４３ｂから出射される。入射面４３ａは、楕円ミラー５２の第２焦点位置に配置される。
ロッドレンズ４３は、オプティカルインデレクターとして機能するものであり、光束の角度成分を混ぜ合わせることによって照度むら、色むら、ちらつき等を低減できる。ロッドレンズ４３は、円柱状でも角柱状でもよく、所望される照明光のスポットの形状に合わせて選択すればよい。
このようなロッドレンズ４３を用いた構成は、プロジェクタ用の照明系光源として好適に利用することができる。
〔実施例１１〕
図２９は、本発明の一実施例の光源３０の要部構成を示す概略図であり、図３０は、図２９に示す発光部３４周辺の拡大平面図である。図２９に示すように、光源３０は、発光部３４と、ヒートシンク（熱伝導性部材、支持部材）３５と、投影レンズ（投光部）３６とを備えている。
実施例１との大きな違いは、パラボラミラー５に代えて、投影レンズ３６を投光部材として用いている点、さらに、発光部３４が長軸を有する楕円状に形成されている点である。
ヒートシンク３５は、発光部３４を支持するものであり、レーザ光が照射されることで発光部３４に生じる熱を、発光部３４と接触する接触面を介して放熱させる機能を有する。このため、ヒートシンク３５には、熱が伝導しやすいアルミや銅などの金属材料を用いることが好ましいが、熱伝導性の高い材料であれば特に限定されない。
発光部３４と当接するヒートシンク３５の表面には、反射加工が施され、反射面として機能する。これにより、発光部３４の上面（主発光面）３４ａから入射したレーザ光を、当該反射面で反射させることで、再び発光部３４の内部へ向かわせることができる。
投影レンズ３６は、発光部３４が発生させた蛍光を、所定の投光方向に向けて投光するための投光部材である。すなわち、投影レンズ３６は、蛍光を透過して屈折させることで、蛍光を所定の投光方向に向けて投光する光学系である。
このように、光源３０は、パラボラミラー５を設けずに、ヒートシンク３５上に配置された発光部３４の上面３４ａと対向する位置に、投影レンズ３６が設けられた構成である。
ここで、図３０に示すように、光源３０では、発光部３４は、投影レンズ３６の投光方向と直交する方向に沿って長軸を有する形状であり、その上面３４ａは長方形に形成されている。そして、この上面３４ａに対して、楕円状のスポット３４ｃでレーザ光が照射される。
このように、光源３０によれば、パラボラミラー５に代えて、投影レンズ３６を投光部材として用いているため、光源３０を小型化することができる。
また、光源３０では、発光部３４に照射されるレーザ光のスポット３４ｃの形状に合わせて、発光部３４が長軸を有するように形成されているため、楕円状のスポット３４ｃでレーザ光を好適に照射するこができる。そのため、光源３０によれば、配光特性基準を満たす縦横比の照明光を好適に出射することができる。
〔実施例１２〕
図３１は、本発明の一実施例の光源３１の要部構成を示す概略図である。図３１に示すように、光源３１は、発光部３４と、透明板３７と、投影レンズ３６とを備えている。
実施例１１との大きな違いは、実施例１１の光源３０では、発光部３４の上面３４ａにレーザ光を照射し、レーザ光が照射された上面３４ａから蛍光を出射する反射型の発光原理を用いるのに対して、本実施例の光源３１では、発光部３４の底面３４ｂにレーザ光を照射し、底面３４ｂと対向する上面３４ａから蛍光を出射する透過型の発光原理を用いている点である。
光源３１では、ガラスなどの透明板（支持部材）３７上に、発光部３４が配置されており、透明板３７を介して、発光部３４の底面３４ｂにレーザ光が照射される。発光部３４は、透明板３７と当接する底面３４ｂから入射したレーザ光を透過させ、底面３４ｂと対向する上面３４ａから投影レンズ３６に向けて、蛍光を出射する。
このように、本発明は、反射型の発光原理を用いた光源３０および透過型の発光原理を用いた光源３１の何れにも適用可能であり、何れの場合であっても蛍光の利用効率を高めることができる。
また、光源３１では透明板３７で発光部３４を支持するため、透過型の発光原理を用いた場合であっても、レーザ光を通すための開口部を透明板３７に設ける必要がない。そのため、透明板３７に開口部を設ける作業工程を省略することができる。
〔実施例１３〕
図３２は、本発明の一実施例の光源３２の要部構成を示す概略図である。図３２に示すように、光源３２は、発光部３４と、楕円ミラー（投光部）３８と、投影レンズ３６とを備えている。
実施例１１との大きな違いは、発光部３４から出射された蛍光を精度よく投光するために、投影レンズ３６に加えて、さらに楕円ミラー３８を備える点である。
楕円ミラー３８は、第１の焦点ｆ１および第２の焦点ｆ２を有しており、第１の焦点ｆ１に発光部３４の中心が位置するように、発光部３４がヒートシンク３５上に配置されている。
この光源３２では、第１の焦点ｆ１に配置された発光部３４から出射せられた蛍光は、楕円ミラー３８によって第２の焦点ｆ２に向かって反射され、第２の焦点ｆ２を通過したあと、投影レンズ３６を透過して、所定の角度範囲で投光される。
このように、投影レンズ３６と楕円ミラー３８とを併用することで、発光部３４から出射された蛍光を精度よく投光することができる。
本発明は上述した実施形態および各実施例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、異なる実施例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明は、発光装置や照明装置、特に車両用等のヘッドランプに適用することができ、これらの蛍光の利用効率を高めることができる。
１ ヘッドランプ（発光装置、車両用前照灯）
２ レーザ素子（励起光源）
４ 発光部
４ａ 上面（主発光面）
４ｂ 側面
４ｃ スポット
５ パラボラミラー（投光部、反射鏡）
６ 窓部
７ 金属ベース（熱伝導性部材、支持部材）
７ａ 開口部
７ｂ 凹部
８ フィン（冷却部）
９ シリンドリカルレンズ（平凸レンズ）
１０ 凸レンズ
１５ ファン（冷却部）
１６ 水冷パイプ（冷却部）
１７ ヒートパイプ（冷却部）
２０ ヘッドランプ（発光装置、車両用前照灯）
２１ ヘッドランプ（発光装置、車両用前照灯）
２２ ヘッドランプ（発光装置、車両用前照灯）
２３ ヘッドランプ（発光装置、車両用前照灯）
２４ ヘッドランプ（発光装置、車両用前照灯）
２５ ヘッドランプ（発光装置、車両用前照灯）
２６ ヘッドランプ（発光装置、車両用前照灯）
２７ ヘッドランプ（発光装置、車両用前照灯）
２８ ヘッドランプ（発光装置、車両用前照灯）
２９ 光源（発光装置、照明装置）
３０ 光源（発光装置、照明装置）
３１ 光源（発光装置、照明装置）
３２ 光源（発光装置、照明装置）
３４ａ 上面（主発光面）
３４ｃ 楕円状のスポット
３５ ヒートシンク（熱伝導性部材、支持部材）
３６ 投影レンズ（投光部）
３７ 透明板（支持部材）
３８ 楕円ミラー（投光部）
４１ アレイレーザ（励起光源）
５１ パラボラミラー（反射鏡）
５１ａ 窓部
５２ 楕円ミラー（反射鏡）
７１ 金属板（熱伝導性部材、支持部材）
Ｍ 自動車（車両）

Claims (21)

  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蛍光を発する発光部と、
    上記発光部が発生させた蛍光を、所定の投光方向に向けて投光する投光部とを備え、
    上記発光部の、側面よりも面積の広い面である主発光面と対向する位置に、上記投光部の一部が配置されており、
    上記発光部は、蛍光をランバーシアン分布で発するものであり、
    上記発光部の厚みは、当該発光部を厚み方向に対して垂直な方向から見たときの幅のうちの最大の幅の１０分の１以下であり、
    上記励起光源から出射された励起光が上記発光部における一箇所を励起することを特徴とする発光装置。
  2. 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蛍光を発する発光部と、
    上記発光部が発生させた蛍光を、所定の投光方向に向けて投光する投光部とを備え、
    上記発光部の、側面よりも面積の広い面である主発光面と対向する位置に、上記投光部の一部が配置されており、
    上記発光部は薄いか、または上記発光部の面に照射された上記励起光のスポットの面積が当該面の面積よりも小さく、
    上記発光部は、蛍光をランバーシアン分布で発するものであり、
    上記発光部の厚みは、当該発光部を厚み方向に対して垂直な方向から見たときの幅のうちの最大の幅の１０分の１以下であり、
    上記励起光源から出射された励起光が上記発光部における一箇所を励起することを特徴とする発光装置。
  3. 上記投光部は、上記発光部が発生させた蛍光を反射して、上記投光方向に向けて投光する反射鏡を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
  4. 上記主発光面は、上記反射鏡の開口部とは反対側に傾斜していることを特徴とする請求項３に記載の発光装置。
  5. 上記励起光源は、上記反射鏡の外部に配置されており、
    上記励起光を透過または通過させる窓部が上記反射鏡に設けられていることを特徴とする請求項３または４に記載の発光装置。
  6. 上記反射鏡は、放物線の対称軸を回転軸として当該放物線を回転させることによって形成される曲面の少なくとも一部を反射面に含んでいることを特徴とする請求項３から５のいずれか１項に記載の発光装置。
  7. 上記反射鏡は、上記曲面を、上記回転軸を含む平面で切断することによって得られる部分曲面の少なくとも一部を反射面として有していることを特徴とする請求項６に記載の発光装置。
  8. 上記反射鏡は、回転軸を中心として図形を回転させることによって形成される曲面の少なくとも一部を反射面に含み、
    上記反射鏡の深さは、当該反射鏡の開口部の形状に含まれる円または半円の半径とほぼ等しいことを特徴とする請求項３から５のいずれか１項に記載の発光装置。
  9. 上記投光部は、上記発光部が発生させた蛍光を透過して、上記投光方向に向けて投光する投影レンズを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
  10. 上記発光部の面に照射された上記励起光のスポットは、上記投光方向と直交する方向に沿って長軸を有していることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の発光装置。
  11. 上記励起光のスポットは、長軸方向における幅の最大値が、当該長軸方向と直交する短軸方向における幅の最大値の３倍以上であることを特徴とする請求項１０に記載の発光装置。
  12. 上記励起光源から出射された励起光を集光する凸レンズと、
    上記凸レンズにより集光された励起光を、上記投光方向と直交する方向に沿って長軸を有するスポットで上記発光部の面に照射する平凸レンズと、をさらに備えることを特徴とする請求項１０または１１に記載の発光装置。
  13. 上記励起光源から出射された励起光を、上記発光部の面に照射する楕円レンズをさらに備え、
    上記楕円レンズは、上記投光方向と直交する方向に沿って長軸を有する楕円状のスポットで上記励起光を照射することを特徴とする請求項１０または１１に記載の発光装置。
  14. 上記発光部は、熱伝導性部材によって支持されていることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の発光装置。
  15. 上記発光部は、上記熱伝導性部材に形成された凹部の底部に配置されており、
    上記凹部は、上記発光部の蛍光を反射する傾斜側面を有していることを特徴とする請求項１４に記載の発光装置。
  16. 上記熱伝導性部材を冷却する冷却部をさらに備えることを特徴とする請求項１４または１５に記載の発光装置。
  17. 上記発光部を支持する支持部材をさらに備え、
    上記支持部材には、開口部が形成されており、
    上記励起光は、当該開口部を通して上記発光部に照射されることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の発光装置。
  18. 請求項１から１７のいずれか１項に記載の発光装置を含むことを特徴とする照明装置。
  19. 請求項１から１７のいずれか１項に記載の発光装置を含むことを特徴とする車両用前照灯。
  20. 車両用前照灯を備えた車両であって、
    上記車両用前照灯は、
    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蛍光を発する発光部と、
    上記発光部が発生させた蛍光を、車両前方に向けて反射する反射曲面を有する反射鏡と、
    上記反射曲面と対向する面を有するとともに、当該面で上記発光部を支持する支持部材と、を備え、
    上記発光部の、側面よりも面積の広い面である主発光面と対向する位置に、上記反射鏡の一部が配置されており、
    上記発光部は、蛍光をランバーシアン分布で発するものであり、
    上記発光部の厚みは、当該発光部を厚み方向に対して垂直な方向から見たときの幅のうちの最大の幅の１０分の１以下であり、
    上記励起光源から出射された励起光が上記発光部における一箇所を励起し、
    上記車両用前照灯は、上記反射曲面が鉛直下側に位置するように上記車両に配設されていることを特徴とする車両。
  21. 車両用前照灯を備えた車両であって、
    上記車両用前照灯は、
    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蛍光を発する発光部と、
    上記発光部が発生させた蛍光を、車両前方に向けて反射する反射曲面を有する反射鏡と、
    上記反射曲面と対向する面を有するとともに、当該面で上記発光部を支持する支持部材と、を備え、
    上記発光部の、側面よりも面積の広い面である主発光面と対向する位置に、上記反射鏡の一部が配置されており、
    上記発光部は薄いか、または上記発光部の面に照射された上記励起光のスポットの面積が当該面の面積よりも小さく、
    上記発光部は、蛍光をランバーシアン分布で発するものであり、
    上記発光部の厚みは、当該発光部を厚み方向に対して垂直な方向から見たときの幅のうちの最大の幅の１０分の１以下であり、
    上記励起光源から出射された励起光が上記発光部における一箇所を励起し、
    上記車両用前照灯は、上記反射曲面が鉛直下側に位置するように上記車両に配設されていることを特徴とする車両。
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