WO2018168429A1 - 照明装置 - Google Patents

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WO2018168429A1
WO2018168429A1 PCT/JP2018/007099 JP2018007099W WO2018168429A1 WO 2018168429 A1 WO2018168429 A1 WO 2018168429A1 JP 2018007099 W JP2018007099 W JP 2018007099W WO 2018168429 A1 WO2018168429 A1 WO 2018168429A1
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WO
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light
intensity distribution
phosphor
region
lens
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Application number
PCT/JP2018/007099
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English (en)
French (fr)
Inventor
森本　廉
深草　雅春
公博 村上
Original Assignee
パナソニック株式会社
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/0239—Combinations of electrical or optical elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S2/00—Systems of lighting devices, not provided for in main groups F21S4/00 - F21S10/00 or F21S19/00, e.g. of modular construction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V5/00—Refractors for light sources
    • F21V5/04—Refractors for light sources of lens shape
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V7/00—Reflectors for light sources
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V7/00—Reflectors for light sources
    • F21V7/04—Optical design
    • F21V7/08—Optical design with elliptical curvature

Definitions

  • the present disclosure relates to an illumination device, and more particularly, to an illumination device that uses fluorescence emitted from a phosphor as illumination light by irradiating the phosphor with laser light from a laser light source.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a conventional illumination device disclosed in Patent Document 1. As shown in FIG.
  • the light source unit 1020 condenses the excitation light emitted from the laser module 1102 by the lens 1110, excites the phosphor 1112 to convert it into visible light (for example, white light), and uses the visible light as illumination light. For example, it is used for a vehicle headlamp.
  • the light source unit 1020 includes, as a laser module 1102, a laser diode 1104 that oscillates laser light mounted on a substrate 1106, and a lens 1110 that takes in and condenses laser light emitted from the laser diode 1104. It is comprised by. Further, a part of the housing 1206 is provided with a rotary parabolic reflecting mirror 1208 and a transmitting member 1204. Further, as shown in an enlarged view 1030, a reflecting mirror 1114 and a phosphor 1112 are laminated on part of the transmission member 1204.
  • Excitation light emitted from the laser module 1102 is guided to the concave surface side of the reflecting mirror 1208 from a light transmitting portion 1116 provided in a part of the reflecting mirror 1208, and excites the phosphor 1112 to generate white fluorescence. Further, the phosphor 1112 is positioned at the focal point F of the reflecting mirror 1208, and the generated white fluorescence is converted into a substantially parallel beam and emitted to the outside of the housing 1206.
  • the high-power laser light is reduced on the phosphor for the purpose of producing high-luminance and high-power illumination light, the light density becomes too high. , The excited electrons are depleted. For this reason, so-called luminance saturation occurs in which the energy conversion efficiency in the phosphor is saturated.
  • the temperature of the phosphor may be quenched as the temperature rises. Furthermore, when the temperature of the phosphor exceeds the heat-resistant temperature, there is a problem that the phosphor itself is burnt and deteriorates.
  • Patent Document 1 although there is a reference to the light distribution pattern control in the white light irradiation region, there is no specific disclosure about the illuminance uniformity. Further, a reflecting mirror is provided on the substrate side of the phosphor, so that the phosphor cannot be directly observed from the outside of the housing, and the size of the phosphor is larger than the emission area of the laser diode, which is normally considered to be 100 ⁇ m 2 or less. Therefore, there is a problem that it is very difficult to align the laser module, the phosphor, and the rotary parabolic reflector with each other.
  • This indication solves such a subject and it aims at providing the illuminating device which can irradiate illumination light with high energy efficiency and high illumination intensity uniformity by simple structure.
  • an illumination device includes a laser light source that emits a plurality of laser beams, and the plurality of laser beams that are incident, and the incident laser beams that converge.
  • An optical lens that converts the light into a fluorescent material, a phosphor that emits fluorescence when irradiated with the convergent light as excitation light, and a reflecting mirror that has a first focus and a second focus and reflects the fluorescence,
  • the phosphor is disposed in a focal region of the first focal point of the reflecting mirror and at a position shifted in the optical axis direction of the convergent light from the focal point of the optical lens.
  • the phosphor by arranging the phosphor at a position shifted from the focal point of the optical lens, the light density of the convergent light in the phosphor can be suppressed. For this reason, it can suppress that the energy conversion efficiency in fluorescent substance falls by luminance saturation. Further, by using a plurality of laser beams, the degree of freedom in adjusting the intensity distribution of the convergent light in the phosphor can be increased. For this reason, the illuminance uniformity of the illumination light emitted from the illumination device can be improved by forming an intensity distribution suitable for the shape of the reflecting mirror. In addition, the above effects can be realized without complicating the configuration of the lighting device.
  • the projection image of the fluorescence in the focal region of the second focus of the reflecting mirror is obtained from the first intensity distribution region and the first intensity distribution region.
  • alignment between the laser light source that emits a plurality of laser beams, the phosphor, and the reflecting mirror can be realized with high accuracy.
  • Such alignment can be realized by adjusting the center positions of the first intensity distribution region and the second intensity distribution region. That is, since the first intensity distribution region and the second intensity distribution region can be easily confirmed by visual observation or the like, alignment can be easily realized. Further, by realizing highly accurate alignment, it is possible to increase the fluorescence condensing efficiency of the reflecting mirror.
  • the laser light source may be a semiconductor laser element having a plurality of light emitting regions in one stacked body.
  • the optical lens is an aspheric lens, and has a function of uniformizing a light intensity distribution in a direction in which a divergence angle of the plurality of laser beams is large, and the fluorescence lens
  • the body may be arranged at a position closer to the optical lens than the focal point of the optical lens.
  • the peak intensity of the convergent light on the surface of the phosphor can be reduced, and a decrease in energy conversion efficiency due to luminance saturation, temperature quenching, and the like can be suppressed.
  • a plurality of laser beams can be applied to the phosphor with a uniform intensity distribution formed by superimposing the intensity distributions of the plurality of laser beams. Can be irradiated.
  • the optical lens includes a microlens region in which a plurality of microlenses are formed, each of the plurality of microlenses has a different focal point, and the phosphor. Is disposed at a position farther from the optical lens than the focal point of each of the plurality of microlenses, and a plurality of components respectively condensed by the plurality of microlenses among the plurality of laser beams are light emitting surfaces of the phosphors. By overlapping, the light intensity distributions in the direction in which the divergence angles of the plurality of laser beams are large and small may be made uniform on the light emitting surface.
  • the peak intensity of the laser beam on the light emitting surface of the phosphor can be further reduced, and the reduction in energy conversion efficiency due to brightness saturation, temperature quenching, etc. can be further suppressed. Furthermore, since the aperture area can be reduced by installing the aperture of the reflecting mirror near the focal point of each microlens, the loss of fluorescence reflection due to the aperture can be reduced and the energy efficiency can be increased.
  • a shape of at least a part of the plurality of microlenses when viewed in the optical axis direction of the plurality of laser beams may be a quadrangular shape or a hexagonal shape.
  • the reflecting mirror may have a spheroidal reflecting surface.
  • the fluorescence emitted from the phosphor arranged in the focal region of the first focal point can be condensed on the second focal point.
  • the shadow of the support member or the like that supports the phosphor is less than when the fluorescent light is emitted as parallel light by the rotating parabolic reflecting mirror. It can suppress forming in a fluorescence irradiation surface.
  • an illumination device capable of irradiating illumination light with high energy efficiency and high illuminance uniformity with a simple configuration.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the illumination device according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 2 is a first schematic cross-sectional view showing the path of laser light in the illumination apparatus according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a second schematic cross-sectional view showing the course of fluorescence in the illumination device according to the first embodiment.
  • FIG. 4A is a first schematic cross-sectional view illustrating details of a fluorescence path in the vicinity of the first focus and the second focus of the reflecting mirror according to Embodiment 1.
  • FIG. 4B is a second schematic cross-sectional view illustrating details of a fluorescence path in the vicinity of the first focus and the second focus of the reflecting mirror according to Embodiment 1.
  • FIG. 4C is a schematic diagram of a projected image of fluorescence on the xy plane in the focal region of the second focal point of the reflecting mirror in the lighting apparatus according to Embodiment 1.
  • FIG. 5 is a perspective view illustrating a schematic configuration of the semiconductor laser light emitting device according to the first embodiment and a plurality of laser light emission modes from the semiconductor laser element.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of a yz section showing a laser beam path for explaining the operation of the aspheric lens according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic diagram of a zx cross-section showing a laser beam path for explaining the operation of the aspheric lens according to Embodiment 1.
  • FIG. 8 is a distribution diagram showing a two-dimensional distribution on the xy plane of the convergent light intensity at the position where the phosphor according to Embodiment 1 is arranged.
  • FIG. 9 is a yz sectional view showing a schematic configuration of the illumination apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 10A is a plan view showing a schematic configuration of the optical lens according to Embodiment 2.
  • FIG. 10B is a first cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the optical lens according to Embodiment 2.
  • FIG. 10C is a second cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the optical lens according to Embodiment 2.
  • FIG. 10A is a plan view showing a schematic configuration of the optical lens according to Embodiment 2.
  • FIG. 10B is a first cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the optical lens according to Embodiment 2.
  • FIG. 10C is a second cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the optical lens according to
  • FIG. 11 is a schematic diagram of a zx section showing a laser beam path for explaining the function of the optical lens according to the second embodiment.
  • FIG. 12A is a schematic diagram of a one-dimensional profile in the x-axis direction at the position of the optical lens having the laser light intensity according to the second embodiment.
  • FIG. 12B is a schematic diagram of a one-dimensional profile in the x-axis direction at the position of the phosphor having the laser light intensity according to the second embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic diagram of a yz section showing a laser beam path for explaining the function of the optical lens according to the second embodiment.
  • FIG. 14A is a schematic diagram of a one-dimensional profile in the y-axis direction of the position of the optical lens with laser light intensity according to the second embodiment.
  • FIG. 14B is a schematic diagram of a one-dimensional profile in the y-axis direction of the position of the phosphor having the laser light intensity according to the second embodiment.
  • FIG. 15 is a graph showing the intensity distribution of convergent light in the phosphor of the lighting apparatus according to Embodiment 2.
  • FIG. 16A is a plan view showing a schematic configuration of an optical lens according to a modification of Embodiment 2.
  • FIG. FIG. 16B is a first cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an optical lens according to a modification of Embodiment 2.
  • FIG. 16C is a second cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an optical lens according to a modification of Embodiment 2.
  • FIG. 17 is a schematic diagram of a projected image of fluorescence on the xy plane in the vicinity of the second focal point of the reflecting mirror of the illumination apparatus according to the modification of the second embodiment.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a conventional lighting device.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of lighting apparatus 100 according to Embodiment 1.
  • FIG. 1 shows three-dimensional orthogonal coordinate axes of the x axis, the y axis, and the z axis.
  • the vertical cross section parallel to the yz plane of the illuminating device 100 is shown.
  • the illumination device 100 includes a semiconductor laser light emitting device 19, a metal base member 20, a heat sink 30, a lens holding member 40, an aspheric lens 50, and a connecting member 60.
  • the semiconductor laser light emitting device 19 is a light emitting device including the semiconductor laser element 1.
  • the semiconductor laser light emitting device 19 further includes a submount 2 on which the semiconductor laser element 1 is disposed, a stem 10b that supports the submount 2, a base 10a on which the stem 10b is disposed, and the like.
  • the semiconductor laser element 1 is an example of a laser light source that emits a plurality of laser beams, and is, for example, a nitride semiconductor light emitting element including a light emitting layer formed of a nitride semiconductor.
  • the semiconductor laser element 1 is a multi-emitter semiconductor laser element, and has a plurality of light emitting regions in one stacked body. Thereby, a miniaturized laser light source can be realized.
  • the peak wavelength of the laser light emitted from the semiconductor laser element 1 is not particularly limited, but is 390 nm or more and 460 nm or less in the present embodiment.
  • the semiconductor laser element 1 is an InGaN-based multi-emitter laser diode element that emits a plurality of blue-violet laser beams having a peak wavelength of 405 nm.
  • the metal base member 20 is a member to which the semiconductor laser light emitting device 19 is fixed, and is formed of a high heat dissipation metal material having a high thermal conductivity such as aluminum or copper.
  • a semiconductor laser light emitting device 19 is fixed to one end of the metal base member 20.
  • Laser light emitted from the semiconductor laser element 1 travels in a direction opposite to the direction from the semiconductor laser element 1 toward the metal base member 20.
  • a heat sink 30 is provided on the surface opposite to the mounting surface of the semiconductor laser light emitting device 19 in the metal base member 20.
  • the heat sink 30 is a member that dissipates heat conducted from the metal base member 20.
  • the configuration of the heat sink 30 is not particularly limited, in the present embodiment, the heat sink 30 is formed of a high heat dissipation metal material having a high thermal conductivity, such as aluminum or copper, and has a plurality of air cooling fins.
  • the reflecting mirror 70 is a reflector having a reflecting surface 71 on the surface, and has a first focus (primary focus) and a second focus (secondary focus), and reflects the fluorescence emitted from the phosphor 90.
  • An example of such a reflecting mirror 70 is a reflecting mirror (ellipsoidal reflecting mirror) having a spheroidal reflecting surface, and the reflecting surface 71 of the reflecting mirror 70 is a rotating ellipsoidal concave surface.
  • the reflecting mirror 70 is provided with an opening 75.
  • the opening 75 is a through hole provided at the top of the major axis of the reflecting mirror 70.
  • the opening 75 may not be a through hole.
  • the opening 75 may be a notch formed in the reflecting mirror 70.
  • the reflecting mirror 70 may be formed by forming a metal thin film to be the reflecting surface 71 on the surface of a structure having a predetermined shape, or the entire reflecting mirror 70 may be made of metal.
  • the metal base member 20 and the reflecting mirror 70 are connected by a connecting member 60.
  • a cylindrical cavity is provided inside the connecting member 60, and a lens holding member 40 is provided inside the cavity, and the aspheric lens 50 is held by the lens holding member 40. That is, the connecting member 60 also functions as a lens barrel.
  • the aspheric lens 50 is an example of an optical lens that receives a plurality of laser beams emitted from the semiconductor laser element 1 and converts the incident laser beams into convergent light.
  • the aspherical lens 50 is made of a translucent material such as quartz, for example, and is disposed on the optical path of the plurality of laser beams of the semiconductor laser element 1.
  • a plurality of laser beams emitted from the semiconductor laser element 1 are collected by the aspheric lens 50.
  • the aspheric lens 50 has a function of making the light intensity distribution uniform in the direction in which the divergence angles of a plurality of laser beams are large.
  • the aspherical lens 50 has a function of not only condensing a plurality of incident laser beams but also beam shaping (for example, shaping into a top-hat type irradiation distribution).
  • beam shaping for example, shaping into a top-hat type irradiation distribution
  • the phosphor 90 is a wavelength conversion element that emits fluorescence when irradiated with convergent light as excitation light.
  • the phosphor 90 is a focal region of the first focal point of the reflecting mirror 70 and is disposed at a position shifted in the optical axis direction of the convergent light from the focal point of the aspheric lens 50.
  • the focal region of the first focal point is the first focal region and the region in the vicinity thereof.
  • the focal region of the first focal point is a region where the distance from the first focal point is 10% or less of the diameter of the reflecting mirror 70, for example.
  • the focal region of the first focus may be a region where the distance from the first focal point is 5% or less of the diameter of the reflecting mirror 70.
  • the phosphor 90 is formed on the highly reflective substrate 85.
  • the phosphor 90 formed on the highly reflective substrate 85 is supported by the support member 80 and is a focal region of the first focal point of the reflecting mirror 70 and is closer to the aspherical lens 50 than the focal point of the aspherical lens 50. Placed in position.
  • the defocused convergent light is emitted from the just focus position of the aspherical lens 50 to the light emitting surface 91 of the phosphor 90, the light density of the convergent light in the phosphor 90 can be suppressed. Therefore, it can suppress that the energy conversion efficiency in the fluorescent substance 90 falls by luminance saturation.
  • the light emitting surface 91 of the phosphor 90 is also an excitation surface to which convergent light that is excitation light of the phosphor 90 is irradiated. Further, the optimal installation position of the phosphor 90 will be described in detail later together with the function of the aspheric lens 50.
  • the fluorescent material constituting the phosphor 90 is, for example, a blue light emitting SCA (Sr 5 (PO 4 ) 3 Cl: Eu 2+ ) fluorescent material and a yellow light emitting Ga—YAG (Y 3 (Al, Ga) 5 O 12. : Ce 3+ ) A mixture with a fluorescent material.
  • the blue light emitting SCA is excited by blue-violet laser light having a peak wavelength of 405 nm emitted from the semiconductor laser element 1 and emits blue light.
  • the yellow light emission Ga-YAG emits yellow light when excited by the blue-violet laser light emitted from the semiconductor laser element 1.
  • the combined light of blue light and yellow light looks white to humans.
  • the phosphor 90 when the phosphor 90 is irradiated with the laser light emitted from the semiconductor laser element 1, white light is emitted from the phosphor 90 as combined light in which blue light and yellow light are mixed. That is, white fluorescent light is obtained with the phosphor 90.
  • the support member 80 is a member that supports the phosphor 90.
  • the support member 80 has a rod-like shape with a square cross section, and one end in the longitudinal direction is fixed to a part of the reflecting mirror 70 as shown in FIG. Thereby, the relative position with respect to the reflecting mirror 70 of the fluorescent substance 90 is fixable.
  • the support member 80 is formed of a material having high thermal conductivity such as graphite and copper. Further, the support member 80 may be a material having high transparency with respect to visible light in addition to high thermal conductivity, such as GaN, SiC, AlN, or diamond. Thereby, it can reduce that fluorescence is absorbed or reflected in support member 80. Therefore, the fluorescence emission efficiency of the illumination device 100 can be increased.
  • FIG. 1 illustrates an example in which one end in the longitudinal direction of the support member 80 is fixed to the reflecting mirror, a phosphor 90 is provided at the center in the longitudinal direction of the supporting member 80, and the reflecting mirror 70 is provided at both ends of the supporting member 80. It may be fixed to. In that case, the heat dissipation performance from the phosphor 90 is further improved. Further, the phosphor 90 can be more firmly fixed to the reflecting mirror 70.
  • FIGS. Each figure shows the three-dimensional orthogonal coordinate axes of the x axis, the y axis, and the z axis as in FIG.
  • 2 and 3 are first and second schematic cross-sectional views showing the paths of laser light and fluorescence in the illumination device 100 according to Embodiment 1, respectively.
  • 2 and 3 show vertical sections parallel to the yz plane and the zx plane of the illumination device 100, respectively.
  • the blue-violet laser light 111 emitted from the semiconductor laser light emitting device 19 is converted from diverging light into convergent light 51 by the aspheric lens 50, and then reflected from the opening 75 of the reflecting mirror 70.
  • the light emitting surface 91 of the phosphor 90 disposed in the vicinity of the first focal point (focal region) of the reflecting mirror 70 is irradiated.
  • heat generated by the reactive power of the semiconductor laser element 1 power obtained by subtracting the optical output from the input power
  • a part of the convergent light 51 irradiated to the phosphor 90 is absorbed by the phosphor 90 and converted into blue and yellow fluorescence. And the white fluorescence which is the synthetic
  • the white fluorescent light 110 generated in the phosphor 90 is reflected by the reflecting surface 71 of the reflecting mirror 70, reflected by the reflecting surface 71, then radiated as convergent light to the outside of the reflecting mirror 70, and is reflected as a spheroidal surface.
  • the light is focused on the second focal point f2 of the surface 71.
  • the reflecting mirror 70 since the reflecting mirror 70 has a spheroidal reflecting surface 71, the fluorescence reflected by the reflecting mirror 70 once intersects at the second focal point as shown in FIG.
  • FIG. 4A and 4B are first and second schematic cross-sections illustrating details of the fluorescence paths in the vicinity of the first focal point and the second focal point (focal region) of the reflecting mirror 70 according to the present embodiment, respectively.
  • FIG. FIG. 4C is a schematic diagram of a fluorescence projection image on the xy plane in the focal region of the second focal point of the reflecting mirror 70 in the illumination apparatus 100 according to the present embodiment.
  • FIG. 4A it is assumed that the fluorescence 110 emitted from the phosphor 90 is reflected once at a point P on the reflecting surface 71 of the reflecting mirror 70. Most of the fluorescent components that have reached the point P are reflected once by the reflecting surface 71 and collected at the second focal point f2 of the reflecting mirror 70.
  • the reflecting surface 71 is not a perfect spheroid, only a part of the fluorescence component is scattered by the surface irregularities at the point P, and there is fluorescence 114 returning to the phosphor 90 direction as indicated by the dotted line in FIG. 4A. To do. Further, since the surface of the phosphor 90 is not a perfect mirror surface, the fluorescent light 114 returning to the phosphor 90 is further scattered on the surface of the phosphor 90 or inside thereof, thereby changing the traveling direction to the point Q direction on the reflecting surface 71. After being emitted and reflected at the point Q, it reaches the second focal point f2 of the reflecting mirror 70 (see the fluorescence 115 indicated by the dotted line in FIG. 4A). FIG.
  • FIG. 4A is an example for explaining one locus of the fluorescence 115.
  • the traveling direction of the fluorescence after being rescattered by the phosphor 90 is omnidirectional (180 degrees) as viewed from the surface of the phosphor 90. Therefore, the emission angle becomes wider than the fluorescence emission characteristic (Lambertian) by laser light excitation.
  • the projected image of the fluorescence at the position f2n near the second focal point f2 (focal region) of the reflecting mirror 70 shown in FIG. 4B is scattered once by the reflecting surface 71 of the reflecting mirror 70 as shown in FIG. 4C.
  • the projected image of the fluorescent light 110 and the projected image of the multiple scattered fluorescent light 115 are superimposed.
  • the former shows an intensity distribution that directly reflects the intensity distribution of the convergent light 51 (that is, excitation light) on the light emitting surface 91 of the phosphor 90.
  • this intensity distribution region is referred to as a first intensity distribution below. This is referred to as region 110r.
  • the latter is smaller in intensity than the first intensity distribution region 110r and has a relatively uniform intensity distribution.
  • this intensity distribution region is referred to as a second intensity distribution region 115r below. Called.
  • the difference in light intensity between the first intensity distribution region 110r and the second intensity distribution region 115r becomes small, making it difficult to distinguish each region. Therefore, the higher the fluorescence reflectance of the reflecting surface 71 of the reflecting mirror 70 is better.
  • the fluorescent reflectance of the reflecting surface 71 may be 80% or more. Thereby, two intensity distribution areas can be clearly distinguished as shown in FIG. 4C. Further, the fluorescence reflectance of the reflecting surface 71 may be 90% or more. Thereby, the two intensity distribution regions can be more clearly distinguished.
  • the fluorescence projection image in the focal region of the second focal point of the reflecting mirror 70 has a lower intensity of fluorescence than the first intensity distribution region 110r and the first intensity distribution region 110r. And a second intensity distribution region 115r. Further, the first intensity distribution region 110r is included in the second intensity distribution region 115r, and the center of the first intensity distribution region 110r and the center of the second intensity distribution region 115r are matched. Thereby, the alignment between the semiconductor laser element 1 that emits a plurality of laser beams, the phosphor 90, and the reflecting mirror 70 can be realized with high accuracy. Such an alignment can be realized by adjusting the center positions of the first intensity distribution region 110r and the second intensity distribution region 115r. In other words, since the first intensity distribution region 110r and the second intensity distribution region 115r can be easily confirmed by visual observation or the like, highly accurate alignment can be easily realized. In addition, the fluorescent light collection efficiency of the reflecting mirror 70 can be increased by realizing highly accurate alignment.
  • the center of each intensity distribution region may be defined as appropriate.
  • the center may be the center of gravity of each intensity distribution region.
  • the fact that the centers of the intensity distribution regions match each other is not limited to the case where the centers completely match, but includes the case where they substantially match.
  • the distance between the centers may be about 10% or less of the diameter of the first intensity distribution region 110r.
  • the reflecting surface 71 has a spheroidal shape
  • the shape of the first intensity distribution region 110r having a higher intensity is closer to a circle and the more uniform the intensity distribution, the more circular the shape of the fluorescence irradiation region. Near and the intensity distribution is uniform.
  • FIG. 4C it is possible to realize the first intensity distribution region 110r that is substantially inscribed in the circle (in other words, the gap between the circumscribed circle is small).
  • FIGS. 1 to 4C Each figure shows the three-dimensional orthogonal coordinate axes of the x-axis, y-axis, and z-axis as in FIGS. 1 to 4C.
  • FIG. 5 is a perspective view illustrating a schematic configuration of the semiconductor laser light emitting device 19 according to the first embodiment and a plurality of laser light emission modes from the semiconductor laser element 1, and the semiconductor laser light emission illustrated in FIGS. 1 to 4B. The details of the device 19 are shown.
  • FIG. 5 is a perspective view illustrating a schematic configuration of the semiconductor laser light emitting device 19 according to the first embodiment and a plurality of laser light emission modes from the semiconductor laser element 1, and the semiconductor laser light emission illustrated in FIGS. 1 to 4B. The details of the device 19 are shown.
  • FIG. 5 is a perspective view illustrating a schematic configuration of the semiconductor laser
  • the semiconductor laser device 1 is arranged so that the direction of the stripe width Wa of the optical waveguide 11a is the x-axis direction. That is, the semiconductor laser device 1 is arranged so that the longitudinal direction (stripe direction) of the optical waveguide 11a is the z-axis direction.
  • a window glass 13 is attached to the cap 12 so that the laser beams 111a and 111b from the semiconductor laser element 1 can pass therethrough.
  • the window glass 13 is an example of a translucent member that transmits the laser beams 111a and 111b emitted from the semiconductor laser element 1, and is a plate glass in the present embodiment.
  • the semiconductor laser light emitting device 19 is further provided with electrode pins 14 for supplying power to the semiconductor laser element 1 from the outside.
  • the radiation angles of the laser beams 111a and 111b from the semiconductor laser element 1 are different in the two perpendicular directions, and the radiation angle in the x-axis direction is narrower than the radiation angle in the y-axis direction.
  • the direction of the stripe width is the same as the direction of the narrow emission angle.
  • the distance D between the centers of the two optical waveguides 11a and 11b may be, for example, 100 ⁇ m or less. Further, the distance D may be 50 ⁇ m or less. Thereby, the semiconductor laser element 1 can be further reduced in size.
  • FIGS. 6 and 7 are schematic diagrams of a yz section and a zx section showing a laser beam path for explaining the operation of the aspherical lens 50 according to the first embodiment, respectively. 6 and 7, the same members as those in FIGS. 1 to 5 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
  • an aspheric lens 50 is an optical element that converts laser light 111 emitted from the semiconductor laser element 1 as divergent light into convergent light.
  • the laser beam 111a from the optical waveguide 11a of the semiconductor laser element 1 and the laser beam 111b from the optical waveguide 11b are substantially the same when viewed in the yz section. Therefore, the laser beam 111 and the laser beam 111 are not distinguished from each other. Called.
  • the aspherical lens 50 has a difference in refractive power between the inner and outer circumferences, and the convergent light from the aspherical lens 50 is obtained by converging the paraxial light beam 51c (dotted line shown in FIG. 6) of the aspherical lens 50 on the focal plane fy1.
  • a light beam 51e (a chain line shown in FIG. 6) passing through the outer periphery of the spherical lens 50 is condensed at a position fy2 that is shifted from the focal plane fy1.
  • the difference in focal position between the inner peripheral side and the outer peripheral side of the aspherical lens 50 is called spherical aberration.
  • Spherical aberration is generated when the refractive power increases from the center of the aspheric lens 50 toward the peripheral direction. In order to reduce the beam spot on the focal plane as much as possible, it is necessary to eliminate it as much as possible.
  • the aspherical surface of the aspherical lens is such that this spherical aberration becomes zero as much as possible.
  • the shape is designed. Therefore, conversely, by adjusting the aspherical shape, it is possible to intentionally increase the amount of spherical aberration and adjust the focal position of the lens outer peripheral portion before and after the focal plane of the paraxial ray.
  • the amount of spherical aberration of the aspheric lens 50 can be adjusted by adjusting the refractive power of the outer peripheral portion, and the refractive power of the outer peripheral portion can be adjusted by designing the shape of the aspheric lens 50.
  • the phosphor 90 is installed at a position on the z-axis where the intensity distribution of the laser beam is uniform on the y-axis and in the focal region of the first focus of the reflecting mirror 70. ing.
  • the aspheric lens 50 has a function of uniformizing the light intensity distribution in the direction in which the two laser beams from the semiconductor laser element 1 have a large divergence angle (that is, the Y-axis direction). It is disposed at a position closer to the aspheric lens 50 than the focal point of the aspheric lens 50. Thereby, the peak intensity of the convergent light on the light emitting surface 91 of the phosphor 90 can be reduced, and a decrease in energy conversion efficiency due to luminance saturation, temperature quenching, and the like can be suppressed.
  • the phosphor 90 by arranging the phosphor 90 at a position closer to the aspherical lens 50 than the focal point of the aspherical lens 50, the uniform intensity formed by superimposing the intensity distributions of the two laser beams from the semiconductor laser element 1. With the distribution, the phosphor 90 can be irradiated with laser light (converged light).
  • the laser light emission side end surface of the semiconductor laser element 1 is parallel to the main plane of the aspherical lens 50, and the first light emitting region (the optical waveguide 11 a in FIG. 5) and the second light emitting region.
  • the light emitting region (the optical waveguide 11 b in FIG. 5) is equidistant from the aspheric lens 50.
  • Laser light 111a (two-dot chain line) from the first light emitting region of the semiconductor laser element 1 and laser light 111b (dotted line) from the second light emitting region are incident on the aspherical lens 50 in a substantially overlapping state.
  • the laser beams 111a and 111b incident on the aspherical lens 50 are converted into convergent lights 51a and 51b, respectively, and irradiated on the phosphor 90 in an overlapping state.
  • the degree of freedom in adjusting the intensity distribution of the convergent light in the phosphor 90 can be increased.
  • the convergent lights 51a and 51b are collected in a state of being completely separated at the focal plane fx after passing through the position.
  • the emission angles of the laser beams 111a and 111b on the x-axis are smaller than the emission angle of the laser beam 111 in the y-axis direction shown in FIG.
  • the effect of uniforming the intensity of the convergent lights 51a and 51b on the x-axis by the spherical lens 50 is smaller than that in the y-axis direction.
  • FIG. 8 is a distribution diagram showing a two-dimensional distribution on the xy plane of the convergent light intensity at the position where the phosphor 90 according to the present embodiment is arranged.
  • graph (a) is a diagram of the beam profile on the xy plane showing the shape of the convergent light and its intensity distribution in inverted gray scale. That is, in the graph (a), the light intensity is displayed using a gray scale from black to white, and the light intensity is higher as it is closer to white. Further, in FIG.
  • a graph (b) is a diagram showing a light intensity (integral value) distribution in the horizontal direction (x-axis direction), and a graph (c) is a light intensity (in the vertical direction (y-axis direction)) ( It is a figure which shows (integral value) distribution.
  • Graphs (b) and (c) show the light intensity distribution at positions AA and BB in graph (a). As shown in FIG. 8, at the position where the phosphor 90 is disposed, the convergent light has a light intensity distribution that is uniformed in the shape of the top hat in both the horizontal direction and the vertical direction.
  • the intensity distribution is made uniform by the action of the aspheric lens 50 in the vertical direction, and the Gaussian distributions of the light intensities of the two convergent lights 51a and 51b overlap in the horizontal direction, and the sum is uniform. Because it becomes. That is, the aspherical lens 50 has a function of making the light intensity uniform in the direction with a large divergence angle in the horizontal direction and the vertical direction. In the present embodiment, adjustment is made so that the phosphor 90 is arranged at a position where such a light intensity distribution is obtained. In other words, the phosphor 90 is disposed at a position where the paraxial ray of the light passing through the aspheric lens 50 is shifted to the aspheric lens 50 side from the focal plane connecting the images.
  • an adjustment method for obtaining a uniform light intensity distribution is a method of adjusting the distance between the semiconductor laser element 1 and the aspheric lens 50 by fixing the position of the phosphor 90.
  • the position of the focal plane fx of the two convergent lights 51a and 51b is adjusted by adjusting the position of the semiconductor laser element 1 in the z-axis direction or by adjusting the position of the aspheric lens 50 in the z-axis direction. Change.
  • the degree of overlap between the two convergent lights 51a and 51b may be changed and adjusted so as to obtain a uniform light intensity distribution as shown in FIG.
  • the aspherical lens 50 used in the present embodiment is a lens in which spherical aberration is optimized so that the light intensity distribution in the vertical direction is uniform at the installation position of the phosphor 90.
  • the aspherical lens 50 has a spherical aberration optimized in accordance with the vertical divergence angle of the laser light emitted from the semiconductor laser element 1.
  • the above-mentioned uniform intensity distribution includes not only a distribution in which the intensity is completely uniform but also a distribution in which the intensity is substantially uniform.
  • a uniform intensity distribution means a distribution whose intensity change is within 10%.
  • the illumination device 100 includes the semiconductor laser element 1 that emits a plurality of laser beams and the aspheric lens 50 that receives the plurality of laser beams and converts the incident laser beams into convergent light. And a phosphor 90 that emits fluorescence when irradiated with convergent light as excitation light, and a reflecting mirror 70 that has a first focus and a second focus and reflects the fluorescence.
  • the phosphor 90 is a focal region of the first focal point of the reflecting mirror 70 and is disposed at a position shifted in the optical axis direction of the convergent light from the focal point of the aspheric lens 50.
  • the light density in the phosphor 90 can be suppressed by disposing the phosphor 90 at a position shifted from the focal point of the aspherical lens 50. For this reason, it can suppress that the energy conversion efficiency in the fluorescent substance 90 falls by luminance saturation. Further, by using a plurality of laser beams, the degree of freedom in adjusting the intensity distribution of the convergent light (excitation light) in the phosphor 90 can be increased. For this reason, the illuminance uniformity of the illumination light emitted from the illumination device 100 can be improved by forming an intensity distribution suitable for the shape of the reflecting mirror 70. Moreover, the above effects can be realized without making the configuration of the lighting device more complicated than the conventional technique disclosed in Patent Document 1, for example.
  • the projected image of the fluorescence in the focal region of the second focus of the reflecting mirror 70 is the first intensity distribution region 110r, and the second is lower in the fluorescence intensity than the first intensity distribution region 110r.
  • an intensity distribution region 115r is included in the second intensity distribution region 115r, and the center of the first intensity distribution region 110r may coincide with the center of the second intensity distribution region 115r.
  • alignment between the semiconductor laser element 1 that emits a plurality of laser beams, the phosphor 90, and the reflecting mirror 70 can be realized with high accuracy.
  • Such an alignment can be realized by adjusting the center positions of the first intensity distribution region 110r and the second intensity distribution region 115r.
  • highly accurate alignment can be easily realized.
  • the fluorescent light collection efficiency of the reflecting mirror 70 can be increased by realizing highly accurate alignment.
  • the phosphor 90 is uniformly excited by the convergent light, the peak intensity of the convergent light on the convergent light irradiation surface of the phosphor 90 can be reduced, and the energy conversion efficiency in the phosphor such as luminance saturation and temperature quenching can be reduced. Can be suppressed. Furthermore, in the present embodiment, the degree of freedom in adjusting the intensity distribution of the convergent light (that is, the intensity distribution of the excitation light) in the phosphor 90 is high, and the shape of the convergent light irradiation spot can be made closer to a circle. For this reason, it has good affinity with the reflection surface 71 having a spheroidal shape, and high illuminance uniformity can be obtained in the fluorescence irradiation region.
  • the semiconductor laser element 1 may have a plurality of light emitting regions in one stacked body.
  • the aspheric lens 50 has a function of uniforming the light intensity distribution in the direction in which the divergence angles of a plurality of laser beams are large, and the phosphor 90 is aspheric from the focal point of the aspheric lens 50. You may arrange
  • the phosphor 90 by uniformizing the light intensity distribution in the direction in which the divergence angle of the plurality of laser lights is large, the peak intensity of the laser light on the light emitting surface 91 of the phosphor 90 can be reduced, and luminance saturation and temperature quenching can be achieved. It is possible to suppress a decrease in energy conversion efficiency caused by the above. Further, by arranging the phosphor 90 at a position closer to the aspheric lens 50 than the focal point of the aspheric lens 50, the phosphor 90 has a uniform intensity distribution formed by superimposing the intensity distributions of a plurality of laser beams. Can be irradiated with a plurality of laser beams.
  • the reflecting mirror 70 may have a spheroidal reflecting surface 71.
  • FIG. 9 is a yz sectional view showing a schematic configuration of the illumination device 200 according to the second embodiment.
  • the same members as those in the lighting device 100 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted here.
  • the only difference in configuration between the illumination device 200 in FIG. 9 and the illumination device 100 in the first embodiment is the configuration of an optical member for beam shaping the laser light and irradiating the phosphor 90.
  • An optical lens 55 having a microlens area where the microlenses are formed is used.
  • FIGS. 10A to 15 the operation of lighting apparatus 200 according to Embodiment 2 will be described using FIGS. 10A to 15.
  • the phosphor 90 is excited by laser light to generate white fluorescence 110 and 115, and the operation of projecting white fluorescence in a desired direction by the reflecting mirror 70 is shown in FIGS.
  • FIGS. This is the same as Embodiment 1 shown in 4B.
  • the laser light from the semiconductor laser light emitting device 19 is beam-shaped and irradiated with uniform intensity on the light emitting surface 91 of the phosphor 90 will be described together with the function of the optical lens 55 having a minute lens region.
  • 10A, 10B, and 10C are a plan view, a first cross-sectional view, and a second cross-sectional view showing a schematic configuration of the optical lens 55 according to Embodiment 2, respectively.
  • 10A is a plan view of the optical lens 55 in the optical axis direction view (z-axis direction view) of a plurality of laser beams emitted from the semiconductor laser light emitting device 19, and
  • FIG. 10B is a cross-sectional view taken along the line 10B-10B in FIG. 10A.
  • FIG. 10C is a schematic diagram of a 10C-10C cross section of FIG. 10A.
  • the optical lens 55 has a micro lens region 55R in which a plurality of micro lenses 55a, 55b, 55c, 55d, 55e, 55f, 55g, 55h and 55i are formed.
  • a plurality of hexagons in the microlens region 55R shown in FIG. 10A all indicate microlenses, and only a part thereof is provided with a reference numeral.
  • each of the plurality of microlenses has a different focal point. That is, the microlenses are formed so that the condensing positions of the laser beams converted into the convergent light by the plurality of microlenses of the optical lens 55 are different from each other.
  • the condensing position of the laser light is disposed between the phosphor 90 and the optical lens 55.
  • the shape of at least a part of the plurality of microlenses when viewed in the optical axis direction of the plurality of laser beams is a hexagonal shape.
  • the clearance gap between adjacent microlenses can be reduced to the minimum. Therefore, since the gap region that does not act as a lens can be minimized, a plurality of laser beams can be used as excitation light more efficiently.
  • the minute lens region 55R has a concave-convex shape with a sawtooth cross section, and each convex portion forms a minute lens. As shown in FIGS.
  • the optical lens 55 is a Fresnel lens having a plurality of microlenses arranged in an array.
  • the uneven shape of the micro lens region 55R is provided on the surface of the optical lens 55 on the semiconductor laser light emitting device 19 side.
  • FIG. 11 is a schematic diagram of a zx section showing a laser beam path for explaining the function of the optical lens 55 according to the second embodiment.
  • Cross-sectional views (a), (b), and (c) in FIG. 11 show the paths of laser light incident on the microlenses 55a, 55c, and 55e, respectively.
  • the laser light emitting side end surface of the semiconductor laser element 1 is parallel to the main plane of the optical lens 55 having a plurality of microlenses, and the first light emitting region (the optical waveguide 11a of FIG. 5). ) And the second light emitting region (optical waveguide 11b in FIG. 5) are equidistant from the microlens 55a.
  • Laser light 111a (dotted line) from the first light emitting region of the semiconductor laser element 1 and laser light 111b (solid line) from the second light emitting region are incident on the micro lens 55a in a substantially overlapping state.
  • the laser beams 111a and 111b incident on the microlens 55a are converted into convergent beams 51aa and 51ba, respectively, and once condensed at the positions of the focal points 52aaf and 52baf, diverge again and enter the phosphor 90, and the region x1 And x2.
  • the shape of the micro lens 55a is optimized so that the region x1 and the region x2 do not overlap.
  • the convergent lights 51ac and 51bc emitted from the micro lens 55c are condensed at the positions of the focal points 52acf and 52bcf, respectively, and then diverge again and enter the phosphor 90. , Exciting regions x1 and x2.
  • the convergent lights 51ae and 51be emitted from the micro lens 55e are condensed at the positions of the focal points 52aef and 52bef, respectively, and then diverge again and enter the phosphor 90. , Exciting regions x1 and x2. Although not specifically shown, similarly, in the microlenses 55b and 55d, the respective convergent lights enter the phosphor 90 and excite the regions x1 and x2.
  • the focal points 52acf and 52bcf of the microlens 55c are the focal points 52aaf of the microlens 55a. 52baf (refer to the cross-sectional view (a) in FIG. 11), it can be seen that it is located near the phosphor 90. Note that alternate long and short dash lines in the cross-sectional views (a) to (c) of FIG. 11 indicate the positions of the focal points 52aaf and 52baf in the z-axis direction.
  • each of the plurality of microlenses has a different focal point, and the phosphor 90 is disposed at a position farther from the optical lens 55 than these focal points, and each laser passing through the focal point of each of the plurality of microlenses. The light overlaps on the light emitting surface of the phosphor 90.
  • FIG. 12A shows the intensity distribution (x-axis direction) of the laser light 111a from the optical waveguide 11a at the position of the optical lens 55
  • FIG. 12B shows the intensity distribution of the convergent light from each microlens on the light emitting surface 91 of the phosphor 90.
  • X-axis direction is shown.
  • the laser light 111a is divided into convergent lights 51aa, 51ab, 51ac, 51ad and 51ae as shown in FIG. 12A by five microlenses, and overlaps again in the region x1 of the phosphor 90 as shown in FIG. 12B.
  • the sum of the convergent lights in FIG. 12B has a profile with a uniform intensity distribution as shown by the solid line. As shown in FIG.
  • the convergent light 51ab and the convergent light 51ac having an inclined intensity distribution overlap in the region x1, thereby canceling the inclination of the intensity distribution.
  • convergent light having a substantially uniform intensity distribution in the region x1 can be obtained.
  • the laser beam 111b from the other optical waveguide 11b is similarly shaped into a uniform profile of intensity distribution as shown in FIG.
  • FIG. 13 is a schematic diagram of a yz section showing a laser beam path for explaining the function of the optical lens 55 according to the second embodiment.
  • Cross-sectional views (a), (b), and (c) in FIG. 13 show the paths of laser light incident on the microlenses 55a, 55f, and 55h, respectively.
  • the laser light emitting side end face of the semiconductor laser element 1 is parallel to the main plane of the optical lens 55 having a plurality of microlenses, and the first light emitting region (the optical waveguide 11a of FIG. 5). ) And the second light emitting region (optical waveguide 11b in FIG. 5) are equidistant from the microlens 55a. Since the laser light 111a from the first light emitting region of the semiconductor laser element 1 and the laser light 111b from the second light emitting region are substantially the same in the yz section, the laser light 111 and the laser light 111 are not distinguished from each other. Called. In the cross-sectional view (a) of FIG.
  • the component of the laser beam 111 that has entered the microlens 55 a is converted into convergent light 51 ay, once condensed at the position of the focal point 52 ayf, and then diverges again to the phosphor 90. Incident and excite region y1.
  • the convergent light 51fy emitted from the micro lens 55f is condensed at the position of the focal point 52fyf, and then diverges again and enters the phosphor 90, thereby exciting the region y1. To do.
  • the convergent light 51hy emitted from the micro lens 55h is condensed at the position of the focal point 52hyf, and then diverges again and enters the phosphor 90 to excite the region y1. To do.
  • the respective convergent lights enter the phosphor 90 and excite the y1 region.
  • Each micro lens is designed so as not to have astigmatism.
  • the focal points 52aaf and 52baf (see the sectional view (a) of FIG. 11) of the micro lens 55a in the x-axis direction and the focal point in the y-axis direction.
  • the positions on the z-axis of 52ayf (see the sectional view (a) in FIG. 13) coincide with each other. Accordingly, by installing the opening 75 of the reflecting mirror 70 in the vicinity of the focal point of each microlens, the area of the opening 75 can be reduced, so that the fluorescence loss at the opening 75 of the reflecting mirror 70 can be reduced.
  • FIGS. 14A and 14B are schematic diagrams of one-dimensional profiles in the y-axis direction of the positions of the optical lens 55 and the phosphor 90 having the laser light intensity according to the present embodiment, respectively.
  • 14A and 14B the light intensity distribution when the laser light 111 emitted from the optical waveguides 11a and 11b of the semiconductor laser element 1 is divided by each minute lens, and the divided laser light 111 as the convergent light.
  • the light intensity distribution when the light is converted and condensed on the region y1 of the phosphor 90 will be described.
  • FIG. 14A shows the intensity distribution (y-axis direction) of the laser beam 111 from the optical waveguide 11a at the position of the optical lens 55
  • FIG. 14B shows the intensity distribution of the convergent light from each microlens in the region y1 of the phosphor 90 ( y-axis direction).
  • the laser light 111 is divided into convergent lights 51ay, 51fy, 51gy, 51hy, and 51ii as shown in FIG. 14A, and overlaps again in the region y1 of the phosphor 90 as shown in FIG. 14B.
  • the intensity distribution of the convergent light in the region y1 of the phosphor 90 is substantially the same as shown by the solid line in FIG. 14B, similar to the intensity distribution of the convergent light in the x-axis direction described with reference to FIGS. 12A and 12B.
  • FIG. 15 is a graph showing the intensity distribution of the convergent light in the phosphor 90 of the illumination device 200 according to the second embodiment.
  • Graphs (a) and (d) in FIG. 15 show an optical lens 55 in which the laser light (laser light 111a shown in FIG. 11 and laser light 111 shown in FIG. 13) from the optical waveguide 11a has a plurality of microlenses, respectively.
  • 3D is a two-dimensional intensity distribution display and a three-dimensional intensity distribution display of the light intensity distribution on the light emitting surface 91 of the convergent light converted in step 1).
  • Graphs (b) and (e) in FIG. 15 respectively show optical lenses 55 in which the laser light (laser light 111b shown in FIG.
  • 11 and laser light 111 shown in FIG. 13) from the optical waveguide 11b has a plurality of microlenses.
  • 2D is a two-dimensional intensity distribution display and a three-dimensional intensity distribution display of the light intensity distribution on the light emitting surface 91 of the excitation light converted in (1).
  • Graphs (c) and (f) in FIG. 15 show optical lenses having microlenses of laser beams (laser beams 111a and 111b shown in FIG. 11 and laser beam 111 shown in FIG. 13) in the optical waveguides 11a and 11b, respectively.
  • 5D is a two-dimensional intensity distribution display and a three-dimensional intensity distribution display of the light intensity distribution on the light emitting surface 91 of the excitation light converted at 55.
  • Both are views seen from the optical lens 55 side, and are shown by a two-dimensional intensity distribution display and a three-dimensional intensity distribution display of the light intensity distribution.
  • the light intensity distribution is shown in reverse gray scale.
  • each converged light is designed to partially overlap with the light emitting surface 91 of the phosphor 90, and is made uniform as a whole. The light intensity distribution.
  • one optical intensity distribution can be obtained by the optical lens 55 having a plurality of microlenses. Furthermore, the light intensity distribution can be adjusted by appropriately designing the shape of each microlens. Thereby, since the light intensity distribution suitable for the reflecting mirror 70 can be formed, the illumination device 200 that can emit illumination light with high uniformity can be realized.
  • the optical lens 55 has the micro lens region 55R in which a plurality of micro lenses are formed, and each of the micro lenses has a different focal point
  • the phosphor 90 is disposed at a position farther from the optical lens 55 than the focal point of each of the plurality of microlenses.
  • a plurality of components respectively condensed by a plurality of microlenses among the two laser beams overlap with each other on the light emitting surface 91 of the phosphor 90, so that a direction in which the two laser beams have a large spread angle on the light emitting surface 91 and Each light intensity distribution in the small direction is made uniform.
  • the illumination device 200 having high illuminance uniformity in the fluorescence irradiation region can be realized.
  • the shape of at least a part of the plurality of microlenses of the optical lens 55 in the optical axis direction view of the laser beam may be a hexagonal shape.
  • the laser light from the semiconductor laser light emitting device 19 is directly incident on the optical lens 55 having the minute lens region 55R.
  • a collimator lens may be added between 55.
  • the illuminating device according to this modification has a configuration similar to that of the illuminating device 200 of the second embodiment, except that the shape of the plurality of microlenses of the optical lens is not a hexagonal shape but a rectangular shape (rectangular shape). .
  • the structure of the optical lens which concerns on this modification is mainly demonstrated.
  • 16A, 16B, and 16C are a plan view, a first cross-sectional view, and a second cross-sectional view showing a schematic configuration of an optical lens 155 according to the present modification, respectively.
  • FIG. 16A is a plan view of the optical lens 155 in the optical axis direction view (z-axis direction view) of a plurality of laser beams emitted from the semiconductor laser light emitting device 19, and FIG. 16B is a cross-sectional view of 16B-16B in FIG. 16A.
  • FIG. 16C is a schematic diagram of a 16C-16C cross section of FIG. 16A.
  • the optical lens 155 has a micro lens region 155R in which a plurality of micro lenses 155a, 155b, 155c, 155d, 155e, 155f, 155g, 155h, and 155i are formed.
  • the plurality of quadrangles in the minute lens region 155R shown in FIG. 16A all indicate minute lenses, and only a part thereof is given a reference numeral.
  • the shape of at least a part of the plurality of microlenses when viewed in the optical axis direction of the plurality of laser beams is a quadrangular shape.
  • the shape of the plurality of microlenses when viewed in the optical axis direction (that is, when viewed in the z-axis direction in FIG. 16A) is a quadrangular shape.
  • the minute lens region 155R has an uneven shape with a saw-shaped cross section, and each of the convex portions forms a minute lens. As shown in FIGS.
  • the optical lens 155 is a Fresnel lens having a plurality of microlenses arranged in an array.
  • the uneven shape of the micro lens region 155R is provided on the surface of the optical lens 155 on the semiconductor laser light emitting device 19 side.
  • the operation of the apparatus is the same as that of the configuration, and the description of the same operation as that of the lighting apparatus 200 according to Embodiment 2 is omitted.
  • the two-dimensional intensity distribution on the xy plane of the convergent light on the light emitting surface of the phosphor 90 is a hexagonal shape, but in this modification, it is a quadrangular shape.
  • the shape of the first intensity distribution region 110r at the position f2n near the second focal point (focal region) of the reflecting mirror 70 is also different from that of the second embodiment.
  • the first intensity distribution region 110r according to this modification will be described with reference to FIG. FIG.
  • the shape of at least a part of the plurality of minute lenses of the optical lens 155 when viewed in the optical axis direction is a quadrangular shape.
  • the two laser beams from the semiconductor laser element 1 can be used as the excitation light more efficiently. Furthermore, since the laser light intensity distribution on the light emitting surface 91 of the phosphor 90 can be made substantially square, the affinity with the reflecting mirror 70 having the spheroid reflecting surface 71 is good and high in the fluorescence irradiation region. Illuminance uniformity can be obtained.
  • the light-emitting device and the lighting device according to the present disclosure have been described based on the embodiments and the modified examples, but the present disclosure is not limited to the above-described embodiments and modified examples.
  • the illumination device is configured to emit white light with a blue phosphor and a yellow phosphor, but is not limited thereto.
  • a blue phosphor, a red phosphor, and a green phosphor may be used to emit white light, or other combinations of phosphors may be used to emit white light. Good.
  • the semiconductor laser element 1 emits two laser beams.
  • the number of lasers emitted by the semiconductor laser element 1 is not limited to two, and may be three or more.
  • the plurality of light emitting regions of the semiconductor laser element 1 may be arranged in a line, or may be arranged in other modes.
  • the plurality of light emitting regions of the semiconductor laser element 1 may be arranged in a matrix.
  • the configuration in which the intensity of the convergent light is uniform at a position closer to the aspheric lens 50 than the focal point of the aspheric lens 50 is adopted, but the configuration of the present disclosure is not limited to this.
  • the intensity of the convergent light can be made uniform at a position farther from the aspheric lens 50 than the focal point of the aspheric lens 50. Is possible.
  • the configuration in which the intensity of the convergent light is uniform at a position farther from the optical lens 55 than the focal point of the optical lens 55 is adopted, but the configuration of the present disclosure is not limited to this.
  • the intensity of the convergent light is made uniform at a position closer to the aspheric lens 50 than the focal point of the optical lens 55. It is also possible to do.
  • the lighting device of the present disclosure can be applied to industrial lighting such as high ceiling spot lighting and store lighting used in factories or gymnasiums.

Abstract

照明装置（１００）は、複数のレーザ光を出射する半導体レーザ素子（１）と、複数のレーザ光が入射され、入射された複数のレーザ光を収束光に変換する非球面レンズ（５０）と、収束光が励起光として照射されることにより蛍光を発する蛍光体（９０）と、第１の焦点及び第２の焦点を有し、蛍光を反射する反射鏡（７０）とを備える。蛍光体（９０）は、反射鏡（７０）の第１の焦点の焦点領域であって、非球面レンズ（５０）の焦点より収束光の光軸方向にずれた位置に配置される。

Description

照明装置
　本開示は、照明装置に関し、特に、レーザ光源からのレーザ光を蛍光体に照射することで蛍光体から発する蛍光を照明光として利用する照明装置に関する。
　近年、半導体レーザ素子からのレーザ光を蛍光体に照射し、波長変換された蛍光を照明光として利用する照明装置の技術開発が盛んに行われている。このような照明装置として、従来、特許文献１に示される照明装置が知られている。以下、特許文献１に開示された光源ユニットについて、図１８を用いて説明する。図１８は、特許文献１に開示された従来の照明装置の概略構成を示す断面図である。
　光源ユニット１０２０は、レーザモジュール１１０２から出射される励起光をレンズ１１１０により集光し、蛍光体１１１２を励起して可視光（例えば、白色光）に変換し、その可視光を照明光として利用するものであり、例えば、車輌用前照灯などに用いられる。
　図１８に示すように、光源ユニット１０２０は、レーザモジュール１１０２として、基板１１０６上に取り付けられたレーザ光を発振するレーザダイオード１１０４と、レーザダイオード１１０４から出射されるレーザ光を取り込み集光させるレンズ１１１０により構成されている。さらにハウジング１２０６の一部に、回転放物面状の反射鏡１２０８と透過用部材１２０４とが設けられている。また拡大図１０３０の様に、透過用部材１２０４の一部に、反射鏡１１１４と蛍光体１１１２とが積層形成されている。レーザモジュール１１０２から出射した励起光は反射鏡１２０８の一部に設けられた光透過部１１１６から反射鏡１２０８凹面側へ導光され、蛍光体１１１２を励起し白色蛍光を生成する。さらに蛍光体１１１２は反射鏡１２０８の焦点Ｆに位置決めされており、生成された白色蛍光は略平行光線化されハウジング１２０６外部に出射される。
特開２００５－１５００４１号公報
　しかしながら、図１８に示される従来の光源ユニット１０２０の構成では、高輝度かつ高出力の照明光を作り出すことを目的に高出力のレーザ光を蛍光体上に小さく絞ると、光密度が高くなり過ぎ、励起される電子が枯渇する。このため、蛍光体におけるエネルギー変換効率が飽和する、いわゆる輝度飽和が発生する。また、温度の上昇に伴う蛍光体の温度消光が起きる場合もある。さらに、蛍光体の温度が耐熱温度を越えると蛍光体自体が焼けてしまうことによって劣化する課題がある。また、特許文献１において、白色光照射領域における配光パターン制御については言及があるものの、照度均一性についての具体的開示がなされていない。さらに蛍光体の基板側に反射鏡が設けられており、ハウジング外部から蛍光体を直接観察することができないことに加え、通常１００μｍ２以下と考えられるレーザダイオードの発光面積よりも蛍光体の大きさがさらに小さく設定されているため、レーザモジュール、蛍光体及び回転放物面状反射鏡の相互のアライメントが非常に困難という課題がある。
　本開示は、このような課題を解決するものであり、簡単な構成により、高いエネルギー効率及び高い照度均一性で照明光の照射が可能な照明装置を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本開示に係る照明装置の一態様は、複数のレーザ光を出射するレーザ光源と、前記複数のレーザ光が入射され、入射された前記複数のレーザ光を収束光に変換する光学レンズと、前記収束光が励起光として照射されることにより蛍光を発する蛍光体と、第１の焦点及び第２の焦点を有し、前記蛍光を反射する反射鏡とを備え、前記蛍光体は、前記反射鏡の前記第１の焦点の焦点領域であって、前記光学レンズの焦点より前記収束光の光軸方向にずれた位置に配置される。
　このように、蛍光体を光学レンズの焦点からずれた位置に配置することにより、蛍光体における収束光の光密度を抑制できる。このため、蛍光体におけるエネルギー変換効率が輝度飽和によって低下することを抑制できる。また、複数のレーザ光を用いることにより、蛍光体における収束光の強度分布調整の自由度を高めることができる。このため、反射鏡の形状に適した強度分布を形成することによって、照明装置から出射される照明光の照度均一性を高めることができる。また、以上の効果を照明装置の構成を複雑化することなく実現できる。
　また、本開示に係る照明装置の一態様において、前記反射鏡の前記第２の焦点の焦点領域での前記蛍光の投影像が第１の強度分布領域と、前記第１の強度分布領域より前記蛍光の強度が小さい第２の強度分布領域とを有し、前記第１の強度分布領域が前記第２の強度分布領域に含まれ、かつ、前記第１の強度分布領域の中心と前記第２の強度分布領域の中心とが合致してもよい。
　この構成により、複数のレーザ光を出射するレーザ光源、蛍光体、及び、反射鏡の間のアライメントを高精度に実現することができる。また、このようなアライメントは、第１の強度分布領域及び第２の強度分布領域の中心位置を調整することによって、実現することが可能である。つまり、第１の強度分布領域及び第２の強度分布領域は、目視等によって容易に確認することできるため、容易にアライメントを実現できる。また、高精度なアライメントを実現することにより、反射鏡の蛍光集光効率を高めることができる。
　また、本開示に係る照明装置の一態様において、前記レーザ光源は、一つの積層体に複数の発光領域を有する半導体レーザ素子であってもよい。
　これにより、レーザ光源のサイズを小型化することができる。
　また、本開示に係る照明装置の一態様において、前記光学レンズは、非球面レンズであり、前記複数のレーザ光の拡がり角が大きい方向における光強度分布を均一化する機能を有し、前記蛍光体は、前記光学レンズの焦点より前記光学レンズから近い位置に配置されてもよい。
　これにより、蛍光体の表面における収束光のピーク強度を低減することができ、輝度飽和、温度消光などに起因するエネルギー変換効率低下を抑制することができる。また、蛍光体を光学レンズの焦点より光学レンズから近い位置に配置することにより、複数のレーザ光の強度分布を重ね合わせることによって形成された均一な強度分布で、蛍光体に複数のレーザ光を照射することができる。
　また、本開示に係る照明装置の一態様において、前記光学レンズは、複数の微小レンズが形成された微小レンズ領域を有し、前記複数の微小レンズの各々は異なる焦点を有し、前記蛍光体は前記複数の微小レンズの各々の焦点より前記光学レンズから遠い位置に配置され、前記複数のレーザ光のうち前記複数の微小レンズによってそれぞれ集光される複数の成分が前記蛍光体の発光面で重なることによって、前記発光面において、前記複数のレーザ光の拡がり角が大きい方向及び小さい方向における各光強度分布が均一化されてもよい。
　これにより、蛍光体の発光面におけるレーザ光のピーク強度をさらに低減することができ、輝度飽和、温度消光などに起因するエネルギー変換効率低下を一層抑制することができる。さらに個々の微小レンズの焦点近傍に反射鏡の開口を設置することにより、開口面積を小さくできるため、開口による蛍光反射ロスが低減できエネルギー効率を高めることができる。
　また、本開示に係る照明装置の一態様において、前記複数の微小レンズの少なくとも一部の、前記複数のレーザ光の光軸方向視における形状は、四角形状又は六角形状であってもよい。
　これにより、隣り合う微小レンズ間の隙間を最小限に低減することができる。したがって、レンズとして作用しない隙間の領域を最小化できるので、複数のレーザ光をより効率よく励起光として利用できる。
　また、本開示に係る照明装置の一態様において、前記反射鏡は、回転楕円面状の反射面を有してもよい。
　これにより、第１の焦点の焦点領域に配置された蛍光体から出射された蛍光を、第２の焦点に集光することができる。また、反射鏡で反射される蛍光が一旦第２の焦点で交差するため、回転放物面状の反射鏡によって平行光として蛍光を出射する場合より、蛍光体を支持する支持部材などの影が蛍光照射面に形成されることを抑制できる。
　本開示によれば、簡単な構成により、高いエネルギー効率及び高い照度均一性で照明光の照射が可能な照明装置を提供できる。
図１は、実施の形態１に係る照明装置の概略構成を示す断面図である。 図２は、実施の形態１に係る照明装置におけるレーザ光の進路を示す第１の模式断面図である。 図３は、実施の形態１に係る照明装置における蛍光の進路を示す第２の模式断面図である。 図４Ａは、実施の形態１に係る反射鏡の第１の焦点及び第２の焦点近傍での蛍光進路の詳細を説明する第１の模式断面図である。 図４Ｂは、実施の形態１に係る反射鏡の第１の焦点及び第２の焦点近傍での蛍光進路の詳細を説明する第２の模式断面図である。 図４Ｃは、実施の形態１に係る照明装置における反射鏡の第２の焦点の焦点領域におけるｘｙ平面での蛍光の投影像の模式図である。 図５は、実施の形態１に係る半導体レーザ発光装置の概略構成、及び、半導体レーザ素子からの複数のレーザ光出射形態を説明する斜視図である。 図６は、実施の形態１に係る非球面レンズの作用を説明するためのレーザ光進路を示すｙｚ断面の模式図である。 図７は、実施の形態１に係る非球面レンズの作用を説明するためのレーザ光進路を示すｚｘ断面の模式図である。 図８は、実施の形態１に係る蛍光体が配置された位置での収束光強度のｘｙ平面での二次元分布を示す分布図である。 図９は、実施の形態２に係る照明装置の概略構成を示すｙｚ断面図である。 図１０Ａは、実施の形態２に係る光学レンズの概略構成を示す平面図である。 図１０Ｂは、実施の形態２に係る光学レンズの概略構成を示す第１の断面図である。 図１０Ｃは、実施の形態２に係る光学レンズの概略構成を示す第２の断面図である。 図１１は、実施の形態２に係る光学レンズの機能を説明するためのレーザ光進路を示すｚｘ断面の模式図である。 図１２Ａは、実施の形態２に係るレーザ光強度の光学レンズの位置におけるｘ軸方向の一次元プロファイル模式図である。 図１２Ｂは、実施の形態２に係るレーザ光強度の蛍光体の位置におけるｘ軸方向の一次元プロファイル模式図である。 図１３は、実施の形態２に係る光学レンズの機能を説明するためのレーザ光進路を示すｙｚ断面の模式図である。 図１４Ａは、実施の形態２に係るレーザ光強度の光学レンズの位置のｙ軸方向における一次元プロファイル模式図である。 図１４Ｂは、実施の形態２に係るレーザ光強度の蛍光体の位置のｙ軸方向における一次元プロファイル模式図である。 図１５は、実施の形態２に係る照明装置の蛍光体における収束光の強度分布を示すグラフである。 図１６Ａは、実施の形態２の変形例に係る光学レンズの概略構成を示す平面図である。 図１６Ｂは、実施の形態２の変形例に係る光学レンズの概略構成を示す第１の断面図である。 図１６Ｃは、実施の形態２の変形例に係る光学レンズの概略構成を示す第２の断面図である。 図１７は、実施の形態２の変形例に係る照明装置の反射鏡の第２の焦点近傍におけるｘｙ平面での蛍光の投影像の模式図である。 図１８は、従来の照明装置の概略構成を示す断面図である。
　以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、及び、構成要素の配置位置や接続形態などは、一例であって本開示を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
　また、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、各図において縮尺等は必ずしも一致していない。なお、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
　（実施の形態１）
　［１－１．照明装置の構成］
　実施の形態１に係る照明装置１００について、図１を用いて説明する。図１は、実施の形態１に係る照明装置１００の概略構成を示す断面図である。また図１には、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸の三次元直交座標軸を示している。図１には、照明装置１００のｙｚ平面に平行な垂直断面を示している。
　図１に示すように、本実施の形態に係る照明装置１００は、半導体レーザ発光装置１９と、金属ベース部材２０と、ヒートシンク３０と、レンズ保持部材４０と、非球面レンズ５０と、連結部材６０と、反射鏡７０と、支持部材８０と、高反射基板８５と、蛍光体９０とを備えている。
　半導体レーザ発光装置１９は、半導体レーザ素子１を備える発光装置である。本実施の形態では、半導体レーザ発光装置１９は、さらに、半導体レーザ素子１が配置されるサブマウント２、サブマウント２を支持するステム１０ｂ、ステム１０ｂが配置されるベース１０ａなどを備える。
　半導体レーザ素子１は、複数のレーザ光を出射するレーザ光源の一例であり、例えば窒化物半導体で形成された発光層を備える窒化物半導体発光素子である。本実施の形態では、半導体レーザ素子１は、マルチエミッタ型半導体レーザ素子であり、一つの積層体に複数の発光領域を有する。これにより、小型化されたレーザ光源を実現できる。
　半導体レーザ素子１から出射するレーザ光のピーク波長は、特に限定されないが、本実施の形態では、３９０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下である。具体的には、半導体レーザ素子１は、ピーク波長が４０５ｎｍの青紫色光のレーザ光を複数出射するＩｎＧａＮ系のマルチエミッタレーザダイオード素子である。
　金属ベース部材２０は、半導体レーザ発光装置１９が固定される部材であり、例えばアルミニウム、銅等の熱伝導度が高い高放熱金属材料で形成される。金属ベース部材２０の一端に半導体レーザ発光装置１９が固定されている。半導体レーザ素子１から出射するレーザ光は、半導体レーザ素子１から金属ベース部材２０に向かう向きとは反対向きに進行する。金属ベース部材２０の放熱性を高めるため、金属ベース部材２０における半導体レーザ発光装置１９装着面の反対面にヒートシンク３０が設けられている。
　ヒートシンク３０は、金属ベース部材２０から伝導した熱を放散する部材である。ヒートシンク３０の構成は特に限定されないが、本実施の形態では、ヒートシンク３０は、例えばアルミニウム、銅等の熱伝導度が高い高放熱金属材料で形成され、複数の空冷用フィンを有する。
　反射鏡７０は、表面に反射面７１を有する反射体であって、第１の焦点（一次焦点）及び第２の焦点（二次焦点）を有し、蛍光体９０から出射された蛍光を反射する。このような反射鏡７０の一例として回転楕円面状の反射面を有する反射鏡（楕円反射鏡）があり、反射鏡７０の反射面７１は、回転楕円面状の凹面である。また、反射鏡７０には開口７５が設けられている。具体的には、開口７５は、反射鏡７０の長軸の頂部に設けられた貫通孔である。なお、開口７５は、貫通孔でなくてもよい。例えば、開口７５は、反射鏡７０に形成された切り欠き部であってもよい。
　なお、反射鏡７０は、所定形状の構造体の表面に反射面７１となる金属薄膜が形成されたものであってもよいし、反射鏡７０全体が金属製であってもよい。
　金属ベース部材２０と反射鏡７０とは連結部材６０により結合されている。連結部材６０の内部には円柱状の空洞が設けられ、この空洞の内部にレンズ保持部材４０が設けられており、レンズ保持部材４０に非球面レンズ５０が保持されている。つまり、連結部材６０は、鏡筒としても機能する。
　非球面レンズ５０は、半導体レーザ素子１から出射された複数のレーザ光が入射され、入射された複数のレーザ光を収束光に変換する光学レンズの一例である。非球面レンズ５０は、例えば石英等の透光性材料からなり、半導体レーザ素子１の複数のレーザ光の光路上に配置される。半導体レーザ素子１から出射された複数のレーザ光は、非球面レンズ５０により集光される。本実施の形態では、非球面レンズ５０は、複数のレーザ光の拡がり角が大きい方向における光強度分布を均一化する機能を有する。つまり、非球面レンズ５０は、入射した複数のレーザ光を集光するだけでなく、ビーム整形（例えばトップハット型照射分布に整形）する機能を併せ持っている。非球面レンズ５０のその機能は後ほど詳細に説明する。
　蛍光体９０は、収束光が励起光として照射されることにより蛍光を発する波長変換素子である。蛍光体９０は、反射鏡７０の第１の焦点の焦点領域であって、非球面レンズ５０の焦点より収束光の光軸方向にずれた位置に配置される。ここで、第１の焦点の焦点領域とは、第１の焦点及びその近傍の領域である。第１の焦点の焦点領域は、例えば、第１の焦点からの距離が、反射鏡７０の直径の１０％以下となる領域である。なお第１の焦点の焦点領域は、第１の焦点からの距離が、反射鏡７０の直径の５％以下となる領域であってもよい。これにより、蛍光体９０から出射される蛍光を第２の焦点に精度よく集光することができる。なお、第２の焦点の焦点領域についても同様に定義される。
　本実施の形態では、蛍光体９０は、高反射基板８５上に形成される。高反射基板８５上に形成された蛍光体９０は、支持部材８０に支持されて、反射鏡７０の第１の焦点の焦点領域であって、非球面レンズ５０の焦点より非球面レンズ５０から近い位置に配置されている。これにより、非球面レンズ５０のジャストフォーカスの位置より、デフォーカスされた収束光が蛍光体９０の発光面９１に照射されるため、蛍光体９０における収束光の光密度を抑制できる。したがって、蛍光体９０におけるエネルギー変換効率が輝度飽和によって低下することを抑制できる。なお、蛍光体９０の発光面９１は、上述のとおり、蛍光体９０の励起光である収束光が照射される励起面でもある。また、蛍光体９０の最適な設置位置については後ほど非球面レンズ５０の機能とあわせ詳細に説明する。
　蛍光体９０を構成する蛍光材料は、例えば、青色発光用ＳＣＡ（Ｓｒ５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ２＋）蛍光材料と、黄色発光用Ｇａ－ＹＡＧ（Ｙ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋）蛍光材料との混合体である。青色発光用ＳＣＡは、半導体レーザ素子１から出射されたピーク波長が４０５ｎｍの青紫色のレーザ光により励起されて青色光を発する。黄色発光用Ｇａ－ＹＡＧは、半導体レーザ素子１から出射された青紫色のレーザ光により励起されて黄色光を発する。青色の光と黄色の光との合成光は、人間には白色に見える。したがって、半導体レーザ素子１から出射されたレーザ光が蛍光体９０に照射されることで、蛍光体９０からは、青色光と黄色光とが混ざり合った合成光として白色光が出射される。つまり、蛍光体９０では白色の蛍光が得られる。
　支持部材８０は、蛍光体９０を支持する部材である。本実施の形態では、支持部材８０は断面四角形の棒状形状を有しており、その長手方向の一端が図１に示すように反射鏡７０の一部に固定されている。これにより、蛍光体９０の反射鏡７０に対する相対位置を固定することができる。支持部材８０は、例えば、グラファイト、銅などの高い熱伝導度を有する材料で形成される。また、支持部材８０は、例えば、ＧａＮ、ＳｉＣ、ＡｌＮ、又は、ダイアモンド等の、高い熱伝導度に加え、可視光に対する高い透明度を有する材料であってもよい。これにより、支持部材８０において蛍光が吸収又は反射されることを低減できる。したがって照明装置１００の蛍光出射効率を高めることができる。図１では支持部材８０の長手方向の片端が反射鏡に固定されている例を図示したが、支持部材８０の長手方向の中央部に蛍光体９０を設け、支持部材８０の両端とも反射鏡７０に固定してもよい。その場合、蛍光体９０からの放熱性能がさらに向上する。また、蛍光体９０を反射鏡７０に対してより強く固定することができる。
　［１－２．照明装置の動作］
　次に、実施の形態１に係る照明装置１００の動作について、図２～８を用いて説明する。各図には図１と同じくｘ軸、ｙ軸及びｚ軸の三次元直交座標軸を示している。
　図２及び図３は、それぞれ実施の形態１に係る照明装置１００におけるレーザ光及び蛍光の進路を示す第１及び第２の模式断面図である。図２及び図３には、それぞれ照明装置１００のｙｚ平面及びｚｘ平面に平行な垂直断面を示している。
　まず図２を用いてレーザ光の進路について説明する。図２に示すように、半導体レーザ発光装置１９から出射した青紫色のレーザ光１１１は、非球面レンズ５０により発散光から収束光５１に変換された後、反射鏡７０の開口７５から反射鏡７０の凹部内に導光され、反射鏡７０の第１の焦点近傍（焦点領域）に配置された蛍光体９０の発光面９１に照射される。このとき、半導体レーザ素子１の無効電力（投入電力から光出力を差し引いた電力）によって発生する熱は、ヒートシンク３０から放散される。蛍光体９０に照射された収束光５１の一部は、蛍光体９０で吸収されて青色及び黄色の蛍光に変換される。そして、青色の蛍光と黄色の蛍光とが混合されることで合成された合成光である白色の蛍光が得られる。
　次に図３を用いて蛍光の進路について説明する。蛍光体９０で発生した白色の蛍光１１０は、反射鏡７０の反射面７１で反射され、反射面７１で反射された後、反射鏡７０の外部に収束光として放射され、回転楕円面である反射面７１の第２の焦点ｆ２に集光される。本実施の形態では、反射鏡７０は、回転楕円面状の反射面７１を有するため、図３などに示すように反射鏡７０で反射される蛍光が一旦第２の焦点で交差する。このため回転放物面状の反射鏡によって平行光として蛍光を出射する場合より、蛍光体９０を支持する支持部材８０などの影が蛍光照射面に形成されることを抑制できる。
　反射鏡７０の第２の焦点ｆ２近傍に到達する白色蛍光の殆どは、収束光５１によって励起された蛍光体９０からランバーシアン配光にて出射される蛍光が反射鏡７０の反射面７１で一回反射されたものである。しかしながら、発明者らが第２の焦点ｆ２近傍での白色蛍光の投影像を詳細に解析することにより、前述とは異なる経路で第２の焦点ｆ２に到達する蛍光成分が存在することを見出した。経路が異なる蛍光について図４Ａ～４Ｃを用いて説明する。
　図４Ａ及び図４Ｂは、それぞれ、本実施の形態に係る反射鏡７０の第１の焦点及び第２の焦点近傍（焦点領域）での蛍光進路の詳細を説明する第１及び第２の模式断面図である。図４Ｃは、本実施の形態に係る照明装置１００における反射鏡７０の第２の焦点の焦点領域におけるｘｙ平面での蛍光の投影像の模式図である。図４Ａにおいて蛍光体９０から発した蛍光１１０は反射鏡７０の反射面７１上の点Ｐで一回反射されると仮定する。点Ｐに到達した蛍光成分の殆どが反射面７１で一回反射され反射鏡７０の第２の焦点ｆ２に集光される。しかしながら、反射面７１は完全な回転楕円面ではないため、蛍光のごく一部の成分は点Ｐの表面凹凸により散乱され、図４Ａに点線で示すように蛍光体９０方向に戻る蛍光１１４が存在する。また蛍光体９０表面も完全な鏡面でないため、蛍光体９０に戻ってきた蛍光１１４はさらに蛍光体９０の表面又は内部で散乱されることにより進行方向を変えて反射面７１上の点Ｑ方向に出射され、点Ｑで反射後、反射鏡７０の第２の焦点ｆ２に到達する（図４Ａに点線で示す蛍光１１５参照）。図４Ａは蛍光１１５の１軌跡について説明した例であるが、蛍光体９０で再散乱された後の蛍光の進行方向は図４Ｂに示す様に、蛍光体９０の表面からみて全方位（１８０度）であるため、レーザ光励起による蛍光の放射特性（ランバーシアン）よりさらに放射角が広くなる。その結果、図４Ｂに示す反射鏡７０の第２の焦点ｆ２近傍（焦点領域）の位置ｆ２ｎでの蛍光の投影像は、図４Ｃに示すように反射鏡７０の反射面７１で一回散乱された蛍光１１０の投影像と、多重散乱された蛍光１１５の投影像とが重畳した投影像となる。前者は蛍光体９０の発光面９１上での収束光５１（つまり励起光）の強度分布をそのまま反映した強度分布を示し、本実施の形態ではこの強度分布の領域を以下に第１の強度分布領域１１０ｒと称する。一方、後者は、第１の強度分布領域１１０ｒより強度が小さく、比較的均一な強度分布を有しており、本実施の形態ではこの強度分布の領域を以下に第２の強度分布領域１１５ｒと称する。
　第２の強度分布領域１１５ｒは、反射鏡７０の設置方向が決まれば一意に決まるが、第１の強度分布領域１１０ｒはレーザ光の蛍光体９０への照射位置に応じて、変化し得る。例えば、収束光５１の蛍光体９０への照射位置が反射鏡７０の第１の焦点からずれると、蛍光の投影像は、図４Ｃのようにはならない。つまり、第１の強度分布領域１１０ｒの中心と第２の強度分布領域１１５ｒの中心とがずれてしまい、反射鏡７０の蛍光集光効率が低下する。逆に言えば、本構成により、蛍光体９０の発光面９１への収束光５１の照射位置を直接観察できない場合でも、反射鏡７０の第２の焦点ｆ２近傍の位置ｆ２ｎでの蛍光の投影像を観察することにより、間接的に収束光５１の照射位置を観察できる。これにより、極めて簡単かつ高精度に光軸調整が可能となる。以上の説明から、反射鏡７０の反射面７１での蛍光反射率が低い場合、第１の強度分布領域１１０ｒに対する第２の強度分布領域１１５ｒの相対強度は高くなる。つまり、第１の強度分布領域１１０ｒと第２の強度分布領域１１５ｒとの光強度の差が小さくなり、各領域を区別し難くなる。したがって、反射鏡７０の反射面７１の蛍光反射率は高い方がよい。例えば、反射面７１の蛍光反射率は８０％以上であってもよい。これにより、図４Ｃのように明瞭に二つの強度分布領域を区別することができる。また、反射面７１の蛍光反射率は９０％以上であってもよい。これにより、さらに明瞭に二つの強度分布領域を区別することができる。
　このように、本実施の形態では、反射鏡７０の第２の焦点の焦点領域での蛍光の投影像が第１の強度分布領域１１０ｒと、第１の強度分布領域１１０ｒより蛍光の強度が小さい第２の強度分布領域１１５ｒとを有する。また、第１の強度分布領域１１０ｒが第２の強度分布領域１１５ｒに含まれ、かつ、第１の強度分布領域１１０ｒの中心と第２の強度分布領域１１５ｒの中心とが合致する。これにより、複数のレーザ光を出射する半導体レーザ素子１、蛍光体９０、及び、反射鏡７０の間のアライメントを高精度に実現することができる。また、このようなアライメントは、第１の強度分布領域１１０ｒ及び第２の強度分布領域１１５ｒの中心位置を調整することによって、実現することが可能である。つまり、第１の強度分布領域１１０ｒ及び第２の強度分布領域１１５ｒを、目視等によって容易に確認することできるため、容易に高精度なアライメントを実現できる。また、高精度なアライメントを実現することにより、反射鏡７０の蛍光集光効率を高めることができる。
　なお、各強度分布領域の中心は、適宜定義してよい。例えば当該中心は、各強度分布領域の重心でもよい。また、各強度分布領域の中心が合致するとは、各中心が完全に合致する場合に限定されず、実質的に合致する場合も含む。例えば、各中心間の距離は、第１の強度分布領域１１０ｒの径の１０％以下程度であればよい。
　また反射面７１は回転楕円面状であるため、強度の強い第１の強度分布領域１１０ｒの形状がより円形に近く、かつ、強度分布が一様であるほど、蛍光照射領域の形状が円形に近く、かつ、強度分布が一様となる。
　本実施の形態によれば、図４Ｃに示したように、円にほぼ内接するような（言い換えると、外接円との間の隙間が小さい）第１の強度分布領域１１０ｒを実現することが可能であり、その詳細を図５～８を用いて説明する。各図には図１～４Ｃと同じくｘ軸、ｙ軸及びｚ軸の三次元直交座標軸を示している。図５は、実施の形態１に係る半導体レーザ発光装置１９の概略構成、及び、半導体レーザ素子１からの複数のレーザ光出射形態を説明する斜視図であり、図１～４Ｂに示す半導体レーザ発光装置１９の詳細を示したものである。図５において半導体レーザ発光装置１９は、パッケージ化された発光装置であり、一つの積層体に複数の発光領域を有する半導体レーザ素子１と、パッケージを構成する金属製のキャップ（缶）１２とを備える。このような半導体レーザ素子１を用いることにより、半導体レーザ発光装置１９を小型化することができる。本実施の形態では、半導体レーザ素子１は、二つの発光領域を有し、それぞれストライプ幅Ｗａ及びＷｂを持つ二つの光導波路１１ａ及び１１ｂが形成され、キャップ１２内に配置されている。具体的には、半導体レーザ素子１は、円盤状のベース１０ａに配置されたステム１０ｂ上にサブマウント２を介して実装されている。本実施の形態において、半導体レーザ素子１は、光導波路１１ａのストライプ幅Ｗａの方向がｘ軸の方向となるように配置されている。つまり、半導体レーザ素子１は、光導波路１１ａの長手方向（ストライプ方向）がｚ軸の方向となるように配置されている。
　キャップ１２には、半導体レーザ素子１からのレーザ光１１１ａ及び１１１ｂが透過できるように窓ガラス１３が取り付けられている。窓ガラス１３は、半導体レーザ素子１から出射するレーザ光１１１ａ及び１１１ｂを透過する透光部材の一例であり、本実施の形態では、板ガラスである。なお、半導体レーザ発光装置１９には、さらに、外部から半導体レーザ素子１に電力を供給するための電極ピン１４が設けられている。
　半導体レーザ素子１からのレーザ光１１１ａ及び１１１ｂの放射角は、直交する２軸方向で異なっており、ｙ軸方向の放射角よりもｘ軸方向の放射角が狭くなっている。
　すなわち、ストライプ幅の方向と放射角が狭い方向は一致している。
　二つの光導波路１１ａ及び１１ｂの中心間の距離Ｄは、例えば１００μｍ以下であってもよい。また、距離Ｄは、５０μｍ以下であってもよい。これにより、半導体レーザ素子１をより一層小型化することができる。
　次に、図６及び図７を用いて、本開示の非球面レンズ５０について説明する。図６及び図７は、それぞれ実施の形態１に係る非球面レンズ５０の作用を説明するためのレーザ光進路を示すｙｚ断面及びｚｘ断面の模式図である。図６及び図７において図１～５と同一部材には同じ番号を付してあり、説明を省略する。
　図６において、非球面レンズ５０は半導体レーザ素子１から発散光として出射されるレーザ光１１１を収束光に変換する光学素子である。なお、半導体レーザ素子１の光導波路１１ａからのレーザ光１１１ａと、光導波路１１ｂからのレーザ光１１１ｂはｙｚ断面でみると実質的に同一であるため、両レーザ光を区別せずレーザ光１１１と称する。非球面レンズ５０は屈折力に内外周差があり、非球面レンズ５０からの収束光は、非球面レンズ５０の近軸光線５１ｃ（図６に示す点線）が焦点面ｆｙ１に集光され、非球面レンズ５０の外周部を通る光線５１ｅ（図６に示す一点鎖線）が焦点面ｆｙ１からずれた位置ｆｙ２に集光される。この非球面レンズ５０の内周側と外周側との焦点位置の差を球面収差という。球面収差は、非球面レンズ５０の中心部から周辺方向に向かって屈折力が増すことにより発生する。焦点面におけるビームスポットをできるだけ小さく絞るためにはこれを極力排除する必要があることから、一般に市販されている非球面レンズでは、この球面収差が限りなくゼロになるように非球面レンズの非球面形状が設計されている。このことから、逆に非球面形状を調整することで、あえて球面収差の量を増やし、レンズ外周部の焦点位置を近軸光線の焦点面の前後に調整することも可能である。
　球面収差を有する非球面レンズ５０、つまり外周方向に向かって屈折力が増す非球面レンズ５０を使ってガウシアン強度分布のレーザ光を集光すると、強度の弱い外周側の光線５１ｅが内側に集まり、近軸光線５１ｃと重なる効果により、焦点面より手前側に光の強度分布が均一となる面が存在する。この光の強度分布が均一となる面の位置は、非球面レンズ５０の球面収差量を変えることにより、近軸光線の焦点面ｆｙ１と非球面レンズ５０との間の任意の位置に調整することができる。非球面レンズ５０の球面収差量は、外周部の屈折力を調整することによって調整でき、外周部の屈折力は、非球面レンズ５０の形状を設計することによって調整できる。本実施の形態においては、ｙ軸上でレーザ光の強度分布が均一になるｚ軸上の位置であって、かつ、反射鏡７０の第１の焦点の焦点領域に、蛍光体９０が設置されている。
　このように、非球面レンズ５０は、半導体レーザ素子１からの二つのレーザ光の拡がり角が大きい方向（つまりＹ軸方向）における光強度分布を均一化する機能を有し、蛍光体９０は、非球面レンズ５０の焦点より非球面レンズ５０から近い位置に配置されている。これにより、蛍光体９０の発光面９１における収束光のピーク強度を低減することができ、輝度飽和、温度消光などに起因するエネルギー変換効率低下を抑制することができる。また、蛍光体９０を非球面レンズ５０の焦点より非球面レンズ５０から近い位置に配置することにより、半導体レーザ素子１からの二つのレーザ光の強度分布を重ね合わせることによって形成された均一な強度分布で、蛍光体９０にレーザ光（収束光）を照射することができる。
　図７のｚｘ断面の模式図において、半導体レーザ素子１のレーザ光の出射側端面は、非球面レンズ５０の主平面と平行であり、第１発光領域（図５の光導波路１１ａ）及び第２発光領域（図５の光導波路１１ｂ）は、非球面レンズ５０から等距離にある。半導体レーザ素子１の第１発光領域からのレーザ光１１１ａ（二点鎖線）と第２発光領域からのレーザ光１１１ｂ（点線）とが、ほぼ重なり合った状態で非球面レンズ５０に入射する。非球面レンズ５０に入射したレーザ光１１１ａ及び１１１ｂは、それぞれ収束光５１ａ及び５１ｂに変換され、重なり合った状態で蛍光体９０に照射される。このように、半導体レーザ素子１からの二つのレーザ光を用いることにより、蛍光体９０における収束光の強度分布調整の自由度を高めることができる。
　収束光５１ａ及び５１ｂは、蛍光体９０が無い場合には、その位置を通った後、焦点面ｆｘで完全に分離した状態で集光される。実施の形態１においてはｘ軸上でのレーザ光１１１ａ及び１１１ｂの放射角が図６で示したｙ軸方向におけるレーザ光１１１の放射角よりも小さいため、蛍光体９０の発光面９１での非球面レンズ５０によるｘ軸上の収束光５１ａ及び５１ｂの強度均一化の効果は、ｙ軸方向のそれに比べると小さくなる。
　次に、蛍光体９０の発光面９１での収束光の強度分布について説明する。図８は、本実施の形態に係る蛍光体９０が配置された位置での収束光強度のｘｙ平面での二次元分布を示す分布図である。図８において、グラフ（ａ）は収束光の形状とその強度分布を反転グレースケールで示すｘｙ平面でのビームプロファイルの図である。つまり、グラフ（ａ）において、黒色から白色までのグレースケールを用いて光強度を表示しており、白色に近いほど光強度が大きいことを意味する。また、図８において、グラフ（ｂ）は水平方向（ｘ軸方向）における光の強度（積分値）分布を示す図であり、グラフ（ｃ）は垂直方向（ｙ軸方向）における光の強度（積分値）分布を示す図である。また、グラフ（ｂ）及びグラフ（ｃ）は、グラフ（ａ）におけるＡ－Ａ線及びＢ－Ｂ線の位置における光の強度分布を示す。図８に示すように、蛍光体９０が配置された位置では、収束光は、水平方向、垂直方向の両方において、トップハットの形状に均一化された光強度分布を有している。これは、垂直方向においては、非球面レンズ５０の作用により強度分布が均一化され、水平方向においては、二つの収束光５１ａ、５１ｂの光強度のガウス分布が重なり合い、その和が均一な強度分布になるためである。つまり、非球面レンズ５０は、水平方向及び垂直方向のうち拡がり角が大きい方向における光強度を均一にする機能を有する。本実施の形態では、このような光の強度分布が得られる位置に蛍光体９０が配置されるように調整されている。つまり、蛍光体９０は、非球面レンズ５０を通過する光の近軸光線が像を結ぶ焦点面よりも非球面レンズ５０側にずれた位置に配置されている。
　なお、蛍光体９０の位置調整以外に、均一な光強度分布を得るための調整方法としては、蛍光体９０の位置を固定して半導体レーザ素子１と非球面レンズ５０との距離を調整する方法がある。具体的には、半導体レーザ素子１のｚ軸方向の位置を調整する、又は非球面レンズ５０のｚ軸方向の位置を調整することにより、二つの収束光５１ａ及び５１ｂの焦点面ｆｘの位置を変化させる。これにより二つの収束光５１ａ及び５１ｂの重なり具合を変化させ、蛍光体９０設置位置で図８のような均一な光強度分布が得られるように調整すればよい。
　また、本実施の形態で使用した非球面レンズ５０は、蛍光体９０の設置位置で、垂直方向の光強度分布が均一化するように、球面収差が最適化されたレンズである。非球面レンズ５０は、半導体レーザ素子１から出射されるレーザ光の垂直方向の拡がり角に合わせて球面収差が最適化されている。
　また、上述の均一な強度分布には、強度が完全に均一である分布だけでなく、実質的に均一である分布も含まれる。例えば、均一な強度分布には、強度の変化が１０％以内である分布を意味する。
　以上のように、本実施の形態では、蛍光体９０を非球面レンズ５０の焦点からずれた位置に配置することにより、蛍光体９０における収束光の光密度を抑制できる。このため、蛍光体９０におけるエネルギー変換効率が輝度飽和によって低下することを抑制できる。また、半導体レーザ素子１からの二つのレーザ光を用いることにより、蛍光体９０における収束光の強度分布調整の自由度を高めることができる。このため、反射鏡７０の形状に適した強度分布を形成することによって、照明装置１００から出射される照明光の照度均一性を高めることができる。また、以上の効果を照明装置１００の構成を複雑化することなく実現できる。
　［１－３．まとめ］
　以上、本実施の形態における照明装置１００は、複数のレーザ光を出射する半導体レーザ素子１と、複数のレーザ光が入射され、入射された複数のレーザ光を収束光に変換する非球面レンズ５０と、収束光が励起光として照射されることにより蛍光を発する蛍光体９０と、第１の焦点及び第２の焦点を有し、蛍光を反射する反射鏡７０とを備える。蛍光体９０は、反射鏡７０の第１の焦点の焦点領域であって、非球面レンズ５０の焦点より収束光の光軸方向にずれた位置に配置される。
　このように、蛍光体９０を非球面レンズ５０の焦点からずれた位置に配置することにより、蛍光体９０における光密度を抑制できる。このため、蛍光体９０におけるエネルギー変換効率が輝度飽和によって低下することを抑制できる。また、複数のレーザ光を用いることにより、蛍光体９０における収束光（励起光）の強度分布調整の自由度を高めることができる。このため、反射鏡７０の形状に適した強度分布を形成することによって、照明装置１００から出射される照明光の照度均一性を高めることができる。また、以上の効果を照明装置の構成を、例えば、特許文献１に開示された従来技術より複雑化することなく実現できる。
　また、照明装置１００において、反射鏡７０の第２の焦点の焦点領域での蛍光の投影像が第１の強度分布領域１１０ｒと、第１の強度分布領域１１０ｒより蛍光の強度が小さい第２の強度分布領域１１５ｒとを有する。第１の強度分布領域１１０ｒが第２の強度分布領域１１５ｒに含まれ、かつ、第１の強度分布領域１１０ｒの中心と第２の強度分布領域１１５ｒの中心とが合致してもよい。
　この構成により、複数のレーザ光を出射する半導体レーザ素子１、蛍光体９０、及び、反射鏡７０の間のアライメントを高精度に実現することができる。また、このようなアライメントは、第１の強度分布領域１１０ｒ及び第２の強度分布領域１１５ｒの中心位置を調整することによって、実現することが可能である。つまり、第１の強度分布領域１１０ｒ及び第２の強度分布領域１１５ｒを、目視等によって容易に確認することできるため、容易に高精度なアライメントを実現できる。また、高精度なアライメントを実現することにより、反射鏡７０の蛍光集光効率を高めることができる。
　また、非球面レンズ５０は複数の発光領域からのレーザ光の強度分布が、蛍光体９０の発光面９１で均一になるようビーム整形してもよい。例えば、非球面レンズ５０の近軸光線の焦点面より、レンズ外周部の焦点位置を非球面レンズ５０から近い位置にずらしてもよい。
　このように蛍光体９０が収束光で均一励起されるため、蛍光体９０における収束光照射面における収束光のピーク強度を低減することができ、輝度飽和、温度消光などの蛍光体におけるエネルギー変換効率の低下を抑制することができる。さらに本実施の形態では、蛍光体９０における収束光の強度分布（つまり、励起光の強度分布）調整の自由度が高く、収束光の照射スポットの形状を円形により近づけることが可能である。このため、回転楕円面状である反射面７１との親和性が良く、蛍光照射領域で高い照度均一性を得ることができる。
　また、照明装置１００において、半導体レーザ素子１は、一つの積層体に複数の発光領域を有してもよい。
　これにより、レーザ光源のサイズを小型化することができる。
　また、照明装置１００において、非球面レンズ５０は、複数のレーザ光の拡がり角が大きい方向における光強度分布を均一化する機能を有し、蛍光体９０は、非球面レンズ５０の焦点より非球面レンズ５０から近い位置に配置されてもよい。
　このように、複数のレーザ光の拡がり角が大きい方向における光強度分布を均一化することで、蛍光体９０の発光面９１におけるレーザ光のピーク強度を低減することができ、輝度飽和、温度消光などに起因するエネルギー変換効率低下を抑制することができる。また、蛍光体９０を非球面レンズ５０の焦点より非球面レンズ５０から近い位置に配置することにより、複数のレーザ光の強度分布を重ね合わせることによって形成された均一な強度分布で、蛍光体９０に複数のレーザ光を照射することができる。
　また、照明装置１００において、反射鏡７０は、回転楕円面状の反射面７１を有してもよい。
　これにより、第１の焦点の焦点領域に配置された蛍光体９０から出射された蛍光を、第２の焦点に集光することができる。また、反射鏡７０で反射される蛍光が一旦第２の焦点で交差するため、回転放物面状の反射鏡によって平行光として蛍光を出射する場合より、蛍光体９０を支持する支持部材８０などの影が蛍光照射面に形成されることを抑制できる。
　（実施の形態２）
　［２－１．照明装置の構成］
　次に、実施の形態２に係る照明装置２００について、図９～１５を用いて説明する。各図には図１～８と同じくｘ軸、ｙ軸及びｚ軸の三次元直交座標軸を示している。図９は、実施の形態２に係る照明装置２００の概略構成を示すｙｚ断面図である。実施の形態１の照明装置１００と同一部材には同一番号を付してあり、ここでは説明を省略する。図９の照明装置２００と実施の形態１における照明装置１００の構成上の違いはレーザ光をビーム整形して蛍光体９０上に照射するための光学部材の構成のみであり、照明装置２００では複数の微小レンズが形成された微小レンズ領域を有する光学レンズ５５が用いられている。
　［２－２．照明装置の動作］
　次に、実施の形態２に係る照明装置２００の動作について、図１０Ａ～１５を用いて説明する。本実施の形態においても、蛍光体９０をレーザ光で励起して白色の蛍光１１０及び１１５を生成し、反射鏡７０により所望の方向に白色蛍光を投射する動作については図３、図４Ａ及び図４Ｂに示した実施の形態１と同様である。ここでは半導体レーザ発光装置１９からのレーザ光がいかにビーム整形され蛍光体９０の発光面９１上において均一強度照射されるかについて、微小レンズ領域を有する光学レンズ５５の機能と併せて説明する。
　図１０Ａ、図１０Ｂ及び図１０Ｃは、それぞれ実施の形態２に係る光学レンズ５５の概略構成を示す平面図、第１の断面図及び第２の断面図である。図１０Ａは、半導体レーザ発光装置１９から出射される複数のレーザ光の光軸方向視（ｚ軸方向視）における光学レンズ５５の平面図であり、図１０Ｂは、図１０Ａの１０Ｂ－１０Ｂ断面の模式図であり、図１０Ｃは、図１０Ａの１０Ｃ－１０Ｃ断面の模式図である。
　図１０Ａに示すように、光学レンズ５５は、複数の微小レンズ５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄ、５５ｅ、５５ｆ、５５ｇ、５５ｈ及び５５ｉが形成された微小レンズ領域５５Ｒを有する。なお、図１０Ａに示す微小レンズ領域５５Ｒにおける複数の六角形は、いずれも微小レンズを示し、その一部だけに符号を付している。
　図１０Ａに示す本実施の形態に係る光学レンズ５５において、複数の微小レンズの各々は異なる焦点を有する。つまり、光学レンズ５５の複数の微小レンズによって収束光に変換されたレーザ光の集光位置が、各々異なるように各微小レンズが形成されている。本実施の形態では、レーザ光の集光位置は、蛍光体９０と光学レンズ５５との間に配置される。
　図１０Ａに示すように、複数の微小レンズの少なくとも一部の、複数のレーザ光の光軸方向視（つまり、図１０Ａのｚ軸方向視）における形状は、六角形状である。これにより、隣り合う微小レンズ間の隙間を最小限に低減することができる。したがって、レンズとして作用しない隙間の領域を最小化できるので、複数のレーザ光をより効率よく励起光として利用できる。
　図１０Ａに示す六角形の短軸幅Ｗ１と長軸幅Ｗ２とは、図５の半導体レーザ発光装置１９の一つの発光領域からのレーザ出射パターンの形状により設定されている。より具体的には図５のレーザ光１１１ａ又は１１１ｂのレーザ光強度分布の１／ｅ２で定義したｘ軸方向の水平幅とｙ軸方向の垂直幅との比により設置されており、垂直幅／水平幅＝Ｗ２／Ｗ１とすればよい。また図１０Ｂ及び図１０Ｃに示すように、微小レンズ領域５５Ｒは、断面鋸状の凹凸形状を有し、凸部の各々が微小レンズを形成する。図１０Ａ～１０Ｃに示すように、光学レンズ５５は、アレイ状に配列された複数の微小レンズを有するフレネルレンズである。微小レンズ領域５５Ｒの凹凸形状は、光学レンズ５５の半導体レーザ発光装置１９側の表面に設けられている。
　続いて、図１１を用いて照明装置２００のｘ軸方向におけるビーム整形機能について説明する。図１１は、実施の形態２に係る光学レンズ５５の機能を説明するためのレーザ光進路を示すｚｘ断面の模式図である。図１１の断面図（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ微小レンズ５５ａ、５５ｃ及び５５ｅに入射するレーザ光の進路を示す。
　図１１の断面図（ａ）において半導体レーザ素子１のレーザ光の出射側端面は、複数の微小レンズを有する光学レンズ５５の主平面と平行であり、第１発光領域（図５の光導波路１１ａ）及び第２発光領域（図５の光導波路１１ｂ）は、微小レンズ５５ａから等距離にある。半導体レーザ素子１の第１発光領域からのレーザ光１１１ａ（点線）と第２発光領域からのレーザ光１１１ｂ（実線）とが、ほぼ重なり合った状態で微小レンズ５５ａに入射する。微小レンズ５５ａに入射したレーザ光１１１ａ及び１１１ｂは、それぞれ収束光５１ａａ及び５１ｂａに変換され、一旦焦点５２ａａｆ及び５２ｂａｆの位置で集光された後、再び発散して蛍光体９０に入射し、領域ｘ１及びｘ２を励起する。領域ｘ１と領域ｘ２とが重ならないよう微小レンズ５５ａの形状は最適化されている。
　図１１の断面図（ｂ）においても同様に、微小レンズ５５ｃから出射した収束光５１ａｃ及び５１ｂｃは、それぞれ焦点５２ａｃｆ及び５２ｂｃｆの位置で集光された後、再び発散して蛍光体９０に入射し、領域ｘ１及びｘ２を励起する。
　図１１の断面図（ｃ）においても同様に、微小レンズ５５ｅから出射した収束光５１ａｅ及び５１ｂｅは、それぞれ焦点５２ａｅｆ及び５２ｂｅｆの位置で集光された後、再び発散して蛍光体９０に入射し、領域ｘ１及びｘ２を励起する。特に図示しないが、同様に微小レンズ５５ｂ及び５５ｄにおいても、それぞれの収束光は蛍光体９０に入射し、領域ｘ１及びｘ２を励起する。
　個々の微小レンズの焦点位置を図１１の断面図（ａ）～（ｃ）で比較すると、微小レンズ５５ｃの焦点５２ａｃｆ、５２ｂｃｆ（図１１の断面図（ｂ）参照）は微小レンズ５５ａの焦点５２ａａｆ、５２ｂａｆ（図１１の断面図（ａ）参照）より蛍光体９０から近い所に位置するのがわかる。なお、図１１の断面図（ａ）～（ｃ）に示す一点鎖線は、焦点５２ａａｆ及び５２ｂａｆのｚ軸方向の位置を示す。また微小レンズ５５ｅの焦点５２ａｅｆ及び５２ｂｅｆ（図１１の断面図（ｃ）参照）は、微小レンズ５５ｃの焦点５２ａｃｆ及び５２ｂｃｆ（図１１の断面図（ｂ）参照）よりさらに蛍光体９０から近い所に位置することがわかる。以上説明したように、複数の微小レンズは、各々が異なる焦点を有し、蛍光体９０はこれらの焦点より光学レンズ５５から遠い位置に配置され、複数の微小レンズの各々における焦点を通る各レーザ光は、蛍光体９０の発光面で重なっている。
　続いて、光学レンズ５５によって生成される収束光のｘ軸方向における強度分布について図１２Ａ及び図１２Ｂを用いて説明する。図１２Ａ及び図１２Ｂは、それぞれ本実施の形態に係るレーザ光強度の光学レンズ５５及び蛍光体９０の位置におけるｘ軸方向の一次元プロファイル模式図である。図１２Ａ及び図１２Ｂを用いて、半導体レーザ素子１の一方の光導波路１１ａから出射したレーザ光１１１ａが各微小レンズで分割される際の光強度分布と、分割されたレーザ光１１１ａが収束光に変換されて蛍光体９０の領域ｘ１に集光される際の強度分布とを説明する。図１２Ａは光導波路１１ａからのレーザ光１１１ａの光学レンズ５５の位置における強度分布（ｘ軸方向）を示し、図１２Ｂは各微小レンズからの収束光の、蛍光体９０の発光面９１における強度分布（ｘ軸方向）を示している。レーザ光１１１ａは５つの微小レンズにより図１２Ａに示すように収束光５１ａａ、５１ａｂ、５１ａｃ、５１ａｄ及び５１ａｅに分割され、蛍光体９０の領域ｘ１で再び図１２Ｂに示すように重なり合う。図１２Ｂにおける各収束光の和は、実線で示したように強度分布が一様なプロファイルを有している。図１２Ｂに示されるように、例えば、右肩上がりに傾斜した強度分布を有する収束光５１ａｄと、右肩下がりに傾斜した強度分布を有する収束光５１ａｅとが領域ｘ１において重なる。これにより、強度分布の傾斜の少なくとも一部が相殺されて一様となる。同様に、傾斜した強度分布を有する収束光５１ａｂと収束光５１ａｃとが領域ｘ１において重なることで強度分布の傾斜が相殺される。このように、領域ｘ１において実質的に一様な強度分布を有する収束光を得ることができる。特に図示しないが、同様に他方の光導波路１１ｂからのレーザ光１１１ｂも蛍光体９０の領域ｘ２で図１２Ｂに示すような強度分布の一様なプロファイルに整形される。
　続いて、図１３を用いて照明装置２００のｙ軸方向におけるビーム整形機能について説明する。図１３は、実施の形態２に係る光学レンズ５５の機能を説明するためのレーザ光進路を示すｙｚ断面の模式図である。図１３の断面図（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ微小レンズ５５ａ、５５ｆ及び５５ｈに入射するレーザ光の進路を示す。
　図１３の断面図（ａ）において半導体レーザ素子１のレーザ光の出射側端面は、複数の微小レンズを有する光学レンズ５５の主平面と平行であり、第１発光領域（図５の光導波路１１ａ）及び第２発光領域（図５の光導波路１１ｂ）は、微小レンズ５５ａから等距離にある。半導体レーザ素子１の第１発光領域からのレーザ光１１１ａと、第２発光領域からのレーザ光１１１ｂはｙｚ断面でみると実質的に同一であるため、両レーザ光を区別せずレーザ光１１１と称する。図１３の断面図（ａ）においてレーザ光１１１のうち微小レンズ５５ａに入射した成分は、収束光５１ａｙに変換され、一旦焦点５２ａｙｆの位置で集光された後、再び発散して蛍光体９０に入射し、領域ｙ１を励起する。
　図１３の断面図（ｂ）においても同様に、微小レンズ５５ｆから出射した収束光５１ｆｙは、焦点５２ｆｙｆの位置で集光された後、再び発散して蛍光体９０に入射し、領域ｙ１を励起する。
　図１３の断面図（ｃ）においても同様に、微小レンズ５５ｈから出射した収束光５１ｈｙは、焦点５２ｈｙｆの位置で集光された後、再び発散して蛍光体９０に入射し、領域ｙ１を励起する。特に図示しないが、同様に微小レンズ５５ｇ及び５５ｉにおいても、それぞれの収束光は蛍光体９０に入射し、ｙ１領域を励起する。
　個々の微小レンズの焦点位置を図１３の断面図（ａ）～（ｃ）で比較すると、微小レンズ５５ｆの焦点５２ｆｙｆは微小レンズ５５ａの焦点５２ａｙｆより蛍光体９０から近い所に位置するのがわかる。また微小レンズ５５ｈの焦点５２ｈｙｆは、微小レンズ５５ｆの焦点５２ｆｙｆよりさらに蛍光体９０から近い所に位置することがわかる。以上説明したように、複数の微小レンズは、各々が異なる焦点を有し、蛍光体９０はこれらの焦点より蛍光体９０から近い位置に配置され、微小レンズの各々における焦点を通る各レーザ光は、蛍光体９０の発光面で重なっている。なお、個々の微小レンズは非点収差を持たないよう設計されており、例えば微小レンズ５５ａのｘ軸方向における焦点５２ａａｆ及び５２ｂａｆ（図１１の断面図（ａ）参照）と、ｙ軸方向における焦点５２ａｙｆ（図１３の断面図（ａ）参照）のｚ軸上の位置は一致している。これにより個々の微小レンズの焦点近傍に反射鏡７０の開口７５を設置することにより、開口７５の面積を小さくできるため、反射鏡７０の開口７５における蛍光ロスを低減できる。
　続いて、光学レンズ５５によって生成される収束光のｙ軸方向における強度分布について図１４Ａ及び図１４Ｂを用いて説明する。図１４Ａ及び図１４Ｂは、それぞれ本実施の形態に係るレーザ光強度の光学レンズ５５及び蛍光体９０の位置のｙ軸方向における一次元プロファイル模式図である。図１４Ａ及び図１４Ｂを用いて、半導体レーザ素子１の光導波路１１ａ及び１１ｂから出射したレーザ光１１１が各微小レンズで分割される際の光強度分布と、分割されたレーザ光１１１が収束光に変換されて蛍光体９０の領域ｙ１に集光される際の光強度分布とを説明する。図１４Ａは光導波路１１ａからのレーザ光１１１の光学レンズ５５の位置における強度分布（ｙ軸方向）を示し、図１４Ｂは各微小レンズからの収束光の、蛍光体９０の領域ｙ１における強度分布（ｙ軸方向）を示している。レーザ光１１１は５つの微小レンズにより図１４Ａに示すように収束光５１ａｙ、５１ｆｙ、５１ｇｙ、５１ｈｙ及び５１ｉｙに分割され、蛍光体９０の領域ｙ１で再び図１４Ｂのように重なり合う。これにより、図１２Ａ及び図１２Ｂを用いて説明したｘ軸方向における収束光の強度分布と同様に、蛍光体９０の領域ｙ１における収束光の強度分布は、図１４Ｂに実線で示したように実質的に一様となる。
　上述のように設計された照明装置２００において得られる、蛍光体９０の発光面９１での収束光の強度分布の一例を、図１５を用いて説明する。
　図１５は、実施の形態２に係る照明装置２００の蛍光体９０における収束光の強度分布を示すグラフである。図１５のグラフ（ａ）及び（ｄ）は、それぞれ光導波路１１ａからのレーザ光（図１１に示すレーザ光１１１ａ、及び、図１３に示すレーザ光１１１）が複数の微小レンズを有する光学レンズ５５で変換された収束光の発光面９１における光強度分布の二次元強度分布表示及び三次元強度分布表示である。図１５のグラフ（ｂ）及び（ｅ）は、それぞれ光導波路１１ｂからのレーザ光（図１１に示すレーザ光１１１ｂ、及び、図１３に示すレーザ光１１１）が複数の微小レンズを有する光学レンズ５５で変換された励起光の発光面９１における光強度分布の二次元強度分布表示及び三次元強度分布表示である。図１５のグラフ（ｃ）及び（ｆ）は、それぞれ光導波路１１ａ及び１１ｂのレーザ光（図１１に示すレーザ光１１１ａ及び１１１ｂ、並びに、図１３に示すレーザ光１１１）の微小レンズを有する光学レンズ５５で変換された励起光の発光面９１における光強度分布の二次元強度分布表示及び三次元強度分布表示である。いずれも、光学レンズ５５側から見た図であり、光強度分布の二次元強度分布表示と三次元強度分布表示で示している。なお、グラフ（ａ）～（ｃ）の二次元強度分布表示では、光強度分布を反転グレースケールで示している。
　図１５のグラフ（ａ）及び（ｄ）、並びに、（ｂ）及び（ｅ）に示すように、個々の光導波路から出射され微小レンズ領域５５Ｒを有する光学レンズ５５で変換された収束光の蛍光体９０の発光面９１での光強度分布は、各々均一化されている。さらに、図１５のグラフ（ｃ）及び（ｆ）に示すように、それぞれの収束光は蛍光体９０の発光面９１で一部が重なるように設計されており、全体として均一化された一つの光強度分布になっている。
　このように、複数の微小レンズを有する光学レンズ５５によって、一つの光強度分布を得ることができる。さらに、各微小レンズの形状を適宜設計することによって、光強度分布を調整することができる。これにより、反射鏡７０に適した光強度分布を形成することができるため、均一度の高い照明光を出射できる照明装置２００を実現できる。
　［２－３．まとめ］
　以上のように、本実施の形態に係る照明装置２００において、光学レンズ５５は、複数の微小レンズが形成された微小レンズ領域５５Ｒを有し、複数の微小レンズの各々は異なる焦点を有し、蛍光体９０は複数の微小レンズの各々の焦点より光学レンズ５５から遠い位置に配置される。また、二つのレーザ光のうち複数の微小レンズによってそれぞれ集光される複数の成分が蛍光体９０の発光面９１で重なることによって、発光面９１において、二つのレーザ光の拡がり角が大きい方向及び小さい方向における各光強度分布が均一化される。
　これにより、蛍光体９０の発光面９１におけるレーザ光のピーク強度を低減することができ、輝度飽和、温度消光などに起因するエネルギー変換効率低下を抑制することができる。さらに個々の微小レンズの焦点近傍に反射鏡７０の開口７５を設置することにより、開口面積を小さくできるため、開口７５による蛍光反射ロスが低減できエネルギー効率を高めることができる。また、微小レンズ領域５５Ｒを適宜設計することによって蛍光体９０の発光面９１における収束光の強度分布の形状を円形により近づけることが可能である。このため、回転楕円面状である反射鏡７０の反射面７１との親和性が良い配光特性を有する蛍光を蛍光体９０から出射することができる。したがって、蛍光照射領域で高い照度均一性を有する照明装置２００を実現できる。
　また、照明装置２００において、光学レンズ５５の複数の微小レンズの少なくとも一部の、レーザ光の光軸方向視（つまりｚ軸方向視）における形状は、六角形状であってもよい。
　これにより、隣り合う微小レンズ間の隙間を最小限に低減することができる。したがって、レンズとして作用しない隙間の領域を最小化できるので、半導体レーザ素子１からの二つのレーザ光をより効率よく励起光として利用できる。
　また、本実施の形態に係る照明装置２００では、二つの光導波路をもつ半導体レーザ素子１を用いていたが、３つ以上の光導波路を持つ場合にも、隣り合う光導波路から出射され微小レンズ領域５５Ｒを有する光学レンズ５５で変換された各々の収束光の蛍光体９０の発光面９１での強度分布の一部がお互いに重なるように設計することで、均一化された一つの光強度分布をもつ小型の照明装置が実現できる。
　さらに、本実施の形態に係る照明装置２００では、半導体レーザ発光装置１９からのレーザ光を直接、微小レンズ領域５５Ｒを有する光学レンズ５５に入射する構成としたが、半導体レーザ発光装置１９と光学レンズ５５の間にコリメータレンズを追加してもよい。
　（実施の形態２の変形例）
　次に、実施の形態２に係る照明装置２００の変形例について、図面を用いて説明する。
　［２Ａ－１．照明装置の構成］
　本変形例に係る照明装置は、光学レンズの複数の微小レンズの形状が六角形状ではなく四角形状（長方形状）のものを用いる点以外、実施の形態２の照明装置２００と同様の構成を有する。以下では、主に、本変形例に係る光学レンズの構成について説明する。図１６Ａ、図１６Ｂ及び図１６Ｃは、それぞれ本変形例に係る光学レンズ１５５の概略構成を示す平面図、第１の断面図及び第２の断面図である。図１６Ａは、半導体レーザ発光装置１９から出射される複数のレーザ光の光軸方向視（ｚ軸方向視）における光学レンズ１５５の平面図であり、図１６Ｂは、図１６Ａの１６Ｂ－１６Ｂ断面の模式図であり、図１６Ｃは、図１６Ａの１６Ｃ－１６Ｃ断面の模式図である。
　図１６Ａに示すように、本変形例に係る光学レンズ１５５は、複数の微小レンズ１５５ａ、１５５ｂ、１５５ｃ、１５５ｄ、１５５ｅ、１５５ｆ、１５５ｇ、１５５ｈ及び１５５ｉが形成された微小レンズ領域１５５Ｒを有する。本変形例では、図１６Ａに示す微小レンズ領域１５５Ｒにおける複数の四角形は、いずれも微小レンズを示し、その一部だけに符号を付している。
　図１６Ａに示すように、複数の微小レンズの少なくとも一部の、複数のレーザ光の光軸方向視における形状は、四角形状である。本実施の形態では、複数の微小レンズの光軸方向視（つまり、図１６Ａのｚ軸方向視）における形状は、四角形状である。これにより、隣り合う微小レンズ間の隙間を最小限に低減することができる。したがって、レンズとして作用しない隙間の領域を最小化できるので、複数のレーザ光をより効率よく励起光として利用できる。図１６Ａに示す四角形の短軸幅Ｗ１と長軸幅Ｗ２とは、図５の半導体レーザ発光装置１９の一つの発光領域からのレーザ出射パターンの形状により設定されている。より具体的には図５のレーザ光１１１ａ又は１１１ｂのレーザ光強度分布の１／ｅ２で定義したｘ軸方向の水平幅とｙ軸方向の垂直幅との比により設置されており、垂直幅／水平幅＝Ｗ２／Ｗ１とすればよい。また図１６Ｂ及び図１６Ｃに示すように、微小レンズ領域１５５Ｒは、断面鋸状の凹凸形状を有し、凸部の各々が微小レンズを形成する。図１６Ａ～１６Ｃに示すように、光学レンズ１５５は、アレイ状に配列された複数の微小レンズを有するフレネルレンズである。微小レンズ領域１５５Ｒの凹凸形状は、光学レンズ１５５の半導体レーザ発光装置１９側の表面に設けられている。
　［２Ａ－２．照明装置の動作］
　本変形例において、装置の動作も構成と同じく、実施の形態２の照明装置２００の動作と同様であるところは説明を省略する。実施の形態２では、蛍光体９０の発光面での収束光のｘｙ平面での二次元強度分布が六角形状であったが、本変形例では、四角形状となる。その結果、反射鏡７０の第２の焦点近傍（焦点領域）の位置ｆ２ｎでの第１の強度分布領域１１０ｒの形状も実施の形態２と異なる。本変形例に係る第１の強度分布領域１１０ｒについて、図１７を用いて説明する。図１７は、本変形例に係る照明装置の反射鏡７０の第２の焦点近傍（焦点領域）におけるｘｙ平面での蛍光の投影像の模式図である。図１７に示すように、本変形例では、第１の強度分布領域１１０ｒも微小レンズの形状と同様に四角形状になる。この場合にも、第１の強度分布領域１１０ｒの形状を、例えば正方形に近づけることによって、回転楕円面状である反射面７１との親和性を高めることができる。これにより、本変形例に係る照明装置の蛍光照射領域で高い照度均一性を得ることができる。
　［２Ａ－３．まとめ］
　以上のように、本実施の形態の変形例に係る照明装置において、光学レンズ１５５の複数の微小レンズの少なくとも一部の、光軸方向視における形状は、四角形状である。
　これにより、隣り合う微小レンズ間の隙間を最小限に低減することができる。したがって、レンズとして作用しない隙間の領域を最小化できるので、半導体レーザ素子１からの二つのレーザ光をより効率よく励起光として利用できる。さらに蛍光体９０の発光面９１でのレーザ光強度分布をほぼ正方形とすることが可能なため、回転楕円面状の反射面７１を有する反射鏡７０との親和性が良く、蛍光照射領域で高い照度均一性を得ることができる。
　以上、本開示に係る発光装置及び照明装置について、実施の形態及び変形例に基づいて説明したが、本開示は、上記の実施の形態及び変形例に限定されるものではない。
　例えば、上記実施の形態において、照明装置は、青色蛍光体と黄色蛍光体とによって白色光を出射するように構成したが、これに限らない。例えば、青色蛍光体と赤色蛍光体と緑色蛍光体とを用いて白色光を出射するように構成してもよいし、これ以外の組み合わせの蛍光体で白色光を出射するように構成してもよい。
　また、上記各実施の形態では、半導体レーザ素子１は、二つのレーザ光を出射するが、半導体レーザ素子１が出射するレーザの個数は、二つに限定されず、三つ以上でもよい。また、半導体レーザ素子１の複数の発光領域は、一列に配列されていてもよいし、それ以外の態様で配列されていてもよい。例えば、半導体レーザ素子１の複数の発光領域は、マトリクス状に配列されていてもよい。
　また、上記実施の形態１では、非球面レンズ５０の焦点より非球面レンズ５０から近い位置において収束光の強度を均一とする構成を採用したが、本開示の構成はこれに限定されない。非球面レンズ５０の形状、半導体レーザ素子１の複数のレーザ光の配置などを調整することにより、非球面レンズ５０の焦点より非球面レンズ５０から遠い位置において収束光の強度を均一とすることも可能である。
　また、上記実施の形態２では、光学レンズ５５の焦点より光学レンズ５５から遠い位置において収束光の強度を均一とする構成を採用したが、本開示の構成はこれに限定されない。光学レンズ５５の微小レンズの形状及び配置、半導体レーザ素子１の複数のレーザ光の配置などを調整することにより、光学レンズ５５の焦点より非球面レンズ５０から近い位置において収束光の強度を均一とすることも可能である。
　例えば、各実施の形態及び変形例に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態及び変形例における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。
　本開示の照明装置は、工場もしくは体育館等に用いられる高天井スポット照明、店舗照明等の産業用照明等に適用することができる。
　１　半導体レーザ素子（レーザ光源）
　２　サブマウント
　１０ａ　ベース
　１０ｂ　ステム
　１１ａ、１１ｂ　光導波路
　１２　キャップ
　１３　窓ガラス
　１４　電極ピン
　１９　半導体レーザ発光装置
　２０　金属ベース部材
　３０　ヒートシンク
　４０　レンズ保持部材
　５０　非球面レンズ（光学レンズ）
　５１、５１ａ、５１ｂ、５１ａａ、５１ａｂ、５１ａｃ、５１ａｄ、５１ａｅ、５１ａｙ、５１ｂａ、５１ｂｃ、５１ｂｅ、５１ｆｙ、５１ｇｙ、５１ｈｙ、５１ｉｙ　収束光
　５１ｃ　近軸光線
　５１ｅ　光線
　５２ａａｆ、５２ａｃｆ、５２ａｅｆ、５２ａｙｆ、５２ｂａｆ、５２ｂｃｆ、５２ｂｅｆ、５２ｆｙｆ、５２ｈｙｆ　焦点
　５５、１５５　光学レンズ
　５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄ、５５ｅ、５５ｆ、５５ｇ、５５ｈ、５５ｉ、１５５ａ、１５５ｂ、１５５ｃ、１５５ｄ、１５５ｅ、１５５ｆ、１５５ｇ、１５５ｈ、１５５ｉ　微小レンズ
　５５Ｒ、１５５Ｒ　微小レンズ領域
　６０　連結部材
　７０、１１１４、１２０８　反射鏡
　７１　反射面
　７５　開口
　８０　支持部材
　８５　高反射基板
　９０、１１１２　蛍光体
　９１　発光面
　１００、２００　照明装置
　１１０、１１４、１１５　蛍光
　１１０ｒ　第１の強度分布領域
　１１１、１１１ａ、１１１ｂ　レーザ光
　１１５ｒ　第２の強度分布領域
　１０２０　光源ユニット
　１０３０　拡大図
　１１０２　レーザモジュール
　１１０４　レーザダイオード
　１１０６　基板
　１１１０　レンズ
　１１１６　光透過部
　１２０４　透過用部材
　１２０６　ハウジング

Claims (7)

  1. 　複数のレーザ光を出射するレーザ光源と、
    　前記複数のレーザ光が入射され、入射された前記複数のレーザ光を収束光に変換する光学レンズと、
    　前記収束光が励起光として照射されることにより蛍光を発する蛍光体と、
    　第１の焦点及び第２の焦点を有し、前記蛍光を反射する反射鏡とを備え、
    　前記蛍光体は、前記反射鏡の前記第１の焦点の焦点領域であって、前記光学レンズの焦点より前記収束光の光軸方向にずれた位置に配置される
    　照明装置。
  2. 　前記反射鏡の前記第２の焦点の焦点領域での前記蛍光の投影像が第１の強度分布領域と、前記第１の強度分布領域より前記蛍光の強度が小さい第２の強度分布領域とを有し、
    　前記第１の強度分布領域が前記第２の強度分布領域に含まれ、かつ、前記第１の強度分布領域の中心と前記第２の強度分布領域の中心とが合致する
    　請求項１に記載の照明装置。
  3. 　前記レーザ光源は、一つの積層体に複数の発光領域を有する半導体レーザ素子である
    　請求項１又は２に記載の照明装置。
  4. 　前記光学レンズは、非球面レンズであり、前記複数のレーザ光の拡がり角が大きい方向における光強度分布を均一化する機能を有し、
    　前記蛍光体は、前記光学レンズの焦点より前記光学レンズから近い位置に配置される
    　請求項１～３のいずれか１項に記載の照明装置。
  5. 　前記光学レンズは、複数の微小レンズが形成された微小レンズ領域を有し、
    　前記複数の微小レンズの各々は異なる焦点を有し、
    　前記蛍光体は前記複数の微小レンズの各々の焦点より前記光学レンズから遠い位置に配置され、
    　前記複数のレーザ光のうち前記複数の微小レンズによってそれぞれ集光される複数の成分が前記蛍光体の発光面で重なることによって、前記発光面において、前記複数のレーザ光の拡がり角が大きい方向及び小さい方向における各光強度分布が均一化される
    　請求項１～３のいずれか１項に記載の照明装置。
  6. 　前記複数の微小レンズの少なくとも一部の、前記複数のレーザ光の光軸方向視における形状は、四角形状又は六角形状である
    　請求項５に記載の照明装置。
  7. 　前記反射鏡は、回転楕円面状の反射面を有する
    　請求項１～６のいずれか１項に記載の照明装置。
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