JP6909587B2 - 光源装置 - Google Patents

Description

本発明は光源装置に関し、特に半導体レーザが出射する一次光を波長変換部材で二次光に波長変換する光源装置に関する。

ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）や半導体レーザを光源として、蛍光体材料を含有した波長変換部材で波長変換して白色光を得る光源装置が用いられている。これらの光源装置では、光源から青色光や紫外光などの一次光を発光して波長変換部材に照射し、波長変換部材に含有された蛍光体が一次光により励起されて黄色光などの二次光を発光し、一次光と二次光が混色して白色光が外部に照射される。

特許文献１には、半導体レーザを光源として用いた車両用灯具が提案されている。光源として半導体レーザを用いると、大出力で波長幅の狭い一次光を得られるが、指向性が非常に強く光が照射される領域が小さいという特徴がある。したがって、光源としてＬＥＤを用いる場合と比較すると、波長変換部材の極めて小さい領域に大出力の一次光が照射されて白色光を出射し、指向性が高い光源装置が得られる。

図７は、従来から提案されている半導体レーザを用いた光源装置の構成を示す模式図である。光源装置は、搭載部１と、サブマウント２と、半導体レーザ３と、波長変換部材４と、光学部材５を備えている。搭載部１上に搭載された波長変換部材４に対して、サブマウント２上に搭載された半導体レーザ３から一次光Ｌ１０が照射される。波長変換部材４では、含有されている蛍光体材料によって一次光Ｌ１０の少なくとも一部が波長変換されて二次光Ｌ２を放出する。

波長変換部材で散乱された一次光Ｌ１０の一部と二次光Ｌ２は混色され、光学部材５を介して白色光として光源装置の外部に対して照射される。

特開２０１０−２３２０４４号公報

図７に示した従来技術では、半導体レーザ３から波長変換部材４に照射された一次光Ｌ１０は、一部が波長変換部材４の表面で一次光Ｌ１１として反射されてしまう。一次光Ｌ１１は、波長変換部材４によって二次光Ｌ２に変換できないため、半導体レーザ３から照射される一次光Ｌ１０の利用効率が低下してしまう。また、一次光Ｌ１１が光源装置の外部に放出されると白色光の配光分布において色温度が異なる領域がグレアとして生じてしまうため、一次光Ｌ１１の放出を防止するための光学的設計を講じる必要があるという問題があった。

そこで本発明は、簡便な構造でグレアを抑制するとともに、半導体レーザから照射される一次光の利用効率を向上することが可能な光源装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために本発明の光源装置は、一次光の少なくとも一部を波長変換して二次光を出射する波長変換部材と、前記一次光を前記波長変換部材に対して照射する光照射部を備え、前記波長変換部材は、前記光照射部から前記一次光が直接照射される直接入射部と、前記直接入射部で反射された前記一次光が照射される再入射部とを有し、前記直接入射部と前記再入射部とは別体で構成され、含有される波長変換材料の濃度が異なることを特徴とする。

このような本発明の光源装置では、直接入射部で反射された一次光が波長変換部材の再入射部に照射されるため、簡便な構造でグレアを抑制するとともに、半導体レーザから照射される一次光の利用効率を向上することができる。

また本発明の一態様では、一次光の少なくとも一部を波長変換して二次光を出射する波長変換部材と、前記一次光を前記波長変換部材に対して照射する光照射部を備え、前記波長変換部材は、前記光照射部から前記一次光が直接照射される直接入射部と、前記直接入射部で反射された前記一次光が照射される再入射部とを有し、前記直接入射部への前記一次光の入射角は、ブリュースター角に略一致することを特徴とする。

また本発明の一態様では、一次光の少なくとも一部を波長変換して二次光を出射する波長変換部材と、前記一次光を前記波長変換部材に対して照射する光照射部を備え、前記波長変換部材は、前記光照射部から前記一次光が直接照射される直接入射部と、前記直接入射部で反射された前記一次光が照射される再入射部とを有し、前記直接入射部に照射された前記一次光の照射領域は、長軸方向が前記再入射部の側面に平行であることを特徴とする。

また本発明の一態様では、一次光の少なくとも一部を波長変換して二次光を出射する波長変換部材と、前記一次光を前記波長変換部材に対して照射する光照射部を備え、前記波長変換部材は、前記光照射部から前記一次光が直接照射される直接入射部と、前記直接入射部で反射された前記一次光が照射される再入射部とを有し、前記再入射部は側面に前記一次光が照射され、前記側面とは異なる面から前記二次光を出射することを特徴とする。

また本発明の一態様では、一次光の少なくとも一部を波長変換して二次光を出射する波長変換部材と、前記一次光を前記波長変換部材に対して照射する光照射部を備え、前記波長変換部材は、前記光照射部から前記一次光が直接照射される直接入射部と、前記直接入射部で反射された前記一次光が照射される再入射部とを有し、前記再入射部は前記直接入射部に対して逆テーパ形状の側面を有し、前記側面に前記一次光が照射されることを特徴とする。

また本発明の一態様では、前記波長変換部材を搭載する放熱部材を備え、前記直接入射部と前記放熱部材の距離は、前記再入射部から前記放熱部材の距離よりも小さい。

また本発明の一態様では、前記光照射部を複数備える。

本発明では、簡便な構造でグレアを抑制するとともに、半導体レーザから照射される一次光の利用効率を向上することが可能な光源装置を提供することができる。

第１実施形態における光源装置１００を示す模式図であり、図１（ａ）は一次光Ｌ１０、一次光Ｌ１１、二次光Ｌ２０，Ｌ２１の位置関係を示し、図１（ｂ）は一次光Ｌ１０の入射角度θと一次光Ｌ１１および波長変換部材１４の関係を示している。 第１実施形態の光源装置１００を用いた車両用灯具を示す模式図であり、図２（ａ）はパラボラ光学系の車両用灯具２００を示し、図２（ｂ）はモノフォーカス光学系の車両用灯具２１０を示している。 第２実施形態における光源装置１１０を示す模式図であり、図３（ａ）は模式斜視図であり、図３（ｂ）は模式平面図である。 第３実施形態における光源装置１２０を示す模式図である。 第４実施形態における光源装置１３０を示す模式図であり、図５（ａ）は模式側面図であり、図５（ｂ）は模式平面図である。 直接入射部１４ａと再入射部１４ｂを別体で形成した波長変換部材１４を示す模式図であり、図６（ａ）は図１（ａ）に示した形状の例であり、図６（ｂ）は図５（ａ）に示した形状の例であり、図６（ｃ）は他の形状の例である。 従来から提案されている半導体レーザを用いた光源装置の構成を示す模式図である。

（第１実施形態）
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付すものとし、適宜重複した説明は省略する。図１は、第１実施形態における光源装置１００を示す模式図であり、図１（ａ）は一次光Ｌ１０、一次光Ｌ１１、二次光Ｌ２０，Ｌ２１の位置関係を示し、図１（ｂ）は一次光Ｌ１０の入射角度θと一次光Ｌ１１および波長変換部材１４の関係を示している。光源装置１００は、搭載部１１と、サブマウント１２と、半導体レーザ１３と、波長変換部材１４を備えている。

搭載部１１は、サブマウント１２と波長変換部材１４を搭載する部材である。図１では搭載部１１として平板形状のものを示しているが、各部材を搭載して保持できればどのような形状でもよい。また、半導体レーザ１３の光照射に伴う発熱や、波長変換部材１４での波長変換時の発熱等を光源装置１００の外部に放熱するために、熱伝導性が良好な材質で構成されることが好ましい。サブマウント１２は、半導体レーザ１３を搭載する部材であり、熱伝導性の良好な銅、アルミニウム等の金属や窒化アルミニウム、酸化アルミニウム等のセラミックで構成されることが好ましい。搭載部１１は、熱伝導性が良好な材質で構成することで、波長変換部材１４からの熱を外部に伝達して放熱する放熱部材として機能する。

半導体レーザ１３は、所定の電圧を印加されると所定波長の一次光Ｌ１０をレーザ発振して、波長変換部材１４に対して照射する。したがって、半導体レーザ１３は、一次光Ｌ１０を波長変換部材１４に対して照射する光照射部として機能する。一次光Ｌ１０の波長としては、波長変換部材１４の吸収帯域であればよく、例えば青色光、紫色光、近紫外光、紫外光等の短波長のものを用いることができる。半導体レーザ１３を構成する材料は、一次光Ｌ１０の波長を発振可能であれば限定されず、例えば窒化ガリウム系、酸化ガリウム系、酸化亜鉛系、セレン化亜鉛系等の公知の材料を用いることができる。

ここでは半導体レーザ１３から波長変換部材１４に対して一次光Ｌ１０を直接照射する例を示したが、反射部材や光導波路等の光学系部材を用いて一次光Ｌ１０を波長変換部材１４に対して間接的に照射する構成としてよい。この場合、反射部材や光導波路等の光学系部材が光照射部として機能し、光照射部から一次光Ｌ１０が波長変換部材１４に対して照射される。また、図１（ａ）では半導体レーザ１３としてサブマウント１２上に搭載されたベアチップのものを示したが、例えばＣＡＮ型パッケージ等の公知の構造を採用するとしてもよい。また、半導体レーザ１３は搭載部１１上に搭載されていてもよいが、別部材に取り付けられていてもよい。

波長変換部材１４は、蛍光体材料を含有して半導体レーザ１３から照射された一次光Ｌ１０の少なくとも一部を波長変換して二次光Ｌ２０を放出する部材である。波長変換部材１４中での蛍光体材料の含有形態は限定されず、蛍光体粒子を樹脂中に分散したものや蛍光体を含有したセラミックの焼結体などであってもよい。

図１（ａ）に示したように、波長変換部材１４は略平板状の直接入射部１４ａと、直接入射部１４ａから突出した再入射部１４ｂを備えている。波長変換部材１４の形成方法は限定されず、蛍光体粒子を分散した樹脂を型に入れて硬化させる方法や、セラミックグリーンシートを成型した後に焼結する方法等、材料に適した公知の方法を用いることができる。

光照射部である半導体レーザ１３から波長変換部材１４に照射された一次光Ｌ１０は、直接入射部１４ａに入射して一部が二次光Ｌ２０に波長変換される。一次光Ｌ１０の一部は、一次光Ｌ１１として直接入射部１４ａで反射されて再入射部１４ｂに到達する。再入射部１４ｂに入射した一次光Ｌ１１の一部は、二次光Ｌ２１に波長変換される。ここでは波長変換部材１４の形状として、略平板状の直接入射部１４ａから再入射部１４ｂが突出したものを示したが、どのような形状であってもよく、光照射部から一次光Ｌ１０が直接照射される領域が直接入射部１４ａであり、一次光Ｌ１１が入射する領域が再入射部１４ｂとなる。

波長変換部材１４に含有される蛍光体材料は、一次光Ｌ１０を吸収して二次光Ｌ２０，Ｌ２１を放出するものであれば限定されず、複数種類の蛍光体材料を含有するとしてもよい。二次光Ｌ２０，Ｌ２１の波長としては、一次光Ｌ１０と混色して白色光となるものが好ましく、一次光Ｌ１０が青色である場合には二次光Ｌ２は黄色光が好ましい。また、一次光Ｌ１０が紫色や近紫外光、紫外光である場合には、ＲＧＢ各色を放出する複数の蛍光体材料を用いて、二次光Ｌ２０，Ｌ２１同士の混色で白色を得ることが好ましい。

波長変換部材１４に含有される蛍光体材料としては、例えば無機化合物では酸化物系、窒化物系などがあり、具体的には酸化物系にはＣａ_３Ｓｃ_２Ｓｉ_３Ｏ_１２：Ｃｅ、ＣａＳｃ_２Ｏ_４：Ｃｅ、Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ、（Ｙ、Ｇｄ）_３（Ａｌ，Ｇａ）_５Ｏ_１２：Ｃｅ、（Ｓｒ，Ｂａ）_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ、（Ｓｉ，Ａｌ）_３（Ｎ，Ｏ）_４：Ｅｕ、Ｂａ_３Ｓｉ_６Ｏ_１２Ｎ_２：Ｅｕ、ＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ、ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ、Ｙ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ、Ｓｒ_４Ａｌ_１４Ｏ_２５：Ｅｕ、クルムス、ＣａＳｒクロロアパタイトなどが挙げられる。窒化物系にはＹ−ＳｉＯ−Ｎ：Ｃｅ、Ｌａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ：Ｃｅ、ＡｌＮ：Ｅｕ、ＳｒＳｉ_６Ｎ_８：Ｅｕ、ＳｒＳｉ_９Ａｌ_１９ＯＮ_３１：Ｅｕ、ＳｒＳｉＡｌ_２Ｏ_３Ｎ_２：Ｅｕ、ＳｒＳｉ_５ＡｌＯ_２Ｎ_７：Ｅｕ、ＢａＳｉ_２Ｏ_２Ｎ_２：Ｅｕ、Ｂａ_３Ｓｉ_６Ｏ_１２Ｎ_２：Ｅｕ、ＳｒＳｉＡｌ_２Ｏ_３Ｎ_２：Ｅｕ、ＳｒＳｉ_５ＡｌＯ_２Ｎ_７：Ｅｕ、Ｓｒ_３Ｓｉ_１３Ａｌ_３Ｏ_２Ｎ_２１：Ｅｕ、Ｓｒ_５Ｓｉ_２１Ａｌ_５Ｏ_２Ｎ_３５：Ｅｕ、β−ｓｉａｌｏｎ：Ｅｕ（（Ｓｉ，Ａｌ）_６（Ｏ，Ｎ）_８：Ｅｕ）、ＭＳｉ_２Ｏ_２Ｎ_２：Ｅｕ（Ｍ＝Ｃａ，Ｓｒ）、ＡｌＯＮ：Ｍｎ、α−ｓｉａｌｏｎ：Ｙｂ、ＭＹＳｉ_４Ｎ_７：Ｅｕ（Ｍ＝Ｓｒ，Ｂａ）、α−ｓｉａｌｏｎ：Ｅｕ（Ｃａ_ｘ（Ｓｉ，Ａｌ）_１２（Ｏ，Ｎ）_１６：Ｅｕ）、ＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｃｅ、ＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ、Ｍ_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ（Ｍ＝Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）、ＬａＳｉ_３Ｎ_５：Ｅｕ、ＣａＳｉＮ_２：Ｅｕ、ＣａＳｉＮ_２：Ｃｅ、（Ｃａ，Ｓｒ）Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ）ＳｉＮ_３：Ｅｕが挙げられる。硫化物系には（Ｃａ，Ｓｒ）Ｓ：Ｅｕ、ＣａＧａ_２Ｓ_４：Ｅｕ、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌが挙げられる。有機物にはｂｒｉｌｌｉａｎｔｓｕｌｆｏｆｌａｖｉｎｅ ＦＦ、ｂａｓｉｃ ｙｅｌｌｏｗ ＨＧ、ｅｏｓｉｎｅ、ｒｈｏｄａｍｉｎｅ ６Ｇ、ｒｈｏｄａｍｉｎｅ Ｂが挙げられる。

図１（ａ）（ｂ）に示した光源装置１００では、半導体レーザ１３が一次光Ｌ１０を波長変換部材１４に対して照射し、直接入射部１４ａに入射して内部に取り込まれた一次光Ｌ１０の少なくとも一部が二次光Ｌ２０に波長変換される。また、一次光Ｌ１０のうち直接入射部１４ａ内部に取り込まれず表面で反射された一次光Ｌ１１は、再入射部１４ｂに入射して内部に取り込まれて少なくとも一部が二次光Ｌ２１に波長変換される。このとき、一次光Ｌ１０，Ｌ１１は部分的に蛍光体材料等によって散乱され、二次光Ｌ２０，Ｌ２１と混色されて白色光として光源装置１００の外部に照射される。

波長変換部材１４の直接入射部１４ａ表面で反射された一次光Ｌ１１は、再入射部１４ｂで再び波長変換部材１４に取り込まれるため、反射された一次光Ｌ１１が光源装置１００の外部に取り出されることを防止でき、簡便な構造でグレアを抑制することが可能となる。また、再入射部１４ｂの内部に取り込まれた一次光Ｌ１１は二次光Ｌ２１に波長変換されるため、半導体レーザ１３から照射される一次光Ｌ１０，Ｌ１１の利用効率を向上させることが可能となる。

図１（ｂ）に示すように、直接入射部１４ａに対する一次光Ｌ１０の入射角度をθ、一次光Ｌ１０の入射位置から再入射部１４ｂの側面までの距離をｘ、再入射部１４ｂにおける一次光Ｌ１１が入射する位置をｙとすると、ｙ＝ｘ・ｔａｎ（９０−θ）となる。直接入射部１４ａからの再入射部１４ｂの突出高さは、再入射部１４ｂに一次光Ｌ１１を入射させるためにｙよりも大きくなるように、入射角度θおよび距離ｘを設定する。直接入射部１４ａと再入射部１４ｂの高さを異ならせ、上述したように再入射部１４ｂの高さを一次光Ｌ１１の入射位置ｙよりも高くすることで、簡便な構造でグレアを抑制し一次光Ｌ１０，Ｌ１１の利用効率を向上させることが可能となる。

直接入射部１４ａに対する一次光Ｌ１０の入射角度θは、具体的には４５°以上７５°以下の範囲が好ましい。光源装置１００では、波長変換部材１４で波長変換された二次光Ｌ２０，Ｌ２１を外部に取り出す必要があるため、θが４５°未満の場合には二次光Ｌ２０，Ｌ２１が照射される図中上方に半導体レーザ１３等の光照射部を配置することとなり、光取り出しの妨げになるので好ましくない。また、θが７５°より大きいと、一次光Ｌ１０のうち直接入射部１４ａで反射されて一次光Ｌ１１となる割合が増加し、直接入射部１４ａでの輝度が低下してしまう。

さらに入射角度θは、４５°以上７５°以下の範囲でブリュースター角に略一致させることが好ましい。ブリュースター角では、一次光Ｌ１０に含まれるｐ偏光成分の直接入射部１４ａへの取り込み効率が最大となる。これにより、直接入射部１４ａから取り出される二次光Ｌ２０光量を増大して輝度向上を図ることができる。一例として、波長変換部材１４を構成する材料の屈折率が１．８３の場合には、ブリュースター角は６１°であり、入射角度θも６１°程度に設定する。

図１（ａ）（ｂ）に示したように、一次光Ｌ１０が入射する直接入射部１４ａ表面から搭載部１１までの距離を、再入射部１４ｂの一次光Ｌ１１が入射する位置から搭載部１１までの距離よりも小さくする。半導体レーザ１３から照射された一次光Ｌ１０は、その多くが直接入射部１４ａの内部で二次光Ｌ２０に波長変換され、反射された一次光Ｌ１１が再入射部１４ｂで波長変換された二次光Ｌ２１よりも輝度が高くなる。このように、直接入射部１４ａで波長変換される光量が多いため、波長変換による発熱は再入射部１４ｂよりも直接入射部１４ａの方が大きくなる。したがって、放熱部材として機能する搭載部１１からの距離が、再入射部１４ｂよりも直接入射部１４ａ表面の方を近くすることで、直接入射部１４ａでの発熱を効率よく放熱して、波長変換部材１４での波長変換の効率低下を抑制することができる。

図２は、本実施形態の光源装置１００を用いた車両用灯具を示す模式図であり、図２（ａ）はパラボラ光学系の車両用灯具２００を示し、図２（ｂ）はモノフォーカス光学系の車両用灯具２１０を示している。

図２（ａ）に示すように車両用灯具２００は、搭載部１１と、半導体レーザ１３と、波長変換部材１４と、反射鏡１６を備えており、パラボラ光学系の灯具を構成している。図２（ａ）に示した例では、半導体レーザ１３としてベアチップの半導体レーザ素子をパッケージ化したものを用い、例えばＣＡＮ型パッケージ等の公知の構造を採用することができる。また、半導体レーザ１３は搭載部１１上に搭載されていてもよいが、別部材に取り付けられていてもよい。

反射鏡１６は、搭載部１１上に搭載された放物面状の反射面を有するミラーである。反射鏡１６の一部には、透過窓１７が設けられている。透過窓１７は、反射鏡１６の反射面に設けられた孔または透明な部材であり、半導体レーザ１３が照射する一次光Ｌ１０を透過可能とされている。

反射鏡１６の搭載位置は、透過窓１７と再入射部１４ｂが直接入射部１４ａに対して反対側となり、波長変換部材１４が放物面の焦点位置となるように設けられている。反射鏡１６の反射面は、波長変換部材１４から放出される二次光Ｌ２０，Ｌ２１と散乱された一次光Ｌ１０、Ｌ１２を前方（図中左方向）に照射する。

車両用灯具２００では、透過窓１７を介して半導体レーザ１３から一次光Ｌ１０が波長変換部材１４の直接入射部１４ａに対して照射される。図１（ａ）（ｂ）に示したものと同様に、直接入射部１４ａと再入射部１４ｂの内部に取り込まれた一次光Ｌ１０，Ｌ１１の少なくとも一部が二次光Ｌ２０，Ｌ２１に変換される。車両用灯具２００では、半導体レーザ１３を搭載部１１に搭載する必要がなく、半導体レーザ１３を設ける位置の設計自由度を高めるとともに、小型化を図ることが可能となる。

図２（ｂ）に示すように車両用灯具２１０は、搭載部１１と、半導体レーザ１３と、波長変換部材１４と、投影レンズ１５を備えており、モノフォーカス光学系の灯具を構成している。投影レンズ１５は、焦点位置からの入射した光を所定の拡がり角度として前方に出射する光学部材である。波長変換部材１４は、投影レンズ１５の焦点位置近傍となるように配置されている。

車両用灯具２１０でも、半導体レーザ１３から一次光Ｌ１０が波長変換部材１４の直接入射部１４ａに対して照射される。図１（ａ）（ｂ）に示したと同様に、直接入射部１４ａと再入射部１４ｂの内部に取り込まれた一次光Ｌ１０，Ｌ１１の少なくとも一部が二次光Ｌ２０，Ｌ２１に変換される。波長変換部材１４から放出される二次光Ｌ２０，Ｌ２１と散乱された一次光Ｌ１０、Ｌ１１は、投影レンズ１５の前方（図中上方向）に照射される。車両用灯具２１０でも、半導体レーザ１３を搭載部１１に搭載する必要がなく、半導体レーザ１３を設ける位置の設計自由度を高めるとともに、小型化を図ることが可能となる。

上述したように、本実施形態の光源装置１００および車両用灯具２００，２１０では、直接入射部１４ａで反射された一次光Ｌ１１が波長変換部材１４の再入射部１４ｂに照射されるため、簡便な構造でグレアを抑制するとともに、半導体レーザ１３から照射される一次光Ｌ１０，Ｌ１１の利用効率を向上することが可能である。

（第２実施形態）
次に本発明の第２実施形態について説明する。第１実施形態と重複する部分についての説明は省略する。図３は、第２実施形態における光源装置１１０を示す模式図であり、図３（ａ）は模式斜視図であり、図３（ｂ）は模式平面図である。図３（ａ）（ｂ）に示すように本実施形態では、波長変換部材１４の直接入射部１４ａに対して複数の光照射部から一次光Ｌ１０１〜Ｌ１０３を照射する。直接入射部１４ａでは、一次光Ｌ１０１〜Ｌ１０３が内部に取り込まれて少なくとも一部が二次光Ｌ２０に波長変換される。一次光Ｌ１０１〜Ｌ１０３の一部は、直接入射部１４ａの表面で反射されて一次光Ｌ１１１〜Ｌ１１３として再入射部１４ｂの側面に入射する。再入射部１４ｂでは、一次光Ｌ１１１〜Ｌ１１３が内部に取り込まれて少なくとも一部が二次光Ｌ２１に波長変換される。図３（ａ）（ｂ）では３つの光照射部から直接入射部１４ａに一次光Ｌ１０１〜Ｌ１０３を照射した例を示したが、光照射部の個数や照射方向は限定されない。

図３（ｂ）に示すように一次光Ｌ１０１〜Ｌ１０３は、それぞれ直接入射部１４ａの表面における領域ＳＰ１〜ＳＰ３に照射される。領域ＳＰ１〜ＳＰ３を部分的に重ね合わせることで、直接入射部１４ａから取り出される二次光Ｌ２０の光量を増やして輝度を向上させることができる。このとき一次光Ｌ１１１〜Ｌ１１３は、一次光Ｌ１０１〜Ｌ１０３よりも光強度が低いうえに、図３（ａ）に示したようにそれぞれ異なる方向に進行して再入射部１４ｂに到達する。したがって、再入射部１４ｂから取り出される二次光Ｌ２１の輝度は直接入射部１４ａよりも低くなる。このように直接入射部１４ａを高輝度領域とし、再入射部１４ｂを低輝度領域とした光源装置１１０は、配光分布のホットゾーンをカットオフライン近傍とする車両用灯具のロービーム配光として好適に用いることができる。

図３（ｂ）に示したように一次光Ｌ１０１〜Ｌ１０３の照射領域ＳＰ１〜ＳＰ３を少しずらして重畳させる場合には、直接入射部１４ａから二次光Ｌ２０を取り出す領域を広くするとともに、波長変換に寄与する面積を増加させて波長変換効率を向上させることができる。照射領域ＳＰ１〜ＳＰ３を一致させる場合には、直接入射部１４ａから取り出される二次光Ｌ２０の輝度を高めることができる。また、照射領域ＳＰ１〜ＳＰ３の長軸方向が再入射部１４ｂの側面に略平行となるように一次光Ｌ１０１〜Ｌ１０３を照射すると、図１（ｂ）で示した距離ｘを短くして高さｙも小さくすることができるため、波長変換部材１４を小型化できる。

本実施形態の光源装置１１０でも、直接入射部１４ａで反射された一次光Ｌ１１１〜Ｌ１１３が波長変換部材１４の再入射部１４ｂに照射されるため、簡便な構造でグレアを抑制するとともに、半導体レーザ１３から照射される一次光Ｌ１０１〜Ｌ１０３，Ｌ１１１〜Ｌ１１３の利用効率を向上することが可能である。

（第３実施形態）
次に本発明の第３実施形態について説明する。第１実施形態と重複する部分についての説明は省略する。図４は、第３実施形態における光源装置１２０を示す模式図である。図４に示すように本実施形態では、波長変換部材１４の中央に設けられた凹部の底面が直接入射部１４ａであり、平板状の直接入射部１４ａの周囲を突出させて再入射部１４ｂ１，１４ｂ２としている。

図４に示したように本実施形態でも、複数の光照射部から一次光Ｌ１０１，Ｌ１０２を直接入射部１４ａに対して照射する。直接入射部１４ａでは、一次光Ｌ１０１，Ｌ１０２が内部に取り込まれて少なくとも一部が二次光Ｌ２０に波長変換される。一次光Ｌ１０１，Ｌ１０２の一部は、直接入射部１４ａの表面で反射されて一次光Ｌ１１１，Ｌ１１２としてそれぞれ再入射部１４ｂ１，１４ｂ２の側面に入射する。再入射部１４ｂ１，１４ｂ２では、一次光Ｌ１１１，Ｌ１１２が内部に取り込まれて少なくとも一部が二次光Ｌ２１１，Ｌ２１２に波長変換される。図４では２つの光照射部から直接入射部１４ａに一次光Ｌ１０１，Ｌ１０２を照射した例を示したが、光照射部の個数や照射方向は限定されず、中央に設けられた凹部である直接入射部１４ａに対して４箇所から一次光を照射するとしてもよい。

本実施形態では、波長変換部材１４の中央に設けられた直接入射部１４ａに対して一次光Ｌ１０１，Ｌ１０２を照射することで、二次光Ｌ２０の周囲で二次光Ｌ２１１，Ｌ２１２への波長変換を行い、中央部での輝度が高い配光分布とすることができる。また、本実施形態の光源装置１２０でも、直接入射部１４ａで反射された一次光Ｌ１１１，Ｌ１１２が波長変換部材１４の再入射部１４ｂ１，１４ｂ２に照射されるため、簡便な構造でグレアを抑制するとともに、半導体レーザ１３から照射される一次光Ｌ１０１，Ｌ１０２，Ｌ１１１，Ｌ１１２の利用効率を向上することが可能である。

（第４実施形態）
次に本発明の第４実施形態について説明する。第１実施形態と重複する部分についての説明は省略する。図５は、第４実施形態における光源装置１３０を示す模式図であり、図５（ａ）は模式側面図であり、図５（ｂ）は模式平面図である。図５（ａ）（ｂ）に示すように本実施形態では、波長変換部材１４の中央に突出して再入射部１４ｂが設けられ、再入射部１４ｂの周囲を平板状の直接入射部１４ａとしている。

図５（ａ）（ｂ）に示したように本実施形態では、波長変換部材１４の四方に配置された光照射部から、一次光Ｌ１０１〜Ｌ１０４を直接入射部１４ａに対して照射する。直接入射部１４ａでは、一次光Ｌ１０１〜Ｌ１０４が内部に取り込まれて少なくとも一部が二次光Ｌ２０１〜Ｌ２０４に波長変換される。一次光Ｌ１０１〜Ｌ１０４の一部は、直接入射部１４ａの表面で反射されて一次光Ｌ１１１〜Ｌ１１４としてそれぞれ再入射部１４ｂの側面に入射する。再入射部１４ｂでは、一次光Ｌ１１１〜Ｌ１１４が内部に取り込まれて少なくとも一部が二次光Ｌ２１に波長変換される。

本実施形態では、波長変換部材１４の中央に設けられた再入射部１４ｂに対して、周囲を取り囲む直接入射部１４ａで反射された一次光Ｌ１１１〜Ｌ１１４が入射される。これにより、再入射部１４ｂへ取り込まれる一次光Ｌ１１１〜Ｌ１１４の合計光量が大きくなるため、再入射部１４ｂで波長変換されて取り出される二次光Ｌ２１の輝度を高めることができる。また、本実施形態の光源装置１３０でも、直接入射部１４ａで反射された一次光Ｌ１１１〜Ｌ１１４が波長変換部材１４の再入射部１４ｂに照射されるため、簡便な構造でグレアを抑制するとともに、半導体レーザ１３から照射される一次光Ｌ１０１〜Ｌ１０４，Ｌ１１１〜Ｌ１１４の利用効率を向上することが可能である。

（第５実施形態）
次に本発明の第５実施形態について説明する。第１実施形態と重複する部分についての説明は省略する。図６は、直接入射部１４ａと再入射部１４ｂを別体で形成した波長変換部材１４を示す模式図であり、図６（ａ）は図１（ａ）に示した形状の例であり、図６（ｂ）は図５（ａ）に示した形状の例であり、図６（ｃ）は他の形状の例である。本実施形態では図６（ａ）〜（ｃ）に示したように、直接入射部１４ａと再入射部１４ｂを別体で形成し、組み合わせて波長変換部材１４を構成している。

図６（ａ）に示した例では、平板状の直接入射部１４ａと、直接入射部１４ａよりも厚い再入射部１４ｂを別体で形成し、互いの側面を接着剤等で固定することで再入射部１４ｂが直接入射部１４ａから突出した形状となっている。直接入射部１４ａに照射された一次光Ｌ１０は少なくとも一部が二次光Ｌ２０に波長変換され、反射した一次光Ｌ１１は再入射部１４ｂの側面に入射して少なくとも一部が二次光Ｌ２１に波長変換される。

図６（ｂ）に示した例では、平板状の直接入射部１４ａ上に別体で形成した再入射部１４ｂを接着剤等で固定し、再入射部１４ｂが直接入射部１４ａから突出した形状となっている。直接入射部１４ａに照射された一次光Ｌ１０１，Ｌ１０３は少なくとも一部が二次光Ｌ２０１，Ｌ２０３に波長変換され、反射した一次光Ｌ１１１，Ｌ１１３は再入射部１４ｂの側面に入射して少なくとも一部が二次光Ｌ２１に波長変換される。

図６（ｃ）に示した例では、側面が傾斜した逆テーパとなる形状の再入射部１４ｂを、平板状の直接入射部１４ａ上に接着剤等で固定し、再入射部１４ｂが直接入射部１４ａから突出した形状となっている。直接入射部１４ａに照射された一次光Ｌ１０１，Ｌ１０３は少なくとも一部が二次光Ｌ２０１，Ｌ２０３に波長変換され、反射した一次光Ｌ１１１，Ｌ１１３は再入射部１４ｂの側面に入射して少なくとも一部が二次光Ｌ２１に波長変換される。再入射部１４ｂの側面が逆テーパとされていることで、一次光Ｌ１１１，Ｌ１１３が再入射部１４ｂの側面に入射する際の角度が垂直に近くなる。これにより、一次光Ｌ１１１，Ｌ１１３が再入射部１４ｂに取り込まれ易くなり、一次光Ｌ１１１，Ｌ１１３を二次光Ｌ２１に変換する効率を向上させることができる。

本実施形態では、直接入射部１４ａと再入射部１４ｂを別体で形成するため、波長変換部材１４の形状を設計する自由度が向上する。また、直接入射部１４ａに含有される蛍光体材料の濃度と、再入射部１４ｂに含有される蛍光体材料の濃度を異ならせることで、直接入射部１４ａから取り出される二次光Ｌ２０と再入射部１４ｂから取り出される二次光Ｌ２１の輝度を適切に設計することが容易となる。

一般的に、直接入射部１４ａに入射する一次光Ｌ１０の光量は、再入射部１４ｂに入射する一次光Ｌ１１の光量よりも大きい。したがって、直接入射部１４ａでの波長変換を効率的に行うためには、再入射部１４ｂに含有される蛍光体材料の濃度よりも、直接入射部１４ａに含有される蛍光体材料の濃度を高くすることが好ましい。

別体で形成した直接入射部１４ａと再入射部１４ｂの固定方法は接着剤に限定されず、別体で形成したグリーンシートを接触させながら焼結することや、異なる蛍光体濃度の樹脂を多段階で重ね合わせて硬化する等、公知の各種方法を用いることができる。

本実施形態の波長変換部材１４を用いても、簡便な構造でグレアを抑制するとともに、半導体レーザ１３から照射される一次光Ｌ１０１〜Ｌ１０４，Ｌ１１１〜Ｌ１１４の利用効率を向上することが可能である。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１，１１…搭載部
２，１２…サブマウント
３，１３…半導体レーザ
４，１４…波長変換部材
５…光学部材
１４ａ…直接入射部
１４ｂ…再入射部
１５…投影レンズ
１６…反射鏡
１７…透過窓
１００，１１０，１２０，１３０…光源装置
２００，２１０…車両用灯具
Ｌ１０，Ｌ１１，Ｌ１０１〜Ｌ１０４，Ｌ１１１〜１１４…一次光
Ｌ２，Ｌ２０，Ｌ２１，Ｌ２０１〜Ｌ２０４，Ｌ２１１，Ｌ２１２…二次光

Claims (7)

1. 一次光の少なくとも一部を波長変換して二次光を出射する波長変換部材と、
   前記一次光を前記波長変換部材に対して照射する光照射部を備え、
   前記波長変換部材は、前記光照射部から前記一次光が直接照射される直接入射部と、前記直接入射部で反射された前記一次光が照射される再入射部とを有し、
   前記直接入射部と前記再入射部とは別体で構成され、含有される波長変換材料の濃度が異なることを特徴とする光源装置。
2. 一次光の少なくとも一部を波長変換して二次光を出射する波長変換部材と、
   前記一次光を前記波長変換部材に対して照射する光照射部を備え、
   前記波長変換部材は、前記光照射部から前記一次光が直接照射される直接入射部と、前記直接入射部で反射された前記一次光が照射される再入射部とを有し、
   前記直接入射部への前記一次光の入射角は、ブリュースター角に略一致することを特徴とする光源装置。
3. 一次光の少なくとも一部を波長変換して二次光を出射する波長変換部材と、
   前記一次光を前記波長変換部材に対して照射する光照射部を備え、
   前記波長変換部材は、前記光照射部から前記一次光が直接照射される直接入射部と、前記直接入射部で反射された前記一次光が照射される再入射部とを有し、
   前記直接入射部に照射された前記一次光の照射領域は、長軸方向が前記再入射部の側面に平行であることを特徴とする光源装置。
4. 一次光の少なくとも一部を波長変換して二次光を出射する波長変換部材と、
   前記一次光を前記波長変換部材に対して照射する光照射部を備え、
   前記波長変換部材は、前記光照射部から前記一次光が直接照射される直接入射部と、前記直接入射部で反射された前記一次光が照射される再入射部とを有し、
   前記再入射部は側面に前記一次光が照射され、前記側面とは異なる面から前記二次光を出射することを特徴とする光源装置。
5. 一次光の少なくとも一部を波長変換して二次光を出射する波長変換部材と、
   前記一次光を前記波長変換部材に対して照射する光照射部を備え、
   前記波長変換部材は、前記光照射部から前記一次光が直接照射される直接入射部と、前記直接入射部で反射された前記一次光が照射される再入射部とを有し、
   前記再入射部は前記直接入射部に対して逆テーパ形状の側面を有し、前記側面に前記一次光が照射されることを特徴とする光源装置。
6. 請求項１から５の何れか一つに記載の光源装置であって、
   前記波長変換部材を搭載する放熱部材を備え、
   前記直接入射部と前記放熱部材の距離は、前記再入射部から前記放熱部材の距離よりも小さいことを特徴とする光源装置。
7. 請求項１から６の何れか一つに記載の光源装置であって、
   前記光照射部を複数備えることを特徴とする光源装置。
   

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