WO2024084935A1 - 照明装置 - Google Patents

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WO2024084935A1
WO2024084935A1 PCT/JP2023/035871 JP2023035871W WO2024084935A1 WO 2024084935 A1 WO2024084935 A1 WO 2024084935A1 JP 2023035871 W JP2023035871 W JP 2023035871W WO 2024084935 A1 WO2024084935 A1 WO 2024084935A1
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WO
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light
lens
excitation light
lighting device
wavelength conversion
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PCT/JP2023/035871
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English (en)
French (fr)
Inventor
新 上野
絵梨 竹内
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京セラ株式会社
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    • 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
    • F21V7/00—Reflectors for light sources
    • F21V7/22—Reflectors for light sources characterised by materials, surface treatments or coatings, e.g. dichroic reflectors
    • F21V7/28—Reflectors for light sources characterised by materials, surface treatments or coatings, e.g. dichroic reflectors characterised by coatings
    • 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
    • F21V9/00—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
    • F21V9/20—Dichroic filters, i.e. devices operating on the principle of wave interference to pass specific ranges of wavelengths while cancelling others
    • 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
    • F21V9/00—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
    • F21V9/30—Elements containing photoluminescent material distinct from or spaced from the light source
    • F21V9/38—Combination of two or more photoluminescent elements of different materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/30—Semiconductor lasers

Definitions

  • This disclosure relates to a lighting device.
  • devices have been proposed that include a light source, a wavelength conversion element, and an optical component that reflects light from the light source to the wavelength conversion element and transmits light from the wavelength conversion element (for example, Patent Document 1).
  • a lighting device is disclosed.
  • the lighting device emits illumination light into an external illumination space.
  • the lighting device includes a housing, a light source, an aspherical lens, a wavelength conversion member, and a wavelength separation filter.
  • the housing has a first opening that opens into the illumination space.
  • the light source emits excitation light into the inside of the housing.
  • the aspherical lens is located inside the housing.
  • the excitation light from the light source is incident on the aspherical lens.
  • the aspherical lens flattens the intensity distribution of the excitation light.
  • the wavelength conversion member is located inside the housing.
  • the excitation light from the aspherical lens is incident on the wavelength conversion member.
  • the wavelength conversion member emits fluorescence as illumination light having a spectrum different from that of the excitation light based on the excitation light.
  • the wavelength separation filter is located inside the housing, and guides the excitation light from the aspherical lens to the wavelength conversion member and guides the fluorescence from the wavelength conversion member to the first opening.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an optical system of the illumination device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a configuration of an optical system viewed along a fast axis.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an optical system configuration viewed along the slow axis.
  • 4 is a graph for explaining the shape of an aspheric surface of an aspheric lens.
  • 1 is a graph for explaining the shape of an aspheric surface.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an intensity distribution of excitation light. 1 is a graph for explaining aspheric surface shapes corresponding to a plurality of Conic coefficients.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a configuration of an illumination device according to a second embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a configuration of an illumination device according to a third embodiment. 13 is an enlarged view illustrating a schematic view of a portion of another example of the light reducing structure. FIG. FIG. 13 is a diagram illustrating another example of the configuration of the lighting device according to the third embodiment.
  • FIG. 2 is an enlarged view showing a configuration of a portion of the lighting device.
  • the inventor has created a technology for reducing unevenness in illumination light in a lighting device.
  • the following describes the first to fourth embodiments of the technology with reference to the drawings.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of the lighting device 1 according to the first embodiment.
  • the lighting device 1 is a device that emits fluorescence L1 as illumination light to an external lighting space S1.
  • the lighting space S1 is, for example, a space where a person can stay or pass through, and may be, for example, an indoor space of a specific building or a passage space connecting each room.
  • the lighting device 1 is disposed, for example, on the ceiling of the lighting space S1.
  • the fluorescence L1 emitted from the lighting device 1 can directly illuminate an object in the lighting space S1.
  • directly means that the fluorescence L1 is irradiated to the object without passing through optical components such as a lens and a spatial light modulation unit.
  • a person in the lighting space S1 can visually recognize the shape and color of the object illuminated by the fluorescence L1.
  • the lighting device 1 includes a light source 2, an optical system 3, a wavelength conversion member 4, a wavelength separation filter 5, an optical system 6, and a housing 7.
  • a light source 2 As shown in FIG. 1, the lighting device 1 includes a light source 2, an optical system 3, a wavelength conversion member 4, a wavelength separation filter 5, an optical system 6, and a housing 7.
  • a wavelength conversion member 4 As shown in FIG. 1, the lighting device 1 includes a light source 2, an optical system 3, a wavelength conversion member 4, a wavelength separation filter 5, an optical system 6, and a housing 7.
  • the housing 7 houses the light source 2, the optical system 3, the wavelength conversion member 4, the wavelength separation filter 5, and the optical system 6.
  • the housing 7 includes a housing section 71 and a housing section 72.
  • the housing section 71 houses the wavelength conversion member 4, the wavelength separation filter 5, and the optical system 6, and the housing section 72 houses the light source 2 and the optical system 3.
  • the housing 7 has an exit opening (corresponding to a first opening) 7a.
  • the exit opening 7a is formed at the end of the housing part 71. Fluorescence L1 as illumination light is emitted from the exit opening 7a to the illumination space S1.
  • the exit opening 7a is a space that connects the internal space of the housing 7 and the illumination space S1.
  • the exit opening 7a functions as an outlet for the fluorescence L1 from the internal space of the housing 7 to the illumination space S1.
  • a lens does not have to be located inside the exit opening 7a.
  • optical components such as a lens and a spatial light modulation unit do not have to be located forward of the exit opening 7a in the emission direction.
  • the housing 71 has an elongated shape that is long in the first direction.
  • the lighting device 1 is installed on the ceiling, the lighting device 1 is installed on the ceiling with the first direction aligned along the vertical direction.
  • the light source 2, the optical system 3, and the wavelength separation filter 5 are aligned along the second direction that intersects with the first direction.
  • the housing 72 is attached to the side of the housing 71, and the internal space of the housing 72 and the internal space of the housing 71 are connected to each other through an opening 74 formed in the side of the housing 71.
  • the light source 2 emits excitation light L0 into the housing 7.
  • the light source 2 has an emission portion (e.g., an emission surface) 201 that emits the excitation light L0.
  • the excitation light L0 may be, for example, light having a peak in a wavelength range of 415 nm or less, more specifically, in a wavelength range of 380 nm or more and 415 nm or less.
  • the excitation light L0 may be purple light having a peak near 405 nm.
  • the excitation light L0 is not necessarily limited to purple light, and may be, for example, blue light having a peak near 450 nm.
  • the intensity distribution of the excitation light L0 immediately after the light source 2 has, for example, a mountain-like shape.
  • the intensity distribution here refers to the intensity distribution in a cross section perpendicular to the direction of light propagation.
  • the intensity distribution of the excitation light L0 immediately after the light source 2 is the intensity distribution of the excitation light L0 in a cross section perpendicular to the optical axis AX0 of the light source 2.
  • the intensity distribution of this excitation light L0 has, for example, a mountain-like shape in which the intensity in the center is higher than the intensity in the peripheral area.
  • the intensity distribution has a single mountain-like shape with a single peak intensity.
  • the intensity distribution of the excitation light L0 in a cross section immediately after the emission part 201 of the light source 2 is shown diagrammatically directly below the light source 2.
  • the excitation light L0 from the light source 2 is incident on the wavelength conversion member 4 via the optical system 3, the wavelength separation filter 5, and the lenses 61B and 61A of the optical system 6, as described below.
  • the optical system 3 can adjust the intensity distribution of the excitation light L0. Specifically, the optical system 3 flattens the intensity distribution of the excitation light L0.
  • the optical system 3 includes an aspherical lens 31.
  • the aspherical lens 31 can adjust the intensity distribution of the excitation light L0 by refracting each ray of the excitation light L0. As described in detail later, the aspherical lens 31 refracts each ray of the excitation light L0 so that the intensity distribution of the excitation light L0 on the wavelength conversion member 4 is flattened.
  • the intensity distribution of the excitation light L0 on the wavelength conversion member 4 is shown diagrammatically to the right of the wavelength conversion member 4.
  • the intensity distribution of the excitation light L0 on the wavelength conversion member 4 has a so-called top hat shape.
  • the optical system 3 may further include a cylindrical lens 32.
  • the cylindrical lens 32 can adjust the aspect ratio in the intensity distribution of the excitation light L0.
  • the cylindrical lens 32 will be described in detail later.
  • the excitation light L0 from the optical system 3 passes through the opening 74 and enters the wavelength separation filter 5.
  • the wavelength separation filter 5 guides the excitation light L0 to the wavelength conversion member 4.
  • the wavelength separation filter 5 reflects the excitation light L0 toward the wavelength conversion member 4 and guides the excitation light L0 to the wavelength conversion member 4.
  • the excitation light L0 from the wavelength separation filter 5 enters the wavelength conversion member 4 via lenses 61B and 61A.
  • the wavelength conversion member 4 contains a phosphor.
  • the wavelength conversion member 4 emits fluorescence L1 based on the incident excitation light L0.
  • the fluorescence L1 has a spectrum different from that of the excitation light L0. Specifically, the peak wavelength of the fluorescence L1 is longer than the peak wavelength of the excitation light L0, and the fluorescence L1 is visible light.
  • the fluorescence L1 travels from the wavelength conversion member 4 toward the wavelength separation filter 5, and in the example of FIG. 1, it is incident on the wavelength separation filter 5 via lenses 61A and 61B.
  • the wavelength separation filter 5 guides the fluorescence L1 to the emission opening 7a. In the example of FIG. 1, the wavelength conversion member 4, the wavelength separation filter 5, and the emission opening 7a are arranged in this order along the first direction, so the wavelength separation filter 5 transmits the fluorescence L1 from the wavelength conversion member 4 to the emission opening 7a side.
  • the optical system 6 includes one or more lenses 61 located on the path of the fluorescence L1 between the wavelength conversion member 4 and the exit opening 7a.
  • lenses 61A, 61B, and 61C are shown as the lenses 61.
  • Lenses 61A to 61C are lined up between the wavelength conversion member 4 and the exit opening 7a.
  • lenses 61A and 61B are located between the wavelength conversion member 4 and the wavelength separation filter 5.
  • Lens 61A is located closer to the wavelength conversion member 4 than lens 61B.
  • Lens 61C is located between the wavelength separation filter 5 and the exit opening 7a. Therefore, in the example of FIG. 1, the wavelength conversion member 4, lens 61A, lens 61B, wavelength separation filter 5, lens 61C, and exit opening 7a are arranged in this order along the first direction.
  • the optical system 6 focuses the fluorescence L1 on a virtual image plane IS1 on the side of the exit opening 7a, while emitting it from the exit opening 7a at a predetermined light distribution angle ⁇ 2.
  • the light distribution angle ⁇ 2 here is, for example, the spread angle of a portion of the fluorescence L1 that has half the peak intensity.
  • the light distribution angle ⁇ 2 can also be called the half-value angle.
  • the optical system 6 collects the fluorescence L1 on the side of the exit opening 7a, while emitting it from the exit opening 7a at a predetermined light distribution angle ⁇ 2.
  • the optical system 6 forms an image of the fluorescence L1 in the wavelength conversion member 4 on a virtual image plane IS1
  • the optical system 6 can also be said to be a so-called imaging optical system.
  • the virtual image plane IS1 may be a flat surface or a curved surface. If the image plane IS1 is a curved surface, an inexpensive lens can be used as the lens 61 of the optical system 6.
  • the lighting device 1 can emit the fluorescent light L1 into the illumination space S1. Moreover, this lighting device 1 includes an aspherical lens 31.
  • the aspherical lens 31 refracts each ray of the excitation light L0 so as to flatten the intensity distribution of the excitation light L0 on the wavelength conversion member 4. Therefore, the excitation light L0 is more uniformly incident on the wavelength conversion member 4.
  • the aspherical lens 31 causes excitation light L0 having a more uniform intensity distribution to be incident on the wavelength conversion member 4.
  • excitation light L0 having a top-hat shaped intensity distribution is incident on the wavelength conversion member 4. This allows the wavelength conversion member 4 to emit fluorescence L1 more uniformly. Therefore, the lighting device 1 can emit fluorescence L1 into the illumination space S1 with less unevenness, and can realize a high-quality illumination space S1 with less glare.
  • the lighting device 1 can emit the fluorescence L1 into the illumination space S1 with higher efficiency.
  • the temperature of the central part of the wavelength conversion member 4 becomes high, which is likely to lead to thermal deterioration of the wavelength conversion member 4.
  • excitation light L0 which has a lower peak intensity and a more uniform intensity distribution, is incident on the wavelength conversion member 4, so the degree of thermal deterioration of the wavelength conversion member 4 can be reduced.
  • the intensity distribution of the excitation light L0 is flattened by the aspherical lens 31, more of the excitation light L0 can be incident on the wavelength conversion member 4.
  • the intensity distribution of the excitation light L0 is flattened, but the excitation light L0 is scattered on the surface of the ground glass or at the boundaries between the lenses of the array lens, so the amount of excitation light L0 incident on the wavelength conversion member 4 decreases.
  • the aspherical lens 31 can transmit more excitation light L0, so the amount of excitation light L0 incident on the wavelength conversion member 4 can be increased. In other words, the lighting device 1 can emit fluorescence L1 into the illumination space S1 more efficiently.
  • the thickness of the aspherical lens 31 is not particularly large, the size of the lighting device 1 can be reduced compared to when a light-guiding member such as a rod lens is used.
  • the above description is not intended to prohibit the lighting device 1 of this embodiment from including optical components such as frosted glass, an array lens, and a rod lens in addition to the aspheric lens 31.
  • the light source 2 is, for example, a light emitting element such as a semiconductor laser element such as a laser diode (LD), a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL), a light emitting diode (LED), and a super luminescent diode (SLD).
  • the light source 2 may include a single light emitting element.
  • the emission section 201 of the light source 2 may be an emission end of the light emitting element.
  • the light emitting element may emit, for example, a 405 nm violet laser light.
  • a gallium nitride (GaN) based semiconductor laser that emits the excitation light L0 may be used.
  • the light source 2 can emit excitation light L0 having a mountain-shaped intensity distribution.
  • the spread angle of the excitation light L0 emitted by the light source 2 on a first axis perpendicular to the optical axis AX0 is larger than the spread angle on a second axis perpendicular to the optical axis AX0 and the first axis (see also FIG. 2).
  • the first axis can also be called the fast axis.
  • the second axis can also be called the slow axis.
  • the spread of the excitation light L0 on the slow axis is shown diagrammatically.
  • Wavelength separation filter 5> 1 the wavelength separation filter 5 reflects the excitation light L0 toward the wavelength conversion member 4 and transmits the fluorescence L1 toward the exit opening 7a.
  • the wavelength separation filter 5 is also called a dichroic mirror.
  • the wavelength separation filter 5 includes, for example, a dielectric multilayer film 51 and a substrate 52.
  • the substrate 52 is a transparent plate-like member.
  • the substrate 52 is positioned such that its thickness direction intersects with the optical axis AX1 of the optical system 6 at approximately 45 degrees.
  • the dielectric multilayer film 51 is formed on the substrate 52.
  • the dielectric multilayer film 51 has a structure in which dielectric thin films are repeatedly laminated.
  • the dielectric for example, one or more materials selected from silicon oxide (SiO 2 ), titanium oxide (TiO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), tantalum oxide (Ta 2 O 5 ), and niobium oxide (Nb 2 O 3 ) are used.
  • SiO 2 silicon oxide
  • TiO 2 titanium oxide
  • Al 2 O 3 aluminum oxide
  • ZrO 2 zirconium oxide
  • tantalum oxide Ta 2 O 5
  • niobium oxide Nb 2 O 3
  • the wavelength conversion member 4 includes a phosphor.
  • the wavelength conversion member 4 may include, for example, BaMgAl10O17 :Eu, (Sr,Ca,Ba) 10 ( PO4 ) 6Cl2 :Eu, (Sr,Ba) 10 ( PO4 ) 6Cl2 :Eu , etc. as a wavelength conversion material (i.e., a fluorescent material) that converts the excitation light L0 into blue light.
  • the wavelength conversion member 4 may include, for example, (Sr,Ba,Ca) 5 ( PO4 ) 3Cl :Eu , Sr4Al14O25 :Eu, etc.
  • the wavelength conversion member 4 may contain, for example, SrSi2 (O,Cl) 2N2 :Eu, (Sr,Ba,Mg) 2SiO4 : Eu2 + , or ZnS:Cu,Al, Zn2SiO4 :Mn, etc. as a wavelength conversion material that converts the excitation light L0 to green light.
  • the wavelength conversion member 4 may contain, for example, Y2O2S :Eu, Y2O3 :Eu, SrCaClAlSiN3 : Eu2 + , CaAlSiN3 :Eu, or CaAlSi(ON) 3 :Eu, etc. as a wavelength conversion material that converts the excitation light L0 to red light.
  • the wavelength conversion member 4 may contain 3Ga5O12 :Cr, etc. as a wavelength conversion material that converts the excitation light L0 to light having a wavelength in the near - infrared region. If the wavelength conversion member 4 contains multiple types of wavelength converting materials corresponding to multiple colors of light, the wavelength conversion member 4 can emit fluorescence L1 with high color rendering.
  • the excitation light L0 is light having a peak at 380 nm to 415 nm and the wavelength conversion member 4 contains phosphors corresponding to red, green, and blue light, the color rendering of the fluorescence L1 can be particularly improved.
  • the wavelength conversion member 4 may also contain a resin such as a binder to connect the phosphor particles together.
  • the lenses 61 are formed of a material containing at least one of glass, such as optical glass, and resin, such as acrylic resin, for example. As shown in FIG 1, each lens 61 may be a biconvex lens.
  • the lens 61 is not limited to a convex lens, but may be a concave lens or a meniscus lens.
  • the lens 61 may be a spherical lens or an aspherical lens.
  • the optical system 6 forms an image of the object plane on a virtual image plane IS1. That is, in the example of FIG. 1, three lenses 61 can constitute an imaging optical system.
  • the surface 4a of the wavelength conversion member 4 has a conjugate relationship with the image plane IS1. Note that the conjugate relationship mentioned here does not have a strict meaning, and the part on the exit opening 7a side where the fluorescence L1 is most concentrated (the part where the size of the fluorescence L1 is smallest in the cross section perpendicular to the optical axis AX1 of the optical system 6) can be considered to be the image plane IS1.
  • the image plane IS1 may be located, for example, at the exit opening 7a.
  • the fluorescence L1 is collected at the image plane IS1 and is emitted through the exit opening 7a into the illumination space S1.
  • the image plane IS1 does not necessarily have to be located inside the exit opening 7a.
  • the image plane IS1 may be located slightly offset from the exit opening 7a in the direction of travel of the fluorescence L1 passing through the exit opening 7a. In other words, the image plane IS1 may be located slightly inside the housing 7 relative to the exit opening 7a, or slightly toward the illumination space S1.
  • the lens 61A located closest to the wavelength conversion member 4 is a convex lens. Therefore, the lens 61A can guide the fluorescence L1, which has a large divergence angle and is emitted from the wavelength conversion member 4, to the subsequent lens 61B at a smaller divergence angle.
  • the lens 61B is also a convex lens. Therefore, the lens 61B can guide the fluorescence L1, which diverges from the lens 61A, to the wavelength separation filter 5 while further reducing the divergence angle.
  • the lens 61B may refract the fluorescence L1 so that the fluorescence L1 passes through the wavelength separation filter 5 in a state closer to parallel light.
  • the lens 61C focuses the fluorescence L1 that has passed through the wavelength separation filter 5 on the side of the exit opening 7a, and emits it from the exit opening 7a at a predetermined light distribution angle ⁇ 2.
  • the optical system 6 reduces the cross-sectional size (e.g., light diameter) of the fluorescence L1 at the image plane IS1, making it less likely for the fluorescence L1 to be reflected or scattered by the inner wall of the exit opening 7a of the housing 7, realizing a more uniform, high-quality illumination space S1 with less glare.
  • the presence of the illumination device 1 when viewed from outside the exit opening 7a can be reduced.
  • FIGS. 2 and 3 are diagrams showing an example of the configuration of the optical system 3.
  • FIG. 2 shows a configuration of the optical system 3.
  • FIG. 3 shows an example of the configuration of the optical system 3 as viewed along the slow axis.
  • the aspherical lens 31 is formed of a material including at least one of glass such as optical glass and resin such as acrylic resin.
  • the aspherical lens 31 has an aspherical surface 31a and a surface 31b opposite to the aspherical surface 31a.
  • the surface 31b is the surface of the aspherical lens 31 facing the light source 2
  • the aspherical surface 31a is the surface of the aspherical lens 31 facing the light source 2.
  • the aspherical surface 31a has a concave shape.
  • the aspherical surface 31a may have a shape that is rotationally symmetric about the optical axis AX0.
  • FIG. 4 is a graph for explaining the shape of the aspheric surface 31a of the aspheric lens 31.
  • FIG. 4(a) shows the amount of sag z(h) at each position on the aspheric surface 31a
  • FIG. 4(b) shows the curvature at each position on the aspheric surface 31a.
  • the horizontal axis shows the distance h from the optical axis AX0.
  • the vertical axis shows the amount of sag z(h)
  • the vertical axis shows the curvature.
  • the graph in FIG. 4(a) shows the relationship between the sag amount z(h) and the distance h, and therefore shows the shape of the aspheric surface 31a itself in a cross section including the optical axis AX0.
  • the aspheric surface 31a may have a shape that follows, for example, one of the curves of a hyperbola.
  • the aspheric surface 31a may have a shape that follows one of the hyperbolic surfaces of a two-leaf hyperboloid.
  • a dashed line is used to show a graph of a sphere having the same curvature as the curvature at the center of the aspheric surface 31a.
  • the curvature of a circle is constant regardless of the distance h.
  • the curvature in a predetermined circular region R1 including the center of the aspheric surface 31a, gradually decreases as the distance h increases. That is, the curvature monotonically decreases in the circular region R1.
  • the predetermined circular region R1 may be, for example, a region that is concentric with the aspheric surface 31a and is about 50% or less of the diameter of the aspheric surface 31a, in other words, a region that is about 50% or less of the effective diameter of the aspheric lens 31.
  • the curvature increases slightly and gradually as the distance h increases.
  • the curvature has a minimum value at the boundary position between the circular region R1 and the annular region R2.
  • the maximum value of the curvature may be more than twice, more than 5 times, more than 10 times, or more than 20 times the minimum value of the curvature.
  • Figure 5 is also a graph for explaining the shape of aspheric surface 31a.
  • Figure 5(a) is a graph showing the relationship between the angle ⁇ (see also Figures 2 and 3) between the surface normal and the optical axis AX0 at each position within aspheric surface 31a and the distance h.
  • Figure 5(b) is a graph showing the relationship between the first-order differential value of angle ⁇ with respect to distance h and the distance h.
  • Figure 5(c) is a graph showing the relationship between the second-order differential value of angle ⁇ with respect to distance h and the distance h. Note that, for reference, Figure 5 also shows a graph of a spherical surface having the same curvature as the curvature at the center of aspheric surface 31a by a dashed line.
  • the first derivative of the angle ⁇ for the spherical surface increases monotonically with increasing distance h.
  • the first derivative of the angle ⁇ for the aspheric surface 31a gradually decreases as the distance h increases, approximately within the circular region R1.
  • the first derivative of the angle ⁇ decreases monotonically in the circular region R1.
  • the first derivative of the angle ⁇ increases slightly and gradually with increasing distance h, approximately within the annular region R2.
  • the maximum value of the first derivative of the angle ⁇ may be at least twice, at least five times, at least ten times, or at least twenty times the minimum value.
  • the second derivative of the angle ⁇ for the spherical surface also increases monotonically with increasing distance h.
  • the second derivative of the angle ⁇ for the aspheric surface 31a decreases once with increasing distance h, reaches a minimum value (local minimum value), and then increases.
  • the graph showing the relationship between the second derivative of the angle ⁇ and the distance h has a local minimum value. More specifically, the graph showing the relationship between the second derivative of the angle ⁇ and the distance h has a local minimum value in a region that is 30% or less of the effective diameter of the aspheric lens 31.
  • the second derivative of the angle ⁇ for the spherical surface is positive regardless of the distance h
  • the second derivative of the angle ⁇ for the aspheric surface 31a is negative in the entire region that is 30% or less of the effective diameter of the aspheric lens 31.
  • excitation light L0 is incident on the aspheric surface 31a of the aspheric lens 31.
  • the intensity distribution of the excitation light L0 immediately before it is incident on the aspheric surface 31a is shown typically to the left of the aspheric surface 31a, and the cross-sectional shape of the excitation light L0 is shown typically below the intensity distribution.
  • the central light of the excitation light L0 is referred to as central light L0a.
  • the central light L0a is a portion of the excitation light L0 whose intensity is, for example, 50% or more of the peak intensity.
  • the light of the excitation light L0 that is outside the central light L0a is referred to as peripheral light L0b.
  • the peripheral light L0b is a portion of the excitation light L0 whose intensity is, for example, less than 50% of the peak intensity.
  • the first central portion 31aa is the portion of the aspheric surface 31a that is closer to the optical axis AX0 than the first non-central portion 31ab.
  • the first central portion 31aa is, for example, a region within the circular region R1 (see also FIG. 4(b)). That is, the outer peripheral edge of the first central portion 31aa is, for example, located within the circular region R1.
  • the outer peripheral edge of the first central portion 31aa is also the boundary between the first central portion 31aa and the first non-central portion 31ab.
  • the first non-central portion 31ab may also be a region within the circular region R1 (see also FIG. 4(b)). That is, the outer peripheral edge of the first non-central portion 31ab may also be located within the circular region R1.
  • the curvature at each position of the first central portion 31aa and the first non-central portion 31ab monotonically decreases as it moves from the center to the outside.
  • the curvature of the first central portion 31aa is greater than the curvature of the first non-central portion 31ab.
  • the average value of the curvature of the first central portion 31aa is greater than the average value of the curvature of the first non-central portion 31ab.
  • the minimum value of the curvature of the first central portion 31aa may be greater than the maximum value of the curvature of the first non-central portion 31ab.
  • the central light L0a is refracted at the first central portion 31aa with a larger refractive power (see also FIG. 2). Therefore, the spread angle of the central light L0a that passes through the aspherical lens 31 increases. In other words, the central light L0a spreads more as it passes through the aspherical lens 31. Here, the spread angle of the central light L0a increases more as it is closer to the center.
  • the curvature of the first non-central portion 31ab is relatively small, the peripheral light L0b is refracted at the first non-central portion 31ab with a smaller refractive power.
  • the spread angle of the peripheral light L0b does not increase much compared to the increase in the spread angle of the central light L0a.
  • the peripheral light L0b does not spread much as it passes. Therefore, the density of the central light becomes relatively smaller as it moves away from the aspherical lens 31, and the density of the peripheral light becomes relatively larger as it moves away from the aspherical lens 31.
  • the width of the central light L0a whose intensity is 50% or more of the peak intensity, becomes relatively wider as it moves away from the aspheric lens 31, and the width of the peripheral light L0b, whose intensity is less than 50% of the peak intensity, becomes relatively narrower. In other words, the intensity distribution becomes flatter.
  • the excitation light L0 from the aspherical lens 31 passes through the cylindrical lens 32, the wavelength separation filter 5, the lens 61B, and the lens 61A in this order, and enters the wavelength conversion member 4.
  • the shape of the aspherical surface 31a of the aspherical lens 31 can be designed so that the intensity distribution of the excitation light L0 on the surface 4a of the wavelength conversion member 4 has a top hat shape (in other words, a trapezoidal shape).
  • Figure 6 is a diagram showing an example of the intensity distribution of the excitation light L0.
  • Figure 6(a) shows an example of the intensity distribution of the excitation light L0 immediately after the light source 2.
  • Figure 6(a) shows an example of the intensity distribution of the excitation light L0 between the light source 2 and the optical system 3.
  • Figure 6(b) shows an example of the intensity distribution of the excitation light L0 in the wavelength conversion member 4. Note that in Figure 6(b), the intensity distribution of the excitation light L0 immediately after the light source 2 is shown by a two-dot chain line.
  • the intensity distribution of the excitation light L0 immediately after the light source 2 has a single mountain-shaped shape.
  • the width of the region where the intensity is 90% or more of the peak intensity is referred to as the first width D1
  • the width of the region where the intensity is 50% or more of the peak intensity is referred to as the second width D2.
  • the ratio of the first width D1 to the second width D2 may be, for example, 0.5 or less.
  • the intensity distribution of the excitation light L0 in the wavelength conversion member 4 has a top hat shape.
  • the intensity distribution has a single trapezoid shape.
  • the ratio of the first width D1 to the second width D2 may be 0.7 or more.
  • the aspheric lens 31 refracts the excitation light L0 having a ratio of 0.5 or less, thereby causing the excitation light L0 having a ratio of 0.7 or more to be incident on the surface 4a of the wavelength conversion member 4.
  • the shape of the aspheric surface 31a may be expressed by the following formula.
  • z(h) indicates the amount of sag
  • k indicates the Conic coefficient
  • R0 indicates the radius of curvature at the center of the aspheric surface 31a
  • An (n is an even number) indicates the coefficient of the higher order term.
  • FIG. 7 is a graph for explaining the shape of the aspheric surface 31a corresponding to each of a plurality of conic coefficients k.
  • FIG. 7(a) is a graph showing the relationship between the sag amount z(h) of the aspheric surface 31a and the distance h
  • FIG. 7(b) is a graph showing the relationship between the second derivative of the angle ⁇ and the distance h.
  • Graphs Gz1 to Gz7 are shown in FIG. 7(a).
  • Graphs Gz1 to Gz7 show the relationship between the sag amount z(h) and the distance h when the conic coefficient k is 0, -1, -5, -10, -20, -40, and -60, respectively.
  • Graphs G ⁇ 1 to G ⁇ 7 are shown in FIG. 7(b).
  • Graphs G ⁇ 1 to G ⁇ 7 show the relationship between the second derivative of the angle ⁇ and the distance h when the conic coefficient k is 0, -1, -5, -10, -20, -40, and -60, respectively.
  • the minimum value of the graph showing the relationship between the second derivative of the angle ⁇ and the distance h is indicated by a hollow circle.
  • the smaller the Conic coefficient k the smaller the curvature of the outer periphery of the aspheric surface 31a.
  • the curvature of the aspheric surface 31a gradually becomes smaller toward the outer periphery, and in a cross section including the optical axis AX0, the outer periphery of the aspheric surface 31a approaches a straight line shape.
  • the outer periphery of the aspheric surface 31a approaches the shape of the side of a cone.
  • the curvature of the central part of the aspheric surface 31a does not become much smaller than that of the outer periphery even if the Conic coefficient k becomes smaller.
  • the aspheric lens 31 can effectively reduce the increase in the spread angle of the peripheral light L0b of the excitation light L0 while maintaining the effect of increasing the spread angle of the central light L0a of the excitation light L0. As a result, the aspheric lens 31 can more appropriately flatten the intensity distribution of the excitation light L0.
  • the Conic coefficient k may be, for example, -60 or more and -3 or less. This allows the aspheric lens 31 to more appropriately flatten the intensity distribution of the excitation light L0 in which the ratio of the first width D1 to the second width D2 is 0.5 or less. Furthermore, the Conic coefficient k may be -60 or more and -10 or less, -60 or more and -20 or less, or -45 or more and -35 or less. The narrower the range that is applied among the above ranges, the more appropriately the aspheric lens 31 can flatten the intensity distribution of the excitation light L0.
  • the excitation light L0 is incident on a range of 30% or less of the effective diameter of the aspherical surface 31a of the aspherical lens 31.
  • the aspherical lens 31 can further appropriately flatten the intensity distribution.
  • the smaller the Conic coefficient k the closer the position of the minimum value is to the center of the aspheric surface 31a. Also, the smaller the Conic coefficient k, the smaller the minimum value. As can be seen from FIG. 7(b), the minimum value may be 30% or less of the effective diameter of the aspheric lens 31, or it may be 25% or less. In this case, the Conic coefficient k is -3 or less.
  • the excitation light L0 transmitted through the aspherical lens 31 spreads as it travels towards lens 61B, is refracted by the convex lenses 61B and 61A, and is focused on the wavelength conversion member 4.
  • the aspherical surface 31a of the concave aspherical lens 31 can increase the cross-sectional size of the excitation light L0 incident on lens 61B. This allows the excitation light L0 to be incident on the surface 4a of the wavelength conversion member 4 over a sufficiently sized incident area. Therefore, the wavelength conversion member 4 can emit fluorescence L1 over a wider range.
  • the surface 31b of the aspherical lens 31 has a convex shape.
  • the surface 31b may have a shape that is rotationally symmetric about the optical axis AX0.
  • the aspherical surface 31a has a concave shape, and the surface 31b on the opposite side has a convex shape, so that the aspherical lens 31 is a so-called meniscus lens. Since the surface 31b of the aspherical lens 31 has a convex shape, the surface 31b can refract the excitation light L0 so that the spread angle of the excitation light L0 is reduced.
  • the concave aspherical surface 31a of the aspherical lens 31 increases the spread angle of the excitation light L0, but the convex surface 31b reduces the spread angle of the excitation light L0. Therefore, the amount of change in the spread angle of the excitation light L0 due to transmission through the aspherical lens 31 can be reduced. This can reduce the possibility that the incidence area of the excitation light L0 will unnecessarily spread on the surface 4a of the wavelength conversion member 4 away from the optical system 3.
  • the surface 31b of the aspherical lens 31 may be spherical or aspherical.
  • the curvature of the second central portion 31ba of the surface 31b may be greater than the curvature of the second non-central portion 31bb of the surface 31b.
  • the curvature of the surface 31b may monotonically decrease from the center toward the outside in a region including both the second central portion 31ba and the second non-central portion 31bb.
  • the surface 31b may have a shape along a hyperbolic surface.
  • the central light L0a of the excitation light L0 may be incident on the second central portion 31ba
  • the peripheral light L0b of the excitation light L0 may be incident on the second non-central portion 31bb.
  • the shape of surface 31b may be the same as that of aspheric surface 31a.
  • a graph showing the relationship between the second derivative of angle ⁇ and distance h for surface 31b may have a minimum value.
  • the minimum value may be located within a region that is 30% or less of the effective diameter of aspheric lens 31.
  • the Conic coefficient k may be within the above-mentioned range.
  • the central light L0a is refracted at surface 31b so that its spread angle becomes smaller, and the peripheral light L0b is refracted at surface 31b so that its spread angle is not reduced as much as that of the central light L0a. Therefore, the central light L0a can be incident on an area of the aspheric surface 31a with a larger curvature. In other words, since the curvature of the aspheric surface 31a is larger toward the center, the central light L0a is incident on the first central portion 31aa with a larger curvature. Therefore, the aspheric surface 31a can refract the more intense central light L0a at the first central portion 31aa with a larger curvature, and the spread angle of the central light L0a can be made larger. Therefore, the central light L0a of the excitation light L0 can be broadened further, and the intensity distribution can be made flatter.
  • Cylindrical lens 32> 1 to 3 the optical system 3 further includes a cylindrical lens 32.
  • the cylindrical lens 32 is formed of a material including at least one of glass such as optical glass and resin such as acrylic resin. In the example of FIG. 1, the cylindrical lens 32 is located between the aspheric lens 31 and the wavelength separation filter 5.
  • the cylindrical lens 32 adjusts the aspect ratio of the cross-sectional shape of the excitation light L0.
  • the cylindrical lens 32 can adjust the ratio between the width of the excitation light L0 on the fast axis and the width of the excitation light L0 on the slow axis.
  • the width of the light may be, for example, the width of a region having an intensity equal to or greater than half e of the peak intensity.
  • "e” is called the Napier's number.
  • the cylindrical lens 32 may adjust the aspect ratio of the excitation light L0, for example, so that the aspect ratio of the cross-sectional shape of the excitation light L0 on the surface 4a of the wavelength conversion member 4 approaches the aspect ratio of the surface 4a of the wavelength conversion member 4.
  • the cylindrical lens 32 is a convex-plano lens. That is, the cylindrical lens 32 has a convex surface 32a and a flat surface 32b.
  • the flat surface 32b is located on the light source 2 side with respect to the convex surface 32a.
  • the flat surface 32b is located on the aspheric lens 31 side with respect to the convex surface 32a.
  • the convex surface 32a may be spherical.
  • the cylindrical lens 32 is located with its power direction along the fast axis. According to this, in a cross section parallel to the slow axis and the optical axis AX0 (see FIG.
  • the spread angle of the excitation light L0 hardly changes before and after the cylindrical lens 32, and in a cross section parallel to the fast axis and the optical axis AX0 (see FIG. 3), the spread angle of the excitation light L0 is reduced by the cylindrical lens 32. Therefore, the difference between the fast axis and the slow axis of the spread angle of the excitation light L0 transmitted through the cylindrical lens 32 can be reduced. Therefore, the aspect ratio of the cross-sectional shape of the excitation light L0 approaches 1 as it moves away from the cylindrical lens 32.
  • the aspherical lens 31 and the cylindrical lens 32 may be in contact with each other.
  • the outer periphery 31ac of the aspherical surface 31a of the aspherical lens 31 may be a plane perpendicular to the optical axis AX0.
  • the outer periphery 31ac may be a portion located outside the first non-central portion 31ab, and may be a portion on which the excitation light L0 is not incident.
  • the outer periphery 31ac of the aspherical lens 31 may be in contact with the plane 32b of the cylindrical lens 32, or may be bonded to the plane 32b of the cylindrical lens 32. This makes it easy to position the aspherical lens 31 relative to the cylindrical lens 32.
  • the illumination device 1 may include a holder 721 that integrally holds the optical system 3.
  • the holder 721 integrally holds the aspherical lens 31 and the cylindrical lens 32, and is attached to the housing 72.
  • the holder 721 may, for example, clamp the outer peripheries of the aspherical lens 31 and the cylindrical lens 32 in a direction along the optical axis AX0.
  • the holder 721 may be part of the housing part 72.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of the configuration of the lighting device 1 according to the second embodiment.
  • the lighting device 1 according to the second embodiment is referred to as lighting device 1A.
  • the lighting device 1A differs from the lighting device 1 according to the first embodiment in terms of the position of the optical element.
  • the light source 2, the optical system 3, the wavelength separation filter 5, the lens 61B, the lens 61A, and the wavelength conversion member 4 are arranged in this order in the second direction, and the wavelength separation filter 5 and the exit opening 7a are arranged in this order in the first direction intersecting with the second direction.
  • the first direction and the second direction are orthogonal to each other.
  • the excitation light L0 from the light source 2 is incident on the optical system 3.
  • the optical system 3 adjusts the intensity distribution of the excitation light L0 as described below.
  • the excitation light L0 from the optical system 3 is incident on the wavelength separation filter 5.
  • the wavelength separation filter 5 transmits the excitation light L0 and guides it to the wavelength conversion member 4.
  • the excitation light L0 is transmitted through lenses 61B and 61A of the optical system 6 and is incident on the wavelength conversion member 4.
  • the optical system 3 includes an aspherical lens 31.
  • the aspherical lens 31 refracts each ray of the excitation light L0 to flatten the intensity distribution of the excitation light L0.
  • the aspherical lens 31 refracts the excitation light L0 so that the intensity distribution of the excitation light L0 in the wavelength conversion member 4 has a top hat shape.
  • more uniform excitation light L0 is incident on the wavelength conversion member 4, and the wavelength conversion member 4 can emit fluorescence L1 more uniformly.
  • the fluorescence L1 from the wavelength conversion member 4 passes through lenses 61A and 61B and enters the wavelength separation filter 5.
  • the wavelength separation filter 5 reflects the fluorescence L1 and guides it to the exit opening 7a.
  • the optical system 6 is located on the path of the fluorescence L1 from the wavelength conversion member 4 to the exit opening 7a, and emits the fluorescence L1 from the exit opening 7a at a predetermined light distribution angle while forming an image of the fluorescence L1 on a virtual image plane IS1 on the exit opening 7a side.
  • the optical system 6 includes one or more lenses 61 located on the path. In the example of FIG. 8, multiple lenses 61 are located, and more specifically, three lenses 61A to 61C are located as the multiple lenses 61. Lenses 61A and 61B are located between the wavelength conversion member 4 and the wavelength separation filter 5. Lens 61A is located on the wavelength conversion member 4 side relative to lens 61B. Lens 61C is located between the wavelength separation filter 5 and the exit opening 7a.
  • the aspherical lens 31 flattens the intensity distribution of the excitation light L0. This allows the lighting device 1A to emit fluorescence L1 with less unevenness into the lighting space S1.
  • the wavelength conversion member 4, lens 61A, lens 61B, wavelength separation filter 5, optical system 3 and light source 2 are aligned along the second direction, and the wavelength separation filter 5 and lens 61C are aligned in the first direction. This reduces the number of optical components aligned along the first direction, allowing the size of the lighting device 1A in the first direction to be reduced. Therefore, even if the height of the space above the ceiling is low, the lighting device 1A can be easily installed in the space.
  • the aspherical lens 31 is a biconvex lens. In other words, both the aspherical surface 31a and the opposite surface 31b of the aspherical lens 31 have a convex shape. In the example of Fig. 8, the aspherical surface 31a is located closer to the light source 2 than the surface 31b. The surface 31b may be spherical.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the shape of the aspherical surface 31a of the aspherical lens 31. Note that in the example of FIG. 9, the aspherical surface 31a is located on the opposite side to the light source 2, but even if the aspherical surface 31a is located on the light source 2 side, the principle of flattening the intensity distribution by the aspherical lens 31 is the same.
  • the excitation light L0 is refracted at the aspheric surface 31a. Since the aspheric surface 31a has a convex shape, the spread angle of the excitation light L0 is reduced by passing through the aspheric lens 31. In the example of FIG. 9, the excitation light L0 that passes through the aspheric lens 31 narrows as it advances and is focused at the focusing portion BW1. In other words, the excitation light L0 has a focusing portion (i.e., the focusing portion BW1). Then, the excitation light L0 advances while expanding again in front of the focusing portion BW1. Explaining based on FIG.
  • the focusing portion BW1 is located between the aspheric lens 31 and the wavelength conversion member 4, and as a more specific example, it is located between the aspheric lens 31 and the lens 61B.
  • the focusing portion BW1 may be located between the aspheric lens 31 and the wavelength separation filter 5, may be located on the wavelength separation filter 5, or may be located between the wavelength separation filter 5 and the lens 61B.
  • FIG. 10 is a graph for explaining the shape of the aspheric surface 31a of the aspheric lens 31.
  • FIG. 10(a) shows the sag amount z(h) at each position on the aspheric surface 31a
  • FIG. 10(b) shows the curvature at each position on the aspheric surface 31a.
  • FIG. 10 also shows a graph of a spherical surface having the same curvature as the curvature at the center of the aspheric surface 31a by a dashed line.
  • the curvature in a predetermined circular region R1 including the center of the aspherical surface 31a, gradually decreases as the distance h increases. That is, the curvature monotonically decreases in the circular region R1.
  • the diameter of the circular region R1 is about 60% of the effective diameter of the aspherical lens 31.
  • the curvature gradually increases as the distance h increases in the annular region R2 located outside the circular region R1 of the aspherical surface 31a. That is, the curvature has a minimum value at the boundary position between the circular region R1 and the annular region R2.
  • the maximum value of the curvature may be more than twice the minimum value of the curvature.
  • FIG. 11 is also a graph for explaining the shape of aspheric surface 31a.
  • FIG. 11(a) is a graph showing the relationship between angle ⁇ and distance h.
  • FIG. 11(b) is a graph showing the relationship between the first derivative of angle ⁇ with respect to distance h and distance h.
  • FIG. 11(c) is a graph showing the relationship between the second derivative of angle ⁇ with respect to distance h and distance h.
  • the dashed line also shows a graph for a spherical surface having the same curvature as the curvature at the center of aspheric surface 31a.
  • the first derivative of the angle ⁇ for the spherical surface increases monotonically with increasing distance h.
  • the first derivative of the angle ⁇ for the aspheric surface 31a gradually decreases as the distance h increases, approximately within the circular region R1.
  • the first derivative of the angle ⁇ decreases monotonically in the circular region R1.
  • the first derivative of the angle ⁇ gradually increases slightly with increasing distance h, approximately within the annular region R2.
  • the maximum value of the first derivative of the angle ⁇ may be more than twice the minimum value of the curvature.
  • the second derivative of the angle ⁇ for the spherical surface also increases monotonically with increasing distance h.
  • the second derivative of the angle ⁇ for the aspheric surface 31a decreases once with increasing distance h, reaches a minimum value (local minimum value), and then increases.
  • the graph showing the relationship between the second derivative of the angle ⁇ and the distance h has a local minimum value. More specifically, the graph showing the relationship between the second derivative of the angle ⁇ and the distance h has a local minimum value in a region that is 30% or less of the effective diameter of the aspheric lens 31.
  • the second derivative of the angle ⁇ for the spherical surface is positive regardless of the distance h, the second derivative of the angle ⁇ is negative in the entire region that is 30% or less of the effective diameter of the aspheric lens 31.
  • excitation light L0 is incident on the aspheric surface 31a of the aspheric lens 31.
  • the intensity distribution of the excitation light L0 immediately before it is incident on the aspheric surface 31a is shown diagrammatically below the aspheric lens 31, and the cross-sectional shape of the excitation light L0 is shown diagrammatically to the right of the intensity distribution.
  • the central light L0a is incident on the first central portion 31aa of the aspheric surface 31a
  • the peripheral light L0b is incident on the first non-central portion 31ab of the aspheric surface 31a.
  • the first central portion 31aa is, for example, a region within the circular region R1 (see also FIG. 10(b)). That is, the outer peripheral edge of the first central portion 31aa is, for example, located within the circular region R1.
  • the first non-central portion 31ab may also be a region within the circular region R1 (see also FIG. 10(b)). That is, the outer peripheral edge of the first non-central portion 31ab may also be located within the circular region R1.
  • the curvature at each position on the first central portion 31aa and the first non-central portion 31ab monotonically decreases as it moves from the center to the outside.
  • the curvature of the first central portion 31aa is greater than the curvature of the first non-central portion 31ab.
  • the average value of the curvature of the first central portion 31aa is greater than the average value of the curvature of the first non-central portion 31ab.
  • the minimum value of the curvature of the first central portion 31aa may be greater than the maximum value of the curvature of the first non-central portion 31ab.
  • the central light L0a is refracted with a greater refractive power. Therefore, the central light L0a is focused at a position closer to the aspherical lens 31 and travels while spreading out forward of the focusing position.
  • the closer to the center the light ray of the central light L0a is, the greater the refractive power it is refracted with. Therefore, the closer to the center the light ray is, the closer to the center it is focused at a position closer to the aspherical lens 31.
  • the two central light rays that are focused at the position closest to the aspherical lens 31 are shown by dashed lines.
  • the peripheral light L0b is refracted with a smaller refractive power.
  • the peripheral light L0b is focused at a position farther from the aspherical lens 31 and advances while spreading out forward from the focusing position.
  • the light rays of the peripheral light L0b closer to the outer periphery are refracted with a smaller refractive power.
  • the light rays closer to the outer periphery are focused at a position farther from the aspherical lens 31.
  • the two peripheral light rays that are focused at the position farthest from the aspherical lens 31 are shown by dashed lines.
  • the density of the light beams closer to the center decreases at a position forward of the focusing part BW1. Conversely, the density of the light beams closer to the periphery increases. In other words, the width of the central light L0a, whose intensity is 50% or more of the peak intensity, becomes relatively wider as it moves forward from the focusing part BW1, and the width of the peripheral light L0b, whose intensity is less than 50% of the peak intensity, becomes relatively narrower. Therefore, the intensity distribution becomes flatter.
  • the excitation light L0 from the aspherical lens 31 passes through the wavelength separation filter 5, lens 61B, and lens 61A in that order, and enters the wavelength conversion member 4.
  • the shape of the aspherical surface 31a of the aspherical lens 31 can be designed so that the intensity distribution of the excitation light L0 on the surface 4a of the wavelength conversion member 4 has a top hat shape.
  • the Conic coefficient k which is one of the indices that indicate the shape of the aspheric surface 31a of the aspheric lens 31, may be -60 or more and -3 or less, as in the first embodiment. This allows the aspheric lens 31 to more appropriately flatten the intensity distribution of the excitation light L0 in which the ratio of the first width D1 to the second width D2 is 0.5 or less. Furthermore, the Conic coefficient k may be -60 or more and -10 or less, -60 or more and -20 or less, or -45 or more and -35 or less.
  • the excitation light L0 advances while spreading out in front of the focusing section BW1. Therefore, the excitation light L0 can be sufficiently spread out just before the lens 61B, and even if the excitation light L0 is reduced in size by the convex lenses 61A and 61B, it can be incident on the surface 4a of the wavelength conversion member 4 over a sufficiently large incident area.
  • the aspherical lens 31 focuses the excitation light L0 at the focusing portion BW1, and therefore has a large refractive power.
  • the radius of curvature R0 at the center of the aspherical surface 31a is larger than the radius of curvature R0 of the aspherical surface 31a according to the first embodiment.
  • the cylindrical lens 32 is positioned between the light source 2 and the aspherical lens 31.
  • the cylindrical lens 32 refracts the excitation light L0 so that the aspect ratio of the excitation light L0 approaches 1.
  • the aspect ratio of the excitation light L0 immediately after the cylindrical lens 32 is closer to 1 than the aspect ratio of the excitation light L0 immediately before the cylindrical lens 32. Therefore, the excitation light L0 can be made to enter the aspherical lens 31 with the difference between the fast axis width and the slow axis width of the excitation light L0 reduced.
  • the aspect ratio of the cross-sectional shape of the excitation light L0 entering the aspherical lens 31 is close to 1.
  • the aspheric lens 31 can more appropriately flatten the intensity distribution on both the fast axis and the slow axis.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining another example of the aspherical surface 31a of the aspherical lens 31.
  • the aspherical surface 31a also has a convex shape, so the spread angle of the excitation light L0 is reduced by transmission through the aspherical lens 31.
  • the excitation light L0 transmitted through the aspherical lens 31 advances while narrowing.
  • the excitation light L0 is incident on the surface 4a of the wavelength conversion member 4 before the focusing part where the light diameter is smallest.
  • the excitation light L0 does not have the focusing part BW1 between the aspherical lens 31 and the wavelength conversion member 4.
  • the curvature of the first central portion 31aa of the aspheric surface 31a is smaller than the curvature of the first non-central portion 31ab.
  • the curvature of the aspheric surface 31a may monotonically increase from the center toward the outside in the region including the first central portion 31aa and the first non-central portion 31ab.
  • the central light L0a is refracted with a smaller refractive power.
  • the central light L0a is focused at a position farther from the aspherical lens 31.
  • the closer to the center a ray of light is, the farther from the aspherical lens 31 it is focused at.
  • the two central light rays that are focused at the position farthest from the aspherical lens 31 are shown by dashed lines, and the virtual focusing position Pa of the two light rays is shown diagrammatically.
  • the peripheral light L0b is refracted with a greater refractive power.
  • the peripheral light L0b is focused at a position closer to the aspherical lens 31.
  • the closer a ray of the peripheral light L0b is to the periphery the greater the refractive power it is refracted with.
  • the closer a ray is to the periphery the closer it is to the aspherical lens 31 it is focused at a position closer to the aspherical lens 31.
  • the two peripheral light rays that are focused at the position closest to the aspherical lens 31 are shown by dashed lines, and the virtual focusing position Pb of the two light rays is shown diagrammatically.
  • the density of light rays closer to the center is relatively small between the aspherical lens 31 and the focusing position Pb.
  • the density of light rays closer to the periphery is high.
  • the width of the central light L0a whose intensity is 50% or more of the peak intensity, becomes relatively wider toward the front of the aspherical lens 31, and the width of the peripheral light L0b, whose intensity is less than 50% of the peak intensity, becomes relatively narrower. Therefore, the intensity distribution becomes flatter.
  • the excitation light L0 from the aspherical lens 31 passes through the wavelength separation filter 5, lens 61B, and lens 61A in that order, and enters the wavelength conversion member 4.
  • the shape of the aspherical surface 31a of the aspherical lens 31 can be designed so that the intensity distribution of the excitation light L0 on the surface 4a of the wavelength conversion member 4 has a top hat shape.
  • shape of the aspherical surface 31a of the aspherical lens 31 in the second embodiment can be applied to the first embodiment, and the shape of the aspherical surface 31a of the aspherical lens 31 in the first embodiment can be applied to the second embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of the configuration of the illumination device 1 according to the third embodiment.
  • the illumination device 1 in FIG. 13 is referred to as illumination device 1B.
  • the illumination device 1B differs from the illumination device 1 according to the first embodiment in the presence or absence of a light reducing structure 8.
  • the light reducing structure 8 is located on at least a part of the inner wall of the housing 7. More specifically, the light reducing structure 8 is located on at least a part of the inner wall of the housing part 71.
  • the housing part 71 includes a cylindrical part 73 surrounding the path of the fluorescence L1.
  • the cylindrical part 73 houses the lens 61A, the lens 61B, the wavelength separation filter 5, and the lens 61C.
  • An exit opening 7a is formed at the end of the cylindrical part 73.
  • an opening 74 is formed on the side of the cylindrical part 73 for the excitation light L0 from the light source 2 to pass through.
  • the light reducing structure 8 is located on at least a part of the inner wall of the cylindrical portion 73, and as a more specific example, it is located on the inner wall of the cylindrical portion 73 between the lens 61B and the wavelength separation filter 5, between the wavelength separation filter 5 and the lens 61C, and between the lens 61C and the exit opening 7a.
  • the light reducing structure 8 does not have to be located between the lens 61A and the lens 61B on the inner wall of the cylindrical portion 73.
  • the light reducing structure 8 may be formed on the entire circumference of the inner wall of the cylindrical portion 73.
  • the "entire circumference" here refers to the entire circumference of the inner wall in a cross section perpendicular to the optical axis AX1.
  • the light reduction structure 8 reduces the possibility that the unwanted light will be emitted from the emission opening 7a into the illumination space S1.
  • the light reduction structure 8 includes, for example, a reflection reduction section 81.
  • the reflection reduction section 81 may include an absorbing film having a high absorptivity for the fluorescence L1.
  • the absorptivity may be, for example, 50% or more, 60% or more, 80% or more, or 90% or more.
  • the reflection reduction section 81 may have a high absorptivity for the entire wavelength range of the fluorescence L1, or may have a high absorptivity for the peak wavelength.
  • the absorptivity of the reflection reduction section 81 for the fluorescence L1 is higher than the absorptivity of the inner wall of the housing section 71 where the light reduction structure 8 is not located.
  • Such a reflection reduction section 81 can be formed, for example, by performing a blackening process on the inner wall of the housing section 71.
  • the reflection reduction section 81 is formed on the inner wall of the housing section 71 by a blackening process such as chemical conversion treatment, plating, and painting.
  • a blackening process such as chemical conversion treatment, plating, and painting.
  • a matte blackening process or a glossy blackening process may be adopted.
  • Such a reflection reduction section 81 is made of a black material.
  • the material includes, for example, at least one of a black metal, a black metal oxide film, and a black resin.
  • the reflection reduction portion 81 may include a dielectric multilayer film.
  • the dielectric multilayer film has, for example, a structure in which a plurality of dielectric thin films are stacked.
  • the dielectric for example, one or more materials selected from titanium oxide (TiO 2 ), SiO 2 , niobium pentoxide (Nb 2 O 5 ), tantalum pentoxide (Ta 2 O 5 ), and magnesium fluoride (MgF 2 ) are used.
  • Such a dielectric multilayer film may also be called a low reflection film or an anti-reflection film.
  • the reflection reduction section 81 may include flocked paper.
  • the flocked paper may be composed of a base material such as paper or cloth, and synthetic fibers attached in an upright position to the base material. If black flocked paper is used, it is possible to further reduce the reflection of unwanted light compared to flocked paper of other colors.
  • lighting device 1B for example, when unwanted light obtained by reflection and scattering of fluorescence L1 in the optical system 6 travels toward the reflection reduction section 81 on the inner wall of the cylindrical section 73, it is incident on the reflection reduction section 81. Since the reflection reduction section 81 reduces the reflection of unwanted light, it is possible to reduce the unwanted light that is emitted from the emission opening 7a. Therefore, lighting device 1B can emit high-quality fluorescence L1 with even less unevenness into the illumination space S1.
  • FIG. 14 is an enlarged view showing a schematic portion of another example of the light reduction structure 8.
  • the light reduction structure 8 includes an uneven shape 82.
  • the uneven shape 82 is, for example, the shape of the inner wall surface of the cylindrical portion 73, and FIG. 14 shows a schematic portion of the uneven shape 82.
  • the uneven shape 82 has unevenness in the optical axis direction parallel to the optical axis AX1.
  • the uneven shape 82 has a shape in which concave and convex portions are arranged alternately in a cross section including the optical axis AX1.
  • the uneven shape 82 has a sawtooth shape, and each tooth of the sawtooth (i.e., the convex portion) is formed by a first surface 821 on the wavelength conversion member 4 side and a second surface 822 on the emission opening 7a side.
  • the first surfaces 821 and the second surfaces 822 are alternately continuous.
  • Such an uneven shape 82 may have a helical shape similar to a female screw, or may have a shape in which multiple ring shapes are arranged in the optical axis direction.
  • the pitch of the uneven shape 82 is set to, for example, about several mm or less.
  • the length of the second surface 822 which moves away from the optical axis AX1 toward the exit opening 7a, may be longer than that of the first surface 821.
  • the angle that the second surface 822 makes with respect to the optical axis AX1 may be smaller than the angle that the first surface 821 makes with respect to the optical axis AX1.
  • the first surface 821 is nearly perpendicular to the optical axis AX1, so that in a cross section including the optical axis AX1, the first surface 821 corresponds to the adjacent side of a right triangle and corresponds to the hypotenuse of the right triangle of the second surface 822.
  • Unwanted light is incident on the inner wall surface of the cylindrical section 73 in an oblique direction, mainly from the wavelength conversion member 4 side.
  • the first surface 821 reflects and scatters the incident unwanted light mainly toward the opposite side to the emission opening 7a. In other words, the first surface 821 reflects and scatters the unwanted light mainly in an oblique direction toward the wavelength conversion member 4 side.
  • some of the unwanted light from the first surface 821 may be incident on the second surface 822, since the second surface 822 is inclined, most of the unwanted light can be reflected and scattered in an oblique direction toward the wavelength conversion member 4 side.
  • the unwanted light reflected and scattered by the second surface 822 is incident on the first surface 821, where it is reflected and scattered in an oblique direction toward the wavelength conversion member 4 side.
  • the unwanted light that is incident on the uneven shape 82 from the wavelength conversion member 4 side can be mainly reflected and scattered in an oblique direction toward the wavelength conversion member 4 side. This increases the number of times the unwanted light is reflected and scattered within the housing 7, and the unwanted light can be attenuated within the housing 7. Therefore, the possibility of unwanted light being emitted from the exit opening 7a can be reduced.
  • FIG. 15 is a diagram showing a schematic diagram of another example of the configuration of the lighting device 1 according to the third embodiment.
  • the lighting device 1 in FIG. 15 is referred to as lighting device 1C.
  • the lighting device 1C differs from the lighting device 1A in the presence or absence of a light reduction structure 8.
  • the light reduction structure 8 is located on at least a part of the inner wall of the housing 7. More specifically, the light reduction structure 8 is located on at least a part of the inner wall of the housing part 71.
  • the housing part 71 includes a cylindrical part 711 that houses the lens 61A and the lens 61B, a connecting part 712 that houses the wavelength separation filter 5, and a cylindrical part 713 that houses the lens 61C.
  • An emission opening 7a is formed at the end of the cylindrical part 713 opposite the connecting part 712.
  • the light reduction structure 8 is located on at least a part of the inner walls of the cylindrical portion 711 and the cylindrical portion 713.
  • the light reduction structure 8 is located on the inner wall of the cylindrical portion 711 between the lens 61B and the wavelength separation filter 5, on the inner wall of the cylindrical portion 713 between the wavelength separation filter 5 and the lens 61C, and between the lens 61C and the exit opening 7a.
  • the light reduction structure 8 does not have to be located between the lens 61A and the lens 61B on the inner wall of the cylindrical portion 711.
  • the light reduction structure 8 may be formed on the entire circumference of the inner walls of the cylindrical portion 711 and the cylindrical portion 713.
  • a reflection reduction portion 81 or an uneven shape 82 may be applied to the light reduction structure 8.
  • this lighting device 1C can also reduce the possibility of unwanted light being emitted from the exit opening 7a.
  • FIG. 16 is an enlarged view of a portion of the configuration of the illumination device 1.
  • an opening 70 is located between the wavelength conversion member 4 and the optical system 6 in the path of the fluorescence L1.
  • the opening 70 has a second opening (hereinafter referred to as the diaphragm opening) 7b.
  • the diaphragm opening 7b of the opening 70 passes the light of the fluorescence L1 having a divergence angle of a predetermined divergence angle ⁇ 1 or less to the optical system 6 side.
  • the shielded light light that travels at a divergence angle larger than the divergence angle ⁇ 1 of the fluorescence L1 is blocked by the opening 70.
  • the opening 70 may be a part of the housing 7.
  • the surface area of the wavelength conversion member 4 as viewed along the optical axis direction parallel to the optical axis AX1 may be smaller than the minimum opening area of the aperture 7b of the opening 70. This allows a larger portion of the fluorescence L1 that spreads out and travels from the wavelength conversion member 4 to pass through the aperture 7b.
  • the angle ⁇ 1 that defines the numerical aperture of the optical system 6 may be equal to or greater than the spread angle ⁇ 1 of the fluorescence L1 that passes through the diaphragm aperture 7b.
  • the numerical aperture is the product of the sine of the half-value of the angle ⁇ 1 and the refractive index.
  • the angle ⁇ 1 is, for example, the angle formed by both outer rays of virtual light that can pass through the effective area of the optical system 6.
  • the effective area here corresponds to the area through which light passes through which the optical performance of the optical system 6 can be exhibited, and for example, the effective area of the lens 61A is the area of the lens 61A excluding a predetermined peripheral width.
  • the effective area of the lens 61A may be the area surrounded by the inner peripheral edge of the part of the housing 7 that holds the peripheral edge of the lens 61A (for example, the lens holder).
  • the spread angle ⁇ 1 and the angle ⁇ 1 are equal to each other.
  • the lighting device 1 can emit high-quality fluorescence L1 with even less glare into the lighting space S1.
  • the lighting devices 1, 1A to 1C have been described in detail, but the above description is merely an example in all respects, and the lighting devices 1, 1A to 1C are not limited thereto. It is understood that countless variations not illustrated can be imagined without departing from the scope of this disclosure.
  • the configurations described in the above embodiments and variations (or aspects) can be combined or omitted as appropriate, as long as they are not mutually contradictory.
  • lenses such as lens 61A and lens 61B may not be positioned between the wavelength conversion member 4 and the wavelength separation filter 5.
  • aspheric lens 31 may be positioned between the wavelength conversion member 4 and the wavelength separation filter 5.
  • fluorescence L1 from the wavelength conversion member 4 passes through the aspheric lens 31 and enters the wavelength separation filter 5.
  • the wavelength separation filter 5 does not necessarily have to be a dichroic mirror.
  • the wavelength separation filter 5 may be a dichroic prism.
  • This disclosure includes the following:
  • the lighting device is a lighting device that emits illumination light into an external illumination space, and can include a housing having a first opening that opens into the illumination space, a light source that emits excitation light into the interior of the housing, an aspherical lens located inside the housing, into which the excitation light from the light source is incident and that flattens the intensity distribution of the excitation light, a wavelength conversion member located inside the housing, into which the excitation light from the aspherical lens is incident and that emits fluorescence as the illumination light having a spectrum different from that of the excitation light based on the excitation light, and a wavelength separation filter located inside the housing, which guides the excitation light from the aspherical lens to the wavelength conversion member and guides the fluorescence from the wavelength conversion member to the first opening.
  • the aspherical surface of the aspherical lens may have a concave shape, and the curvature of a first central portion of the aspherical surface on the central side may be greater than the curvature of a first non-central portion of the aspherical surface that is located outside the first central portion.
  • the surface of the aspherical lens opposite the aspherical surface may have a convex shape.
  • the curvature of a second central portion of the opposite surface of the aspheric lens may be greater than the curvature of a second non-central portion of the opposite surface that is located outside the second central portion.
  • the aspherical surface of the aspherical lens may have a convex shape, and the curvature of a first central portion of the aspherical surface may be smaller than the curvature of a first non-central portion of the aspherical surface that is located outside the first central portion.
  • the aspherical surface of the aspherical lens may have a convex shape, the curvature of a first central portion of the aspherical surface may be greater than the curvature of a first non-central portion of the aspherical surface that is located outside the first central portion, and the excitation light from the aspherical lens may have a portion that is focused between the aspherical lens and the wavelength conversion member.
  • a central light having an intensity of 50% or more of the peak intensity can be incident on the first central portion of the aspherical lens, and peripheral light on the outer periphery side of the central light can be incident on the first non-central portion of the aspherical lens.
  • a graph showing the relationship between the second derivative of the angle between the surface normal at a position on the aspheric surface of the aspheric lens and the optical axis of the aspheric lens with respect to the distance between the optical axis and the position and the distance can have a minimum value.
  • the graph can have the minimum value at least in a region that is 30% or less of the effective diameter of the aspherical lens.
  • the Conic coefficient indicating the aspheric shape of the aspheric lens may be greater than or equal to -60 and less than or equal to -3.
  • the ratio of a first width of a region having an intensity of 50% or more of the peak intensity to a second width of a region having an intensity of 90% or more of the peak intensity may be 0.7 or more.
  • any one of the illumination devices (1) to (11) above may further include a cylindrical lens positioned between the light source and the wavelength separation filter to adjust the aspect ratio of the cross-sectional shape of the excitation light.
  • the cylindrical lens can be positioned between the light source and the aspherical lens.
  • the lighting device of (12) or (13) above may further include a holder that holds the cylindrical lens and the aspherical lens together.
  • the peak wavelength of the excitation light may be 415 nm or less, and the wavelength conversion member may include multiple types of phosphors.
  • the light source may include a semiconductor laser element.
  • a light reducing structure may be located on the inner wall of the housing to absorb unwanted light generated by reflection or scattering of the fluorescence, or to reflect or scatter the unwanted light toward the wavelength conversion member.
  • any one of the lighting devices (1) to (17) above may include an optical system that is located on the path of the fluorescence from the wavelength conversion member to the first opening and that focuses the fluorescence on a virtual image plane on the first opening side.
  • the lighting device of (18) above may further include an opening having a second opening that passes the fluorescence from the wavelength conversion member with a predetermined spread angle or less toward the optical system and blocks the fluorescence with a larger spread angle than the predetermined spread angle, and the angle that defines the numerical aperture of the optical system may be equal to or greater than the predetermined spread angle.
  • the optical system includes a plurality of lenses positioned on the path.

Landscapes

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Abstract

照明装置は、筐体と、光源と、非球面レンズと、波長変換部材と、波長分離フィルタとを備える。筐体は、照明空間に開口する第１開口を有する。光源は励起光を筐体の内部に出射する。非球面レンズは筐体の内部に位置しており、光源から入射された励起光の強度分布を平坦化させる。波長変換部材は、筐体の内部に位置しており、励起光と異なるスペクトルを有する照明光としての蛍光を、励起光に基づいて発する。波長分離フィルタは、筐体の内部に位置しており、非球面レンズからの励起光を波長変換部材に導き、波長変換部材からの蛍光を第１開口に導く。

Description

照明装置 関連出願の相互参照
　本出願は、日本国出願２０２２－１６８２８３号（２０２２年１０月２０日出願）の優先権を主張するものであり、当該出願の開示全体を、ここに参照のために取り込む。
　本開示は、照明装置に関する。
　従来から、光源と、波長変換素子と、光源からの光を波長変換素子に反射させ、かつ、波長変換素子からの光を透過させる光学部品とを含む装置が提案されている（例えば特許文献１）。
特開２０２２－３８６８０号公報
　照明装置が開示される。
　一実施形態において、照明装置は、外部の照明空間に照明光を出射する。照明装置は、筐体と、光源と、非球面レンズと、波長変換部材と、波長分離フィルタとを備える。筐体は、照明空間に開口する第１開口を有する。光源は、励起光を筐体の内部に出射する。非球面レンズは、筐体の内部に位置している。非球面レンズには、光源から励起光が入射する。非球面レンズは励起光の強度分布を平坦化させる。波長変換部材は筐体の内部に位置している。波長変換部材には、非球面レンズからの励起光が入射する。波長変換部材は、励起光と異なるスペクトルを有する照明光としての蛍光を、励起光に基づいて発する。波長分離フィルタは筐体の内部に位置しており、非球面レンズからの励起光を波長変換部材に導き、波長変換部材からの蛍光を第１開口に導く。
第１実施形態にかかる照明装置の光学系の一例を概略的に示す図である。 ファスト軸に沿って見た光学系の構成の一例を概略的に示す図である。 スロー軸に沿って見た光学系の構成の一例を概略的に示す図である。 非球面レンズの非球面の形状を説明するためのグラフである。 非球面の形状を説明するためのグラフである。 励起光の強度分布の一例を概略的に示す図である。 複数のコーニック係数にそれぞれ対応した非球面の形状を説明するためのグラフである。 第２実施形態にかかる照明装置の構成の一例を概略的に示す図である。 非球面レンズの非球面の形状を説明するための図である。 非球面レンズの非球面の形状を説明するためのグラフである。 非球面の形状を説明するためのグラフである。 非球面レンズの非球面の他の一例を説明するための図である。 第３実施形態にかかる照明装置の構成の一例を概略的に示す図である。 光低減構造の他の例の一部を概略的に示す拡大図である。 第３実施形態にかかる照明装置の構成の他の一例を概略的に示す図である。 照明装置の一部の構成を拡大して示す図である。
　発明者は、照明装置において、照明光のムラを低減させる技術を創出した。これについて、以下、第１実施形態から第４実施形態を図面に基づいて説明する。
　＜１．第１実施形態＞
　＜１－１．照明装置１の概略構成＞
　図１は、第１実施形態にかかる照明装置１の構成の一例を概略的に示す図である。図１で示されるように、照明装置１は、照明光としての蛍光Ｌ１を外部の照明空間Ｓ１に出射させる装置である。照明空間Ｓ１は、例えば人が滞在もしくは通過し得る空間であり、より具体的な一例として所定の建造物の室内空間、もしくは、各室内をつなぐ通路空間であってもよい。照明装置１は例えば照明空間Ｓ１の天井部に配置される。照明装置１から出射された蛍光Ｌ１は、照明空間Ｓ１内の物体を直接に照らすことができる。ここでいう「直接」とは、蛍光Ｌ１がレンズおよび空間光変調部等の光学部品を経由せずに、物体に照射されることをいう。照明空間Ｓ１内の人は、蛍光Ｌ１によって照らされた物体の形状および色を視認することができる。ムラの少ないより均一な蛍光Ｌ１が物体に照射されることにより、人は物体の形状および色をより適切に視認することができる。
　図１で示されるように、照明装置１は、光源２と、光学系３と、波長変換部材４と、波長分離フィルタ５と、光学系６と、筐体７とを含んでいる。以下では、まず、各構成の一例について概説し、その後、詳述する。
　筐体７は、光源２、光学系３、波長変換部材４、波長分離フィルタ５および光学系６を収納している。図１の例では、筐体７は筐体部７１および筐体部７２を含んでいる。筐体部７１は波長変換部材４、波長分離フィルタ５および光学系６を収納し、筐体部７２は光源２および光学系３を収納している。
　筐体７は、出射開口（第１開口に相当）７ａを有している。図１の例では、出射開口７ａは筐体部７１の端部に形成されている。照明光としての蛍光Ｌ１は出射開口７ａから照明空間Ｓ１に出射する。出射開口７ａは、筐体７の内部空間と照明空間Ｓ１とをつなぐ空間である。出射開口７ａは、筐体７の内部空間から照明空間Ｓ１への蛍光Ｌ１用の出口として機能する。図１で例示されるように、出射開口７ａの内部にはレンズが位置していなくてもよい。また出射開口７ａよりも出射方向の前方には、レンズおよび空間光変調部等の光学部品は位置していなくてもよい。
　図１の例では、波長変換部材４、波長分離フィルタ５、光学系６および出射開口７ａは第１方向に沿って並んでいる。よって、筐体部７１は、第１方向に長い長尺状の形状を有している。照明装置１が天井部に設置される場合、照明装置１は第１方向が鉛直方向に沿う姿勢で天井部に設置される。図１の例では、光源２、光学系３および波長分離フィルタ５は、第１方向に交差する第２方向に沿って並んでいる。図１の例では、筐体部７２は筐体部７１の側部に取り付けられており、筐体部７２の内部空間および筐体部７１の内部空間は、筐体部７１の側部に形成された開口７４を通じて互いに繋がっている。
　光源２は励起光Ｌ０を筐体７の内部に出射する。図１で示されるように、光源２は、励起光Ｌ０を出射する出射部（例えば出射面）２０１を有する。励起光Ｌ０は、例えば、４１５ｎｍ以下の波長範囲、より具体的には３８０ｎｍ以上かつ４１５ｎｍ以下の波長範囲内にピークを持つ光であってもよい。さらに具体的な一例として、励起光Ｌ０は、４０５ｎｍ近傍にピークを有する紫色の光であってもよい。なお、励起光Ｌ０は必ずしも紫色の光に限らず、例えば、４５０ｎｍ近傍にピークを有する青色の光であってもよい。
　光源２の直後における励起光Ｌ０の強度分布は、例えば、山状形状を有する。ここでいう強度分布とは、光の進行方向に直交する断面における強度分布である。つまり、光源２の直後の励起光Ｌ０の強度分布は、光源２の光軸ＡＸ０に直交する断面における励起光Ｌ０の強度分布である。この励起光Ｌ０の強度分布は、例えば、その中央部の強度が周縁部の強度よりも高い山状の形状を有する。より具体的な一例として、該強度分布は、単一のピーク強度を有する単一の山状の形状を有する。図１の例では、光源２の出射部２０１の直後の断面における励起光Ｌ０の強度分布が、光源２の直下において模式的に示されている。
　光源２からの励起光Ｌ０は、後述のように、光学系３、波長分離フィルタ５、光学系６のレンズ６１Ｂおよびレンズ６１Ａを経由して波長変換部材４に入射する。
　光学系３は励起光Ｌ０の強度分布を調整することができる。具体的には、光学系３は励起光Ｌ０の強度分布を平坦化させる。光学系３は非球面レンズ３１を含む。非球面レンズ３１は、励起光Ｌ０の各光線を屈折させることにより、励起光Ｌ０の強度分布を調整することができる。非球面レンズ３１は、後に詳述するように、波長変換部材４上の励起光Ｌ０の強度分布が平坦化するように、励起光Ｌ０の各光線を屈折させる。図１の例では、波長変換部材４上の励起光Ｌ０の強度分布が波長変換部材４の右側において模式的に示されている。図１の例では、波長変換部材４上の励起光Ｌ０の強度分布は、いわゆるトップハット形状を有している。
　図１で示されるように、光学系３はシリンドリカルレンズ３２をさらに含んでいてもよい。シリンドリカルレンズ３２は、励起光Ｌ０の強度分布における縦横比を調整することができる。シリンドリカルレンズ３２についても後に詳述する。
　光学系３からの励起光Ｌ０は開口７４を通過して波長分離フィルタ５に入射する。波長分離フィルタ５は励起光Ｌ０を波長変換部材４に導く。図１の例では、波長分離フィルタ５は励起光Ｌ０を波長変換部材４側に反射させて、励起光Ｌ０を波長変換部材４に導く。図１の例では、波長分離フィルタ５からの励起光Ｌ０はレンズ６１Ｂおよびレンズ６１Ａを経由して波長変換部材４に入射する。
　波長変換部材４は蛍光体を含んでいる。波長変換部材４は、入射した励起光Ｌ０に基づいて蛍光Ｌ１を発する。蛍光Ｌ１は、励起光Ｌ０のスペクトルとは異なるスペクトルを有する。具体的には、蛍光Ｌ１のピーク波長は励起光Ｌ０のピーク波長よりも長く、蛍光Ｌ１は可視光である。蛍光Ｌ１は波長変換部材４から波長分離フィルタ５へ向かって進み、図１の例では、レンズ６１Ａおよびレンズ６１Ｂを経由して波長分離フィルタ５に入射する。波長分離フィルタ５は蛍光Ｌ１を出射開口７ａに導く。図１の例では、波長変換部材４、波長分離フィルタ５および出射開口７ａは第１方向に沿ってこの順で並んでいるので、波長分離フィルタ５は波長変換部材４からの蛍光Ｌ１を出射開口７ａ側に透過させる。
　光学系６は、波長変換部材４と出射開口７ａとの間の蛍光Ｌ１の経路上に位置する１つ以上のレンズ６１を含む。図１の例では、レンズ６１として、レンズ６１Ａ、レンズ６１Ｂおよびレンズ６１Ｃが示されている。レンズ６１Ａからレンズ６１Ｃは波長変換部材４と出射開口７ａとの間で並んでいる。図１の例では、レンズ６１Ａおよびレンズ６１Ｂは波長変換部材４と波長分離フィルタ５との間に位置している。レンズ６１Ａはレンズ６１Ｂよりも波長変換部材４側に位置する。レンズ６１Ｃは波長分離フィルタ５と出射開口７ａとの間に位置している。よって、図１の例では、波長変換部材４、レンズ６１Ａ、レンズ６１Ｂ、波長分離フィルタ５、レンズ６１Ｃおよび出射開口７ａは第１方向に沿ってこの順で配列されている。
　光学系６は、蛍光Ｌ１を出射開口７ａ側の仮想的な像面ＩＳ１で結像させつつ、所定の配光角φ２で出射開口７ａから出射させる。ここでいう配光角φ２は、例えば、蛍光Ｌ１のうちピーク強度の半分の強度を有する部分の広がり角である。配光角φ２は半値角とも呼ばれ得る。要するに、光学系６は蛍光Ｌ１を出射開口７ａ側で集光させつつ、出射開口７ａから所定の配光角φ２で出射させている。
　光学系６は、波長変換部材４における蛍光Ｌ１の像を仮想的な像面ＩＳ１に形成するので、光学系６はいわゆる結像光学系であるともいえる。仮想的な像面ＩＳ１は平面であってもよく、湾曲面であってもよい。像面ＩＳ１が湾曲面である場合には、光学系６のレンズ６１として安価なレンズを採用することができる。
　以上のように、照明装置１は蛍光Ｌ１を照明空間Ｓ１に出射することができる。しかも、この照明装置１は非球面レンズ３１を含んでいる。非球面レンズ３１は波長変換部材４上の励起光Ｌ０の強度分布を平坦化させるように、励起光Ｌ０の各光線を屈折させる。このため、波長変換部材４にはより均一に励起光Ｌ０が入射する。
　比較のために、波長変換部材４に山状の強度分布を有する励起光Ｌ０が入射した比較構造について説明する。波長変換部材４は励起光Ｌ０の強度に応じた強度で蛍光Ｌ１を発するので、その中央部でより高い強度で蛍光Ｌ１を発し、その周縁部でより低い強度で蛍光Ｌ１を発する。このため、照明装置１から出射した蛍光Ｌ１の強度分布のばらつき（ムラ）が大きくなる。
　これに対して、本実施の形態では、非球面レンズ３１によって、より均一な強度分布を有する励起光Ｌ０が波長変換部材４に入射する。例えば、トップハット形状の強度分布を有する励起光Ｌ０が波長変換部材４に入射する。このため、波長変換部材４はより均一に蛍光Ｌ１を発することができる。よって、照明装置１はより小さいムラで蛍光Ｌ１を照明空間Ｓ１に出射させることができ、グレアの少ない高品質な照明空間Ｓ１を実現することができる。
　また、全体の光量がトップハット状の強度分布を有する励起光Ｌ０と同じであれば、山状の強度分布を有する励起光Ｌ０のピーク強度は比較的に高い。このため、波長変換部材４の中央部分から発する蛍光Ｌ１は飽和する可能性もある。この場合、該中央部分では、励起光Ｌ０の強度を十分に活用することができない。これに対して、本実施の形態では、ピーク強度の低い、より均一な強度分布を有する励起光Ｌ０が波長変換部材４に入射するので、蛍光Ｌ１の飽和も低減させることができる。したがって、照明装置１はより高い効率で蛍光Ｌ１を照明空間Ｓ１に出射させることができる。
　また、山状の強度分布を有する励起光Ｌ０のピーク強度は高いので、波長変換部材４の中央部分の温度が高くなり、波長変換部材４の熱劣化を招きやすい。これに対して、本実施の形態では、ピーク強度の低い、より均一な強度分布を有する励起光Ｌ０が波長変換部材４に入射するので、波長変換部材４の熱劣化の程度を低減させることができる。
　また、非球面レンズ３１によって励起光Ｌ０の強度分布を平坦化させているので、励起光Ｌ０をより多く波長変換部材４に入射させることができる。例えば、非球面レンズ３１に代わりに擦りガラスまたはアレイレンズを用いた場合、励起光Ｌ０の強度分布は平坦化するものの、励起光Ｌ０が擦りガラスの表面またはアレイレンズのレンズどうしの境界で散乱するので、波長変換部材４に入射する励起光Ｌ０の光量は低下してしまう。これに対して、非球面レンズ３１はより多くの励起光Ｌ０を透過させることができるので、波長変換部材４に入射する励起光Ｌ０の光量を増加させることができる。つまり、照明装置１はさらに効率的に蛍光Ｌ１を照明空間Ｓ１に出射させることができる。
　また、非球面レンズ３１の厚みはさほど大きくないので、例えばロッドレンズなどの導光部材を用いる場合に比べて、照明装置１のサイズを低減させることもできる。
　なお、上述の説明は、本実施の形態の照明装置１が非球面レンズ３１に加えて、擦りガラス、アレイレンズおよびロッドレンズなどの光学部品を含むことを禁止する趣旨ではない。
　以下、照明装置１の各構成の一例の詳細について説明する。
　＜１－２．光源２＞
　光源２は、例えば、レーザーダイオード（laser diode：ＬＤ）などの半導体レーザ素子、ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting LASER）、発光ダイオード（light Emitting diode：ＬＥＤ）およびＳＬＤ（super luminescent diode）などの発光素子を含んでもよい。光源２は単一の発光素子を含み得る。光源２の出射部２０１は、発光素子の出射端であってもよい。該発光素子には、例えば、４０５ｎｍの紫色のレーザ光を励起光Ｌ０として放出する窒化ガリウム（ＧａＮ）系の半導体レーザが適用されてもよい。
　光源２は、山状の強度分布を有する励起光Ｌ０を出射し得る。また、ここでは、光源２が出射する励起光Ｌ０の、光軸ＡＸ０に直交する第１軸における広がり角は、光軸ＡＸ０および第１軸に直交する第２軸における広がり角よりも大きい（図２も参照）。第１軸はファスト軸とも呼ばれ得る。第２軸はスロー軸とも呼ばれ得る。図１の例では、スロー軸における励起光Ｌ０の広がりが模式的に示されている。
　＜１－３．波長分離フィルタ５＞
　図１の例では、波長分離フィルタ５は励起光Ｌ０を波長変換部材４に向けて反射させ、蛍光Ｌ１を出射開口７ａ側に透過させる。波長分離フィルタ５はダイクロイックミラーとも呼ばれる。
　波長分離フィルタ５は例えば誘電体多層膜５１と基材５２とを含む。基材５２は透明な板状部材である。基材５２は、その厚み方向が光学系６の光軸ＡＸ１に対して約４５度で交差する姿勢で位置している。誘電体多層膜５１は基材５２上に形成されている。
　例えば誘電体多層膜５１は、誘電体の薄膜が複数回繰り返して積層された構造を有する。誘電体としては、例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）および酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ３）のうちの１つ以上の材料が採用される。例えば、誘電体多層膜５１を構成する複数の誘電体の薄膜の膜厚を適宜設定することで、誘電体多層膜５１における励起光Ｌ０を反射し、かつ、蛍光Ｌ１を透過させる分光透過率が実現され得る。つまり、波長分離フィルタ５の機能は実質的に誘電体多層膜５１によって実現される。
　＜１－４．波長変換部材４＞
　波長変換部材４は蛍光体を含んでいる。波長変換部材４は、励起光Ｌ０を青色の光に変換する波長変換材料（つまり、蛍光材料）として、例えば、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ、または、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ，（Ｓｒ，Ｂａ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ等を含んでよい。波長変換部材４は、励起光Ｌ０を青緑色の光に変換する波長変換材料として、例えば、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ，Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ等を含んでよい。波長変換部材４は、励起光Ｌ０を緑色の光に変換する波長変換材料として、例えば、ＳｒＳｉ２（Ｏ，Ｃｌ）２Ｎ２：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｍｇ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、または、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ、Ｚｎ２ＳｉＯ４：Ｍｎ等を含んでよい。波長変換部材４は、励起光Ｌ０を赤色の光に変換する波長変換材料として、例えば、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ、ＳｒＣａＣｌＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、または、ＣａＡｌＳｉ（ＯＮ）３：Ｅｕ等を含んでよい。波長変換部材４は、励起光Ｌ０を近赤外領域の波長を有する光に変換する波長変換材料として、３Ｇａ５Ｏ１２：Ｃｒ等を含んでよい。波長変換部材４が、複数色の光に対応した複数種類の波長変換材料を含んでいれば、波長変換部材４は、演色性の高い蛍光Ｌ１を発することができる。具体的には、励起光Ｌ０が３８０ｎｍから４１５ｎｍにピークを有する光であって、波長変換部材４が赤緑青の光に対応した蛍光体を有している場合は、蛍光Ｌ１の演色性を特に高めることができる。
　また、波長変換部材４は、蛍光体の微粒子どうしを連結するためのバインダなどの樹脂を含んでいてもよい。
　＜１－５．光学系６＞
　レンズ６１は、例えば、光学ガラス等のガラスおよびアクリル樹脂等の樹脂の少なくともいずれか一方を含む材料によって形成される。図１で示されるように、各レンズ６１は両凸レンズであってもよい。なお、レンズ６１は凸レンズに限らず、凹レンズもしくはメニスカスレンズであってもよい。また、レンズ６１は球面レンズであってもよく、非球面レンズであってもよい。
　光学系６は、波長変換部材４のうちのレンズ６１Ａ側の表面４ａを物体面としたときに、該物体面の像を仮想的な像面ＩＳ１に形成させる。つまり、図１の例では、３つのレンズ６１が結像光学系を構成し得る。照明装置１において、波長変換部材４の表面４ａは像面ＩＳ１に対して共役関係を有している。なお、ここでいう共役関係とは厳密な意味でなく、出射開口７ａ側において、蛍光Ｌ１が最も集光された部分（光学系６の光軸ＡＸ１に垂直な断面における蛍光Ｌ１の大きさが最も小さい部分）を像面ＩＳ１と見なすことができる。
　像面ＩＳ１は、例えば、出射開口７ａに位置していてもよい。蛍光Ｌ１は像面ＩＳ１で集光しつつ、出射開口７ａを通じて、照明空間Ｓ１に出射される。なお、像面ＩＳ１は必ずしも出射開口７ａの内部に位置する必要はない。像面ＩＳ１は出射開口７ａを通過する蛍光Ｌ１の進行方向において、出射開口７ａからわずかにずれていて位置してもよい。つまり、像面ＩＳ１は出射開口７ａよりもわずかに筐体７の内部側に位置していてもよく、わずかに照明空間Ｓ１側に位置していてもよい。
　図１の例では、波長変換部材４の最も近くに位置するレンズ６１Ａは凸レンズである。このため、レンズ６１Ａは、波長変換部材４から発せられた広がり角の大きな蛍光Ｌ１を、より小さい広がり角で後段のレンズ６１Ｂに導くことができる。また、図１の例では、レンズ６１Ｂも凸レンズである。このため、レンズ６１Ｂは、レンズ６１Ａから広がりながら進む蛍光Ｌ１の広がり角をさらに低減しつつ、波長分離フィルタ５に導くことができる。レンズ６１Ｂは、蛍光Ｌ１がより平行光に近い状態で波長分離フィルタ５を透過するように、蛍光Ｌ１を屈折させてもよい。レンズ６１Ｃは、波長分離フィルタ５を透過した蛍光Ｌ１を出射開口７ａ側において集光させつつ、出射開口７ａから所定の配光角φ２で出射させる。
　光学系６は蛍光Ｌ１の断面のサイズ（例えば光径）を像面ＩＳ１において小さくするので、蛍光Ｌ１が筐体７の出射開口７ａの内壁で反射または散乱しにくくなり、グレアの少ない、より均一かつ高品質な照明空間Ｓ１を実現することができる。また、出射開口７ａの外側から見たときの照明装置１の存在感を低減させることができる。
　＜１－６．光学系３＞
　光学系３は光源２と波長分離フィルタ５との間に位置している。図２および図３は、光学系３の構成の一例を概略的に示す図である。図２は、ファスト軸に沿って見た光学系３の構成の一例を概略的に示しており、図３は、スロー軸に沿って見た光学系３の構成の一例を概略的に示している。
　＜１－６－１．非球面レンズ３１＞
　＜１－６－１－１．非球面３１ａ＞
　非球面レンズ３１は、例えば、光学ガラス等のガラスおよびアクリル樹脂等の樹脂の少なくともいずれか一方を含む材料によって形成される。非球面レンズ３１は、非球面３１ａ、および、非球面３１ａとは逆側の面３１ｂを有している。図２および図３の例では、面３１ｂは、非球面レンズ３１のうちの光源２側の面であり、非球面３１ａは、非球面レンズ３１のうちの光源２とは反対側の面である。図２および図３の例では、非球面３１ａは凹状形状を有している。非球面３１ａは、光軸ＡＸ０を中心とした回転対称な形状を有していてもよい。
　図４は、非球面レンズ３１の非球面３１ａの形状を説明するためのグラフである。図４（ａ）は、非球面３１ａ内の各位置のサグ量ｚ（ｈ）を示し、図４（ｂ）は、非球面３１ａ内の各位置の曲率をしている。図４（ａ）および図４（ｂ）では、横軸は、光軸ＡＸ０からの距離ｈを示している。図４（ａ）では、縦軸はサグ量ｚ（ｈ）を示しており、図４（ｂ）では、縦軸は曲率を示している。
　図４（ａ）のグラフは、サグ量ｚ（ｈ）と距離ｈとの関係を示しているので、該グラフは、光軸ＡＸ０を含む断面における非球面３１ａの形状そのものを示している。非球面３１ａは、光軸ＡＸ０を含む断面において、例えば、双曲線の一方の曲線に沿う形状を有してもよい。具体的な一例として、非球面３１ａは、二葉双曲面の一方の双曲面に沿う形状を有していてもよい。なお、図４（ａ）および図４（ｂ）では、参考のために、非球面３１ａの中心での曲率と同じ曲率を有する球面についてのグラフを破線で示している。円の曲率は距離ｈによらず一定である。
　図４（ｂ）の例では、非球面３１ａの中心を含む所定の円領域Ｒ１において、曲率は、距離ｈが大きくなるにつれて徐々に減少している。つまり、曲率は円領域Ｒ１において単調に減少している。所定の円領域Ｒ１は、例えば、非球面３１ａと同心であり、非球面３１ａの直径の５０％程度以下の領域、言い換えれば、非球面レンズ３１の有効径の５０％程度以下の領域であってもよい。また、図４（ｂ）の例では、曲率は、非球面３１ａのうち円領域Ｒ１よりも外側に位置する円環領域Ｒ２において、距離ｈの増加に応じてわずかに徐々に増加している。つまり、円領域Ｒ１と円環領域Ｒ２との境界位置において、曲率は最小値をとる。この非球面レンズ３１の非球面３１ａにおいて、曲率の最大値は曲率の最小値の２倍以上であってもよく、５倍以上であってもよく、１０倍以上であってもよく、２０倍以上であってもよい。
　図５も、非球面３１ａの形状を説明するためのグラフである。図５（ａ）は、非球面３１ａ内の各位置での面法線および光軸ＡＸ０がなす角度θ（図２および図３も参照）と、距離ｈとの関係を示すグラフである。図５（ｂ）は、距離ｈに関する角度θの１階微分値と、距離ｈとの関係を示すグラフである。図５（ｃ）は、距離ｈに関する角度θの２階微分値と、距離ｈとの関係を示すグラフである。なお、図５でも、参考のために、非球面３１ａの中心での曲率と同じ曲率を有する球面についてのグラフを破線で示している。
　図５（ｂ）の例では、球面についての角度θの１階微分値は、距離ｈの増加に対して単調に増加している。これに対して、非球面３１ａについての角度θの１階微分値は、おおよそ円領域Ｒ１内において、距離ｈが大きくなるにつれて徐々に減少している。つまり、角度θの１階微分値は円領域Ｒ１において単調に減少している。また、図５（ｂ）の例では、角度θの１階微分値は、おおよそ円環領域Ｒ２において、距離ｈの増加に応じてわずかに徐々に増加している。この非球面レンズ３１の非球面３１ａにおいて、角度θの１階微分値の最大値はその最小値の２倍以上であってもよく、５倍以上であってもよく、１０倍以上であってもよく、２０倍以上であってもよい。
　図５（ｃ）の例では、球面についての角度θの２階微分値も距離ｈの増加に対して単調に増加している。これに対して、非球面３１ａについての角度θの２階微分値は、距離ｈの増加に対して一旦は減少し、最小値（極小値）を経て増加している。つまり、角度θの２階微分値と距離ｈとの関係を示すグラフは極小値を有している。より具体的には、角度θの２階微分値と距離ｈとの関係を示すグラフは、非球面レンズ３１の有効径の３０％以下の領域において、極小値を有する。また、球面についての角度θの２階微分値は距離ｈによらず正であるのに対して、非球面３１ａについての角度θの２階微分値は、非球面レンズ３１の有効径の３０％以下の全領域において、負である。
　図２も参照して、非球面レンズ３１の非球面３１ａには、励起光Ｌ０が入射する。図２では、非球面３１ａに入射する直前の励起光Ｌ０の強度分布が、非球面３１ａよりも左側において模式的に示されており、その励起光Ｌ０の断面形状が強度分布の下側において模式的に示されている。以下では、励起光Ｌ０のうち中央側の光を中央光Ｌ０ａと呼ぶ。中央光Ｌ０ａは、励起光Ｌ０のうち、その強度がピーク強度の例えば５０％以上となる部分である。また、以下では、励起光Ｌ０のうちの中央光Ｌ０ａよりも外側の光を外周光Ｌ０ｂと呼ぶ。外周光Ｌ０ｂは、励起光Ｌ０のうち、その強度がピーク強度の例えば５０％未満となる部分である。
　また、以下では、非球面３１ａのうち中央光Ｌ０ａが入射する領域を第１中央部３１ａａと呼び、外周光Ｌ０ｂが入射する領域を第１非中央部３１ａｂと呼ぶ。第１中央部３１ａａは非球面３１ａにおいて第１非中央部３１ａｂよりも光軸ＡＸ０側の部分である。
　第１中央部３１ａａは例えば円領域Ｒ１内の領域である（図４（ｂ）も参照）。つまり、第１中央部３１ａａの外周縁は例えば円領域Ｒ１内に位置している。第１中央部３１ａａの外周縁は第１中央部３１ａａと第１非中央部３１ａｂとの境界でもある。第１非中央部３１ａｂも円領域Ｒ１内の領域であってもよい（図４（ｂ）も参照）。つまり、第１非中央部３１ａｂの外周縁も円領域Ｒ１内に位置していてもよい。この場合、第１中央部３１ａａおよび第１非中央部３１ａｂの各位置の曲率は、その中心から外側に向かうにつれて単調に減少する。
　第１中央部３１ａａの曲率は第１非中央部３１ａｂの曲率よりも大きい。例えば、第１中央部３１ａａの曲率の平均値は第１非中央部３１ａｂの曲率の平均値よりも大きい。また、第１中央部３１ａａの曲率の最小値は第１非中央部３１ａｂの曲率の最大値よりも大きくてもよい。
　第１中央部３１ａａの曲率は比較的に大きいので、中央光Ｌ０ａはより大きな屈折力で第１中央部３１ａａにおいて屈折する（図２も参照）。このため、非球面レンズ３１を透過した中央光Ｌ０ａの広がり角はより増加する。つまり、中央光Ｌ０ａは非球面レンズ３１を透過することにより、より広がって進む。ここでは、中央光Ｌ０ａのうちより中心に近いほど、光線の広がり角はより増加する。一方で、第１非中央部３１ａｂの曲率は比較的に小さいので、外周光Ｌ０ｂはより小さな屈折力で第１非中央部３１ａｂにおいて屈折する。このため、外周光Ｌ０ｂの広がり角は中央光Ｌ０ａの広がり角の増加に比べれば、あまり増加しない。つまり、外周光Ｌ０ｂはあまり広がらずに進む。このため、中央側の光線の密度は非球面レンズ３１から遠ざかるにつれて相対的に小さくなり、外周側の光線の密度は非球面レンズ３１から遠ざかるにつれて相対的に大きくなる。
　よって、励起光Ｌ０の強度分布において、強度がピーク強度の５０％以上となる中央光Ｌ０ａの幅は、非球面レンズ３１から遠ざかるにつれて相対的に広くなり、かつ、強度がピーク強度の５０％未満となる外周光Ｌ０ｂの幅は相対的に狭くなる。つまり、強度分布がより平坦化する。
　図１の例では、非球面レンズ３１からの励起光Ｌ０は、シリンドリカルレンズ３２、波長分離フィルタ５、レンズ６１Ｂおよびレンズ６１Ａをこの順で経由し、波長変換部材４に入射する。ここでは、波長変換部材４の表面４ａでの励起光Ｌ０の強度分布がトップハット形状（言い換えれば、台形形状）を有するように、非球面レンズ３１の非球面３１ａの形状が設計され得る。
　図６は、励起光Ｌ０の強度分布の一例を概略的に示す図である。図６（ａ）は、光源２の直後の励起光Ｌ０の強度分布の一例を示している。言い換えれば、図６（ａ）は、光源２と光学系３との間における励起光Ｌ０の強度分布の一例を示している。図６（ｂ）は、波長変換部材４における励起光Ｌ０の強度分布の一例を示している。なお、図６（ｂ）では、光源２の直後の励起光Ｌ０の強度分布を二点鎖線で示している。
　図６（ａ）の例では、光源２の直後における励起光Ｌ０の強度分布は単一の山状形状を有している。以下では、強度がピーク強度の９０％以上となる領域の幅を第１幅Ｄ１と呼び、強度がピーク強度の５０％以上となる領域の幅を第２幅Ｄ２と呼ぶ。該強度分布において、第２幅Ｄ２に対する第１幅Ｄ１の比（＝Ｄ１／Ｄ２）は例えば０．５以下であってもよい。
　図６（ｂ）の例では、波長変換部材４における励起光Ｌ０の強度分布はトップハット形状を有している。言い換えれば、該強度分布は単一の台形形状を有している。該強度分布において、第２幅Ｄ２に対する第１幅Ｄ１の比（＝Ｄ１／Ｄ２）は０．７以上であってもよい。つまり、非球面レンズ３１は、０．５以下の比を有する励起光Ｌ０を屈折させることにより、０．７以上の比を有する励起光Ｌ０を波長変換部材４の表面４ａに入射させている。
　次に、励起光Ｌ０の強度分布を平坦化させるための非球面３１ａの形状の具体例について、さらに説明する。非球面３１ａの形状は次式で表わされてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ここで、ｚ（ｈ）はサグ量を示し、ｋはコーニック係数を示し、Ｒ０は非球面３１ａの中心における曲率半径を示し、Ａｎ（ｎは偶数）は高次項の係数を示している。
　図７は、複数のコーニック係数ｋにそれぞれ対応した非球面３１ａの形状を説明するためのグラフである。図７（ａ）は、非球面３１ａのサグ量ｚ（ｈ）と距離ｈとの関係を示すグラフであり、図７（ｂ）は、角度θの２階微分値と距離ｈとの関係を示すグラフである。図７（ａ）では、グラフＧｚ１からグラフＧｚ７が示されている。グラフＧｚ１からグラフＧｚ７は、それぞれ、コーニック係数ｋが０，－１，－５，－１０，－２０，－４０，－６０をとるときのサグ量ｚ（ｈ）と距離ｈとの関係を示している。図７（ｂ）では、グラフＧθ１からグラフＧθ７が示されている。グラフＧθ１からグラフＧθ７は、それぞれ、コーニック係数ｋが０，－１，－５，－１０，－２０，－４０，－６０をとるときの角度θの２階微分値と距離ｈとの関係を示している。図７（ｂ）では、角度θの２階微分値と距離ｈとの関係を示すグラフの極小値が白抜きの円で示されている。
　図７（ａ）から理解できるように、コーニック係数ｋが小さくなるほど、非球面３１ａのうち外周側の曲率がより小さくなる。つまり、コーニック係数ｋを小さくすると、非球面３１ａの曲率は外周側に向かうにつれて徐々により小さくなり、光軸ＡＸ０を含む断面において、非球面３１ａの外周部が直線形状により近づく。つまり、非球面３１ａのうちの外周部が円錐体の側面の形状により近づく。
　一方、非球面３１ａのうちの中央側の曲率は、コーニック係数ｋが小さくなっても、外周部に比べてあまり小さくならない。
　したがって、コーニック係数ｋを小さくすることにより、非球面レンズ３１は励起光Ｌ０の中央光Ｌ０ａの広がり角の増加作用を維持しつつも、励起光Ｌ０の外周光Ｌ０ｂの広がり角の増加を効果的に低減させることができる。このため、非球面レンズ３１は励起光Ｌ０の強度分布をより適切に平坦化させることができる。
　コーニック係数ｋは、例えば－６０以上かつ－３以下であってよい。これによれば、非球面レンズ３１は、第２幅Ｄ２に対する第１幅Ｄ１の比が０．５以下である励起光Ｌ０の強度分布をより適切に平坦化させることができる。さらに、コーニック係数ｋは、－６０以上かつ－１０以下であってよく、－６０以上かつ－２０以下であってもよく、－４５以上かつ－３５以下であってもよい。上述の範囲のうちより狭い範囲が適用されるほど、非球面レンズ３１は励起光Ｌ０の強度分布をより適切に平坦化させることができる。
　また、励起光Ｌ０は、非球面レンズ３１の非球面３１ａの有効径の３０％以下の範囲に入射するとよい。コーニック係数ｋが上述の範囲である場合、非球面レンズ３１はさらに適切に強度分布を平坦化させることができる。
　ところで、図７（ｂ）から理解できるように、コーニック係数ｋが小さくなるほど、極小値の位置は非球面３１ａの中心に近づく。また、コーニック係数ｋが小さくなるほど、極小値は小さくなる。図７（ｂ）から理解できるように、極小値は、非球面レンズ３１の有効径の３０％以下であってもよく、あるいは、２５％以下であってもよい。この場合、コーニック係数ｋは－３以下である。
　次に、非球面３１ａが凹状形状を有していることの技術的意義について説明する。図１の例では、非球面レンズ３１を透過した励起光Ｌ０はレンズ６１Ｂに向かって広がりつつ進み、凸状のレンズ６１Ｂおよびレンズ６１Ａで屈折し、波長変換部材４に集光する。このように凸状のレンズ６１Ｂおよびレンズ６１Ａによって励起光Ｌ０の断面のサイズは小さくなるものの、凹状の非球面レンズ３１の非球面３１ａによって、レンズ６１Ｂに入射する励起光Ｌ０の断面のサイズを大きくできる。このため、励起光Ｌ０は十分なサイズの入射領域で波長変換部材４の表面４ａに入射することができる。したがって、波長変換部材４はより広い範囲で蛍光Ｌ１を発することができる。
　＜１－６－１－２．非球面３１ａとは逆側の面３１ｂ＞
　図１から図３の例では、非球面レンズ３１の面３１ｂは凸状形状を有している。面３１ｂは、光軸ＡＸ０を中心とした回転対称な形状を有していてもよい。図１から図３の例では、非球面３１ａが凹状形状を有し、その逆側の面３１ｂが凸状形状を有しているので、非球面レンズ３１はいわゆるメニスカスレンズである。非球面レンズ３１の面３１ｂは凸状形状を有しているので、面３１ｂは励起光Ｌ０の広がり角が小さくなるように励起光Ｌ０を屈折させることができる。つまり、非球面レンズ３１の凹状の非球面３１ａは励起光Ｌ０の広がり角の増加させるものの、凸状の面３１ｂは励起光Ｌ０の広がり角を低減させる。このため、非球面レンズ３１を透過することによる励起光Ｌ０の広がり角の変化量を低減させることができる。これによれば、光学系３から離れた波長変換部材４の表面４ａ上において、励起光Ｌ０の入射領域が不要に広がる可能性を低減させることができる。
　非球面レンズ３１の面３１ｂは球面であってもよいし、非球面であってもよい。面３１ｂが非球面である場合、面３１ｂのうちの第２中央部３１ｂａの曲率は面３１ｂのうちの第２非中央部３１ｂｂの曲率よりも大きくてもよい。面３１ｂの曲率は、第２中央部３１ｂａおよび第２非中央部３１ｂｂの両方を含む領域において、中心から外側に向かうにつれて単調に減少してもよい。具体的な一例として、面３１ｂは、双曲面に沿う形状を有していてもよい。第２中央部３１ｂａには、例えば、励起光Ｌ０の中央光Ｌ０ａが入射してもよく、第２非中央部３１ｂｂには、例えば、励起光Ｌ０の外周光Ｌ０ｂが入射してもよい。
　面３１ｂの形状も非球面３１ａと同様であってもよい。つまり、面３１ｂについての角度θの２階微分値と距離ｈとの関係を示すグラフは、極小値を有していてもよい。該極小値は、非球面レンズ３１の有効径の３０％以下の領域内に位置していてもよい。コーニック係数ｋは上述の範囲内であってもよい。
　中央光Ｌ０ａは、その広がり角がより小さくなるように面３１ｂで屈折し、外周光Ｌ０ｂは、その広がり角が中央光Ｌ０ａに比べれば、あまり低減しないように面３１ｂで屈折する。このため、中央光Ｌ０ａは非球面３１ａのうちのより曲率の大きい領域に入射することができる。つまり、非球面３１ａはその中心ほど曲率が大きいので、中央光Ｌ０ａはより曲率の大きい第１中央部３１ａａに入射する。このため、非球面３１ａはより強度の高い中央光Ｌ０ａを、より曲率の大きな第１中央部３１ａａで屈折させることができ、中央光Ｌ０ａの広がり角をより大きくすることができる。したがって、励起光Ｌ０の中央光Ｌ０ａをより広げることができ、強度分布をより平坦化させることができる。
　＜１－６－２．シリンドリカルレンズ３２＞
　図１から図３の例では、光学系３はシリンドリカルレンズ３２をさらに含んでいる。シリンドリカルレンズ３２は、例えば、光学ガラス等のガラスおよびアクリル樹脂等の樹脂の少なくともいずれか一方を含む材料によって形成される。図１の例では、シリンドリカルレンズ３２は非球面レンズ３１と波長分離フィルタ５との間に位置している。
　シリンドリカルレンズ３２は励起光Ｌ０の断面形状における縦横比を調整する。言い換えれば、シリンドリカルレンズ３２は、ファスト軸における励起光Ｌ０の幅と、スロー軸における励起光Ｌ０の幅との比を調整することができる。光の幅は、例えば、ピーク強度のｅ２分の１以上の強度を有する領域の幅であってもよい。ここで、「ｅ」はネイピア数と呼ばれる。シリンドリカルレンズ３２は、例えば、波長変換部材４の表面４ａにおける励起光Ｌ０の断面形状の縦横比が、波長変換部材４の表面４ａの縦横比に近づくように、励起光Ｌ０の縦横比を調整してもよい。
　図２および図３の例では、シリンドリカルレンズ３２は凸平レンズである。つまり、シリンドリカルレンズ３２は凸面３２ａと平面３２ｂとを有している。図２および図３の例では、平面３２ｂは凸面３２ａに対して光源２側に位置している。言い換えれば、平面３２ｂは凸面３２ａに対して非球面レンズ３１側に位置している。凸面３２ａは球面であってもよい。シリンドリカルレンズ３２は、そのパワー方向がファスト軸に沿う姿勢で位置している。これによれば、スロー軸および光軸ＡＸ０に平行な断面（図２参照）において、励起光Ｌ０の広がり角はシリンドリカルレンズ３２の前後でほとんど変化せず、ファスト軸および光軸ＡＸ０に平行な断面（図３参照）において、励起光Ｌ０の広がり角はシリンドリカルレンズ３２によって小さくなる。このため、シリンドリカルレンズ３２を透過した励起光Ｌ０の広がり角のファスト軸およびスロー軸の間の差を小さくすることができる。したがって、励起光Ｌ０の断面形状の縦横比は、シリンドリカルレンズ３２から遠ざかるにつれて１に近づく。
　図２および図３に示されるように、非球面レンズ３１およびシリンドリカルレンズ３２は互いに接触していてもよい。図２および図３で示されるように、非球面レンズ３１の非球面３１ａの外周部３１ａｃは、光軸ＡＸ０に直交する平面であってもよい。外周部３１ａｃは第１非中央部３１ａｂに対して外側に位置する部分であり、励起光Ｌ０が入射しない部分であってもよい。非球面レンズ３１の外周部３１ａｃはシリンドリカルレンズ３２の平面３２ｂに接触していてもよいし、あるいは、シリンドリカルレンズ３２の平面３２ｂに接着されていてもよい。これによれば、シリンドリカルレンズ３２に対する非球面レンズ３１の位置決めが容易である。
　＜１－７．ホルダ７２１＞
　図１に示されるように、照明装置１は、光学系３を一体に保持するホルダ７２１を含んでいてもよい。ホルダ７２１は非球面レンズ３１およびシリンドリカルレンズ３２を一体的に保持し、筐体部７２に取り付けられる。ホルダ７２１は、例えば、非球面レンズ３１およびシリンドリカルレンズ３２の外周部を光軸ＡＸ０に沿う方向において挟持してもよい。
　これによれば、ホルダ７２１を筐体部７２に取り付けることにより、非球面レンズ３１およびシリンドリカルレンズ３２を筐体部７２に収納することができる。このような組立作業は比較的に容易である。なお、ホルダ７２１は筐体部７２の一部であってもよい。
　＜２．第２実施形態＞
　＜２－１．照明装置１の概略構成＞
　図８は、第２実施形態にかかる照明装置１の構成の一例を概略的に示す図である。以下では、第２実施形態にかかる照明装置１を照明装置１Ａと呼ぶ。照明装置１Ａは光学素子の位置という点で第１実施形態にかかる照明装置１と相違する。照明装置１Ａでは、光源２、光学系３、波長分離フィルタ５、レンズ６１Ｂ、レンズ６１Ａおよび波長変換部材４は第２方向においてこの順に並んでおり、波長分離フィルタ５および出射開口７ａは、第２方向と交差する第１方向においてこの順で並んでいる。図８の例では、第１方向および第２方向は互いに直交している。照明装置１Ａが天井部に設置される場合、照明装置１Ａは第１方向が鉛直方向に沿う姿勢で天井部に設置される。この場合、第２方向は水平方向に沿う。
　光源２からの励起光Ｌ０は光学系３に入射する。光学系３は後述のように、励起光Ｌ０の強度分布を調整する。光学系３からの励起光Ｌ０は波長分離フィルタ５に入射する。波長分離フィルタ５は励起光Ｌ０を透過させて、励起光Ｌ０を波長変換部材４に導く。図８の例では、励起光Ｌ０は光学系６のレンズ６１Ｂおよびレンズ６１Ａを透過して波長変換部材４に入射する。
　光学系３は非球面レンズ３１を含んでいる。非球面レンズ３１は励起光Ｌ０の各光線を屈折させて、励起光Ｌ０の強度分布を平坦化させる。具体的な一例として、非球面レンズ３１は、波長変換部材４における励起光Ｌ０の強度分布がトップハット形状となるように励起光Ｌ０を屈折させる。これによれば、波長変換部材４により均一な励起光Ｌ０が入射するので、波長変換部材４はより均一に蛍光Ｌ１を発することができる。
　図８の例では、波長変換部材４からの蛍光Ｌ１はレンズ６１Ａおよびレンズ６１Ｂを透過して波長分離フィルタ５に入射する。波長分離フィルタ５は蛍光Ｌ１を反射させて、蛍光Ｌ１を出射開口７ａに導く。
　光学系６は波長変換部材４から出射開口７ａに至る蛍光Ｌ１の経路上に位置しており、蛍光Ｌ１を出射開口７ａ側の仮想的な像面ＩＳ１に結像させつつ、所定の配光角で出射開口７ａから蛍光Ｌ１を出射させる。光学系６は、上記経路上に位置する１つ以上のレンズ６１を含んでいる。図８の例では、複数のレンズ６１が位置しており、より具体的には、複数のレンズ６１として３つのレンズ６１Ａからレンズ６１Ｃが位置している。レンズ６１Ａおよびレンズ６１Ｂは波長変換部材４と波長分離フィルタ５との間に位置する。レンズ６１Ａはレンズ６１Ｂに対して波長変換部材４側に位置している。レンズ６１Ｃは波長分離フィルタ５と出射開口７ａとの間に位置している。
　照明装置１Ａにおいても、非球面レンズ３１が励起光Ｌ０の強度分布を平坦化させる。このため、照明装置１Ａはよりムラの小さい蛍光Ｌ１を照明空間Ｓ１に出射することができる。しかも、照明装置１Ａでは、波長変換部材４、レンズ６１Ａ、レンズ６１Ｂ、波長分離フィルタ５、光学系３および光源２が第２方向に沿って並んでおり、第１方向には、波長分離フィルタ５およびレンズ６１Ｃが並んでいる。このため、第１方向に沿って並ぶ光学部品の数が少なく、第１方向における照明装置１Ａのサイズを低減させることができる。したがって、天井裏の空間の高さが低い場合であっても、照明装置１Ａを該空間に設置しやすい。
　＜２－２．非球面レンズ３１＞
　図８の例では、非球面レンズ３１は両凸レンズである。つまり、非球面レンズ３１の非球面３１ａもその逆側の面３１ｂも凸状形状を有している。図８の例では、非球面３１ａは面３１ｂに対して光源２側に位置している。面３１ｂは球面であってもよい。
　図９は、非球面レンズ３１の非球面３１ａの形状を説明するための図である。なお、図９の例では、非球面３１ａは光源２とは反対側に位置しているものの、非球面３１ａが光源２側に位置する構造であっても、非球面レンズ３１による強度分布の平坦化の原理は同じである。
　図９で示されているように、励起光Ｌ０は非球面３１ａで屈折する。非球面３１ａは凸状形状を有しているので、励起光Ｌ０の広がり角は非球面レンズ３１の透過により低減する。図９の例では、非球面レンズ３１を透過した励起光Ｌ０は狭まりながら進み、集光部ＢＷ１において集光する。言い換えれば、励起光Ｌ０は集光する部分（つまり集光部ＢＷ１）を有する。そして、励起光Ｌ０は集光部ＢＷ１よりも前方において再び広がりながら進む。図８に即して説明すると、集光部ＢＷ１は非球面レンズ３１と波長変換部材４との間に位置し、より具体的な一例として、非球面レンズ３１とレンズ６１Ｂとの間に位置する。集光部ＢＷ１は、非球面レンズ３１と波長分離フィルタ５との間に位置していてもよく、波長分離フィルタ５上に位置していてもよく、波長分離フィルタ５とレンズ６１Ｂとの間に位置していてもよい。
　図１０は、非球面レンズ３１の非球面３１ａの形状を説明するためのグラフである。図１０（ａ）は、非球面３１ａ内の各位置のサグ量ｚ（ｈ）を示し、図１０（ｂ）は、非球面３１ａ内の各位置の曲率をしている。なお、図１０でも、参考のために、非球面３１ａの中心での曲率と同じ曲率を有する球面についてのグラフを破線で示している。
　図１０（ｂ）の例では、非球面３１ａの中心を含む所定の円領域Ｒ１において、曲率は、距離ｈが大きくなるにつれて徐々に減少している。つまり、曲率は円領域Ｒ１において単調に減少している。図１０（ｂ）では、円領域Ｒ１の直径は非球面レンズ３１の有効径の６０％程度である。また、図１０（ｂ）の例では、曲率は、非球面３１ａのうち円領域Ｒ１よりも外側に位置する円環領域Ｒ２において、距離ｈの増加に応じて徐々に増加している。つまり、円領域Ｒ１と円環領域Ｒ２との境界位置において、曲率は最小値をとる。この非球面レンズ３１の非球面３１ａにおいて、曲率の最大値は曲率の最小値の２倍以上であってもよい。
　図１１も、非球面３１ａの形状を説明するためのグラフである。図１１（ａ）は、角度θと距離ｈとの関係を示すグラフである。図１１（ｂ）は、距離ｈに関する角度θの１階微分値と、距離ｈとの関係を示すグラフである。図１１（ｃ）は、距離ｈに関する角度θの２階微分値と、距離ｈとの関係を示すグラフである。なお、図１１でも、非球面３１ａの中心での曲率と同じ曲率を有する球面についてのグラフを破線で示している。
　図１１（ｂ）の例では、球面についての角度θの１階微分値は、距離ｈの増加に対して単調に増加している。これに対して、非球面３１ａについての角度θの１階微分値は、おおよそ円領域Ｒ１内において、距離ｈが大きくなるにつれて徐々に減少している。つまり、角度θの１階微分値は円領域Ｒ１において単調に減少している。また、図１１（ｂ）の例では、角度θの１階微分値は、おおよそ円環領域Ｒ２において、距離ｈの増加に応じてわずかに徐々に増加している。この非球面レンズ３１の非球面３１ａにおいて、角度θの１階微分値の最大値は曲率の最小値の２倍以上であってもよい。
　図１１（ｃ）の例では、球面についての角度θの２階微分値も距離ｈの増加に対して単調に増加している。これに対して、非球面３１ａについての角度θの２階微分値は、距離ｈの増加に対して一旦は減少し、最小値（極小値）を経て増加している。つまり、角度θの２階微分値と距離ｈとの関係を示すグラフは極小値を有している。より具体的には、角度θの２階微分値と距離ｈとの関係を示すグラフは、非球面レンズ３１の有効径の３０％以下の領域において、極小値を有する。また、球面についての角度θの２階微分値は距離ｈによらず正であるのに対して、角度θの２階微分値は、非球面レンズ３１の有効径の３０％以下の全領域において、負である。
　図９も参照して、非球面レンズ３１の非球面３１ａには、励起光Ｌ０が入射する。図９では、非球面３１ａに入射する直前の励起光Ｌ０の強度分布が、非球面レンズ３１よりも下側において模式的に示されており、その励起光Ｌ０の断面形状が強度分布の右側において模式的に示されている。
　中央光Ｌ０ａは非球面３１ａのうち第１中央部３１ａａに入射し、外周光Ｌ０ｂは非球面３１ａのうち第１非中央部３１ａｂに入射する。第１中央部３１ａａは例えば円領域Ｒ１内の領域である（図１０（ｂ）も参照）。つまり、第１中央部３１ａａの外周縁は例えば円領域Ｒ１内に位置している。第１非中央部３１ａｂも円領域Ｒ１内の領域であってもよい（図１０（ｂ）も参照）。つまり、第１非中央部３１ａｂの外周縁も円領域Ｒ１内に位置していてもよい。この場合、第１中央部３１ａａおよび第１非中央部３１ａｂ上の各位置の曲率は、その中心から外側に向かうにつれて単調に減少する。
　第１中央部３１ａａの曲率は第１非中央部３１ａｂの曲率よりも大きい。例えば、第１中央部３１ａａの曲率の平均値は第１非中央部３１ａｂの曲率の平均値よりも大きい。また、第１中央部３１ａａの曲率の最小値は第１非中央部３１ａｂの曲率の最大値よりも大きくてもよい。
　第１中央部３１ａａの曲率は比較的に大きいので、中央光Ｌ０ａはより大きな屈折力で屈折する。よって、中央光Ｌ０ａは非球面レンズ３１により近い位置で集光し、その集光位置よりも前方において広がりながら進む。ここでは、中央光Ｌ０ａのうちより中心に近い光線ほど、より大きな屈折力で屈折する。このため、中心に近い光線ほど、非球面レンズ３１により近い位置で集光する。図９の例では、非球面レンズ３１に最も近い位置で集光する中央側の２つの光線を破線で示している。
　一方で、第１非中央部３１ａｂの曲率は比較的に小さいので、外周光Ｌ０ｂは、より小さな屈折力で屈折する。このため、外周光Ｌ０ｂは非球面レンズ３１からより遠い位置で集光し、その集光位置よりも前方において広がりながら進む。ここでは、外周光Ｌ０ｂのうちより外周に近い光線ほど、より小さな屈折力で屈折する。このため、外周に近い光線ほど、非球面レンズ３１からより遠い位置で集光する。図９の例では、非球面レンズ３１から最も遠い位置で集光する外周側の２つの光線を一点鎖線で示している。
　非球面レンズ３１に近い位置で集光した光線は、非球面レンズ３１に近い位置から広がり始めるので、集光部ＢＷ１よりも前方の位置において、中心に近い光線の密度は低下する。逆に言えば、外周に近い光線の密度は高くなる。つまり、強度がピーク強度の５０％以上となる中央光Ｌ０ａの幅は、集光部ＢＷ１から前方に向かうにつれて相対的に広くなり、かつ、強度がピーク強度の５０％未満となる外周光Ｌ０ｂの幅は相対的に狭くなる。したがって、強度分布がより平坦化する。
　図８の例では、非球面レンズ３１からの励起光Ｌ０は、波長分離フィルタ５、レンズ６１Ｂおよびレンズ６１Ａをこの順で透過し、波長変換部材４に入射する。ここでは、波長変換部材４の表面４ａでの励起光Ｌ０の強度分布がトップハット形状を有するように、非球面レンズ３１の非球面３１ａの形状が設計され得る。
　非球面レンズ３１の非球面３１ａの形状を示す指標の一つであるコーニック係数ｋは、第１実施形態と同じく、－６０以上かつ－３以下であってもよい。これによれば、非球面レンズ３１は、第２幅Ｄ２に対する第１幅Ｄ１の比が０．５以下である励起光Ｌ０の強度分布をより適切に平坦化させることができる。さらに、コーニック係数ｋは、－６０以上かつ－１０以下であってよく、－６０以上かつ－２０以下であってもよく、－４５以上かつ－３５以下であってもよい。
　次に、励起光Ｌ０が集光部ＢＷ１で集光することの技術的意義について説明する。これによれば、励起光Ｌ０は集光部ＢＷ１よりも前方において広がりながら進む。このため、励起光Ｌ０をレンズ６１Ｂの直前で十分に広げることができ、励起光Ｌ０が凸状のレンズ６１Ａおよびレンズ６１Ｂによって縮小しても、十分に大きな入射領域で波長変換部材４の表面４ａに入射することができる。
　＜２－３．シリンドリカルレンズ３２＞
　ところで、図８の例では、非球面レンズ３１は励起光Ｌ０を集光部ＢＷ１で集光させるので、その屈折力は大きい。例えば、非球面３１ａの中心における曲率半径Ｒ０は第１実施形態にかかる非球面３１ａの曲率半径Ｒ０に比べて大きい。このような非球面レンズ３１に対して、スロー軸の幅とファスト軸の幅との差が大きい状態で励起光Ｌ０が入射すると、非球面３１ａによる強度分布の平坦化がファスト軸およびスロー軸の間で同程度に作用しにくい。このため、特にスロー軸において、強度分布が適切に平坦化しにくい。
　そこで、図８の例では、シリンドリカルレンズ３２は光源２と非球面レンズ３１との間に位置している。シリンドリカルレンズ３２は、励起光Ｌ０の縦横比が１に近づくように励起光Ｌ０を屈折させる。つまり、シリンドリカルレンズ３２の直前における励起光Ｌ０の縦横比よりも、シリンドリカルレンズ３２の直後における励起光Ｌ０の縦横比の方が１に近い。このため、励起光Ｌ０のファスト軸の幅とスロー軸の幅との差を低減させた状態で、励起光Ｌ０を非球面レンズ３１に入射させることができる。図９において、非球面レンズ３１に入射する励起光Ｌ０の断面形状の縦横比は１に近い。
　これによれば、非球面レンズ３１は、ファスト軸およびスロー軸の両方において、より適切に強度分布を平坦化させることができる。
　＜２－４．非球面レンズ３１の他の例＞
　図１２は、非球面レンズ３１の非球面３１ａの他の一例を説明するための図である。図１２の例でも、非球面３１ａは凸状形状を有しているので、励起光Ｌ０の広がり角は非球面レンズ３１の透過により低減する。図１２の例では、非球面レンズ３１を透過した励起光Ｌ０は狭まりながら進む。ただし、励起光Ｌ０は最も小さい光径となる集光部よりも手前で波長変換部材４の表面４ａに入射する。つまり、図１２の非球面レンズ３１を適用する場合、励起光Ｌ０は非球面レンズ３１と波長変換部材４との間において集光部ＢＷ１を有さない。
　図１２の例では、非球面３１ａの第１中央部３１ａａの曲率は第１非中央部３１ａｂの曲率よりも小さい。非球面３１ａの曲率は、第１中央部３１ａａおよび第１非中央部３１ａｂを含む領域において、中心から外側に向かうにつれて単調に増加してもよい。
　第１中央部３１ａａの曲率は比較的に小さいので、中央光Ｌ０ａはより小さい屈折力で屈折する。このため、中央光Ｌ０ａは非球面レンズ３１からより遠い位置で集光する。ここでは、中央光Ｌ０ａのうちより中心に近い光線ほど、より小さな屈折力で屈折する。このため、中心に近い光線ほど、非球面レンズ３１からより遠い位置で集光する。図１２の例では、非球面レンズ３１から最も遠い位置で集光する中央側の２つの光線を破線で示し、該２つの光線の仮想的な集光位置Ｐａを模式的に示している。
　一方で、第１非中央部３１ａｂの曲率は比較的に大きいので、外周光Ｌ０ｂはより大きな屈折力で屈折する。このため、外周光Ｌ０ｂは非球面レンズ３１により近い位置で集光する。ここでは、外周光Ｌ０ｂのうちより外周に近い光線ほど、より大きな屈折力で屈折する。このため、外周に近い光線ほど、非球面レンズ３１からより近い位置で集光する。図１２の例では、非球面レンズ３１に最も近い位置で集光する外周側の２つの光線を一点鎖線で示し、該２つの光線の仮想的な集光位置Ｐｂを模式的に示している。
　中心に近い光線は非球面レンズ３１の遠くで集光するので、非球面レンズ３１と集光位置Ｐｂとの間では、中心に近い光線の密度は比較的に小さくなる。一方、外周に近い光線は非球面レンズ３１のより近くで集光するので、外周に近い光線の密度は高くなる。つまり、強度がピーク強度の５０％以上となる中央光Ｌ０ａの幅は非球面レンズ３１の前方に向かうにつれて相対的に広くなり、かつ、強度がピーク強度の５０％未満となる外周光Ｌ０ｂの幅は相対的に狭くなる。したがって、強度分布がより平坦化する。
　図８の例では、非球面レンズ３１からの励起光Ｌ０は、波長分離フィルタ５、レンズ６１Ｂおよびレンズ６１Ａをこの順で透過し、波長変換部材４に入射する。ここでは、波長変換部材４の表面４ａでの励起光Ｌ０の強度分布がトップハット形状を有するように、非球面レンズ３１の非球面３１ａの形状が設計され得る。
　なお、第２実施形態にかかる非球面レンズ３１の非球面３１ａの形状を第１実施形態に適用することが可能であり、第１実施形態にかかる非球面レンズ３１の非球面３１ａの形状を第２実施形態に適用することも可能である。
　＜３．第３実施形態＞
　図１３は、第３実施形態にかかる照明装置１の構成の一例を概略的に示す図である。以下では、図１３の照明装置１を照明装置１Ｂと呼ぶ。照明装置１Ｂは光低減構造８の有無という点で第１実施形態にかかる照明装置１と相違する。光低減構造８は筐体７の内壁の少なくとも一部に位置している。より具体的には、光低減構造８は筐体部７１の内壁の少なくとも一部に位置している。図１３の例では、筐体部７１は、蛍光Ｌ１の経路を囲む筒状部７３を含む。筒状部７３は、レンズ６１Ａ、レンズ６１Ｂ、波長分離フィルタ５およびレンズ６１Ｃを収納している。筒状部７３の端部には出射開口７ａが形成されている。また、筒状部７３の側部には、光源２からの励起光Ｌ０が通過するための開口７４が形成されている。図１３の例では、光低減構造８は筒状部７３の内壁のうちの少なくとも一部に位置しており、より具体的な一例として、筒状部７３の内壁のうち、レンズ６１Ｂと波長分離フィルタ５との間、波長分離フィルタ５とレンズ６１Ｃとの間、および、レンズ６１Ｃと出射開口７ａとの間に位置している。図１３に示されるように、光低減構造８は、筒状部７３の内壁のうちのレンズ６１Ａとレンズ６１Ｂとの間には位置していなくてもよい。光低減構造８は筒状部７３の内壁の全周に形成され得る。ここでいう「全周」とは、光軸ＡＸ１に垂直な断面における内壁の全周である。
　光低減構造８には、筐体部７１の内部において蛍光Ｌ１が反射または散乱することで生じる光（以下、不要光と呼ぶ）が入射し得る。光低減構造８は、後述のように、不要光が出射開口７ａから照明空間Ｓ１に出射する可能性を低減させる。
　光低減構造８は、例えば、反射低減部８１を含む。反射低減部８１は、蛍光Ｌ１についての高い吸収率を有する吸収膜を含んでいてもよい。吸収率は例えば５０％以上であってもよく、６０％以上、８０％以上、もしくは、９０％以上であってもよい。反射低減部８１は蛍光Ｌ１の全波長範囲について高い吸収率を有していてもよく、あるいは、ピーク波長について高い吸収率を有していてもよい。蛍光Ｌ１に対する反射低減部８１の吸収率は光低減構造８が位置していない筐体部７１の内壁の吸収率よりも高い。
　このような反射低減部８１は、例えば、筐体部７１の内壁に黒化処理を行うことで形成され得る。具体的な一例として、反射低減部８１は、化成処理、めっき、および、塗装等の黒化処理によって筐体部７１の内壁に形成される。黒化処理としては、艶なしの黒化処理を採用してもよく、艶ありの黒化処理を採用してもよい。このような反射低減部８１は、黒色の材料によって構成される。該材料は、例えば、黒色の金属、黒色の金属酸化膜および黒色の樹脂の少なくともいずれか一方を含む。
　あるいは、反射低減部８１は誘電体多層膜を含んでいてもよい。誘電体多層膜は、例えば、複数の誘電体の薄膜が積層された構造を有する。誘電体としては、例えば、酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＯ２、五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）およびフッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）のうちの１つ以上の材料が採用される。このような誘電体多層膜は低反射膜あるいは反射防止膜とも呼ばれ得る。
　あるいは、反射低減部８１は植毛紙を含んでいてもよい。例えば、植毛紙は、紙および布等の基材と、該基材に直立した状態で付着された化学繊維とによって構成され得る。黒色の植毛紙を採用すれば、他の色の植毛紙に比べて、不要光の反射をさらに低減させることができる。
　このような照明装置１Ｂにおいて、例えば蛍光Ｌ１が光学系６で反射および散乱して得られた不要光が、筒状部７３の内壁の反射低減部８１に向かって進むと、反射低減部８１に入射する。反射低減部８１は不要光の反射を低減させるので、出射開口７ａから出射する不要光を低減させることができる。したがって、照明装置１Ｂはさらにムラの少ない高品質な蛍光Ｌ１を照明空間Ｓ１に出射させることができる。
　図１４は、光低減構造８の他の例の一部を概略的に示す拡大図である。光低減構造８は、凹凸形状８２を含んでいる。凹凸形状８２は、例えば、筒状部７３の内壁面の形状であり、図１４では、その一部が概略的に示されている。凹凸形状８２は光軸ＡＸ１に平行な光軸方向において凹凸を呈している。つまり、凹凸形状８２は、光軸ＡＸ１を含む断面において、凹部と凸部とが交互に並ぶ形状を有する。
　図１４の例では、凹凸形状８２は鋸刃形状を有しており、鋸刃の各歯（つまり、凸部）は、波長変換部材４側の第１面８２１と、出射開口７ａ側の第２面８２２とによって形成される。凹凸形状８２において、第１面８２１および第２面８２２が交互に連続する。このような凹凸形状８２は、雌ねじと同様の螺旋形状を有していてもよく、あるいは、複数のリング形状が光軸方向に配列された形状を有していてもよい。凹凸形状８２のピッチは、例えば、数ｍｍ程度以下に設定される。
　図１４の例では、出射開口７ａに向かうにしたがって光軸ＡＸ１から遠ざかる第２面８２２の長さは、第１面８２１よりも長くてもよい。また、第２面８２２が光軸ＡＸ１に対してなす角度は、第１面８２１が光軸ＡＸ１に対してなす角度よりも小さくてもよい。図１２の例では、第１面８２１は光軸ＡＸ１にほぼ直交しているので、光軸ＡＸ１を含む断面において、第１面８２１は直角三角形の隣辺に相当し、第２面８２２の直角三角形の斜辺に相当する。
　このような筒状部７３の内壁面には、主として波長変換部材４側から斜め方向に不要光が入射する。第１面８２１は、入射した不要光を、主として出射開口７ａとは反対側に向かって反射および散乱させる。つまり、第１面８２１は、不要光を、主として波長変換部材４側の斜め方向に反射および散乱させる。第１面８２１からの不要光の一部は第２面８２２に入射し得るものの、第２面８２２は傾斜しているので、不要光の大部分を波長変換部材４側の斜め方向に反射および散乱させることができる。
　また、波長変換部材４側からの不要光が第２面８２２に入射したとしても、第２面８２２で反射および散乱した不要光は第１面８２１に入射し、第１面８２１で波長変換部材４側の斜め方向に反射および散乱する。
　以上のように、波長変換部材４側から凹凸形状８２に入射した不要光を、主として、波長変換部材４側の斜め方向に反射および散乱させることができる。これにより、不要光が筐体７内で反射および散乱する回数を増加させることができ、不要光を筐体７内で減衰させることができる。したがって、出射開口７ａから不要光が出射する可能性を低減させることができる。
　図１５は、第３実施形態にかかる照明装置１の構成の他の一例を概略的に示す図である。以下では、図１５の照明装置１を照明装置１Ｃと呼ぶ。照明装置１Ｃは光低減構造８の有無という点で照明装置１Ａと相違する。光低減構造８は筐体７の内壁の少なくとも一部に位置している。より具体的には、光低減構造８は筐体部７１の内壁の少なくとも一部に位置している。図１５の例では、筐体部７１は、レンズ６１Ａおよびレンズ６１Ｂを収納する筒状部７１１と、波長分離フィルタ５を収納する連結部７１２と、レンズ６１Ｃを収納する筒状部７１３とを含んでいる。筒状部７１３のうち連結部７１２とは逆側の端部に出射開口７ａが形成されている。
　図１５の例では、光低減構造８は筒状部７１１および筒状部７１３の内壁のうちの少なくとも一部に位置している。図１５の例では、光低減構造８は、筒状部７１１の内壁のうち、レンズ６１Ｂと波長分離フィルタ５との間と、筒状部７１３の内壁のうち、波長分離フィルタ５とレンズ６１Ｃとの間、および、レンズ６１Ｃと出射開口７ａとの間に位置している。図１５に示されるように、光低減構造８は、筒状部７１１の内壁のうちのレンズ６１Ａとレンズ６１Ｂとの間には位置していなくてもよい。光低減構造８は筒状部７１１および筒状部７１３の内壁の全周に形成され得る。光低減構造８には、反射低減部８１もしくは凹凸形状８２が適用され得る。
　このような照明装置１Ｃにおいても、照明装置１Ｂと同じく、出射開口７ａから不要光が出射する可能性を低減させることができる。
　＜４．第４実施形態＞
　第４実施形態にかかる照明装置１の構成の一例は、第１から第３実施形態のいずれかにかかる照明装置１と同様である。第４実施形態では、光学系６の開口数を規定するための角度について述べる。図１６は、照明装置１の一部の構成を拡大して示す図である。図１６の例では、蛍光Ｌ１の経路において、波長変換部材４と光学系６との間に開口部７０が位置している。開口部７０は第２開口（以下、絞り開口と呼ぶ）７ｂを有している。波長変換部材４からの蛍光Ｌ１のうち、広がり角が所定の広がり角φ１以下の光は、絞り開口７ｂを通過し、光学系６（具体的にはレンズ６１Ａ）に入射する。つまり、開口部７０の絞り開口７ｂは、蛍光Ｌ１のうちの所定の広がり角φ１以下の光を光学系６側に通過させる。逆に言えば、蛍光Ｌ１のうち広がり角φ１よりも大きな広がり角で進む光（以下、遮蔽光と呼ぶ）は開口部７０によって遮られる。開口部７０は筐体７の一部であってもよい。
　光軸ＡＸ１に平行な光軸方向に沿って見た波長変換部材４の表面の面積は、開口部７０の絞り開口７ｂの開口面積の最小値より小さくてもよい。これによれば、波長変換部材４から広がりながら進む蛍光Ｌ１のうちのより多くの部分が絞り開口７ｂを通過することができる。
　図１６で示されるように、照明装置１において、光学系６の開口数を規定する角度ψ１は、絞り開口７ｂを通過する蛍光Ｌ１の広がり角φ１以上であってもよい。開口数は、角度ψ１の半値の正弦と屈折率との積である。角度ψ１は、例えば、光学系６の有効領域を通過可能な仮想的な光の両外側の光線がなす角度である。ここでいう有効領域とは、光学系６の光学性能を発揮できる光の通過領域に相当し、例えば、レンズ６１Ａの有効領域は、レンズ６１Ａのうち所定の周縁幅を除いた領域である。より具体的な一例として、レンズ６１Ａの有効領域は、レンズ６１Ａの周縁を保持する筐体７の部分（例えばレンズホルダ）の内周縁によって囲まれる領域であってもよい。図１６の例では、広がり角φ１と角度ψ１とは互いに等しい。
　広がり角φ１が角度ψ１以下であれば、絞り開口７ｂを透過する蛍光Ｌ１は光学系６の有効領域内を通過することができる。よって、蛍光Ｌ１は光学系６のレンズ６１Ａからレンズ６１Ｃのエッジにほとんど入射せず、該エッジで生じる蛍光Ｌ１の不要な反射および散乱を低減または回避することができる。このため、照明装置１はさらにグレアの少ない高品質な蛍光Ｌ１を照明空間Ｓ１に出射することができる。
　以上のように、照明装置１，１Ａ～１Ｃは詳細に説明されたが、上記の説明は、すべての局面において、例示であって、この照明装置１，１Ａ～１Ｃがそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この開示の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。上記各実施形態および各変形例（あるいは各態様）で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせたり、省略したりすることができる。
　上記各実施形態および各種変形例（あるいは各態様）をそれぞれ構成する全部または一部を、適宜、矛盾しない範囲で組み合わせ可能であることは、言うまでもない。
　例えば、波長変換部材４と波長分離フィルタ５との間において、レンズ６１Ａおよびレンズ６１Ｂ等のレンズが位置していなくてもよい。あるいは、非球面レンズ３１が波長変換部材４と波長分離フィルタ５との間に位置していてもよい。この場合、波長変換部材４からの蛍光Ｌ１は非球面レンズ３１を透過して波長分離フィルタ５に入射する。また、波長分離フィルタ５は必ずしもダイクロイックミラーである必要はない。例えば、波長分離フィルタ５はダイクロイックプリズムであってもよい。
　本開示には、以下の内容が含まれる。
　一実施の形態において、（１）照明装置は、外部の照明空間に照明光を出射する照明装置であって、前記照明空間に開口する第１開口を有する筐体と、励起光を前記筐体の内部に出射する光源と、前記筐体の内部に位置しており、前記光源から前記励起光が入射し、前記励起光の強度分布を平坦化させる非球面レンズと、前記筐体の内部に位置しており、前記非球面レンズからの前記励起光が入射し、前記励起光と異なるスペクトルを有する前記照明光としての蛍光を、前記励起光に基づいて発する波長変換部材と、前記筐体の内部に位置しており、前記非球面レンズからの前記励起光を前記波長変換部材に導き、前記波長変換部材からの前記蛍光を前記第１開口に導く波長分離フィルタとを備えることができる。
　（２）上記（１）の照明装置において、前記非球面レンズの非球面は、凹状形状を有することができ、前記非球面のうちの中央側の第１中央部の曲率は、前記非球面のうちの前記第１中央部よりも外側に位置する第１非中央部の曲率より大きくてもよい。
　（３）上記（２）の照明装置において、前記非球面レンズのうちの前記非球面とは逆側の面は、凸状形状を有することができる。
　（４）上記（３）の照明装置において、前記非球面レンズの前記逆側の面のうち第２中央部の曲率は、前記逆側の面のうちの前記第２中央部よりも外側に位置する第２非中央部の曲率より大きくてもよい。
　（５）上記（１）の照明装置において、前記非球面レンズの非球面は、凸状形状を有することができ、前記非球面のうち第１中央部の曲率は、前記非球面のうちの前記第１中央部よりも外側に位置する第１非中央部の曲率より小さくてもよい。
　（６）上記（１）の照明装置において、前記非球面レンズの非球面は、凸状形状を有することができ、前記非球面のうち第１中央部の曲率は、前記非球面のうちの前記第１中央部よりも外側に位置する第１非中央部の曲率より大きてもよく、前記非球面レンズからの前記励起光は、前記非球面レンズと前記波長変換部材との間で集光する部分を有することができる。
　（７）上記（２）から（６）のいずれか一つの照明装置において、前記光源が出射する前記励起光のうち、ピーク強度の５０％以上の強度を有する中央光が前記非球面レンズの前記第１中央部に入射することができ、前記中央光よりも外周側の外周光が前記非球面レンズの前記第１非中央部に入射することができる。
　（８）上記（１）から（７）のいずれか一つの照明装置において、前記非球面レンズの非球面内の位置での面法線と、前記非球面レンズの光軸とがなす角度の、前記光軸と前記位置との間の距離に関する２階微分値と、前記距離との関係を示すグラフは、極小値を有することができる。
　（９）上記（８）の照明装置において、前記グラフは、少なくとも前記非球面レンズの有効径の３０％以下の領域において、前記極小値を有することができる。
　（１０）上記（１）から（９）のいずれか一つの照明装置において、前記非球面レンズの非球面の形状を示すコーニック係数は、－６０以上かつ－３以下であってもよい。
　（１１）上記（１）から（１０）のいずれか一つの照明装置において、前記波長変換部材での前記励起光の強度分布において、ピーク強度の５０％以上の強度を有する領域の第１幅に対する、前記ピーク強度の９０％以上の強度を有する領域の第２幅の比は、０．７以上であってもよい。
　（１２）上記（１）から（１１）のいずれか一つの照明装置は、前記光源と前記波長分離フィルタとの間に位置し、前記励起光の断面形状の縦横比を調整するシリンドリカルレンズをさらに備えることができる。
　（１３）上記（１２）の照明装置において、前記シリンドリカルレンズは、前記光源と前記非球面レンズとの間に位置することができる。
　（１４）上記（１２）または（１３）の照明装置は、前記シリンドリカルレンズおよび前記非球面レンズを一体に保持するホルダをさらに備えることができる。
　（１５）上記（１）から（１４）のいずれか一つの照明装置において、前記励起光のピーク波長は、４１５ｎｍ以下であってもよく、前記波長変換部材は、複数種類の蛍光体を含むことができる。
　（１６）上記（１）から（１５）のいずれか一つの照明装置において、前記光源は、半導体レーザ素子を含むことができる。
　（１７）上記（１）から（１６）のいずれか一つの照明装置において、前記筐体の内壁には、前記蛍光が反射または散乱して生じた不要光を吸収、または、前記波長変換部材側に反射もしくは散乱させる光低減構造が位置することができる。
　（１８）上記（１）から（１７）のいずれか一つの照明装置は、前記波長変換部材から前記第１開口に至る前記蛍光の経路上に位置し、前記蛍光を前記第１開口側の仮想的な像面に結像させる光学系を備えることができる。
　（１９）上記（１８）の照明装置は、前記波長変換部材からの前記蛍光のうち、所定の広がり角以下の前記蛍光を前記光学系側に通過させ、前記所定の広がり角より大きな前記蛍光を遮る第２開口を有する開口部をさらに備えることができ、前記光学系の開口数を規定する角度は、前記所定の広がり角以上であってもよい。
　（２０）上記（１８）または（１９）の照明装置において、前記光学系は、前記経路上に位置する複数のレンズを含む。
　１，１Ａ～１Ｃ　照明装置
　２　光源
　３１　非球面レンズ
　３１ａ　非球面
　３１ａａ　第１中央部
　３１ａｂ　第１非中央部
　３１ｂ　逆側の面
　３１ｂａ　第２中央部
　３１ｂｂ　第２非中央部
　３２　シリンドリカルレンズ
　４　波長変換部材
　５　波長分離フィルタ
　６　光学系
　７　筐体
　７０　開口部
　７２１　ホルダ
　７ａ　第１開口（出射開口）
　７ｂ　第２開口（絞り開口）
　８　光低減構造
　ＢＷ１　部分（集光部）
　Ｄ１　第１幅
　Ｄ２　第２幅
　Ｌ０　励起光
　Ｌ０ａ　中央光
　Ｌ０ｂ　外周光

Claims (20)

  1. 　外部の照明空間に照明光を出射する照明装置であって、
    　前記照明空間に開口する第１開口を有する筐体と、
    　励起光を前記筐体の内部に出射する光源と、
    　前記筐体の内部に位置しており、前記光源から前記励起光が入射し、前記励起光の強度分布を平坦化させる非球面レンズと、
    　前記筐体の内部に位置しており、前記非球面レンズからの前記励起光が入射し、前記励起光と異なるスペクトルを有する前記照明光としての蛍光を、前記励起光に基づいて発する波長変換部材と、
    　前記筐体の内部に位置しており、前記非球面レンズからの前記励起光を前記波長変換部材に導き、前記波長変換部材からの前記蛍光を前記第１開口に導く波長分離フィルタと
    を備える、照明装置。
  2. 　請求項１に記載の照明装置であって、
    　前記非球面レンズの非球面は、凹状形状を有しており、
    　前記非球面のうちの中央側の第１中央部の曲率は、前記非球面のうちの前記第１中央部よりも外側に位置する第１非中央部の曲率より大きい、照明装置。
  3. 　請求項２に記載の照明装置であって、
    　前記非球面レンズのうちの前記非球面とは逆側の面は、凸状形状を有している、照明装置。
  4. 　請求項３に記載の照明装置であって、
    　前記非球面レンズの前記逆側の面のうち第２中央部の曲率は、前記逆側の面のうちの前記第２中央部よりも外側に位置する第２非中央部の曲率より大きい、照明装置。
  5. 　請求項１に記載の照明装置であって、
    　前記非球面レンズの非球面は、凸状形状を有しており、
    　前記非球面のうち第１中央部の曲率は、前記非球面のうちの前記第１中央部よりも外側に位置する第１非中央部の曲率より小さい、照明装置。
  6. 　請求項１に記載の照明装置であって、
    　前記非球面レンズの非球面は、凸状形状を有しており、
    　前記非球面のうち第１中央部の曲率は、前記非球面のうちの前記第１中央部よりも外側に位置する第１非中央部の曲率より大きく、
    　前記非球面レンズからの前記励起光は、前記非球面レンズと前記波長変換部材との間で集光する部分を有する、照明装置。
  7. 　請求項２から請求項６のいずれか一つに記載の照明装置であって、
    　前記光源が出射する前記励起光のうち、ピーク強度の５０％以上の強度を有する中央光が前記非球面レンズの前記第１中央部に入射し、前記中央光よりも外周側の外周光が前記非球面レンズの前記第１非中央部に入射する、照明装置。
  8. 　請求項１から請求項７のいずれか一つに記載の照明装置であって、
    　前記非球面レンズの非球面内の位置での面法線と、前記非球面レンズの光軸とがなす角度の、前記光軸と前記位置との間の距離に関する２階微分値と、前記距離との関係を示すグラフは、極小値を有する、照明装置。
  9. 　請求項８に記載の照明装置であって、
    　前記グラフは、少なくとも前記非球面レンズの有効径の３０％以下の領域において、
    前記極小値を有する、照明装置。
  10. 　請求項１から請求項９のいずれか一つに記載の照明装置であって、
    　前記非球面レンズの非球面の形状を示すコーニック係数は、－６０以上かつ－３以下である、照明装置。
  11. 　請求項１から請求項１０のいずれか一つに記載の照明装置であって、
    　前記波長変換部材での前記励起光の強度分布において、ピーク強度の５０％以上の強度を有する領域の第１幅に対する、前記ピーク強度の９０％以上の強度を有する領域の第２幅の比は、０．７以上である、照明装置。
  12. 　請求項１から請求項１１のいずれか一つに記載の照明装置であって、
    　前記光源と前記波長分離フィルタとの間に位置し、前記励起光の断面形状の縦横比を調整するシリンドリカルレンズをさらに備える、照明装置。
  13. 　請求項１２に記載の照明装置であって、
    　前記シリンドリカルレンズは、前記光源と前記非球面レンズとの間に位置している、照明装置。
  14. 　請求項１２または請求項１３に記載の照明装置であって、
    　前記シリンドリカルレンズおよび前記非球面レンズを一体に保持するホルダをさらに備える、照明装置。
  15. 　請求項１から請求項１４のいずれか一つに記載の照明装置であって、
    　前記励起光のピーク波長は、４１５ｎｍ以下であり、
    　前記波長変換部材は、複数種類の蛍光体を含む、照明装置。
  16. 　請求項１から請求項１５のいずれか一つに記載の照明装置であって、
    　前記光源は、半導体レーザ素子を含む、照明装置。
  17. 　請求項１から請求項１６のいずれか一つに記載の照明装置であって、
    　前記筐体の内壁には、前記蛍光が反射または散乱して生じた不要光を吸収、または、前記波長変換部材側に反射もしくは散乱させる光低減構造が位置している、照明装置。
  18. 　請求項１から請求項１７のいずれか一つに記載の照明装置であって、
    　前記波長変換部材から前記第１開口に至る前記蛍光の経路上に位置し、前記蛍光を前記第１開口側の仮想的な像面に結像させる光学系を備える、照明装置。
  19. 　請求項１８に記載の照明装置であって、
    　前記波長変換部材からの前記蛍光のうち、所定の広がり角以下の前記蛍光を前記光学系側に通過させ、前記所定の広がり角より大きな前記蛍光を遮る第２開口を有する開口部をさらに備え、
    　前記光学系の開口数を規定する角度は、前記所定の広がり角以上である、照明装置。
  20. 　請求項１８または請求項１９に記載の照明装置であって、
    　前記光学系は、前記経路上に位置する複数のレンズを含む、照明装置。
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