JP7117492B2

JP7117492B2 - 照明装置

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Publication number: JP7117492B2
Application number: JP2020567426A
Authority: JP
Inventors: 昇飯澤; 正人山名; 和幸山江; 哲也西
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
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Priority date: 2019-01-24
Filing date: 2019-12-18
Publication date: 2022-08-15
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Description

本開示は、レーザ光を用いた照明装置に関する。

レーザなどの固体光源を用いた照明がある。このような照明では、固体光源が発する青色光を蛍光体に照射することで白色光を作り出す。蛍光体は、青色光の一部により励起された黄色光と透過した青色光の他部とを散乱させるので、これらが混色された白色光を作り出すことができる。

一方で、レーザなどの固体光源は、指向性が強くエネルギー密度が高い。そのため、蛍光体に、固体光源の発する青色光が直接的に照射されたときには、蛍光体は、照射された領域で多くの熱が発生し高温となる。蛍光体は温度が高くなると波長変換効率が下がる温度消光特性を有するので、蛍光体の温度上昇を抑制する必要がある。

例えば特許文献１には、固体光源からの光を拡散させる拡散手段を蛍光体層上に形成する照明装置について開示されている。特許文献１によれば、拡散手段により、固体光源からの光のエネルギー分布を拡散させることで、蛍光体層へのエネルギー集中を防ぎ（熱負荷を軽減し）、蛍光体層の温度上昇を抑制することができる。

特開２０１２－１０４２６７号公報

しかしながら、上記の従来技術では、蛍光体層への熱負荷を軽減し、蛍光体層の温度上昇を抑制できるものの、固体光源からの光の一部が拡散により散乱ロスされてしまうという問題がある。つまり、上記の従来技術では、照明装置の高出力化を図るのが難しいという問題がある。

本開示は、上述の課題を鑑みてなされたもので、蛍光体層の温度上昇を抑制しつつ高出力化を図ることができる照明装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本開示の一態様に係る照明装置は、レーザ光を用いた反射型の照明装置であって、レーザ光を出射するレーザ素子と、前記レーザ素子が出射するレーザ光を伝送させる光ファイバと、一方の面に入射された光を波長変換して前記一方の面から出射する蛍光体層と、前記光ファイバを伝送したレーザ光を反射させた光を前記蛍光体層の前記一方の面に入射する光学部品とを備え、前記蛍光体層の前記一方の面に入射される光の強度分布は、中心部で疎となっている。

本開示の照明装置は、蛍光体層の温度上昇を抑制しつつ高出力化を図ることができる。

図１は、実施の形態１に係る照明装置の斜視図である。図２は、実施の形態１に係る照明装置において、励起光源を例示した模式図であり、図１のＩＢ－ＩＢ線における灯具等を例示した断面図である。図３は、実施の形態１に係る照明装置を例示する部分拡大断面図である。図４は、実施の形態１に係る光学部品と蛍光体層との配置を例示した模式図である。図５は、図４に示す光学部品の配置により蛍光体層に集光されるレーザ光を例示した模式図である。図６は、実施の形態１に係る２つの光学部品により蛍光体層に集光されるレーザ光を例示した模式図である。図７は、実施の形態１の変形例１に係る光学部品と蛍光体層との配置を例示した模式図である。図８Ａは、実施の形態１の変形例２に係る照明装置を例示する部分拡大断面図である。図８Ｂは、実施の形態１の変形例２に係る光学部品を例示した断面図である。図９Ａは、実施の形態１の変形例２に係る光学部品と蛍光体層との配置を例示した模式図である。図９Ｂは、図９Ａに示す光学部品の配置により蛍光体層に集光されるレーザ光を例示した模式図である。図１０は、実施の形態２に係る光源とレンズと光ファイバとの配置を例示した模式図である。図１１Ａは、実施の形態２に係る光源が発するレーザ光の光強度分布を例示した模式図である。図１１Ｂは、実施の形態２に係る光ファイバに入射されたレーザ光の角度分布を例示した模式図である。図１１Ｃは、実施の形態２に係る光ファイバから出射されたレーザ光の光強度分布を例示した模式図である。図１２は、実施の形態２に係る光ファイバにおいて入射時の光の角度分布が保存されることを例示した模式図である。図１３Ａは、実施の形態２の変形例１に係る光源が発するレーザ光の光強度分布を例示した模式図である。図１３Ｂは、実施の形態２の変形例１に係る光ファイバから出射されたレーザ光の光強度分布を例示した模式図である。図１４は、実施の形態２の変形例２に係る光源とレンズと光ファイバとの配置を例示した模式図である。図１５は、実施の形態２の変形例２に係る蛍光体層に入射されるレーザ光の強度分布を例示した模式図である。図１６Ａは、比較例に係る光源とレンズと光ファイバとの配置を例示した模式図である。図１６Ｂは、比較例に係る蛍光体層に入射されるレーザ光の強度分布を例示した模式図である。図１７は、実施の形態３に係る光ファイバを例示した模式断面図である。図１８Ａは、実施の形態３に係る光ファイバが伝送するレーザ光を蛍光体層４０Ｃに入射させる様子を例示した模式図である。図１８Ｂは、図１８Ａに示す光ファイバが伝送するレーザ光の光強度分布を例示した模式図である。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であって本開示を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。

（実施の形態１）
［照明装置］
以下、実施の形態１に係る照明装置について説明する。

図１は、実施の形態１に係る照明装置１の斜視図である。図２は、実施の形態１に係る照明装置１において、励起光源３を例示した模式図であり、図１のＩＢ－ＩＢ線における灯具５等を例示した断面図である。図３は、実施の形態１に係る照明装置１を例示する部分拡大断面図である。

照明装置１は、レーザ光を用いた反射型の照明装置であり、例えば図１及び図２に示すように、励起光源３と、灯具５と、複数の光ファイバ１１と、光コネクタ２０とを備える。照明装置１は、例えば、ダウンライト、スポットライト等に用いられる。以下、構成要素の詳細について説明する。ここで、レーザ光を用いた反射型の照明装置とは、レーザ光が、蛍光体層の前面よりもさらに前に配置された光学部品によって反射されて、蛍光体層の前面に照射され、波長を変換された反射光が、蛍光体層の前面から送出されていく装置である。

［励起光源３］
励起光源３は、１以上のレーザ素子を備え、レーザ光を出射する装置である。本実施の形態では、励起光源３は、２以上のレーザ素子を備える。励起光源３は、例えば図２に示すように、収容体８１と、複数のレーザ素子８３と、複数のプリズム８５と、複数のレンズ８７と、ヒートシンク８９と、駆動回路９１とを有する。

＜収容体８１＞
収容体８１は、図１に示す励起光源３の筐体部分である。収容体８１は、図２に示すように、複数のレーザ素子８３と、複数のプリズム８５と、複数のレンズ８７と、複数のフェルール８８と、ヒートシンク８９と、駆動回路９１とを収容している。

＜レーザ素子８３＞
複数のレーザ素子８３それぞれは、レーザ光を出射する。複数のレーザ素子８３は、基板に実装されており、基板を介してヒートシンク８９に熱的に接続されている。図２に示す例では、複数のレーザ素子８３のうち一部のレーザ素子８３を一組としている。一組のレーザ素子８３は、プリズム８５にレーザ光を入射することで、光ファイバ１１の一端面である入射面にレーザ光を入射させる。

レーザ素子８３は、半導体レーザによって構成されてもよいし、例えばＩｎＧａＮ系レーザダイオード及びＡｌＩｎＧａＮ系レーザダイオードで構成されてもよい。レーザ素子８３は、出射する光が蛍光体を励起できるのであれば、例えばＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）であってもよい。

なお、レーザ素子８３が出射するレーザ光の出力は、駆動回路９１によって制御される。レーザ素子８３が出射するレーザ光は、紫色から青色までの波長帯域のうちの所定の波長の光である。

＜プリズム８５＞
プリズム８５は、透光性の板状の部材である。プリズム８５は、一組のレーザ素子８３から出射されたレーザ光をレンズ８７に入射させる。

プリズム８５は、レーザ素子８３が出射するレーザ光の光軸と直交するように配置、つまり一組のレーザ素子８３と対向するように配置されている。

このように、複数のプリズム８５それぞれは、一組のレーザ素子８３が出射するレーザ光をレンズ８７に導くライトガイドの機能を有する。

＜レンズ８７＞
レンズ８７は、プリズム８５と一対一で対向するように配置されている。レンズ８７は、プリズム８５から出射されたレーザ光を集光して、光ファイバ１１の一端面に入射させる。なお、図２に示す例では、複数のレンズ８７それぞれは、凸レンズであるが、凹レンズであってもよい。

＜フェルール８８＞
複数のフェルール８８それぞれは、収容体８１に固定され、対応する光ファイバ１１の一端を保持している。つまり、フェルール８８は、レンズ８７から出射されたレーザ光を光ファイバ１１に入射させるように、光ファイバ１１の一端を保持している。

＜ヒートシンク８９＞
ヒートシンク８９は、複数のレーザ素子８３に生じた熱を放熱するための放熱部材であり、複数のフィンを有する。また、ヒートシンク８９は、レーザ素子８３を実装した基板を固定している。

＜駆動回路９１＞
駆動回路９１は、電力線等によって電力系統と電気的に接続され、電力を各々のレーザ素子８３に供給する。また、駆動回路９１は、各々のレーザ素子８３が所定のレーザ光を発するように、各々のレーザ素子８３の出力を駆動制御する。

駆動回路９１は、各々のレーザ素子８３が発するレーザ光を調光する機能を有してもよい。また、駆動回路９１は、パルス信号に基づいて、レーザ素子８３を駆動する発振器等で構成されていてもよい。

［光ファイバ１１］
光ファイバ１１は、例えば高屈折率のコアをコアより低屈折率のクラッド層が包んだ二重構造で構成される伝送体であり、例えば、石英ガラス、プラスチック等の材料で構成されている。光ファイバ１１は、レーザ素子８３が出射するレーザ光を伝送させる。本実施の形態では、光ファイバ１１は、２以上あり、２以上のレーザ素子８３のうち対応するレーザ素子が出射するレーザ光を伝送させる。図２に示す例では、光ファイバ１１は、４つからなる。光ファイバ１１の一端には、励起光源３の発するレーザ光が入射され、光ファイバ１１の他端から出射される。

なお、光ファイバ１１の一端は、レーザ光が伝送する光路の上流であり、他端はレーザ光が伝送する光路の下流であるとする。

［光コネクタ２０］
光コネクタ２０は、１以上の光ファイバ１１を伝送したレーザ光を１つに纏めて出射する。図２に示す例では、２つの光コネクタ２０それぞれは、２つの光ファイバ１１により伝送された２組のレーザ素子８３のレーザ光を１つに纏めて出射するが、３組以上のレーザ素子８３のレーザ光を１つに纏めて出射してもよい。このように、光コネクタ２０は、複数の光ファイバ１１により伝送された各々のレーザ光をミキシングし、ミキシングしたレーザ光を出射する。

また、光コネクタ２０は、灯具５に対して着脱自在である。光コネクタ２０は、例えば、ネジ等の固定部材１５９によって灯具５に固定される。

本実施の形態では、光コネクタ２０は、図３に示すように、筐体１２０と、光学部品１３０とを有する。

＜筐体１２０＞
筐体１２０は、光学部品１３０を収容する筒状体である。筐体１２０は、例えば、アルミニウム、鉄等の金属製の材料で構成されている。筐体１２０は、レーザ光が通過する空間１２３を有する。より詳細には、筐体１２０には、図３に示すように、一端の開口１２５ａと、他端の開口１２５ｂと、係合部１２７と、支持片１２９ａと、支持片１２９ｂと、一端面１３１ａと、他端面１３１ｂとが形成されている。

一端の開口１２５ａ及び他端の開口１２５ｂは、筐体１２０の一端及び他端に形成された開口である。一端の開口１２５ａには、この開口１２５ａを塞ぐように、レーザ光を伝送する光ファイバ１１が挿通されている。他端の開口１２５ｂは、レーザ光が通過する。

空間１２３は、一端の開口１２５ａから他端の開口１２５ｂまでの筐体１２０における空間であり、レーザ光が通過する。つまり、空間１２３では、一端の開口１２５ａから他端の開口１２５ｂにかけてレーザ光が通過する。

係合部１２７は、筐体１２０の外周面に形成され、例えば雄ネジなど、灯具５に固定するための固定部材１５９と係合する。係合部１２７は、例えば固定部材１５９が内部に挿入される筐体１２０の凹部、または、固定部材１５９と当接して光コネクタ２０の移動を抑制する筐体１２０の凸部等である。

また、支持片１２９ａ及び支持片１２９ｂは、筐体１２０の内部に環状に形成され、光学部品１３０を固定する。

＜光学部品１３０＞
光学部品１３０は、光ファイバ１１を伝送してきたレーザ光が入射され、内部でレーザ光をミキシングし、ミキシングしたレーザ光を出射する。

光学部品１３０は、筐体１２０の内部に嵌め込まれ、支持片１２９ａ及び支持片１２９ｂによって固定されている。光学部品１３０の一端面１３１ａは筐体１２０の一端の開口１２５ａと対向し、光学部品１３０の他端面１３１ｂは筐体１２０の他端の開口１２５ｂと対向している。つまり、一端面１３１ａはレーザ光の入射面となり、光学部品１３０の他端面１３１ｂはレーザ光の出射面となる。

また、光学部品１３０は、柱状体であり、透光性を有する。光学部品１３０は、例えばロッドインテグレータであり、例えば石英ガラス、プラスチック等の材料で構成されている。

なお、光学部品１３０は、光ファイバ１１から出射されたレーザ光の入光効率の観点から光ファイバ１１から離間した状態で、筐体１２０内部つまり空間１２３に配置されている。また、光学部品１３０は、筐体１２０の他端の開口１２５ｂを塞ぐように、配置されている。つまり、光学部品１３０と光ファイバ１１との間は、塵、埃等が侵入しないように、筐体１２０によって周囲を囲まれている。

［灯具５］
灯具５は、光ファイバ１１を介して伝送された励起光源３からのレーザ光の波長を変換し、照明光として出射するために用いられる。灯具５は、例えば、ステンレス製のファイバカップリング、ステンレス製のフェルール、ガラス製のレンズ、アルミ製のホルダー、およびアルミ製の外郭で構成される。

本実施の形態では、灯具５は、図２及び図３に示すように、蛍光体層４０と、光学部品６０と、レンズ７０と、ヒートシンク１５１と、外装部１５３と、レンズ１５５と、反射部材１５７とを有する。

＜蛍光体層４０＞
蛍光体層４０は、一方の面に入射された光を波長変換して一方の面から出射する。より具体的には、蛍光体層４０は、光ファイバ１１を伝送したレーザ光を反射させた光が一方の面に入射される。本実施の形態では、蛍光体層４０の一方の面に入射される光の強度分布は、中心部で疎になっている。ここで、蛍光体層４０の一方の面に入射される光強度分布は、例えば略環状（略リング状）であってもよい。なお、中心部で疎（弱い強度もしくはゼロ強度）になる強度分布は、中心部より周辺部に強度が高い部分と言い換えることもできる。また、当該光強度分布は、さらに、蛍光体層４０の中心に向かうほど疎になっていてもよい。

蛍光体層４０は、例えば平板状に形成される。蛍光体層４０は、レーザ光によって蛍光を発する蛍光体を含み、当該蛍光体をセラミック、シリコーン樹脂等からなる透明材料であるバインダに、分散されて保持されている。蛍光体は、例えばＹＡＧ（ＹｔｔｒｉｕｍＡｌｕｍｉｎｕｍＧａｒｎｅｔ）系蛍光体、あるいはＢＡＭ（Ｂａ、Ｍｇ、Ａｌ）系蛍光体等であり、レーザ光の種類に応じて適宜選択することができる。なお、バインダは、セラミック、シリコーン樹脂に限定されるものではなく、透明ガラス等のその他の透明材料を用いてもよい。

図２及び図３に示す例では、蛍光体層４０は、光コネクタ２０から出射され、レンズ７０と光学部品６０とを介して入射されたレーザ光を波長変換し、波長変換した波長変換光を発する。より具体的には、蛍光体層４０は、図２及び図３に示すレンズ１５５側にある一方の面に入射された光の一部を波長変換する機能を有する。本実施の形態では、蛍光体層４０は、レンズ１５５側にある一方の面にレーザ光が入射され、入射されたレーザ光を波長変換した波長変換光を当該一方の面から出射する。

なお、波長変換に伴う損失は熱に変わる。蛍光体層４０は温度が高くなると波長変換効率が下がる温度消光特性を有するため、蛍光体層４０の放熱は非常に重要である。図２及び図３に示す例では、蛍光体層４０は、ヒートシンク１５１で支持されている。より具体的には、蛍光体層４０は、ヒートシンク１５１の中心軸Ｏと交差する位置でヒートシンク１５１の他端面に固定され、ヒートシンク１５１と熱的に接続されている。つまり、蛍光体層４０は、蛍光体層４０に生じる熱を放熱し易くするために、蛍光体層４０の一方面をヒートシンク１５１の他端面に接触されている。ここで、中心軸Ｏとは、図３に示すように、例えば灯具５のように長尺な場合、長手方向において、灯具５の中心を通過する軸である。なお、図示しないが、蛍光体層４０とヒートシンク１５１との間には反射板を配置してもよい。

また、蛍光体層４０は、例えば、赤色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体等であってもよく、レーザ光により、赤色光、緑色光、青色光等の蛍光を発してもよい。この場合、これらの赤色光、緑色光、青色光の波長変換光を混ぜて白色光としてもよい。

また、蛍光体層４０は、励起光源３が青色のレーザ光を出射する場合、青色のレーザ光の一部を吸収して、緑色～黄色に波長変換する複数種類の蛍光体を含む。また、蛍光体層４０は、例えば、励起光源３からの青色のレーザ光の一部を吸収して緑色～黄色の蛍光と、蛍光体により吸収されず出射された青色のレーザ光とが合わさり、疑似的な白色の波長変換光を出射するとしてもよい。

＜ヒートシンク１５１＞
ヒートシンク１５１は、光コネクタ２０及び蛍光体層４０に生じた熱を放熱するための放熱部材である。ヒートシンク１５１は、光学部品１３０の他端面１３１ｂとずれた位置に、蛍光体層４０を保持している。また、ヒートシンク１５１は、後述する保持部１５０ａの他端に対応する位置でレンズ７０を保持している。

ヒートシンク１５１は、図２及び図３に示すように、複数のフィンと、複数の保持部１５０ａと、係合部１５９ａとを有する。なお、図２及び図３に示す例では、ヒートシンク１５１には２つの保持部１５０ａが形成されているが、これに限定されない。

複数の保持部１５０ａは、光コネクタ２０を保持する。保持部１５０ａは、光コネクタ２０が挿入された状態で、光コネクタ２０を保持する挿入孔である。また、保持部１５０ａは、レンズ７０と対向するように、光コネクタ２０を所定の姿勢で固定する。図２及び図３に示す例では、２つの保持部１５０ａは、２つの光コネクタ２０が一対一で挿入されており、２つの光コネクタ２０を固定している。また、２つの保持部１５０ａは、一点鎖線で示すヒートシンク１５１の中心軸Ｏから離れる位置に形成されている。

被係合部１５９ａは、第１ヒートシンク１５１に設けられ、光コネクタ２０を固定するために固定部材１５９が挿通する。被係合部１５９ａは、光コネクタ２０を灯具５に装着したときに、光コネクタ２０の筐体１２０に形成されている被係合部１２７と対向する。被係合部１２７及び被係合部１５９ａは雌ネジである。

＜レンズ７０＞
レンズ７０は、図２及び図３に示すように、光コネクタ２０から蛍光体層４０までの光路上に配置されている。本実施の形態では、レンズ７０は、保持部１５０ａの他端に対応する位置に、光学部品１３０の他端面１３１ｂと対向するように、灯具５内に配置されている。

レンズ７０は、一方面がレーザ光の進行方向と逆方向に向かって突出する凸レンズである。レンズ７０は、レーザ光を、光学部品６０を介して蛍光体層４０に入射させることができればよいため、凹レンズであってもよい。

なお、本実施の形態での光路とは、特に言及しない限り、レーザ素子８３から発せられたレーザ光が蛍光体層４０まで伝送する光路だけでなく、蛍光体層４０で波長変換された波長変換光が、照明装置１のレンズ１５５を出射するまでの光路をも含む意味とする。

＜外装部１５３＞
外装部１５３は、ヒートシンク１５１と接続され、光路の下流側に配置されている。外装部１５３は、光路の前後で開く開口を有する筒体である。

＜反射部材１５７＞
反射部材１５７は、蛍光体層４０から出射された波長変換光をレンズ１５５に向けて反射する。反射部材１５７は、蛍光体層４０からレンズ１５５に向けて大径化したお椀状の部材である。反射部材１５７は、蛍光体層４０の周囲を囲むように、レンズ１５５と対向した状態で、ヒートシンク１５１の他端面に固定されている。

なお、反射部材１５７には、光学部品６０が反射したレーザ光を遮らないように、レーザ光を透過させるスリットが形成されている。光学部品６０の位置、及び、レンズ７０によるビームスポットの調整によって、レーザ光を遮らない場合、反射部材１５７はスリットを形成しなくてもよい。

＜光学部品６０＞
複数の光学部品６０はそれぞれ、図２及び図３に示すように、外装部１５３に固定されている。光学部品６０は、光ファイバ１１を伝送したレーザ光を反射させた光を、蛍光体層４０の一方の面に入射させる。図２及び図３に示す例では、光学部品６０は、光コネクタ２０から出射され、レンズ７０で集光されたレーザ光を蛍光体層４０の一方の面に向けて反射する姿勢で、外装部１５３に固定されている。

本実施の形態では、光学部品６０は、ミラーであり、灯具５に２以上設けられている。つまり、２以上の光学部品６０は、２以上の光ファイバ１１それぞれを伝送したレーザ光を反射させ、反射させたそれぞれの光を、蛍光体層４０の一方の面の中心で重ならないようにして、一方の面に入射する。

図４は、実施の形態１に係る光学部品６０と蛍光体層４０との配置を例示した模式図である。図５は、図４に示す光学部品６０の配置により蛍光体層４０に集光されるレーザ光を例示した模式図である。図６は、実施の形態１に係る２つの光学部品６０により蛍光体層４０に集光されるレーザ光を例示した模式図である。図２及び図３と同様の要素には同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。

図４に示す例では、４つの光学部品６０が配置されている。この場合、４つの光学部品６０の姿勢を適切に調整することで、４つの光学部品６０は、入射されたレーザ光を反射させた４つの光それぞれを、蛍光体層４０の一方の面の中心で重ならないように、蛍光体層４０一方の面において正方形の一辺となる異なる位置に入射する。より具体的には、例えば図５に示すように、４つの光学部品６０は、入射されたレーザ光を反射させた光６０１ａ、６０１ｂ、６０１ｃ及び６０１ｄを正方形の上の辺、左の辺、下の辺及び右の辺を形成するように入射する。これにより、蛍光体層４０の一方の面に入射される光の強度分布を、略環状（略リング状）など中心部で疎にすることができる。なお、当該強度分布を、さらに蛍光体層４０の中心に向かうほど疎にさせてもよい。

なお、光学部品６０は、２つであってもよい。この場合、２つの光学部品６０は、姿勢を適切に調整されることで、レーザ光を反射させた光それぞれを、蛍光体層４０一方の面に対して、略円環を構成するように入射する。より具体的には、例えば図６に示すように、２つの光学部品６０は、入射されたレーザ光を反射させた光６０１ｅ及び６０１ｆを上の半円孤及び下の半円孤を形成するようにして、蛍光体層４０一方の面に入射する。これにより、蛍光体層４０の一方の面に入射される光の強度分布を、略環状（略リング状）にすることができる。

＜レンズ１５５＞
レンズ１５５は、例えばフレネルレンズである。レンズ１５５は、外装部１５３の開口を塞ぐように外装部１５３に固定されている。具体的には、レンズ１５５は、蛍光体層４０と対向する姿勢で外装部１５３に固定され、蛍光体層４０から出射された波長変換光が入射される。そして、レンズ１５５は、所定の照明を行うように波長変換光を配光制御して出射する。

［効果等］
以上のように、本実施の形態の照明装置１は、レーザ光を出射するレーザ素子８３と、レーザ素子８３が出射するレーザ光を伝送させる光ファイバ１１と、一方の面に入射された光を波長変換して当該一方の面から出射する蛍光体層４０と、光ファイバ１１を伝送したレーザ光を反射させた光を蛍光体層４０の当該一方の面に入射する光学部品６０とを備える。本実施の形態の照明装置１では、蛍光体層４０の一方の面に入射される光の強度分布は、中心部で疎になっている。また、当該強度分布は、さらに蛍光体層４０の中心に向かうほど疎になっていてもよい。ここで、光学部品６０は、２以上のミラーであり、レーザ素子８３は、２以上あり、光ファイバ１１は、２以上ある。そして、２以上の光ファイバ１１は、２以上のレーザ素子８３のうち対応するレーザ素子８３が出射するレーザ光を伝送させ、２以上のミラーは、２以上の光ファイバ１１それぞれを伝送したレーザ光を反射させ、反射させたそれぞれの光を、蛍光体層４０の当該一方の面の中心で重ならないようにして、一方の面に入射する。

これにより、蛍光体層４０の一方の面において、レーザ光が反射する中心位置となる蛍光体層４０の中心にレーザ光を集めることを抑制できる。つまり、蛍光体層４０に入射されるレーザ光の強度分布が平均化されるので、蛍光体層４０の輝度飽和が抑制され、蛍光体層４０の温度上昇を抑制し、劣化を回避できる。また、蛍光体層４０の輝度飽和が抑制されることから、蛍光体層４０に入射されるレーザ光のエネルギー密度を上げることができるので、反射する光強度を大きくして高輝度化、すなわち、高出力化を図ることができる。つまり、本実施の形態の照明装置１によれば、蛍光体層４０の温度上昇を抑制しつつ高出力化を図ることができる。

さらに、レーザ光を発する光源は線光源でなくともよく点光源でもよいことから、光源の形状の制約がなく照明装置１の小型化も図ることができる。

また、蛍光体層４０に入射されるレーザ光の強度分布が、略環状など中心部で疎になる強度分布であることから、蛍光体層４０の一方の面の中心部のエネルギー密度が小さく、拡散処理などによるフェールセーフ機構が導入しやすい。つまり、本実施の形態の照明装置１は、目に障害を与えないレーザ光強度すなわちアイセーフにも対応できる。

また、さらに、本実施の形態における照明装置１では、光コネクタ２０の筐体１２０は、光学部品１３０を収容し、光ファイバ１１及び光学部品１３０に塵、埃等が付着することを抑制している。これにより、光ファイバ１１から出射されたレーザ光が光学部品１３０に入射する際に、光ファイバ１１及び光学部品１３０に塵、埃等の付着によって光ファイバ１１及び光学部品１３０が発熱してしまうことを抑制することができる。

また、光コネクタ２０は、筐体１２０の内部を除いて、導光するレーザ光を外部に出射させない。これにより、光コネクタ２０が不意に灯具５から外れた場合でも、レーザ光の漏洩により人体に損傷を与えるといったことを抑制することができる。

（変形例１）
実施の形態１では、レンズ７０は、例えば図３に示すように、光コネクタ２０から蛍光体層４０までの光路上において、光学部品１３０と光コネクタ２０との間に配置されていると説明したが、これに限らない。ミラーである光学部品６０と蛍光体層４０との間に配置されていてもよい。

図７は、実施の形態１の変形例１に係る光学部品６０と蛍光体層４０との配置を例示した模式図である。図４と同様の要素には同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。

本変形例では、レンズ７０は、ミラーである光学部品６０と、蛍光体層４０との間に配置されている。この場合でも、４つの光学部品６０の姿勢及び４つのレンズ７０の姿勢を適切に調整することで、４つの光学部品６０は、レーザ光を反射させた４つの光それぞれを、蛍光体層４０の一方の面の中心で重ならないように、入射させることができる。

したがって、本変形例の照明装置１によれば、蛍光体層４０に入射されるレーザ光の強度分布が平均化され、蛍光体層４０の輝度飽和が抑制されるので、蛍光体層４０の温度上昇を抑制しつつ高出力化を図ることができる。

（変形例２）
実施の形態１及びその変形例１では、灯具５にレンズ７０を備えるとして説明したが、これに限らない。灯具５が備える光学部品を、ミラーである光学部品６０ではなくフレネルレンズ等の反射型回折格子である光学部品６０Ａとすれば、灯具５はレンズ７０を備えなくてもよいからである。以下、レンズ７０を備えない灯具５Ａについて図を用いて説明する。

［構成］
図８Ａは、実施の形態１の変形例２に係る照明装置１を例示する部分拡大断面図である。図８Ｂは、実施の形態１の変形例２に係る光学部品６０Ａを例示した断面図である。なお、図３及び図４と同様の要素には同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。

図８Ａに示す灯具５Ａは、図３に示す灯具５に対して、レンズ７０を備えておらず、ミラーである光学部品６０に代えて、反射型回折格子である光学部品６０Ａを備える点で構成が異なる。つまり、光学部品６０Ａは、例えば図８Ｂに示すようなフレネルレンズ等の反射型回折格子である。そして、光学部品６０Ａは、光ファイバ１１で伝送されたレーザ光を反射させ、反射させた光を、蛍光体層４０の一方の面の中心で重ならないように、当該一方の面に入射させる。

なお、光学部品６０Ａは、図８Ａに示す例では、灯具５Ａに複数備えられているが、１以上であればよい。光学部品６０Ａを構成する複数のレンズの配置及び形状と光学部品６０Ａの姿勢とを調整することで、光学部品６０Ａは、１以上あれば、反射させた光を、蛍光体層４０の一方の面の中心で重ならないように当該一方の面に入射させることができる。

図９Ａは、実施の形態１の変形例２に係る光学部品６０Ａと蛍光体層４０との配置を例示した模式図である。図９Ｂは、図９Ａに示す光学部品６０Ａの配置により蛍光体層４０に集光されるレーザ光を例示した模式図である。

図９Ａに示す例では、４つの光学部品６０Ａが配置されている。４つの光学部品６０Ａを構成する複数のレンズの配置及び形状と光学部品６０Ａの姿勢は、適切に調整されているとする。この場合、４つの光学部品６０Ａは、入射されたレーザ光を反射させた４つの光それぞれを、蛍光体層４０の一方の面の中心で重ならないように、蛍光体層４０一方の面に入射させることができる。

ここで、４つの光学部品６０Ａは、図９Ｂに示すように、レーザ光を反射させた４つの光を全く重ねないで、かつ、略環状の分布となるように、蛍光体層４０の一方の面に入射してもよい。より具体的には、４つの光学部品６０Ａは、矩形の略環状の分布となるように、レーザ光を反射させた光６０１ｇ、６０１ｈ、６０１ｉ及び６０１ｋを全く重ねないで、左上、左下、右上及び右下の位置にＬ字状に入射してもよい。つまり、本変形例の複数の光学部品６０Ａは、反射させたそれぞれの光を、蛍光体層４０の当該一方の面で全く重ならないように、かつ、略環状に配して、一方の面に入射してもよい。

［効果等］
以上のように、本変形例の照明装置１は、レーザ光を出射するレーザ素子８３と、レーザ素子８３が出射するレーザ光を伝送させる光ファイバ１１と、一方の面に入射された光を波長変換して当該一方の面から出射する蛍光体層４０と、光ファイバ１１を伝送したレーザ光を反射させた光を蛍光体層４０の当該一方の面に入射する光学部品６０Ａとを備える。蛍光体層４０の一方の面に入射される光の強度分布は、中心部で疎になっている。当該光強度分布は、例えば略環状である。また、当該光強度分布は、さらに蛍光体層４０の中心に向かうほど疎になっていてもよい。ここで、光学部品６０Ａは、反射型回折格子であり、光ファイバ１１で伝送されたレーザ光を反射させ、反射させた光を、蛍光体層４０の当該一方の面の中心で重ならないようにして、一方の面に入射する。

このように、反射型回折格子という光学部品６０Ａを用いることで、実施の形態１及び変形例１と比較して、本変形例の照明装置１は、レンズ７０を備える必要がなくなる。このため、複数のミラーそれぞれの姿勢と複数のレンズ７０それぞれの姿勢とを適切に調整する手間が省ける。つまり、本変形例の照明装置１は、反射型回折格子の姿勢等の調整を行うだけで、中心部で疎になる強度分布すなわち略環状の強度分布を実現できる。

以上のように、本変形例の照明装置１によれば、蛍光体層４０に入射されるレーザ光の強度分布が平均化され、蛍光体層４０の輝度飽和が抑制される。このため、蛍光体層４０の温度上昇を抑制し、劣化を回避できるだけでなく、レーザ光のエネルギー密度を上げて高出力化を図ることができる。さらに、レーザ光を発する光源の形状の制約がないことから、照明装置１の小型化も図ることができる。

また、蛍光体層４０に入射されるレーザ光の強度分布が、例えば略環状など中心部で疎である強度分布であってもよく、さらに蛍光体層４０の中心に向かうほど疎になる強度分布であってもよい。これにより、蛍光体層４０の一方の面の中心部のエネルギー密度が小さく、拡散処理などによるフェールセーフ機構が導入しやすい。つまり、本変形例の照明装置１は、目に障害を与えないレーザ光強度すなわちアイセーフにも対応できる。

また、本変形例の照明装置１が、２以上の光学部品６０Ａを備える場合、光学部品６０Ａは、反射させたそれぞれの光を、蛍光体層４０の当該一方の面で全く重ならないように、かつ、略環状に配して、当該一方の面に入射してもよい。これにより、蛍光体層４０の当該一方の面において、レーザ光が照射される照射領域の重複を無くすことができるので、蛍光体層４０の劣化をさらに抑制でき、変換効率の低下をさらに抑制できる。

（実施の形態２）
実施の形態１では、レーザ光を反射させて蛍光体層４０に入射させる光学部品６０、６０Ａにより、蛍光体層４０に入射させるレーザ光の強度分布を、略環状など蛍光体層４０の中心部で疎にさせることについて説明したが、これに限らない。励起光源３及び光ファイバ１１の構成により、蛍光体層４０に入射させるレーザ光の強度分布を、中心部で疎にさせてもよい。以下では、説明を簡略化するため、励起光源３を構成する一組のレーザ素子８３と、１つのレンズ８７と、１つの光ファイバ１１との構成を模式的に示した図を用いて説明する。

［構成］
図１０は、実施の形態２に係る光源２８３とレンズ８７ａと光ファイバ１１との配置を例示した模式図である。図１１Ａは、実施の形態２に係る光源２８３が発するレーザ光の光強度分布を例示した模式図である。図１１Ｂは、実施の形態２に係る光ファイバ１１に入射されたレーザ光の角度分布を例示した模式図である。図１１Ｃは、実施の形態２に係る光ファイバ１１から出射されたレーザ光の光強度分布を例示した模式図である。図１２は、実施の形態２に係る光ファイバ１１において入射時の光の角度分布が保存されることを例示した模式図である。

＜光源２８３＞
光源２８３は、２以上のレーザ素子８３からなる一組のレーザ素子８３で構成されている。光源２８３は、２以上のレーザ光を、出射する。本実施の形態では、一組のレーザ素子８３は、１１ｍｍピッチで行列状に並べられた４つのレーザ素子８３からなるとして説明する。この場合、４つのレーザ素子８３は、例えば図１１Ａに示すような、１１ｍｍピッチで行列状に並べられたレーザ光２８３ａ、２８３ｂ、２８３ｃ、２８３ｄを出射する。ここで、４つのレーザ素子８３は、ビーム発散角が０～１ｄｅｇ程度となっている。

＜レンズ８７ａ＞
レンズ８７ａは、光ファイバ１１と２以上のレーザ素子８３との間に位置する。レンズ８７ａには、レンズ８７ａの中心を外す位置でかつレンズ８７ａと垂直に、光源２８３から出射された２以上のレーザ光それぞれが入射される。レンズ８７ａは、入射された２以上のレーザ光を光ファイバ１１の開口数の角度範囲で、光ファイバ１１に斜め入射させる。

本実施の形態では、図１０に示すように、レンズ８７ａは、光ファイバ１１と光源２８３との間に位置する。レンズ８７ａでは、光源２８３から出射された４つのレーザ光それぞれがレンズ８７ａの中心を外すように入射される。レンズ８７ａは、レンズ有効径を利用して光を漏らさない範囲で集光して、集光したレーザ光を、光ファイバ１１に斜め入射する。ここでの斜め入射とは、光ファイバ１１のファイバ軸に対して、開口数（ＮＡ）の範囲で角度を有する方向から入射されることを意味する。

なお、レンズ８７ａは、上述したように凸レンズである。レンズ８７ａは、収差によるボケ抑制のため、非球面レンズで構成されるとよい。図１０に示す例では、レンズ８７ａの焦点距離ｆは３７．５ｍｍであるが、これに限らない。

レンズ８７ａは、光ファイバ１１の開口数の角度範囲で、光ファイバ１１に斜め入射させることができればよく、エテンデュの法則を用いて最適なものを設計すればよい。より具体的には、エテンデュの法則により、レンズで集めた最小ビームスポット径と発散角(NA²)の積は保存される。よって、レンズ８７ａは、レーザ光のエテンデュすなわち、レーザ光のビームスポット径及び発散角と、光ファイバ１１の開口数（ＮＡ）の値及び口径（φ）とから最適なものを設計できる。

なお、エテンデュの法則により、焦点距離の短いレンズでは像を小さくできるが、発散角が大きい。一方、焦点距離の長いレンズでは像を大きくできるが、発散角が小さい。したがって、焦点距離の長いレンズを用いてレンズ８７ａを設計する場合、光ファイバ１１の開口数（ＮＡ）以内に収めやすいが、口径を大きくする必要がある。

＜光ファイバ１１＞
光ファイバ１１は、光源２８３が出射する複数のレーザ光を伝送させる。本実施の形態では、光ファイバ１１は、図１０に示すように、レンズ８７ａの軸上に配置される。光ファイバ１１には、レンズ８７ａが集光した４つのレーザ光が光ファイバ１１の開口数の角度範囲で、斜め入射される。なお、図１０に示す例では、光ファイバ１１の開口数（ＮＡ：Ｎumerical Ａperture）は０．２２であり、レンズ径φは０．６ｍｍである。

ここで、例えば図１１Ｂに示すように、レンズ８７ａにより光ファイバ１１に入射される４つのレーザ光１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄの角度分布は、円領域に含まれている。なお、光ファイバ１１に入射される４つのレーザ光１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄの角度分布が、この円領域から外れると、光ファイバ１１の開口数（ＮＡ：Ｎumerical Ａperture）を超えてしまう。この場合、光ファイバ１１の全反射を破ることになり、伝送ロスが生じる。

また、光ファイバ１１が出射するレーザ光の強度分布は、図１１Ｃに示すように、略環状すなわち中心部で疎になっている。なぜなら、図１２に示すように、光ファイバ１１は、円柱状すなわち軸対称で構成されているので、入射されたレーザ光が内部で何回反射しても、入射時すなわち元のレーザ光の角度分布が保存されるためである。

なお、本実施の形態の照明装置１でも、光ファイバ１１により伝送されたレーザ光は光コネクタ２０と、レンズ７０と、光学部品６０とを介して、蛍光体層４０に入射される。光コネクタ２０では、光ファイバ１１により伝送されたレーザ光は、ロッドインテグレータである光学部品１３０を通過する。ロッドインテグレータも円柱状すなわち軸対称で構成されていることから、光ファイバ１１により伝送されたレーザ光の角度分布は保存される。したがって、光学部品６０を、実施の形態１で説明したように調整していなくても、蛍光体層４０には、略環状の強度分布のレーザ光が入射されることになる。もちろん、光学部品６０を、実施の形態１で説明したように調整している場合も、蛍光体層４０には、略環状の強度分布のレーザ光が入射される。

［効果等］
以上のように、本実施の形態の照明装置１は、レーザ光を出射するレーザ素子８３と、レーザ素子８３が出射するレーザ光を伝送させる光ファイバ１１と、一方の面に入射された光を波長変換して当該一方の面から出射する蛍光体層４０と、光ファイバ１１を伝送したレーザ光を反射させた光を蛍光体層４０の当該一方の面に入射する光学部品６０とを備える。蛍光体層４０の一方の面に入射される光の強度分布は、中心部で疎になっている。当該光強度分布は、略環状（略リング状）であってもよいし、さらに蛍光体層４０の中心に向かうほど疎になっていてもよい。ここで、レーザ素子８３は、２以上あり、本実施の形態の照明装置１は、さらに、光ファイバ１１と２以上のレーザ素子８３との間に位置するレンズ８７ａを備える。２以上のレーザ素子８３それぞれが出射するレーザ光は、レンズ８７ａの中心を外す位置でかつレンズ８７ａと垂直にレンズ８７ａに入射される。レンズ８７ａは、入射された２以上のレーザ光を光ファイバ１１の開口数の角度範囲で光ファイバ１１に斜め入射させる。

これにより、蛍光体層４０に入射されるレーザ光の強度分布が平均化され、蛍光体層４０の輝度飽和が抑制されるので、蛍光体層４０の温度上昇を抑制し、劣化を回避できるだけでなく、レーザ光のエネルギー密度を上げて高出力化を図ることができる。さらに、レーザ光を発する光源の形状の制約がないことから、本実施の形態の照明装置１の小型化も図ることができる。

また、蛍光体層４０に入射されるレーザ光の強度分布が、略環状など蛍光体層４０の中心部で疎になっていることから、蛍光体層４０の一方の面の中心部のエネルギー密度が小さく、拡散処理などによるフェールセーフ機構が導入しやすい。つまり、本変形例の照明装置１も、アイセーフに対応できる。

（変形例１）
実施の形態２では、光源２８３は、行列状に並べられた４つのレーザ素子８３からなるとして説明したが、４つのレーザ素子８３の配列はこれに限らない。

図１３Ａは、実施の形態２の変形例１に係る光源２８３が発するレーザ光の光強度分布を例示した模式図である。図１３Ｂは、実施の形態２の変形例１に係る光ファイバ１１から出射されたレーザ光の光強度分布を例示した模式図である。つまり、光源２８３は、図１３Ａに示すように、一列に配列された４つのレーザ素子８３からなるとしてもよい。そして、一列に配列された４つのレーザ素子８３は、レンズ８７ａに対して、中心を外すように、かつ、線対称に配列されていればよい。

したがって、光源２８３が、一列に配列された複数のレーザ素子８３からなる場合、光源２８３すなわち、複数のレーザ素子８３それぞれが出射するレーザ光は、レンズ８７ａに対して、レンズ８７ａの中心を外すように、かつ、線対称に入射されればよい。

これにより、本変形例の照明装置１では、光学部品６０が、実施の形態１で説明したように適切に調整されていなくても、蛍光体層４０には、図１３Ｂに示すように、２重の略環状（ダブルリング状）の強度分布でレーザ光が入射されることになる。換言すると、蛍光体層４０には、中心部で疎（弱い強度もしくはゼロ強度）になる強度分布でレーザ光が入射されることになる。

このように、４つのレーザ素子８３の配列方法によって、蛍光体層４０の中心部で疎（弱い強度もしくはゼロ強度）になる強度分布として１重の略環状（例えば図１１Ｃ）にさせたり、ダブルリング状（例えば図１３Ｂ）にさせたりすることができる。

（変形例２）
実施の形態２及びその変形例１では、光源２８３は、４つのレーザ素子８３からなるとして説明したが、これに限らず、２つのレーザ素子８３からなるとしてもよい。

図１４は、実施の形態２の変形例２に係る光源２８３ｂとレンズ８７ａと光ファイバ１１との配置を例示した模式図である。図１５は、実施の形態２の変形例２に係る蛍光体層４０に入射されるレーザ光の強度分布を例示した模式図である。なお、図１０と同様の要素には同様の符号を付しており、詳細な説明は省略する。

光源２８３ｂは、図１４に示すように、２つのレーザ素子８３からなる一組のレーザ素子８３で構成されている。この場合、２つのレーザ素子８３は、一列に配列されていればよい。より詳細には、２つのレーザ素子８３は、レンズ８７ａに対して、中心を外すように、かつ、線対称に配列されていればよい。すなわち、光源２８３ｂすなわち、２つのレーザ素子８３それぞれが出射するレーザ光は、レンズ８７ａに対して、レンズ８７ａの中心を外すように、かつ、線対称に入射されていればよい。

これにより、本変形例の照明装置１では、光学部品６０を、実施の形態１で説明したように調整していなくても、蛍光体層４０には、蛍光体層４０の中心部で疎（弱い強度もしくはゼロ強度）になる強度分布すなわち略環状の強度分布でレーザ光が入射されることになる。

ここで、比較例について説明する。

図１６Ａは、比較例に係る光源９８３ｂとレンズ８７ａと光ファイバ１１との配置を例示した模式図である。図１６Ｂは、比較例に係る蛍光体層４０に入射されるレーザ光の強度分布を例示した模式図である。なお、図１４と同様の要素には同様の符号を付しており、詳細な説明は省略する。

光源９８３ｂは、図１６Ａに示すように、１つのレーザ素子８３からなる一組のレーザ素子８３で構成されているとする。また、１つのレーザ素子８３は、レンズ８７ａに対して、中心に配置されているとする。そして、光源９８３ｂにより出射されたレーザ光を、光ファイバ１１を介して照明装置１の蛍光体層４０に導光するとする。

この場合、蛍光体層４０には、図１６Ｂに示すように、ガウシアン分布すなわち蛍光体層４０の中心に向かうほど密（強い強度）になる強度分布でレーザ光が入射されることになる。

（実施の形態３）
実施の形態１ではレーザ光を反射させて蛍光体層４０に入射させる光学部品６０、６０Ａの構成等により蛍光体層４０に入射させるレーザ光の強度分布を、略環状など中心部で疎にさせること、また、さらには蛍光体層４０の中心に向かうほど疎にさせることについて説明した。また、実施の形態２では、励起光源３（すなわち２以上のレーザ素子８３）及び光ファイバ１１の配置等により、蛍光体層４０に入射させるレーザ光の強度分布を、略環状などの中心部で疎にさせること、また、さらには蛍光体層４０の中心に向かうほど疎にさせることについて説明した。しかし、蛍光体層４０に入射させるレーザ光の強度分布を、略環状など中心部で疎にさせること、また、さらには蛍光体層４０の中心に向かうほど疎にさせる構成についてはこれらに限らない。

光ファイバ１１の端面またはロッドインテグレータである光学部品１３０の端面を加工することで、蛍光体層４０に入射させるレーザ光の強度分布を、略環状など中心部で疎にさせ、また、さらには蛍光体層４０の中心に向かうほど疎にさせてもよい。

以下では、本実施の形態の光ファイバ１１Ｃの構成について説明する。なお、ロッドインテグレータである光学部品１３０については以下で説明する光ファイバ１１Ｃと同様のことが言えるため、説明を省略する。

［構成等］
＜光ファイバ１１Ｃの構成＞
光ファイバ１１Ｃは、レーザ素子が位置する一方側と反対側の端面の中央が、端面から凹む凹構造となるように加工されている。光ファイバ１１Ｃは、レーザ光が一方側の端面に直接入射される。ここで、凹構造は、中央に近づくほど端面から深く凹むように反対側の端面が加工されている。

図１７は、実施の形態３に係る光ファイバ１１Ｃを例示した模式断面図である。図１７には、光源として、１つのレーザ素子８３ａを配置した例が示されている。つまり、図１７には、レンズ８７の配置が省略され、かつ、１つのレーザ素子８３ａにより出射されたレーザ光が、光ファイバ１１Ｃのファイバ軸に沿って入射されることが模式的に示されている。

光ファイバ１１Ｃでは、図１７に示すように、レーザ素子８３ａが位置する一方側と反対側の端面１１２Ｃが、例えば円錐のように、換言すると、中央に近づくほど端面から深く凹むように、中央が端面から凹む凹構造となるように加工されている。

＜光ファイバ１１Ｃのプロファイル＞
次に、光ファイバ１１Ｃのプロファイル、すなわち、光ファイバ１１Ｃが、入射されたレーザ光を、自身で伝送して、出射したレーザ光が示す光の強度分布について説明する。

図１８Ａは、実施の形態３に係る光ファイバ１１Ｃが伝送するレーザ光を蛍光体層４０Ｃに入射させる様子を例示した模式図である。図１８Ｂは、図１８Ａに示す光ファイバ１１Ｃが伝送するレーザ光の光強度分布を例示した模式図である。

ここで、図１７において、レーザ素子８３ａは、一様な輝度分布を有する０．０８ｍｍのビームスポット径（レーザ光の直径）でレーザ光を、光ファイバ１１Ｃのファイバ軸に沿って、光ファイバ１１Ｃの一方側の端面から入射するとする。

また、図１７及び図１８Ａに示される光ファイバ１１Ｃは、口径（φ）が０．１ｍｍ、長さが１ｍｍ、屈折率が１．５であるとし、光ファイバ１１Ｃの端面１１２Ｃでは、中央で０．０３ｍｍ凹んだ凹構造が加工されているとする。

そして、光ファイバ１１Ｃのプロファイルを確認するために、図１８Ａに示すように、この光ファイバ１１Ｃが伝送するレーザ光を蛍光体層４０Ｃに入射させるとする。なお、蛍光体層４０Ｃと光ファイバ１１Ｃの端面１１２Ｃとの距離は０．０５ｍｍとし、蛍光体層４０Ｃは、０．３ｍｍ角とし、上述した蛍光体層４０と同構造であるとしている。

この場合、図１８Ｂに示すように、蛍光体層４０Ｃに入射される光強度分布１１３ｃは、略環状（略リング状）となっている。換言すると、蛍光体層４０Ｃに入射される光強度分布１１３ｃは、中心部で疎となっている。

このように、光ファイバ１１Ｃのレーザ光出射側の端面を、凹構造となるように加工すれば、レーザ光をストレートすなわち光ファイバ１１Ｃのファイバ軸に沿って入射した場合でも、蛍光体層４０Ｃに入射させるレーザ光の強度分布を、略環状とすることができる。

なお、本実施の形態の照明装置１でも、光ファイバ１１Ｃにより伝送されたレーザ光は光コネクタ２０と、レンズ７０と、光学部品６０とを介して、蛍光体層４０に入射される。光コネクタ２０では、光ファイバ１１により伝送されたレーザ光は、ロッドインテグレータである光学部品１３０を通過する。ロッドインテグレータは、円柱状すなわち軸対称で構成されていることから、光ファイバ１１Ｃにより伝送されたレーザ光の角度分布が保存される。したがって、光学部品６０を、実施の形態１で説明したように調整していなくても、光ファイバ１１Ｃのレーザ光出射側の端面を凹構造となるように加工すれば、蛍光体層４０には、略環状の強度分布のレーザ光が入射されることになる。

また、ロッドインテグレータである光学部品１３０のレーザ光出射側の端面を、上記で説明した凹構造となるように加工すれば、同様のことが言える。すなわち、端面が加工されていない光ファイバ１１により伝送されたレーザ光が、光学部品１３０の軸に沿って入射した場合でも、光学部品１３０は、レーザ光出射側の端面から出射するレーザ光の強度分布を、略環状とすることができる。これにより、蛍光体層４０には、略環状の強度分布のレーザ光が入射されることになる。

［効果等］
以上のように、本実施の形態の照明装置１は、レーザ光を出射するレーザ素子８３ａと、レーザ素子８３ａが出射するレーザ光を伝送させる光ファイバ１１Ｃと、一方の面に入射された光を波長変換して当該一方の面から出射する蛍光体層４０と、光ファイバ１１Ｃを伝送したレーザ光を反射させた光を蛍光体層４０の当該一方の面に入射する光学部品６０とを備える。本実施の形態の照明装置１では、蛍光体層４０の一方の面に入射される光の強度分布は、中心部で疎になっている。当該強度分布は、さらに蛍光体層４０の中心に向かうほど疎になっていてもよい。ここで、光ファイバ１１Ｃは、レーザ素子８３ａが位置する一方側と反対側の端面の中央が端面から凹む凹構造となるように加工されており、光ファイバ１１Ｃは、レーザ光が一方側の端面に直接入射される。より具体的には、凹構造は、中央に近づくほど端面から深く凹むように反対側の端面が加工されている。

これにより、蛍光体層４０には、略環状の強度分布のレーザ光が入射されることになるので、蛍光体層４０に入射されるレーザ光の強度分布が平均化され、蛍光体層４０の輝度飽和が抑制される。よって、蛍光体層４０の温度上昇を抑制し、劣化を回避できるだけでなく、レーザ光のエネルギー密度を上げて高出力化を図ることができる。さらに、レーザ光を発する光源の形状の制約がないことから、本実施の形態の照明装置１の小型化も図ることができる。

また、蛍光体層４０に入射されるレーザ光の強度分布が、略環状など中心部で疎になる、また、さらに蛍光体層４０の中心に向かうほど疎になっていてもよいことから、蛍光体層４０の一方の面の中心部のエネルギー密度が小さく、拡散処理などによるフェールセーフ機構が導入しやすい。つまり、本実施の形態の照明装置１は、アイセーフにも対応できる。

（その他変形例等）
以上、本開示について、実施の形態１～３に基づいて説明したが、本開示は、上記実施の形態１～３に限定されるものではない。

また、上記実施の形態１～３に係る照明装置において、光コネクタが灯具に対して着脱自在であるが、着脱の手段は上述には限定されず、公知の手段を用いてもよい。

その他、実施の形態１～３に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態１～３における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。

１照明装置
１１、１１Ｃ光ファイバ
２０光コネクタ
４０蛍光体層
７０、８７、８７ａ、１５５レンズ
８３、８３ａレーザ素子
６０、６０Ａ光学部品

Claims

レーザ光を用いた反射型の照明装置であって、
レーザ光を出射するレーザ素子と、
前記レーザ素子が出射するレーザ光を伝送させる光ファイバと、
一方の面に入射された光を波長変換して前記一方の面から出射する蛍光体層と、
前記光ファイバを伝送したレーザ光を反射させた光を前記蛍光体層の前記一方の面に入射する光学部品とを備え、
前記蛍光体層の前記一方の面に入射される光の強度分布は、中心部で疎となっており、
前記レーザ素子は、２以上あり、
前記照明装置は、さらに、前記光ファイバと前記２以上のレーザ素子との間に位置するレンズを備え、
前記２以上の前記レーザ素子それぞれが出射するレーザ光は、前記レンズの中心を外す位置でかつ前記レンズと垂直に前記レンズに入射され、
前記レンズは、入射された２以上の前記レーザ光を前記光ファイバの開口数の角度範囲で前記光ファイバに斜め入射させる
照明装置。
前記強度分布は、前記蛍光体層の中心に向かうほど疎になっている、
請求項１に記載の照明装置。
前記強度分布は、略環状である、
請求項１または２に記載の照明装置。
前記２以上の前記レーザ素子それぞれが出射するレーザ光は、前記レンズに対して、前記レンズの中心を外すように、かつ、線対称に入射される、
請求項１に記載の照明装置。
レーザ光を用いた反射型の照明装置であって、
レーザ光を出射するレーザ素子と、
前記レーザ素子が出射するレーザ光を伝送させる光ファイバと、
一方の面に入射された光を波長変換して前記一方の面から出射する蛍光体層と、
前記光ファイバを伝送したレーザ光を反射させた光を前記蛍光体層の前記一方の面に入射する光学部品とを備え、
前記蛍光体層の前記一方の面に入射される光の強度分布は、中心部で疎となっており、前記光ファイバは、前記レーザ素子が位置する一方側と反対側の端面の中央が端面から凹む凹構造となるように加工されており、
前記光ファイバは、前記レーザ光が前記一方側の端面に直接入射される、
照明装置。
前記凹構造は、中央に近づくほど端面から深く凹むように前記反対側の端面が加工されている、
請求項５に記載の照明装置。
レーザ光を用いた反射型の照明装置であって、
レーザ光を出射するレーザ素子と、
前記レーザ素子が出射するレーザ光を伝送させる光ファイバと、
一方の面に入射された光を波長変換して前記一方の面から出射する蛍光体層と、
前記光ファイバを伝送したレーザ光を反射させた光を前記蛍光体層の前記一方の面に入射する光学部品とを備え、
前記蛍光体層の前記一方の面に入射される光の強度分布は、中心部で疎となっており、
前記光学部品は、２以上であり、
前記レーザ素子は、２以上あり、
前記光ファイバは、２以上あり、前記２以上のレーザ素子のうち対応する前記レーザ素子が出射するレーザ光を伝送させ、
前記２以上の前記光学部品は、前記２以上の光ファイバそれぞれで伝送されたレーザ光を反射させ、反射させたそれぞれの光を、前記蛍光体層の前記一方の面の中心で重ならないようにして、前記一方の面に入射する、
照明装置。
前記光学部品は、ミラーである、
請求項７に記載の照明装置。
前記光学部品は、反射型回折格子である、
請求項７に記載の照明装置。
前記光学部品は、反射させたそれぞれの前記光を、前記蛍光体層の前記一方の面で全く重ならないように、かつ、略環状に配して、前記一方の面に入射する、
請求項８に記載の照明装置。
レーザ光を用いた反射型の照明装置であって、
レーザ光を出射するレーザ素子と、
前記レーザ素子が出射するレーザ光を伝送させる光ファイバと、
一方の面に入射された光を波長変換して前記一方の面から出射する蛍光体層と、
前記光ファイバを伝送したレーザ光を反射させた光を前記蛍光体層の前記一方の面に入射する光学部品とを備え、
前記蛍光体層の前記一方の面に入射される光の強度分布は、中心部で疎となっており、前記光学部品は、反射型回折格子であり、
前記反射型回折格子は、前記光ファイバで伝送されたレーザ光を反射させ、反射させた光を、前記蛍光体層の前記一方の面の中心で重ならないようにして、前記一方の面に入射する、
照明装置。