特許 7474945 照明装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-18

(45)【発行日】2024-04-26

(54)【発明の名称】照明装置

(51)【国際特許分類】

   F21V 5/00 20180101AFI20240419BHJP

   F21V 8/00 20060101ALI20240419BHJP

   F21V 9/32 20180101ALI20240419BHJP

   G02B 3/08 20060101ALI20240419BHJP

   G02B 5/20 20060101ALI20240419BHJP

   F21Y 115/30 20160101ALN20240419BHJP

【ＦＩ】

F21V5/00 320

F21V8/00 281

F21V9/32

G02B3/08

G02B5/20

F21Y115:30

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2019179260

(22)【出願日】2019-09-30

(65)【公開番号】P2021057190

(43)【公開日】2021-04-08

【審査請求日】2022-06-15

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109210

【弁理士】

【氏名又は名称】新居 広守

(74)【代理人】

【識別番号】100137235

【弁理士】

【氏名又は名称】寺谷 英作

(74)【代理人】

【識別番号】100131417

【弁理士】

【氏名又は名称】道坂 伸一

(72)【発明者】

【氏名】高平 宜幸

(72)【発明者】

【氏名】大野 晴士

(72)【発明者】

【氏名】西 哲也

(72)【発明者】

【氏名】山江 和幸

(72)【発明者】

【氏名】中野 貴之

(72)【発明者】

【氏名】河地 秀治

【審査官】河村 勝也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－１５４９９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１２１３３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０２０８７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０６６４８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／０５１８６３（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２１Ｖ ５／００

Ｆ２１Ｖ ８／００

Ｆ２１Ｖ ９／３２

Ｇ０２Ｂ ３／０８

Ｇ０２Ｂ ５／２０

Ｆ２１Ｙ １１５／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光源装置から出力されたレーザー光の光強度のピークを低下させて出力するカレイドスコープと、
前記カレイドスコープから出力された前記レーザー光の波長を変換し、前記レーザー光の波長と異なる波長の光を放射する波長変換部と、
前記波長変換部から放射された光が入射されかつ当該入射された光を散乱させる光散乱構造部、および、前記光散乱構造部で散乱した光を出射する出射部を有するレンズと、
を備え、
前記カレイドスコープは、断面が矩形状のミラーパイプであり、
前記波長変換部は、前記レーザー光を透過する基板と、前記基板上に設けられかつ前記基板から見て前記レンズ側に配置された蛍光体と、を有し、
前記蛍光体は、前記カレイドスコープとは逆側である前記レンズ側に前記レーザー光の波長と異なる波長の光を放射し、
前記光散乱構造部を前記レンズの光軸に沿う方向に投影したときの投影面積は、前記カレイドスコープの出力側の開口の面積よりも大きい
照明装置。

【請求項2】

光源装置から出力されたレーザー光の光強度のピークを低下させて出力するカレイドスコープと、
前記カレイドスコープから出力された前記レーザー光の波長を変換し、前記レーザー光の波長と異なる波長の光を放射する波長変換部と、
前記波長変換部から放射された光が入射されかつ当該入射された光を散乱させる光散乱構造部、および、前記光散乱構造部で散乱した光を出射する出射部を有するレンズと、
前記カレイドスコープ、前記波長変換部および前記レンズを固定する筐体と、
を備え、
前記カレイドスコープは、断面が矩形状のミラーパイプであり、
前記光散乱構造部を前記レンズの光軸に沿う方向に投影したときの投影面積は、前記カレイドスコープの出力側の開口の面積よりも大きい
照明装置。

【請求項3】

さらに、前記カレイドスコープ、前記波長変換部および前記レンズを固定する筐体を備える
請求項１に記載の照明装置。

【請求項4】

さらに、前記光源装置から出力されたレーザー光が導入される光ファイバーの端部を保
持するファイバー取付部材を備え、
前記波長変換部は、前記筐体内において、前記カレイドスコープと前記レンズとの間に配置され、
前記レーザー光の光軸方向において、前記ファイバー取付部材は、前記筐体の一方の端部に設けられ、前記レンズは、前記筐体の他方の端部に設けられ、
前記カレイドスコープは、前記筐体内において、前記ファイバー取付部材と前記波長変換部との間に配置され、
前記カレイドスコープには、前記ファイバー取付部材によって保持された前記光ファイバーの端部から出力されたレーザー光が入力される
請求項３に記載の照明装置。

【請求項5】

前記カレイドスコープの出力側の開口の中心から前記光散乱構造部を見込む頂角は、前記カレイドスコープから出力される前記レーザー光の拡がり角よりも大きい
請求項１～４のいずれか１項に記載の照明装置。

【請求項6】

前記出射部は、前記レンズの光軸に垂直で、かつ、平坦な出射面を有している
請求項１～５のいずれか１項に記載の照明装置。

【請求項7】

前記光散乱構造部は、前記出射面よりも表面粗さが粗い
請求項６に記載の照明装置。

【請求項8】

前記光散乱構造部を前記レンズの光軸に沿う方向に投影したときの投影面積は、前記出射面の面積の２５％以下である
請求項７に記載の照明装置。

【請求項9】

前記レンズは、前記レンズの光軸に沿う方向であって前記出射部側に窪む凹部を有し、
前記光散乱構造部は、前記凹部の底面の少なくとも一部に設けられている
請求項１～８のいずれか１項に記載の照明装置。

【請求項10】

前記凹部の側面は、前記レンズを前記光軸に沿う面で断面視した場合に、前記底面に向かうほど前記光軸に近づく傾斜形状を有している
請求項９に記載の照明装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レーザー光の波長を変換して照明光を出射する照明装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、レーザー光の波長を変換して照明光を出射する照明装置が知られている。この種の照明装置の一例として、特許文献１には、光源装置から出力されたレーザー光を波長変換部で波長変換および拡散し、さらに光散乱部材を経由して照明光を出射する照明装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１１－１５４９９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、例えば、照明装置に対する衝撃や経年変化によって波長変換部が破損したり脱落したりした場合、レーザー光が波長変換部にて拡散されず、照明装置から出射される光のパワー密度が高くなってしまう。これにより、人の目に対する安全性が低下することがある。

【0005】

そこで本発明は、人の目に対する安全性を確保することができる照明装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様に係る照明装置は、光源装置から出力されたレーザー光の光強度のピークを低下させて出力するカレイドスコープと、前記カレイドスコープから出力された前記レーザー光の波長を変換し、前記レーザー光の波長と異なる波長の光を放射する波長変換部と、前記波長変換部から放射された光が入射されかつ当該入射された光を散乱させる光散乱構造部、および、前記光散乱構造部で散乱した光を出射する出射部を有するレンズと、を備え、前記カレイドスコープは、断面が矩形状のミラーパイプであり、前記波長変換部は、前記レーザー光を透過する基板と、前記基板上に設けられかつ前記基板から見て前記レンズ側に配置された蛍光体と、を有し、前記蛍光体は、前記カレイドスコープとは逆側である前記レンズ側に前記レーザー光の波長と異なる波長の光を放射し、前記光散乱構造部を前記レンズの光軸に沿う方向に投影したときの投影面積は、前記カレイドスコープの出力側の開口の面積よりも大きい。
本発明の一態様に係る照明装置は、光源装置から出力されたレーザー光の光強度のピークを低下させて出力するカレイドスコープと、前記カレイドスコープから出力された前記レーザー光の波長を変換し、前記レーザー光の波長と異なる波長の光を放射する波長変換部と、前記波長変換部から放射された光が入射されかつ当該入射された光を散乱させる光散乱構造部、および、前記光散乱構造部で散乱した光を出射する出射部を有するレンズと、前記カレイドスコープ、前記波長変換部および前記レンズを固定する筐体と、を備え、前記カレイドスコープは、断面が矩形状のミラーパイプであり、前記光散乱構造部を前記レンズの光軸に沿う方向に投影したときの投影面積は、前記カレイドスコープの出力側の開口の面積よりも大きい。

【発明の効果】

【0007】

本発明の一態様に係る照明装置によれば、人の目に対する安全性を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施の形態に係る照明装置の使用態様を示す図である。

【図2】実施の形態に係る照明装置を示す断面図である。

【図3】実施の形態に係る照明装置のレンズを示す図である。

【図4】実施の形態に係る照明装置のレンズの光散乱構造部およびカレイドスコープを示す図である。

【図5】波長変換部が設けられていない照明装置から出射される光の露光許容時間を示す図である。

【図6】照明装置から出射される光の中心光度を示す図である。

【図7】実施の形態の変形例１に係る照明装置のレンズを示す図である。

【図8】実施の形態の変形例２に係る照明装置のレンズを示す図である。

【図9】実施の形態の変形例３に係る照明装置のレンズを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。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、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の一形態に係る実現形態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。本発明の実現形態は、現行の独立請求項に限定されるものではなく、他の独立請求項によっても表現され得る。

【0010】

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または簡略化される場合がある。

【0011】

（実施の形態）
［１．照明装置の構成］
実施の形態に係る照明装置について、図１～図４を参照しながら説明する。

【0012】

図１は、実施の形態に係る照明装置１の使用態様を示す図である。

【0013】

照明装置１は、例えば、建築物９０の天井などに取り付けられて室内を照らす装置として使用される。建築物９０の外には、レーザー光を出力する光源装置２、および、光源装置２から出力されたレーザー光を照明装置１に伝送する光ファイバー３が配置されている。

【0014】

光源装置２は、例えば、青紫から青色の波長（波長：３９５ｎｍ～４９０ｎｍ）のレーザー光を出力する半導体レーザー素子と、このレーザー光を光ファイバー３の一端に導入する光学部品とによって構成される。光ファイバー３の一端に導入されたレーザー光は、光ファイバー３内を通って光ファイバー３の他端から出力され、照明装置１に入力される。

【0015】

図２は、実施の形態に係る照明装置１を示す断面図である。

【0016】

照明装置１は、レーザー光Ｌの波長を変換して照明光を出射する装置である。図２に示すように、照明装置１は、筐体１０と、ファイバー取付部材２０と、カレイドスコープ３０と、波長変換部４０と、レンズ５０とを備えている。ファイバー取付部材２０、カレイドスコープ３０、波長変換部４０およびレンズ５０は、レーザー光Ｌの光軸Ａ１に沿って、かつ、光が出射される向きにこの順で配置されている。

【0017】

筐体１０は、これらのファイバー取付部材２０、カレイドスコープ３０、波長変換部４０およびレンズ５０を収容する収容体である。筐体１０は、円筒状であり、一方の端部にファイバー取付部材２０が設けられ、他方の端部にレンズ５０が設けられる。

【0018】

ファイバー取付部材２０は、光ファイバー３の他端を保持する部材である。光ファイバー３は、ファイバー取付部材２０を介して筐体１０に固定される。これによりレーザー光Ｌの光軸Ａ１が、筐体１０内の所定の位置に位置決めされる。光ファイバー３の他端から出力されたレーザー光Ｌは、カレイドスコープ３０に入力される。

【0019】

カレイドスコープ３０は、断面が矩形状のミラーパイプであり、両端に開口３１を有している。カレイドスコープ３０は、ファイバー取付部材２０と波長変換部４０との間に配置され、カレイドスコープ３０の中心軸がレーザー光Ｌの光軸Ａ１に一致するように、筐体１０に固定されている。光ファイバー３の出射端における中心軸とカレイドスコープ３０の中心軸とは略平行となっている。

【0020】

カレイドスコープ３０は、カレイドスコープ３０に入力されたレーザー光Ｌの光強度を一様化して出力する。具体的には、カレイドスコープ３０は、正規分布状であるレーザー光Ｌの光強度分布を方形状の分布に変更して出力する。すなわち、カレイドスコープ３０は、レーザー光Ｌの光強度のピークを低下させて出力する。これにより、例えば波長変換部４０が破損または脱落した場合に、照明装置１から出射される光のパワー密度が高くなることを抑制できる。なお、レーザー光Ｌの光強度のピークを低下させるとは、カレイドスコープ３０の出射側の開口３１におけるレーザー光Ｌの輝度のピークを低下させることを含む意味である。カレイドスコープ３０から出力されたレーザー光Ｌは、波長変換部４０に入力される。

【0021】

波長変換部４０は、カレイドスコープ３０から出力されたレーザー光Ｌの波長を変換し、レーザー光Ｌの波長と異なる波長の光を放射するデバイスである。波長変換部４０は、カレイドスコープ３０とレンズ５０との間に配置され、筐体１０に固定されている。

【0022】

波長変換部４０は、レーザー光Ｌを透過する基板４１と、基板４１上に設けられた蛍光体４２とを有している。蛍光体４２は、円板状の薄膜であり、レーザー光Ｌの光軸Ａ１に対して垂直に配置されている。蛍光体４２の直径の長さは、カレイドスコープ３０の開口３１の対角線長さよりも長い。波長変換部４０は、励起光であるレーザー光Ｌが照射されることで蛍光し、例えば複数の波長からなる光であって全体として白色に看取される光を拡散して放射する。波長変換部４０から放射された光は、レンズ５０に入射される。

【0023】

レンズ５０は、レンズ５０に入射した光を散乱して出射する光学部品である。レンズ５０は、レンズ５０の光軸Ａ２がレーザー光Ｌの光軸Ａ１に略一致するように、筐体１０に固定されている。レンズ５０は、波長変換部４０から放射される光が透過する材料で形成され、例えば、アクリルまたはポリカーボネート等の樹脂材料、あるいは、ガラス材料などで形成される。

【0024】

レンズ５０は、入射部５１と、出射部５５と、反射部５９とを有している。

【0025】

入射部５１は、波長変換部４０から放射された光が入射する部分である。入射部５１には、入射した光を散乱させる光散乱構造部５３ａが設けられている。この光散乱構造部５３ａによって光が散乱されることで、例えば波長変換部４０が破損または脱落した場合に、照明装置１から出射される光のパワー密度が高くなることを抑制できる。入射部５１については後で詳しく説明する。

【0026】

反射部５９は、レンズ５０の外周部分のうち、入射部５１と出射部５５とを繋ぐ部分である。反射部５９は、鏡面であり、光散乱構造部５３ａで散乱した光のうち出射部５５に向かわず反射部５９に到達した光を反射する。反射部５９で反射された光の大部分は、最終的に出射部５５から出射される。

【0027】

出射部５５は、光散乱構造部５３ａで散乱した光および反射部５９で反射した光を出射する部分である。出射部５５は、レンズ５０の光軸Ａ２に垂直な出射面５６を有している。出射面５６は、凹凸形状の配光制御構造を有しておらず、表面が平坦である。

【0028】

ここで入射部５１について、さらに詳しく説明する。

【0029】

図２に示すように、入射部５１は、レンズ５０の光軸Ａ２に沿う方向であって、出射部５５側に窪む凹部５２を有している。凹部５２は、光軸Ａ２に交差する円形状の底面５３と、筒状の側面５４とを有している。

【0030】

側面５４は、先細り状であり、レンズ５０を光軸Ａ２に沿う面で断面視した場合に、底面５３に向かうほど光軸Ａ２に近づく傾斜形状を有している。また側面５４は、鏡面であり、波長変換部４０にて放射された光のうち、底面５３に向かわず側面５４に到達した光を透過する。側面５４で透過された光の大部分は、反射部５９で反射されたのち出射面５６より出射される。

【0031】

底面５３は、出射部５５とは反対側に湾曲する凸面形状を有している。底面５３は、底面５３に到達した光を散乱させる光散乱構造部５３ａを有している。光散乱構造部５３ａは、図２に示す破線で示された領域に形成されている。

【0032】

光散乱構造部５３ａの形状は、球面や多項式曲線に基づく面を備えた立体形状、三角柱、多角柱、三角錐、多角錘などの複数の凹凸などが考えられるが、形状によって限定されるものではない。光散乱構造部５３ａは、出射面５６よりも表面粗さが粗く、光散乱構造部５３ａの算術平均粗さＲａは、例えば２μｍ以上４０μｍ以下である。なお、光散乱構造部５３ａの全ての凹凸が同じ形状である必要はなく、相互に異なる形状であってもよい。光散乱構造部５３ａは、成形型によって形成されてもよいし、サンドブラストによって形成されてもよいし、シリカ等を含む紛体が塗布されることで形成されてもよい。

【0033】

図３は、照明装置１のレンズ５０を示す図である。図３の（ａ）は、レンズ５０を光軸Ａ２に沿う面で切断した場合の断面図であり、図３の（ｂ）は、レンズ５０を光出射側から見た図である。

【0034】

図３の（ａ）に示すように、光散乱構造部５３ａは、レンズ５０の光軸Ａ２と交差するように、底面５３の凹面形状に沿って設けられている。また、図３の（ｂ）に示すように、光散乱構造部５３ａは、外周が円形状であり、底面５３の全面に設けられている。なお、光散乱構造部５３ａは、底面５３の全面に限られず、底面５３の一部に設けられていてもよい。

【0035】

また、図３の（ｂ）に示すように、光散乱構造部５３ａを光軸Ａ２に沿う方向に投影したときの投影面積Ｓ１は、出射面５６の面積Ｓ２の２５％以下となっている。これにより、レンズ５０に入射された光が必要以上に散乱されず、レンズ５０から出射される光の量の低下が抑制される。なお、出射面５６の面積Ｓ２は、光が有効に出射される面の面積であり、例えば、反射部５９を光軸Ａ２に沿う方向に投影したときの投影形状の外周を出射面５６の外周と定義して求めることができる。上記投影面積Ｓ１は、出射面５６の面積Ｓ２の２０％以上２５％以下であることが望ましい。

【0036】

次に、光散乱構造部５３ａおよびカレイドスコープ３０の配置、大きさ等の関係について説明する。

【0037】

図４は、レンズ５０の光散乱構造部５３ａおよびカレイドスコープ３０を示す図である。

【0038】

ここで図４に示すように、光散乱構造部５３ａを光軸Ａ２に沿う方向に投影したときの投影形状の直径をｄ１とし、カレイドスコープ３０の出力側の開口３１の対角線長さをｄ２とすると、光散乱構造部５３ａおよびカレイドスコープ３０は、ｄ１＞ｄ２の関係を有している。言い換えると、光散乱構造部５３ａを光軸Ａ２に沿う方向に投影したときの投影面積Ｓ１は、カレイドスコープ３０の出力側の開口３１の面積Ｓ３よりも大きくなっている。

【0039】

また、前述した投影形状の直径をｄ１、カレイドスコープ３０の開口３１の中心３１ａから光散乱構造部５３ａまでの距離をｚ１、カレイドスコープ３０から出力されるレーザー光Ｌの拡がり角をθ２とすると、光散乱構造部５３ａおよびカレイドスコープ３０は、ｄ１／２≧ｚ１・ｔａｎ（θ２／２）の関係を有している。言い換えると、カレイドスコープ３０の出力側の開口３１の中心３１ａから光散乱構造部５３ａを見込む頂角θ１は、カレイドスコープ３０から出力されるレーザー光Ｌの拡がり角θ２よりも大きくなっている。

【0040】

カレイドスコープ３０から出力されるレーザー光Ｌの拡がり角θ２は、本構成の場合、すなわち照明装置１の外部に半導体レーザー素子を備えた光源装置２が設けられ、光ファイバー３によりレーザー光Ｌを伝送して照明装置１内に導入し、光ファイバー３の出射端の中心軸とカレイドスコープ３０の中心軸が略平行となっている構成の場合、光ファイバー３の広がり角θFiberに依存し、概ねθFiber≒θ２である。よって、θ１＞θ２≒θFiberとなる。

【0041】

なお、光ファイバー３の広がり角θFiberは、光ファイバー３の種類やレーザー波長に依存するが、本構成で使用する場合は、４０°以下であることが望ましく、３０°以下であることがより望ましい。また、広がり角θFiberは、ピーク強度が１／ｅ^２となる角度（全角）である。

【0042】

図４に示すように、波長変換部４０の中心４０ａからレンズ５０の入射部５１を見込む頂角θ３は、θ３＞θ１であり、より望ましくはθ３＞２θ１である。また、頂角θ３は、８０°以上であり、より望ましくは１２０°以上である。

【0043】

波長変換部４０より出射される光は、略ランバーシアン配光となる為、波長変換部４０より出射される光を効率よく取り込むために必要である。

【0044】

このように光散乱構造部５３ａおよびカレイドスコープ３０が上記関係を有することで、例えば波長変換部４０が破損または脱落した場合に、カレイドスコープ３０から出力されたレーザー光Ｌが光散乱構造部５３ａに入射され、散乱される。これにより、照明装置１から出射される光のパワー密度が高くなることを抑制することができ、人の目に対する安全性をさらに高めることができる。

【0045】

［２．効果等］
本実施の形態の照明装置１の効果等について、図５および図６を参照しながら説明する。

【0046】

まず、照明装置の安全性について、図５を参照しながら説明する。

【0047】

図５は、波長変換部が設けられていない照明装置から出射される光の露光許容時間を示す図である。同図には、照明装置にカレイドスコープ３０が設けられている場合および設けられていない場合における露光許容時間の違いが示されている。つまり図５には、波長変換部４０が脱落したと仮定した場合の露光許容時間が、カレイドスコープ３０の有無に応じて示されている。

【0048】

図５における横軸は光の散乱度合であり、縦軸は露光許容時間である。光の散乱度合は、例えば、光散乱構造部５３ａの表面粗さを変えることで調整できる。露光許容時間は、国際規格ＩＥＣ６２４７１に基づいて作成された日本工業規格ＪＩＳ Ｃ７５５０（ランプ及びランプシステムの光生物学的安全性）にて規定されている時間であり、露光許容時間が大きいほど、安全性が高いことを示す。例えば、図５に示す「リスクグループ２」は、嫌悪感や熱的な不快感を伴う障害を引き起こさない領域であり、「リスクグループ２」よりも下の領域は、そのような障害を引き起こす可能性のある領域である。

【0049】

図５に示すように、照明装置にカレイドスコープ３０が設けられていない場合、光の散乱度合を大きくしても露光許容時間が「リスクグループ２」に入りにくく、安全性を確保することが難しい。それに対し、照明装置にカレイドスコープ３０が設けられている場合、光の散乱度合をある程度大きくすると露光許容時間が「リスクグループ２」に入る。このように、照明装置１がカレイドスコープ３０を備えかつ所定の光の散乱度合を有することで、人の目に対する安全性を確保することができる。

【0050】

一方、照明装置にカレイドスコープ３０を設けたことにより、照明装置から出射される光の量が極端に少なくなると照明装置としての本来の機能を実現することができない。そこで次に、照明装置から出射される光の量について、図６を参照しながら説明する。

【0051】

図６は、照明装置から出射される光の中心光度を示す図である。図６には、照明装置にカレイドスコープ３０が設けられている場合および設けられていない場合における中心光度の違いが示されている。図６における横軸は光の散乱度合であり、縦軸は中心光度である。中心光度は、レンズ５０の中心すなわち光軸Ａ２における光の強さである。

【0052】

図６に示すように、照明装置にカレイドスコープ３０が設けられている場合および設けられていない場合の両方とも、光の散乱度合が大きくなると中心光度が小さくなる。しかしながら、中心光度が小さくなる度合は、カレイドスコープ３０が設けられている場合と設けられていない場合とでほぼ同じである。このように、照明装置１がカレイドスコープ３０を備えている場合であっても、照明装置１から出射される光の量が極端に少なくなることはなく、照明装置としての本来の機能を維持することができる。

【0053】

なお、図５および図６の検討は、θ１＝３５°、θ２＝２６°、θ３＝１２０°の場合の検討結果である。

【0054】

以上、本実施の形態に係る照明装置１は、光源装置２から出力されたレーザー光Ｌの光強度のピークを低下させて出力するカレイドスコープ３０と、カレイドスコープ３０から出力されたレーザー光Ｌの波長を変換し、レーザー光Ｌの波長と異なる波長の光を放射する波長変換部４０と、波長変換部４０から放射された光が入射されかつ当該入射された光を散乱させる光散乱構造部５３ａ、および、光散乱構造部５３ａで散乱した光を出射する出射部５５を有するレンズ５０と、を備える。

【0055】

このように、カレイドスコープ３０がレーザー光Ｌの光強度のピークを低下させて出力し、また、光散乱構造部５３ａが光を散乱させて出射することで、例えば波長変換部４０が破損または脱落した場合であっても、照明装置１から出射される光のパワー密度が高くなることを抑制できる。これにより、人の目に対する安全性を確保することができる。

【0056】

また、カレイドスコープ３０の出力側の開口３１の中心から光散乱構造部５３ａを見込む頂角θ１は、カレイドスコープ３０から出力されるレーザー光Ｌの拡がり角θ２よりも大きくてもよい。

【0057】

これによれば、例えば波長変換部４０が破損または脱落した場合であっても、カレイドスコープ３０から出力されたレーザー光Ｌを光散乱構造部５３ａに入射させて散乱させることができるので、照明装置１から出射される光のパワー密度が高くなることを抑制できる。これにより、人の目に対する安全性をさらに高めることができる。

【0058】

また、光散乱構造部５３ａをレンズ５０の光軸Ａ２に沿う方向に投影したときの投影面積Ｓ１は、カレイドスコープ３０の出力側の開口３１の面積Ｓ３よりも大きくてもよい。

【0059】

これによれば、例えば波長変換部４０が破損または脱落した場合であっても、カレイドスコープ３０から出力されたレーザー光Ｌを光散乱構造部５３ａに入射させて散乱させることができるので、照明装置１から出射される光のパワー密度が高くなることを抑制できる。これにより、人の目に対する安全性をさらに高めることができる。

【0060】

また、出射部５５は、レンズ５０の光軸Ａ２に垂直で、かつ、平坦な出射面５６を有していてもよい。

【0061】

これによれば、光散乱構造部５３ａにて散乱した光を適切に出射することができ、レンズ５０から出射される光の量が低下することを抑制できる。

【0062】

また、光散乱構造部５３ａは、出射面５６よりも表面粗さが粗くてもよい。

【0063】

これによれば、光散乱構造部５３ａにて適切に光を散乱することができるので、照明装置１から出射される光のパワー密度が高くなることを抑制できる。これにより、人の目に対する安全性を高めることができる。

【0064】

また、光散乱構造部５３ａをレンズ５０の光軸Ａ２に沿う方向に投影したときの投影面積Ｓ１は、出射面５６の面積Ｓ２の２５％以下であってもよい。

【0065】

これによれば、レンズ５０に入射された光が必要以上に散乱されることを抑制し、レンズ５０から出射される光の量が低下することを抑制できる。

【0066】

また、レンズ５０は、レンズ５０の光軸Ａ２に沿う方向であって出射部５５側に窪む凹部５２を有し、光散乱構造部５３ａは、凹部５２の底面５３の少なくとも一部に設けられていてもよい。

【0067】

これによれば、例えば波長変換部４０が破損または脱落した場合であっても、カレイドスコープ３０から出力されたレーザー光Ｌを凹部５２の底面５３の光散乱構造部５３ａに入射させて散乱させることができるので、照明装置１から出射される光のパワー密度が高くなることを抑制できる。これにより、人の目に対する安全性をさらに高めることができる。

【0068】

また、凹部５２の側面５４は、レンズ５０を光軸Ａ２に沿う面で断面視した場合に、底面５３に向かうほど光軸Ａ２に近づく傾斜形状を有していてもよい。

【0069】

これによれば、波長変換部４０で放射された光のうち、底面５３に向かわず側面５４に到達した光を、底面５３の光散乱構造部５３ａに適切に導入させることができる。これにより、波長変換部４０にて放射された光がレンズ５０の外に放出されることを抑制し、レンズ５０から出射される光の量が低下することを抑制できる。

【0070】

［３．実施の形態の変形例１］
次に、実施の形態の変形例１に係る照明装置１について説明する。変形例１では、レンズの光散乱構造部５３ａが底面５３の全面でなく一部に設けられている例について説明する。

【0071】

図７は、変形例１に係る照明装置１のレンズ５０Ａを示す図である。図７の（ａ）は、レンズ５０Ａを光軸Ａ２に沿う面で切断した場合の断面図であり、図７の（ｂ）は、レンズ５０Ａを光出射側から見た図である。

【0072】

図７の（ａ）に示すように、光散乱構造部５３ａは、レンズ５０Ａの光軸Ａ２と交差するように、底面５３の凹面形状に沿って設けられている。

【0073】

また、図７の（ｂ）に示すように、光散乱構造部５３ａは、外周が円形状であり、底面５３の一部に設けられている。光散乱構造部５３ａを光軸Ａ２に沿う方向に投影したときの投影面積Ｓ１ａは、底面５３を光軸Ａ２に沿う方向に投影したときの投影面積Ｓ４の８０％以上９９％以下であることが望ましい。

【0074】

カレイドスコープ３０の出力側の開口３１の中心３１ａから光散乱構造部５３ａを見込む頂角θ１（図７の（ａ）参照）は、カレイドスコープ３０から出力されるレーザー光Ｌの拡がり角θ２よりも大きくなっている。

【0075】

変形例１によれば、レンズ５０Ａに入射された光が必要以上に散乱されず、レンズ５０Ａから出射される光の量が低下することを抑制できる。

【0076】

［４．実施の形態の変形例２および変形例３］
次に、実施の形態の変形例２および３に係る照明装置１について説明する。変形例２および３では、レンズの凹部５２の底面５３が、凸面形状でなく凹面形状となっている例について説明する。

【0077】

図８は、変形例２に係る照明装置１のレンズ５０Ｂを示す図である。

【0078】

図８に示すように、レンズ５０Ｂの入射部５１は、レンズ５０Ｂの光軸Ａ２に沿う方向であって、出射部５５側に窪む凹部５２を有している。凹部５２は、光軸Ａ２に交差する底面５３と、筒状の側面５４とを有している。

【0079】

変形例２の底面５３は、出射部５５側に湾曲する凹面形状を有している。底面５３の少なくとも一部は、波長変換部４０から出力された光を散乱させる光散乱構造部５３ａを有している。

【0080】

変形例２のレンズ５０Ｂでは、凹部５２の底面５３が凹面形状となっているので、光をより拡散することができ、人の目に対する安全性を確保することができる。

【0081】

図９は、変形例３に係る照明装置１のレンズ５０Ｃを示す図である。

【0082】

図９に示すように、レンズ５０Ｃの入射部５１は、レンズ５０Ｃの光軸Ａ２に沿う方向であって、出射部５５側に窪む凹部５２を有している。凹部５２は、光軸Ａ２に交差する底面５３と、筒状の側面５４とを有している。

【0083】

変形例３の底面５３は、底面５３の一部の領域において、出射部５５側に湾曲する凹面形状を有している。この底面５３の一部の領域には、波長変換部４０から出力された光を散乱させる光散乱構造部５３ａが形成されている。

【0084】

変形例３のレンズ５０Ｃでも、凹部５２の底面５３が凹面形状となっているので、光をより拡散することができ、人の目に対する安全性を確保することができる。

【0085】

（その他の実施の形態）
以上、本発明に係る照明装置１について、上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。

【0086】

上記実施の形態では、照明装置１の外部に半導体レーザー素子を備えた光源装置２が設けられ、光ファイバー３によりレーザー光Ｌを伝送して照明装置１内に導入しているが、この態様に限定されるものではない。例えば、照明装置１は、光ファイバー３を備えず、筐体１０の一方の端部に直接、光源装置２が設けられていてもよい。

【0087】

その他、実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態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発明に含まれる。

【符号の説明】

【0088】

１ 照明装置
２ 光源装置
３０ カレイドスコープ
３１ 開口
３１ａ 開口の中心
４０ 波長変換部
５０、５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ レンズ
５１ 入射部
５２ 凹部
５３ 底面
５３ａ 光散乱構造部
５４ 側面
５５ 出射部
５６ 出射面
Ａ１ レーザー光の光軸
Ａ２ レンズの光軸
Ｌ レーザー光
Ｓ１、Ｓ１ａ、Ｓ４ 投影面積
Ｓ２ 出射面の面積
Ｓ３ 開口の面積
θ１ 頂角
θ２ 拡がり角

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】