(57)【要約】  所望の方向への蛍光の取り出し効率を向上させる。発光装置（１０）の発光部（１２）は、内部に存在する空隙の幅が、レーザ光の波長の１０分の１以下であり、レーザ光を受光する受光面（１２ａ）側には、レーザ光を透過し、かつ蛍光を反射する励起光透過膜（１３）が設けられ、蛍光を出射する出射面（１２ｂ）側には、レーザ光を反射し、かつ蛍光を透過する蛍光透過膜（１４）が設けられている。
2017130607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光源から出射された励起光を受けて蛍光を発する小空隙蛍光部材を備え、
上記小空隙蛍光部材は、
内部に存在する空隙の幅が、上記励起光の波長の１０分の１以下であり、
上記励起光を受光する受光面と、当該受光面に対向する、上記蛍光を出射する出射面とを備えており、
上記受光面側には、上記励起光を透過し、かつ上記蛍光を反射する励起光透過部材が設けられており、
上記出射面側には、上記励起光を反射し、かつ上記蛍光を透過する蛍光透過部材が設けられていることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
上記蛍光透過部材は、上記励起光の一部のみを反射することを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
上記小空隙蛍光部材は、単結晶の蛍光体からなることを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
【請求項４】
上記出射面側には、上記励起光を受けて、上記小空隙蛍光部材が発する蛍光とは異なる色を有する蛍光を発する蛍光体部がさらに設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項５】
上記出射面側には、上記励起光を散乱する散乱部材がさらに設けられていることを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の発光装置と、
上記発光装置から発せられた上記蛍光を投光する投光部材と、を備えていることを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、発光装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、励起光源として発光ダイオード（ＬＥＤ；Light Emitting Diode）または半導体レーザ（ＬＤ；Laser Diode）等の半導体発光素子を用い、これらの励起光源から生じた励起光を、蛍光体を含む発光部に照射することによって発生する蛍光を照明光として用いる発光装置の研究が盛んになってきている。このような発光装置の一例として特許文献１〜３に記載されている発光装置が挙げられる。【０００３】
特許文献１の発光装置は、波長変換部材に、波長変換部材から射出される光及び励起光の少なくとも一部を反射する反射部材と、当該光および励起光の少なくとも一部を遮断する遮断部材とを備えている。反射部材は、波長変換された特定波長の光のみを通過し、励起光を反射し得る励起光反射部材である場合、波長変換部材における波長変換された光の導出部分に配置される。一方、反射部材は、特定波長の光のみを透過し、波長変換された光を反射し得る波長変換光反射部材である場合、波長変換部材における励起光導入部分に配置される。【０００４】
また、特許文献２には、蛍光体層の励起光入射側に、入射する励起光の偏光方向とは異なる偏光方向を有する光を反射する反射型偏光分離素子が設けられた光源装置が開示されている。【０００５】
また、特許文献３の照明装置は、紫外光を受けて発光する蛍光物質を含む蛍光層の、可視光を透過する射出面側には、紫外光を反射し、かつ可視光を透過する紫外光反射層が設けられている。また、上記蛍光層の、紫外光が入射する入射面側には、可視光を反射し、かつ紫外光を透過する可視光反射層が設けられている。上記蛍光層は蛍光物質を散在した構成となっている。これにより、上記蛍光体層の全体で発光が起こり、発光の結果生じた可視光は等方的に進む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】日本国公開特許公報「特開２００７−２２０３２６号公報（２００７年８月３０日公開）」
【特許文献２】日本国公開特許公報「特開２０１２−２０９２２８号公報（２０１２年１０月２５日公開）」
【特許文献３】日本国公開特許公報「特開２００７−２２７３２０号公報（２００７年９月６日公開）」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の発光装置では、特定波長の光のみを透過させることを目的として、励起光または蛍光の少なくとも一部を遮断している。すなわち、当該発光装置では、蛍光を透過しやすくするために遮断部材および反射部材が設けられているわけではないため、蛍光の取り出し効率が低下してしまう可能性がある。【０００８】
また、特許文献２の光源装置では、反射型偏光分離素子は、蛍光体層に入射された後に偏光方向が変化した励起光については蛍光体層の内部に戻す。しかし、反射型偏光分離素子は、蛍光体層に入射された後に偏光方向が変化しなかった励起光（蛍光体層に入射する前の励起光と同じ偏光方向を有する励起光）については透過してしまい、蛍光体層の内部に戻ることなく励起光源側へと出射されてしまう可能性がある。この場合、励起光源側へと出射されてしまった励起光については蛍光体層を励起することができず、また蛍光については蛍光体層の出射面側から取り出すことができない。【０００９】
それゆえ、特許文献１および２に係る装置では、蛍光の取り出し効率が低下してしまう可能性があった。【００１０】
また、ミー散乱が生じにくい蛍光体を波長変換部材または蛍光体層に用いた場合、励起光によって発せられる蛍光の進行方向が変化せずに、蛍光体から全方位に発せられた蛍光は、そのまま全方位に進行する。そのため、この場合には、所望の方向（例えば、波長変換部材または蛍光体層における、励起光の受光面と対向する、蛍光の出射面側）へと蛍光を効率良く取り出すことが困難となる可能性がある。【００１１】
特許文献１および２には、ミー散乱が生じない蛍光体の構造に関する言及は無く、当然ながら、上記ミー散乱が生じにくい蛍光体を用いた場合を考慮した蛍光の取り出しに関する言及も無い。また、特許文献３では、蛍光層には蛍光物質が散在している。すなわち、当該蛍光層はその全体に亘ってミー散乱が生じやすい構成となっている。したがって、特許文献３においても、当然ながら、上記ミー散乱が生じにくい蛍光体を用いた場合を考慮した蛍光の取り出しに関する言及は無い。【００１２】
本開示は、前記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、所望の方向への蛍光の取り出し効率を向上させることが可能な発光装置および照明装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る発光装置は、
励起光源から出射された励起光を受けて蛍光を発する小空隙蛍光部材を備え、上記小空隙蛍光部材は、内部に存在する空隙の幅が、上記励起光の波長の１０分の１以下であり、上記励起光を受光する受光面と、当該受光面に対向する、上記蛍光を出射する出射面とを備えており、上記受光面側には、上記励起光を透過し、かつ上記蛍光を反射する励起光透過部材が設けられており、上記出射面側には、上記励起光を反射し、かつ上記蛍光を透過する蛍光透過部材が設けられている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の一態様によれば、所望の方向への蛍光の取り出し効率を向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態１に係る発光装置の構成を示す概略図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る発光装置を備える照明装置の構成を示す断面図である。
【図３】小空隙蛍光体板内における空隙幅について説明するための概略図である。
【図４】（ａ）は励起光透過膜に対して垂直に入射した光の透過率のシミュレーション結果を示すグラフであり、（ｂ）は励起光透過膜に対して垂直に入射した光の反射率のシミュレーション結果を示すグラフであり、（ｃ）は励起光透過膜に入射した光の透過率のシミュレーション結果を波長ごとに示すグラフである。
【図５】（ａ）は蛍光透過膜に対して垂直に入射した光の透過率のシミュレーション結果を示すグラフであり、（ｂ）は、蛍光透過膜に対して垂直に入射した光の反射率のシミュレーション結果を示すグラフであり、（ｃ）は、蛍光透過膜に入射した光の透過率のシミュレーション結果を波長ごとに示すグラフである。
【図６】（ａ）は、比較例の発光装置における励起光の挙動を示す図であり、（ｂ）は、実施形態１に係る発光装置における励起光の挙動であり、（ｃ）は、比較例の発光装置における蛍光の挙動を示す図であり、（ｄ）は、実施形態１に係る発光装置における蛍光の挙動を示す図である。
【図７】発光部の出射面における蛍光の透過率を示すグラフである。
【図８】本発明の実施形態２に係る発光装置の構造を示す概略図である。
【図９】本発明の実施形態３に係る発光装置の構造を示す概略図である。
【図１０】本発明の実施形態４に係る発光装置の構造を示す概略図である。
【図１１】本発明の実施形態５に係る発光装置の構造を示す概略図である。
【図１２】本発明の実施形態６に係る発光装置の構造を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
〔実施形態１〕
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図７を用いて説明する。
【００１７】
≪照明装置１≫
図２は、本実施形態に係る発光装置１０を備える照明装置１の構成を示す断面図である。図２に示すように、照明装置１は、光ファイバ３、フェルール４、フェルール固定部５、金属ベース７、投光レンズ８（投光部材）、レンズ固定部９、レーザ素子（励起光源）１１、発光部１２、励起光透過膜１３、および蛍光透過膜１４を備えている。このうち、レーザ素子１１、発光部１２、励起光透過膜１３、および蛍光透過膜１４は、発光装置１０（図１参照）を構成する。発光装置１０についての説明は後述する。
【００１８】
＜光ファイバ３＞
光ファイバ３は、レーザ素子１１から出射されたレーザ光（後述）を導光する導光部材である。本実施形態では、光ファイバ３は、複数の光ファイバを束ねたバンドルファイバである。
【００１９】
光ファイバ３は、レーザ光を入射させる入射端部３ａと、入射端部３ａから入射したレーザ光を出射する出射端部３ｂとを含んでいる。入射端部３ａは、レーザ素子１１に接続されている。また、出射端部３ｂは、フェルール４に保持されており、フェルール固定部５を介して金属ベース７に接続されている。
【００２０】
＜フェルール４＞
フェルール４は、光ファイバ３の出射端部３ｂを保持する保持部材である。フェルール４は、光ファイバ３の出射端部３ｂ側に取り付けられている。フェルール４は、例えば出射端部３ｂを挿入可能な複数の孔が形成されたものである。
【００２１】
なお、１つの光ファイバ３を用いる場合には、フェルール４を省略することも可能である。ただし、１つの光ファイバ３を用いる場合であっても、出射端部３ｂを適切な位置に固定するために、フェルール４を設けることが好ましい。
【００２２】
＜フェルール固定部５＞
フェルール固定部５は、金属ベース７にフェルール４を固定する固定部材である。フェルール固定部５は、遮光性を有する筒状の部材である。フェルール固定部５は、金属ベース７の厚み方向に形成された励起光通過孔７１の一端側から貫入されて、金属ベース７に固定されている。フェルール固定部５は、光ファイバ３の出射端部３ｂから出射するレーザ光が、励起光通過孔７１の他端側に配置された発光部１２に適切に照射される角度で、フェルール４を金属ベース７に固定する。
【００２３】
フェルール固定部５は、光を吸収しない部材であることが好ましく、例えばアルミニウムなどによって構成される。
【００２４】
＜金属ベース７＞
金属ベース７は、発光部１２を支持する支持部材である。金属ベース７は、金属（例えば、アルミニウム、銅または鉄など）からなっている。そのため、金属ベース７は、熱伝導性が高く、発光部１２で発生した熱を効率的に放熱することができる。
【００２５】
金属ベース７には、金属ベース７の中心部を厚み方向（図１の紙面左右方向）に貫通した励起光通過孔７１が形成されている。励起光通過孔７１の一端は、金属ベース７の裏面７ａで開口している。また、励起光通過孔７１の他端は、金属ベース７の表面７ｂで開口している。
【００２６】
励起光通過孔７１の一端（金属ベース７の裏面７ａ）側の開口部には、光ファイバ３の出射端部３ｂが配置されている。また、励起光通過孔７１の他端（金属ベース７の表面７ｂ）側の開口部には、当該開口部を覆うように発光部１２が配置されている。そのため、光ファイバ３の出射端部３ｂから出射するレーザ光は、金属ベース７の励起光通過孔７１を通過して、発光部１２に照射される。
【００２７】
金属ベース７は、発光部１２で発生した熱を、放熱フィン７２などを介して放熱する。放熱フィン７２は、金属ベース７の裏面７ａに複数設けられており、金属ベース７の熱を空気中に放熱させる放熱機構として機能する。
【００２８】
放熱フィン７２は、大気との接触面積を増加させることにより放熱効率を高めている。放熱フィン７２には、金属ベース７と同様に、熱伝導率の高い材料を用いることが好ましい。
【００２９】
＜投光レンズ８＞
投光レンズ８は、発光部１２から放出されたレーザ光および蛍光を含む照明光を投光する光学部材である。投光レンズ８は、発光部１２から出射されたレーザ光および蛍光を含む照明光を屈折させることにより、所定の角度範囲に照明光を投光する。
【００３０】
投光レンズ８は、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネイト、シリコーン、ホウケイ酸ガラス、ＢＫ７または石英などから構成される。投光レンズ８は、発光部１２に対向する位置に、レンズ固定部９によって支持されている。
【００３１】
なお、投光レンズ８の個数は、１つであってもよく、複数であってもよい。また、投光レンズ８の形状は、非球面レンズまたは球面レンズのどちらであってもよい。使用する投光レンズ８の数および形状は、必要に応じて適宜選択される。
【００３２】
＜レンズ固定部９＞
レンズ固定部９は、投光レンズ８を金属ベース７に固定する固定部材である。レンズ固定部９は、遮光性を有する筒状の部材からなる。レンズ固定部９は、その内面で金属ベース７の周面と投光レンズ８の周面とを保持する。このようなレンズ固定部９を用いることにより、発光部１２から出射されたレーザ光および蛍光を含む照明光を外部へ漏出させずに、投光レンズ８に入射させることができる。
【００３３】
このレンズ固定部９は、放熱性の高い材料からなることが好ましく、特にアルミニウム製で表面にアルマイト処理を施したものを好適に用いることができる。
【００３４】
≪発光装置１０≫
図１は、本実施形態に係る発光装置１０の構成を示す概略図である。図１に示すように、発光装置１０は、レーザ素子１１、発光部（小空隙蛍光部材）１２、励起光透過膜（励起光透過部材）１３、および蛍光透過膜（蛍光透過部材）１４を備える。なお、以下の説明ではレーザ素子１１について、発光装置１０の一部として説明する。しかし、発光装置１０の要部は発光部１２、励起光透過膜１３、および蛍光透過膜１４である。
【００３５】
＜レーザ素子１１＞
レーザ素子１１は、レーザ光（励起光）を出射する励起光源である。本実施形態では、発光装置１０は、図２に示すように複数のレーザ素子１１を備えている。ただし図１においては簡単のため、レーザ素子１１を１個のみ記載している。レーザ素子１１から出射されるレーザ光は、空間的および時間的に位相が揃っており、その波長は単一波長である。そのため、励起光としてレーザ光を用いることにより、発光部１２を効率的に励起することが可能になり、高輝度な照明光を得ることができる。
【００３６】
このレーザ素子１１においては、発光部１２を構成する蛍光体の種類に応じて、出射するレーザ光の波長および光出力が適宜設定される。例えば４２０ｎｍ以上４５５ｎｍ未満の波長範囲のレーザ光を励起光として選択することが可能である。
【００３７】
複数のレーザ素子１１のそれぞれから出射されたレーザ光は、光ファイバ３の入射端部３ａに入射し、入射端部３ａとは反対側に位置する出射端部３ｂから出射して、発光部１２に照射される。発光部１２に照射されたレーザ光は、その一部が発光部１２を構成する蛍光体によって蛍光に変換される。
【００３８】
レーザ素子１１から出射されたレーザ光を光ファイバ３の入射端部３ａに入射させる場合、入射端部３ａにレーザ光を適切に入射させるために、非球面レンズ１１ａを用いることが好ましい。非球面レンズ１１ａは、レーザ素子１１から出射されるレーザ光の透過率が高く、かつ耐熱性の優れた材料からなることが好ましい。
【００３９】
なお、使用するレーザ素子１１の個数は、必要な出力に応じて適宜選択可能である。したがって、レーザ素子１１を１つのみ使用してもよい。ただし、高出力のレーザ光を得る必要性がある場合には、本実施形態のように、複数のレーザ素子１１を使用することが好ましい。
【００４０】
また、励起光源として、レーザ素子１１に代えて発光ダイオードなどを備えていてもよい。励起光源は、発光部１２を構成する蛍光体を励起可能な励起光を出射するものであればよく、その種類は特に限定されない。
【００４１】
＜発光部１２＞
発光部１２は、レーザ素子１１から出射されたレーザ光を受けて蛍光を発する。発光部１２は、レーザ光を受光する受光面１２ａと、当該受光面１２ａに対向する、蛍光を出射する出射面１２ｂとを備えている。
【００４２】
発光部１２は、ガーネット系の小空隙蛍光体板からなることが好ましい。小空隙蛍光体板とは、蛍光体板中に存在する空隙の幅（以下、空隙幅と称する）が、可視光の波長の１０分の１以下である蛍光体板を意味する。より具体的には、小空隙蛍光体板とは、空隙幅が０ｎｍ以上かつ４０ｎｍ以下である蛍光体板を意味する。すなわち、空隙幅を記号ｔとして表せば、０ｎｍ≦ｔ≦４０ｎｍである。なお、「小空隙蛍光体板」は、「小空隙蛍光部材」と称されてもよい。
【００４３】
なお、「小空隙蛍光体板」という用語の意味には、空隙が存在している（０ｎｍ＜ｔ≦４０ｎｍである）蛍光体板のみならず、空隙が存在していない（ｔ＝０ｎｍである）蛍光体板もが包含されていることに留意されたい。すなわち、本発明の一態様において、「小空隙」という文言には、「空隙が存在していない」という意味が包含されている。
【００４４】
また、上述の「空隙」とは、蛍光体板内の結晶間の隙間（換言すれば粒界）を意味する。一例として、空隙は、内部に空気のみが存在している空洞である。ただし、空隙の内部には、何らかの異物（例：蛍光体板の原料であるアルミナなど）が入り込んでいてもよい。
【００４５】
また、上述の「空隙幅」とは、蛍光体板内において隣接する結晶（結晶粒）間の距離の最大値を意味する。図３は、小空隙蛍光体板内における空隙幅について説明するための概略図である。図３には、隣接する結晶間の距離として、距離ｄ１〜ｄ４が示されている。例えば、距離ｄ１〜ｄ４のうち、距離ｄ１が最大の距離であれば、この距離ｄ１が空隙幅である。
【００４６】
なお、上述の距離ｄ１〜ｄ４を測定するためには、蛍光体板の断面を切り出した後に、光学顕微鏡、ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope，走査型電子顕微鏡）、またはＴＥＭ（Transmission Electron Microscope，透過型電子顕微鏡）などの測定機器によって、当該断面の観察像を得ればよい。当該観察像を解析することにより、距離ｄ１〜ｄ４を測定することができる。すなわち、空隙幅を測定することが可能となる。
【００４７】
小空隙蛍光体板は、空隙幅が０ｎｍ≦ｔ≦４０ｎｍであるため、熱伝導率に優れている。そのため、高密度のレーザ光を照射した場合であっても、発光部１２の温度が上昇しにくく、発光効率が低下しにくい。したがって、発光部１２として小空隙蛍光体板を用いることにより、高輝度かつ高効率な発光部１２を実現することができる。
【００４８】
特に、空隙幅がｔ＝０である小空隙蛍光体板（蛍光体単結晶板）は、結晶性がよい（欠陥が少ない）ため、温度特性がよく、高温になっても発光効率がより低下しにくい。したがって、空隙幅がｔ＝０である小空隙蛍光体板を発光部１２として用いることが好ましく、これにより、高輝度かつ高効率な発光部１２を好適に実現することができる。
【００４９】
小空隙蛍光体板を多結晶の蛍光体で構成する場合、まず、サブミクロンサイズの酸化物の粉末を原料として、液相法または固相法により蛍光体原料粉末を得る。例えば、蛍光体原料粉末がＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体である場合、上記酸化物は酸化イットリウム、酸化アルミニウム、および酸化セリウムなどである。その後、蛍光体原料粉末を金型などで成型し、真空焼結させる。
【００５０】
上述の方法を用いることで、空隙幅が０ｎｍより大きく、かつ４０ｎｍ以下（すなわち、０ｎｍ＜ｔ≦４０ｎｍ）である小空隙蛍光体板が得られる。この小空隙蛍光体板は、空隙幅が狭いため、熱伝導率が高くなる。そのため、小空隙蛍光体板の温度は、高密度の励起光を照射しても上昇しにくい。したがって、多結晶の蛍光体から構成される小空隙蛍光体板を発光部１２として用いることにより、発光部１２の発光効率の低下を抑制することができるので、高輝度かつ高効率の発光部１２を実現することができる。また、この場合、発光部１２は製品に用いられる形状に近い形状に成形された状態で焼結されるため、焼結後の加工における材料のロスおよび所要時間を削減することができる。
【００５１】
また、小空隙蛍光体板を単結晶の蛍光体で構成する場合、小空隙蛍光体板を製造する方法の例としては、液相法、例えばＣＺ（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ；チョクラルスキー）法が挙げられる。具体的には、まず、酸化物粉末を乾式混合などにより混合粉末にし、当該混合粉末をるつぼに入れて加熱することで、融液を得る。次に、蛍光体の種結晶（例えばＹＡＧの場合、ＹＡＧ単結晶）を用意し、当該種結晶を上記融液に接触させた後、回転させながら引き上げる。この時、引き上げ温度は２０００℃程度とする。これにより、例えば＜１１１＞方向の単結晶インゴットを育成することができる。その後、当該インゴットを所望の大きさに切り出す。この時、切り出し方によっては、＜００１＞または＜１１０＞方向などの単結晶インゴットを得ることもできる。
【００５２】
上述の方法で得られた単結晶インゴットには、空隙がない（すなわち、ｔ＝０）ため、多結晶の蛍光体で形成された小空隙蛍光体板と比較して、さらに熱伝導率が高くなる（１０Ｗ／ｍ・Ｋ程度）。そのため、この小空隙蛍光体板の温度は、高密度の励起光を照射した場合に、より上昇しにくくなる。したがって、単結晶の蛍光体から構成される小空隙蛍光体板を発光部１２として用いることにより、さらに高輝度および高効率の発光部１２を実現することができる。また、上述の方法によれば、単結晶インゴットは、蛍光体の融点以上の温度で融液から得られるため、高い結晶性を有する。すなわち、小空隙蛍光体板における欠陥が少なくなる。そのため、小空隙蛍光体板の温度特性が向上し、温度の上昇による発光効率の低下を抑制することができる。
【００５３】
ただし、発光部１２として、蛍光体単結晶板および蛍光体多結晶板などの小空隙蛍光体板以外のものを用いてもよい。例えば、発光部１２として、封止材の内部に蛍光体が分散されているものなどを用いることができる。
【００５４】
この場合、発光部１２の封止材は、例えば、ガラス材（無機ガラス、有機無機ハイブリッドガラス）、またはシリコーン樹脂などの樹脂材料である。ガラス材として低融点ガラスを用いてもよい。封止材は、透明性の高いものが好ましく、レーザ光が高出力の場合には、耐熱性の高いものが好ましい。
【００５５】
発光部１２に含まれる蛍光体の種類は、照射されるレーザ光の波長に応じて適宜選択される。また、発光部１２におけるレーザ光の吸収効率を高くするため、Ｃｅが添加されてもよい。具体的には、発光部１２として例えば、ＹＡＧ：Ｃｅ（セリウム添加イットリウムアルミニウムガーネット、黄）、ＧＡＧＧ：Ｃｅ（セリウム添加ガドリニウムアルミニウムガリウムガーネット、黄）、またはＬｕＡＧ：Ｃｅ（セリウム添加ルテチウムアルミニウムガーネット、緑）系の蛍光体単結晶板または蛍光体多結晶板などを好適に用いることができる。
【００５６】
＜励起光透過膜１３＞
励起光透過膜１３は、レーザ光を透過し、かつ蛍光を反射する光学フィルタである。本実施形態において、励起光透過膜１３は、誘電体多層膜（例えば、ＳｉＯ２／ＴｉＯ２の誘電体多層膜、またはダイクロイックフィルタ）によって形成されている。誘電体多層膜の成膜方法としては、一般的な成膜方法を用いることができる。例えばマグネトロンスパッタリング法などを用いてＳｉＯ２膜およびＴｉＯ２膜を交互に積層することで誘電体多層膜を作製できる。励起光透過膜１３の光学特性は、誘電体多層膜の各膜の厚さまたは種類を変更することによって、適宜変更可能である。例えばＳｉＯ２膜およびＴｉＯ２膜の構造は、
・個々の膜厚：数十〜数百ｎｍ
・積層数の合計：１０〜１００
の間で適宜選択される。また、励起光透過膜１３は、発光部１２の受光面１２ａに直接設けられている。
【００５７】
図４の（ａ）は、励起光透過膜１３に対して垂直に入射した光の透過率のシミュレーション結果を示すグラフである。図４の（ｂ）は、励起光透過膜１３に対して垂直に入射した光の反射率のシミュレーション結果を示すグラフである。図４の（ａ）および（ｂ）に示すグラフにおいて、横軸は光の波長、縦軸は透過率または反射率を示す。なお、本実施形態では、図４の（ｂ）に示す反射率のグラフは、「１００−透過率（図４の（ａ）のグラフ）」の値で構成される。また、図４の（ａ）および（ｂ）に示すグラフは、入射面に対する光の入射角が０°の場合のグラフである。
【００５８】
図４の（ａ）に示すように、励起光透過膜１３における光の透過率は、（ｉ）波長が４５５ｎｍ未満である光については約９０％であり、（ｉｉ）波長が４８０ｎｍ以上である光についてはほぼ０％である。逆に、図４の（ｂ）に示すように、励起光透過膜１３における光の反射率は、（ｉ）波長が４５５ｎｍ未満である光については約１０％であり、（ｉｉ）波長が４８０ｎｍ以上である光についてはほぼ１００％である。
【００５９】
上述した通り、本実施形態においてレーザ素子１１から出射されるレーザ光の波長は４２０ｎｍ以上４５５ｎｍ未満であるため、レーザ光は励起光透過膜１３を透過しやすい。一方、本実施形態において発光部１２が発する蛍光のピーク波長は５５０ｎｍ付近であるため、蛍光は励起光透過膜１３を透過しにくい。
【００６０】
図４の（ｃ）は、励起光透過膜１３に入射した光の透過率のシミュレーション結果を波長ごとに示すグラフである。励起光透過膜１３について上述した「レーザ光を透過しやすい」とは、図４の（ｃ）に示すように、波長４４５ｎｍの光（およびその近傍にピーク波長を有する光）の場合、照射角が２０°以下の範囲において透過率が９０％以上であることを意味する。また、励起光透過膜１３について上述した「蛍光を透過しにくい」とは、照射角が８０°以下の範囲において、（ｉ）波長４８０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の光の透過率が７０％未満（すなわち反射率が３０％以上）であること、（ｉｉ）特に波長５５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の光の透過率が２５％未満（すなわち反射率が７５％以上）であることを意味する。なお、本実施形態における照射角とは、入射面（受光面）に入射する光の光路と、入射面の法線とがなす角（すなわち、入射面に入射する光の入射角）を指す。
【００６１】
＜蛍光透過膜１４＞
蛍光透過膜１４は、レーザ光を反射し、かつ蛍光を透過する誘電体多層膜である。蛍光透過膜１４は、励起光透過膜１３と同様に、ＳｉＯ２膜およびＴｉＯ２膜を交互に積層することで作製される。例えばＳｉＯ２膜およびＴｉＯ２膜の構造は、
・個々の膜厚：数十〜数百ｎｍ
・積層数の合計：１０〜１００
の間で適宜選択される。ただし、個々の膜厚は、励起光透過膜１３を構成するＳｉＯ２膜およびＴｉＯ２膜の個々の膜厚とは異なる。また、蛍光透過膜１４は、発光部１２の出射面１２ｂに直接設けられている。
【００６２】
図５の（ａ）は、蛍光透過膜１４に対して垂直に入射した光の透過率のシミュレーション結果を示すグラフである。図５の（ｂ）は、蛍光透過膜１４に対して垂直に入射した光の反射率のシミュレーション結果を示すグラフである。図５の（ａ）および（ｂ）に示すグラフにおいて、横軸は光の波長、縦軸は透過率または反射率を示す。なお、本実施形態では、図５の（ｂ）に示す反射率のグラフは、「１００−透過率（図５の（ａ）のグラフ）」の値で構成される。また、図５の（ａ）および（ｂ）に示すグラフは、入射面に対する光の入射角が０°の場合のグラフである。
【００６３】
図５の（ａ）に示すように、蛍光透過膜１４における光の透過率は、（ｉ）波長が４８０ｎｍ以上である光については約９０％であり、（ｉｉ）波長が４６０ｎｍ以下である光についてはほぼ０％である。逆に、蛍光透過膜１４における光の反射率は、（ｉ）波長が４８０ｎｍ以上である光については約１０％であり、（ｉｉ）波長が４６０ｎｍ以下である光についてはほぼ１００％である。
【００６４】
上述した通り、本実施形態においてレーザ素子１１から出射されるレーザ光の波長は４２０ｎｍ以上４５５ｎｍ未満であるため、蛍光透過膜１４を透過しにくい。一方、上述した通り、本実施形態において発光部１２が発する蛍光のピーク波長は５５０ｎｍ付近であるため、蛍光は蛍光透過膜１４を透過しやすい。
【００６５】
図５の（ｃ）は、蛍光透過膜１４に入射した光の透過率のシミュレーション結果を波長ごとに示すグラフである。蛍光透過膜１４について上述した「蛍光を透過しやすい」とは、図５の（ｃ）に示すように、照射角６０°以下の範囲において、波長４８０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の光の透過率が７０％以上であることを意味する。また、蛍光透過膜１４について上述した「レーザ光を透過しにくい」とは、図５の（ｃ）に示すように、波長４４５ｎｍの光（およびその近傍にピーク波長を有する光）の場合、照射角が２０°以下の範囲において透過率が５％以下（すなわち反射率が９５％以上）であることを意味する。
【００６６】
≪効果≫
本実施形態に係る発光装置１０の効果を説明するため、発光装置１０におけるレーザ光の挙動を比較例の発光装置におけるレーザ光の挙動と比較する。ここで、比較例の発光装置は、励起光透過膜１３および蛍光透過膜１４を備えていない点を除いて、本実施形態に係る発光装置１０と同じ構成を有する。
【００６７】
（レーザ光の挙動）
まず、レーザ光の挙動について説明する。図６の（ａ）は、比較例の発光装置におけるレーザ光の挙動を示す図である。比較例の発光装置においては、図６の（ａ）に示すように、レーザ光の一部は発光部１２の受光面１２ａにおいて反射され、発光部１２へ入射しない（界面反射ロス）。また、発光部１２へ入射したレーザ光の一部は、発光部１２で波長変換されずに出射面１２ｂから出射される。
【００６８】
一方、図６の（ｂ）は、本実施形態に係る発光装置１０におけるレーザ光の挙動を示す図である。本実施形態に係る発光装置１０においては、発光部１２の受光面１２ａに励起光透過膜１３が設けられている。これにより、発光部１２に対するレーザ光の入射効率を高めることができ、受光面１２ａにおける界面反射ロスが低減されるため、発光部１２に入射するレーザ光の量が増大し、蛍光の量が増大する。
【００６９】
また、本実施形態に係る発光装置１０においては、発光部１２の出射面１２ｂに蛍光透過膜１４が設けられている。このため、受光面１２ａから出射面１２ｂへ到達するまでに波長変換されなかったレーザ光の少なくとも一部は発光部１２の内部へと戻るので、当該一部を蛍光の発光に再度用いることができる。そのため、発光部１２の励起効率を高めることができる。
【００７０】
（蛍光の挙動）
次に、蛍光の挙動について説明する。図６の（ｃ）は、比較例の発光装置における蛍光の挙動を示す図である。上述した通り、小空隙蛍光部材においては、空隙の幅が可視光の１０分の１以下である。このため、小空隙蛍光部材においては、励起光および蛍光に対するミー散乱が生じることがほとんどない。
【００７１】
例えば表面が平坦である小空隙蛍光部材のヘイズ（Ｈａｚｅ）値（光の全光線透過率に対する拡散透過率の割合）は、当該小空隙蛍光部材が多結晶である場合には４．６％、単結晶である場合には４．５％である。このように、小空隙蛍光部材は、多結晶および単結晶のいずれも約５％以下という非常に低いヘイズ値を有している。換言すれば、小空隙蛍光部材の光の散乱性は非常に低い。従って、小空隙蛍光部材で構成される発光部１２は散乱性が非常に低く、光をほとんど散乱しない部材であると理解されてよい。
【００７２】
このため、図６の（ｃ）に示すように、発光部１２から全方位に発せられた蛍光は、そのまま全方位に進行してしまう。比較例の発光装置においては、前方（発光装置における光の出射方向）以外の方向へ進行する蛍光は全てロスとなり、所望の方向へ出射される蛍光の量が低減してしまう。
【００７３】
また、前方へ進行する蛍光の一部は出射面１２ｂにおいて反射されて界面反射ロスとなる。特に、比較例の発光装置における出射面１２ｂは空気（屈折率１）とＹＡＧ蛍光体（屈折率１．９）との界面である。このため、前方へ進行する蛍光のうち、出射面１２ｂへの照射角が３２°以上であるものについては全反射される。全反射される蛍光の照射角については、発光部１２を構成する蛍光体の屈折率と、出射面１２ｂに接している物質の屈折率との組み合わせによって異なる。
【００７４】
一方、図６の（ｄ）は、本実施形態に係る発光装置１０における蛍光の挙動を示す図である。上述した通り、本実施形態に係る発光装置１０においては、発光部１２の受光面１２ａに励起光透過膜１３を設けることで、発光部１２の内部において受光面１２ａ側へと進んできた蛍光の進行方向を出射面１２ｂ側へと変更することができる。
【００７５】
さらに、本実施形態に係る発光装置１０においては、発光部１２の出射面１２ｂに蛍光透過膜１４が設けられている。このため、発光部１２から前方へ出射される蛍光は、出射面１２ｂにおいて全反射されにくい。したがって、発光装置１０においては、出射面１２ｂからの蛍光の取り出し効率を高めることができる。また、比較例の発光装置においては全反射される、照射角が３２°以上の蛍光についても、少なくともその一部は全反射されることなく出射面１２ｂから出射される。
【００７６】
以上の通り、本実施形態に係る発光装置１０によれば、発光部１２において発生する蛍光の量を増大させることができるとともに、出射面１２ｂから出射される蛍光の量を増大させることが可能となる。それゆえ、本実施形態に係る発光装置１０によれば、発光部１２として小空隙蛍光部材を用いた場合の所望の方向への蛍光の取り出し効率を向上させることができる。本実施形態に係る発光装置１０は、例えばプロジェクタ装置の光源として用いることが可能な発光装置である。また、本実施形態に係る発光装置１０は、スポットライトまたは車両用前照灯などの光源として用いられてもよい。
【００７７】
また、本実施形態に係る照明装置１によれば、発光部１２として小空隙蛍光部材を用いた場合の所望の方向への蛍光の取り出し効率を向上させた照明装置を実現することができる。本実施形態に係る照明装置１は、例えばプロジェクタ装置として用いることが可能な照明装置である。また、本実施形態に係る照明装置１は、スポットライトまたは車両用前照灯などの用途に用いられてもよい。
【００７８】
特に、小空隙蛍光部材が単結晶の蛍光体からなる場合には、小空隙蛍光部材の内部においてミー散乱が生じない。このため、比較例の発光装置においては、小空隙蛍光部材から所望の方向へ出射される蛍光の量が低減してしまうという問題が顕著に現れる。本実施形態に係る発光装置１０は、励起光透過膜１３および蛍光透過膜１４を備えているので、発光部１２が単結晶の蛍光体からなっている場合の上記の顕著な問題を解決することができる。
【００７９】
また、図６の（ｂ）を用いて説明した通り、発光部１２においては、レーザ光の吸収率が向上している。このため、所望の量の蛍光を発生させるために必要な発光部１２の厚さが小さくなり、発光部１２を薄型に構成することができる。このため、後述する実施形態６のように、発光部１２を固定ジグなどに張り付けて使用する場合、発光部１２において発生する熱が固定ジグへ逃げやすくなる。これにより発光部１２の放熱効率がさらに向上するため、発光部１２の温度を低下させることができる。したがって、発光部１２の発光効率を向上させることができる。
【００８０】
特に、発光部１２として単結晶の小空隙蛍光体板を用いる場合、発光部１２に添加するＣｅの濃度を高くすることができないため、発光部１２におけるレーザ光の吸収効率を高くすることができない。このため、比較例の発光装置において所望の量の蛍光を発生させる場合、発光部１２の厚さは５００μｍ以上となる。上述した発光部１２を薄型に構成できることの意義は、このような場合において顕著である。
【００８１】
（蛍光透過膜１４を発光部１２に直接設けることの利点）
また、発光装置１０においては、蛍光透過膜１４は、発光部１２の出射面１２ｂに直接設けられている。このことの利点について以下に説明する。
【００８２】
一般に、発光装置において用いられる種々の部材（蛍光体および樹脂など）同士の屈折率の差よりも、当該部材のそれぞれと空気との屈折率の差の方が大きい。また、界面で生じる界面反射ロスまたは全反射は、当該界面を形成する２つの媒質の屈折率の差に起因する。つまり、界面反射ロスまたは全反射を抑制するためには、光が入射される２つの媒質間の屈折率の差が小さい方が好ましく、２つの媒質のうちの一方が空気でないことが特に好ましい。
【００８３】
出射面１２ｂと蛍光透過膜１４との間に空気が介在する場合、図６の（ｃ）において説明した、比較例の発光装置における蛍光の挙動と同様、出射面１２ｂへの照射角が３２°以上である蛍光は出射面１２ｂにおいて全反射され、発光部１２の内部を伝搬する。
【００８４】
これに対し、本実施形態に係る発光装置１０においては、蛍光透過膜１４は出射面１２ｂに直接設けられており、発光部１２と蛍光透過膜１４との間に空気が介在しない。
【００８５】
図７は、発光部１２の出射面１２ｂにおける蛍光の透過率を示すグラフである。図７に示すグラフにおいて、横軸は出射面１２ｂへの蛍光の照射角、縦軸は出射面１２ｂにおける蛍光の透過率である。また、図７においては、波長が５５０ｎｍである蛍光の反射率が示されている。発光装置１０における蛍光は、図７に示すとおり、出射面１２ｂへの照射角が３２°から５８°までの範囲においても９０％以上の透過率を有する。
【００８６】
以上の通り、発光装置１０によれば、出射面１２ｂにおける蛍光の界面反射ロスおよび全反射が生じることを抑制することができ、発光部１２から出射される蛍光の光量（発光量）を増大させることができる。
【００８７】
（励起光透過膜１３を発光部１２に直接設けることの利点）
また、発光装置１０においては、励起光透過膜１３は、発光部１２の受光面１２ａに直接設けられている。このことの利点について以下に説明する。
【００８８】
上述の通り、界面反射ロスまたは全反射を抑制するためには、光が入射される２つの媒質間の屈折率の差が小さい方が好ましく、２つの媒質のうちの一方が空気でないことが特に好ましい。
【００８９】
発光装置１０によれば、励起光透過膜１３は受光面１２ａに直接設けられている。このため、発光部１２と励起光透過膜１３との間に空気が介在しない。そのため、空気が介在する場合に比べ、少なくとも受光面１２ａにおけるレーザ光の界面反射ロスが生じることを抑制することができ、発光部１２に入射されるレーザ光の光量を増大させることができる。それゆえ、蛍光の発光量を増大させることができる。
【００９０】
（本実施形態で用いられる誘電体多層膜が有する特性の利点）
本実施形態の発光装置１０では、上述したように、励起光透過膜１３は、照射角が８０°以下の範囲において、（ｉ）波長４８０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の光の透過率が７０％未満（すなわち反射率が３０％以上）であり、（ｉｉ）特に波長５５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の光の透過率が２５％未満（すなわち反射率が７５％以上）であるという特性を有する。また、蛍光透過膜１４は、照射角６０°以下の範囲において、波長４８０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の光の透過率が７０％以上であるという特性を有する。
【００９１】
例えば特許文献３の照明装置では、等方的に発光された蛍光のうち、射出面および入射面において全反射してしまう光については、射出面から取り出すことはできない。一方、本実施形態の発光装置１０は、上記特性を有する励起光透過膜１３および蛍光透過膜１４を備えるため、特許文献３の照明装置においては全反射してしまう光の発生を抑制することができる。それゆえ、特許文献３の照明装置よりも、蛍光の取り出し効率を高めることができる。
【００９２】
また、上記特性を有する励起光透過膜１３および蛍光透過膜１４を、小空隙蛍光部材である発光部１２と組み合わせることで、小空隙蛍光部材の、熱または高密度のレーザ光に対する耐性が向上する。そのため、受光面１２ａにおいて形成される励起光の照射サイズをより小さくすることができる。それゆえ、発光装置１０は、高輝度な光源を実現することができる。また、本構成によれば、賦活剤（本実施形態では賦活剤はＣｅ）の濃度を上げにくく励起光の吸収率を高くしにくい小空隙蛍光部材を発光部として使用した場合であっても、当該吸収率を高めることができる。これにより、上述したように、発光部１２の薄型化を図ることができる。そして、当該薄型化に伴い、発光部１２の放熱効率の向上、ひいては発光効率を向上させることができる。このような組み合わせの構成については、特許文献１〜３には開示されておらず、当該構成が奏する効果は、これらの文献に記載の発明が奏しない顕著な効果である。
【００９３】
さらに、励起光透過膜１３および蛍光透過膜１４として、励起光または蛍光を透過可能な程度の厚さを有する金属薄膜（例えば、アルミニウムで構成された薄膜）を用いた場合、金属薄膜で全反射した励起光または蛍光は、金属薄膜にて再度全反射することになる。この場合、全反射が繰り返されるたびに金属薄膜にて光吸収が生じるために、金属薄膜における蛍光の取り出し効率が低下する可能性がある。一方、本実施形態の発光装置１０は、上記特性を有する誘電体多層膜を用いているので、金属薄膜を用いた場合よりも、全反射される励起光または蛍光の量を低減することができる。そのため、発光装置１０においては、蛍光の取り出し効率の低下を抑制することができる。
【００９４】
〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、図８に基づいて説明すれば、以下のとおりである。本実施形態に係る発光装置２０は、誘電体多層膜の積層数が蛍光透過膜１４と異なる蛍光透過薄膜（蛍光透過部材）２４を備える。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【００９５】
≪発光装置２０≫
図８は、本実施形態に係る発光装置２０の構造を示す概略図である。図８に示すように、発光装置２０は、レーザ素子１１、発光部１２、励起光透過膜１３、および蛍光透過薄膜２４を備える。
【００９６】
＜蛍光透過薄膜２４＞
蛍光透過薄膜２４は、蛍光透過膜１４と同様、蛍光を透過しやすい。また、蛍光透過薄膜２４は、蛍光透過膜１４と比較してレーザ光の透過率が高い。このため、蛍光透過膜１４は、レーザ光の一部のみを反射し、かつ蛍光を透過する。すなわち、蛍光透過膜１４は、レーザ光の一部のみを反射し、レーザ光のそれ以外の部分については透過する。
【００９７】
蛍光透過薄膜２４は、蛍光透過膜１４と同様に、ＳｉＯ２膜およびＴｉＯ２膜を積層することで作製される。蛍光透過薄膜２４におけるＳｉＯ２膜およびＴｉＯ２膜の、個々の膜厚は、蛍光透過膜１４と同様である。一方、ＳｉＯ２膜およびＴｉＯ２膜の積層数は、蛍光透過膜１４におけるＳｉＯ２膜およびＴｉＯ２膜の積層数より少ない。これにより、蛍光透過薄膜２４におけるレーザ光の透過率は、蛍光透過膜１４におけるレーザ光の透過率より高くなる。ＳｉＯ２膜およびＴｉＯ２膜の具体的な積層数は、所望のレーザ光の透過率によって適宜選択される。
【００９８】
≪効果≫
発光装置２０においては、レーザ光の一部が蛍光透過薄膜２４を透過する。このため、レーザ素子１１からのレーザ光と発光部１２からの蛍光とを混ぜ合わせた光を出射光として利用することができる。
【００９９】
特に、発光装置２０をプロジェクタ装置の光源として使用した場合には、レーザ光と蛍光とを１つの発光装置２０から出射することができるため、プロジェクタ装置がＲ（赤）、Ｇ（緑）、およびＢ（青）を発光する光源をそれぞれ備える必要がない。したがって、プロジェクタ装置を小型化することが可能となる。
【０１００】
一般的なプロジェクタ装置としては、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、およびＢ（青）の３色の光源を備えるもの、またはＲ、Ｇ、Ｂ、Ｙ（黄）、およびＷ（白）の５色の光源を備えるものなどがある。発光部１２がＹＡＧまたはＧＡＧＧで構成され、レーザ光が青色である発光装置２０をプロジェクタ装置の光源として用いる場合、発光装置２０はＢ（レーザ光）、Ｙ（蛍光）、およびＷ（ＢおよびＹの混合）を出射する光源として機能することができる。また、発光部１２がＬｕＡＧで構成されている発光装置２０をプロジェクタ装置の光源として用いる場合、発光装置２０はＧ（蛍光）およびＢ（レーザ光）を出射する光源として機能することができる。また、発光装置２０はＷを出射することができるので、スポットライトまたは車両用前照灯などの光源としても使用することができる。
【０１０１】
〔実施形態３〕
本発明の他の実施形態について、図９に基づいて説明すれば、以下のとおりである。本実施形態に係る発光装置３０は、実施形態２において説明した発光装置２０の構成に加えて蛍光体膜（蛍光体部）３５を備える。
【０１０２】
≪発光装置３０≫
図９は、本実施形態に係る発光装置３０の構成を示す概略図である。図９に示すように、発光装置３０は、レーザ素子１１、発光部１２、励起光透過膜１３、蛍光透過薄膜２４、および蛍光体膜３５を備える。
【０１０３】
＜蛍光体膜３５＞
蛍光体膜３５は、レーザ光を受けて発光部１２が発する蛍光とは異なる色を有する蛍光を発する。蛍光体膜３５は、発光部１２の出射面１２ｂ側に設けられている。具体的には、蛍光体膜３５は、蛍光透過薄膜２４の発光部１２と接していない側の面に設けられている。
【０１０４】
蛍光体膜３５は、蛍光透過薄膜２４に蛍光体粒子を堆積させた堆積膜である。蛍光体膜３５を構成する材料の候補としては、α−ＳｉＡｌＯＮ（橙）、ｓＣＡＳＮ（ＳｒＣａＡｌＳｉＮ、橙）、またはＣＡＳＮ（ＣａＡｌＳｉＮ、赤）などが挙げられる。また、発光部１２がＹＡＧまたはＧＡＧＧといった黄色の蛍光を発する蛍光体の小空隙蛍光部材で構成されている場合には、ＬｕＡＧも蛍光体膜３５を構成する材料の候補として挙げられる。
【０１０５】
また、蛍光体膜３５は、複数種類の蛍光体粒子を含んでいてもよい。この場合、蛍光体膜３５は複数種類の蛍光体粒子の混合堆積膜であってよい。または、蛍光体膜３５は蛍光体粒子が種類ごとに別個の層を形成する構造であってもよい。なお、後者の場合においては、より短波長の蛍光を発する蛍光体層が、より蛍光透過薄膜２４から離隔して形成されることが好ましい。
【０１０６】
なお、蛍光体膜３５は発光部１２と同様に小空隙蛍光部材であってもよい。また、蛍光体膜３５は、発光部１２と蛍光透過薄膜２４との間に設けられていてもよい。
【０１０７】
≪効果≫
実施形態２で説明した通り、蛍光透過薄膜２４は、レーザ光の一部を透過する。発光装置３０においては、蛍光透過薄膜２４を透過したレーザ光の一部を蛍光体膜３５が吸収し、蛍光を発する。このため、発光装置３０からレーザ光と複数色の蛍光とを出射することで、発光装置３０から出射される光の色の種類を増やすことができる。
【０１０８】
したがって、発光装置３０をプロジェクタ装置の光源として使用する場合に、プロジェクタ装置が備える光源の数を削減し、プロジェクタ装置を小型化することが可能となる。
【０１０９】
発光部１２がＹＡＧまたはＧＡＧＧで構成されている場合において、蛍光体膜３５がＣＡＳＮを含む場合、発光装置３０はＲ（ＣＡＳＮからの蛍光）、Ｂ（レーザ光）、Ｙ（発光部１２からの蛍光）、およびＷ（ＢおよびＹの混合）を出射することができる。また、蛍光体膜３５がさらにＬｕＡＧを含む場合、発光装置３０は、上述のＲ、Ｂ、Ｙ、Ｗに加えて、Ｇ（ＬｕＡＧからの蛍光）を出射することができる。さらに、蛍光体膜３５を備えることで、発光装置３０の演色性が向上する。そのため、発光装置３０を光源として用いることで、高い演色性のスポットライトまたは車両用前照灯を提供することができる。
【０１１０】
また、発光部１２がＬｕＡＧで構成されている場合、発光装置３０はＲ（蛍光体膜３５からの蛍光）、Ｇ（ＬｕＡＧからの蛍光）、Ｂ（レーザ光）、およびＷ（Ｒ、Ｇ、およびＢの混合）を出射することができる。さらに、蛍光体膜３５を備えることで、発光装置３０の演色性が向上する。
【０１１１】
〔実施形態４〕
本発明の他の実施形態について、図１０に基づいて説明すれば、以下のとおりである。本実施形態に係る発光装置４０は、実施形態２で説明した発光装置２０の構成に加えて散乱層（散乱部材）４６を備える。
【０１１２】
≪発光装置４０≫
図１０は、本実施形態に係る発光装置４０の構成を示す概略図である。図１０に示すように、発光装置４０は、レーザ素子１１、発光部１２、励起光透過膜１３、蛍光透過薄膜２４、および散乱層（散乱部材）４６を備える。
【０１１３】
＜散乱層４６＞
散乱層４６は、蛍光透過薄膜２４を透過して出射される光、特にレーザ光を散乱する。散乱層４６は、発光部１２の出射面１２ｂ側に設けられている。具体的には、散乱層４６は、蛍光透過薄膜２４の発光部１２と接していない側の面に設けられている。
【０１１４】
散乱層４６は、蛍光透過薄膜２４の表面に設けられた凹凸形状であってもよく、蛍光透過薄膜２４の表面にアルミナなどの粒子を堆積させた膜であってもよい。または、散乱層４６は、シリコーンまたはアクリルなどの樹脂中にアルミナなどの粒子を封止した膜であってもよい。
【０１１５】
なお、散乱層４６は、発光装置３０に設けられてもよい。この場合、例えば、発光装置３０の蛍光体膜３５の、蛍光透過薄膜２４と接していない側の面に設けられる。
【０１１６】
≪効果≫
励起光と蛍光とを混合した光を照明に用いる場合、励起光の配光特性と蛍光の配光特性とを合わせる必要がある。上述した通り、小空隙蛍光体板から全方位に発せられた蛍光は、そのまま全方位に進行する。すなわち、発光部１２が発する蛍光は、極めて広い範囲へ向かう配光特性を有する。これに対し、励起光が特にレーザ光である場合には、励起光は極めて狭い範囲へ向かう配光特性を有する。したがって、励起光が発光部１２をそのまま透過した場合には、蛍光の配光特性と励起光の配光特性とが合わず、蛍光透過膜１４から出射される光において色ムラが生じる可能性がある。
【０１１７】
本実施形態に係る発光装置４０は、散乱層４６によりレーザ光の配光特性を広げ、蛍光の配光特性に近づけることができる。これにより、レーザ光の配光特性と蛍光の配光特性とが合うようになる。したがって、発光装置４０によれば、実施形態２で説明した発光装置２０の効果に加えて、出射光の色ムラの少ない発光装置を提供することができる。
【０１１８】
本実施形態に係る発光装置を備える照明装置は、スポットライトまたは車両用前照灯などの用途に特に好適に用いることができる。
【０１１９】
〔実施形態５〕
本発明の他の実施形態について、図１１に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【０１２０】
≪発光装置５０≫
図１１は、本実施形態に係る発光装置５０の構成を示す概略図である。図１１に示すように、発光装置５０は、レーザ素子１１、発光部１２、励起光透過膜１３、蛍光透過膜１４、および保持基板５７を備える。
【０１２１】
保持基板５７は、発光部１２を保持する。保持基板５７は発光部１２の受光面１２ａ側に設けられている。具体的には、保持基板５７は、励起光透過膜１３を介して発光部１２を保持する。保持基板５７は、レーザ光に対して高い透過率を有することが好ましく、例えばサファイアなどで構成される。
【０１２２】
また、保持基板５７は、発光部１２で発生した熱を放散する機能を有していることが好ましい。この場合、保持基板５７には、例えば、透過率とともに熱伝導率が高い材料が用いられる。その他、保持基板５７の、励起光透過膜１３が設置されている部分が透過率の高い材料からなり、その他の部分が熱伝導率の高い材料からなっていてもよい。
【０１２３】
≪効果≫
発光部１２に励起光透過膜１３および蛍光透過膜１４を設けることにより、発光部１２を薄型に構成することができる。そして、この場合、発光部１２の内部における蛍光の伝搬が抑制され、出射面１２ｂから蛍光が出射されやすくなる。しかし、発光部１２の厚みが２０μｍ以下の場合、発光部１２の強度が低下するため、そのままの状態では実用に適さない可能性がある。
【０１２４】
本実施形態における発光装置５０は、保持基板５７により発光部１２を保持することができる。したがって、発光装置５０によれば、発光部１２として比較的薄いものを用いることができる。この場合、発光部１２の内部における蛍光の伝播が抑制され、出射面１２ｂから蛍光をさらに取り出しやすくすることができる。
【０１２５】
〔実施形態６〕
本発明の他の実施形態について、図１２に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【０１２６】
≪発光装置６０≫
図１２は、本実施形態に係る発光装置６０の構成を示す概略図である。図１２に示すように、発光装置６０は、レーザ素子１１、発光部１２、励起光透過膜１３、蛍光透過膜１４、第１固定ジグ（保持部材）６８、および第２固定ジグ（保持部材）６９を備える。
【０１２７】
第１固定ジグ６８および第２固定ジグ６９は、発光部１２を保持する保持部材を構成する。また、第１固定ジグ６８および第２固定ジグ６９は、発光部１２で発生した熱を放散する放熱部材として機能する。第１固定ジグ６８および第２固定ジグ６９は、例えばアルミニウム、銅、または黒アルマイトなどで構成されている。
【０１２８】
≪効果≫
本実施形態に係る発光装置６０は、上述した通り、第１固定ジグ６８および第２固定ジグ６９により保持されている。第１固定ジグ６８および第２固定ジグ６９は高い熱伝導率を有する材料で構成される。したがって、第１固定ジグ６８および第２固定ジグ６９により発光部１２における発熱が放散され、発光部１２の劣化を抑制することができる。
【０１２９】
〔変形例〕
上述した実施形態において、励起光透過膜１３および蛍光透過膜１４は、いずれも発光部１２に直接設けられている。しかし、発光部１２に直接設けられている（直付けである）必要は必ずしもなく、発光部１２と励起光透過膜１３との間、および／または発光部１２と蛍光透過膜１４との間に、発光部１２の屈折率に近い屈折率を有する材料で形成された膜が設けられていてもよい。このような膜が設けられた場合も、発光部１２と励起光透過膜１３との間、および発光部１２と蛍光透過膜１４との間に、発光部１２との屈折率差が大きい空気が介在しないようにすることができる。そのため、発光部１２の受光面１２ａまたは出射面１２ｂにおける界面反射ロスまたは全反射を抑制することができる。
【０１３０】
〔まとめ〕
本発明の態様１に係る発光装置（１０）は、励起光源（レーザ素子１１）から出射された励起光を受けて蛍光を発する小空隙蛍光部材（発光部１２）を備え、上記小空隙蛍光部材は、内部に存在する空隙の幅が、上記励起光の波長の１０分の１以下であり、上記励起光を受光する受光面（１２ａ）と、当該受光面に対向する、上記蛍光を出射する出射面（１２ｂ）とを備えており、上記受光面側には、上記励起光を透過し、かつ上記蛍光を反射する励起光透過部材（励起光透過膜１３）が設けられており、上記出射面側には、上記励起光を反射し、かつ上記蛍光を透過する蛍光透過部材（蛍光透過膜１４、蛍光透過薄膜２４）が設けられている。
【０１３１】
態様１の発光装置は、蛍光を発する部材として、上記空隙の幅を有する小空隙蛍光部材を備えている。このような小空隙蛍光部材に光が照射された場合、その内部においてミー散乱が生じることがほとんど無い。そのため、小空隙蛍光部材の内部において全方位に発せられた蛍光は、そのまま全方位に進んでしまい、小空隙蛍光部材から所望の方向へ出射される蛍光の量が低減してしまう可能性がある。
【０１３２】
上記構成によれば、受光面側に励起光透過部材を設けることにより、小空隙蛍光部材に対する励起光の入射効率を高めることができるとともに、小空隙蛍光部材の内部において受光面側へと進む蛍光の進行方向を出射面側へと変更することができる。
【０１３３】
また、出射面側に蛍光透過部材を設けることにより、励起光は小空隙蛍光部材の内部へと戻るので、当該励起光を蛍光の発光に再度用いることができる。そのため、小空隙蛍光部材の励起効率を高めることができる。また、出射面からの蛍光の取り出し効率を高めることができる。
【０１３４】
したがって、以上の構成によれば、小空隙蛍光部材において発生する蛍光の量を増大させることができるとともに、出射面から出射される蛍光の量を増大させることが可能となる。それゆえ、態様１の発光装置によれば、小空隙蛍光部材を用いた場合の所望の方向への蛍光の取り出し効率を向上させることができる。
【０１３５】
本発明の態様２に係る発光装置（２０）では、上記態様１において、上記蛍光透過部材（蛍光透過薄膜２４）は、上記励起光の一部のみを反射することが好ましい。
【０１３６】
上記構成によれば、蛍光透過部材は、励起光の一部のみを反射する。それゆえ、励起光の一部は小空隙蛍光部材の内部へと戻るので、当該一部を蛍光の発光に再度用いることができる。そのため、小空隙蛍光部材の励起効率を高めることができる。また、出射面からの蛍光の取り出し効率を高めることができる。
【０１３７】
また、蛍光透過部材は、励起光の一部のみを反射するため、励起光のそれ以外の部分については透過し、当該部分を発光装置の外部へと出射することができる。すなわち、発光装置は、励起光と蛍光とを混ぜ合わせた光を、上記外部へと出射することができる。
【０１３８】
本発明の態様３に係る発光装置は、上記態様１または２において、上記小空隙蛍光部材は、単結晶の蛍光体からなることが好ましい。
【０１３９】
上記構成によれば、小空隙蛍光部材の内部においてミー散乱が生じないので、小空隙蛍光部材から所望の方向へ出射される蛍光の量が低減してしまうという問題が顕著に現れる。本願の発光装置は励起光透過部材および蛍光透過部材を備えているので、小空隙蛍光部材が単結晶の蛍光体からなっている場合の上記の顕著な問題を解決することができる。
【０１４０】
また、単結晶の蛍光体からなる小空隙蛍光体はその熱伝導率が高いので、小空隙蛍光部材で発生した熱を逃げやすくすることができる。これにより、小空隙蛍光部材における励起光から蛍光への変換効率を向上させることができる。それゆえ、小空隙蛍光部材は、高輝度な光を出力することができる。
【０１４１】
本発明の態様４に係る発光装置（３０）は、上記態様１から３のいずれかにおいて、上記出射面側には、上記励起光を受けて、上記小空隙蛍光部材が発する蛍光とは異なる色を有する蛍光を発する蛍光体部（蛍光体膜３５）がさらに設けられていることが好ましい。
【０１４２】
上記構成によれば、発光装置から出射する光の色の種類を増やすことができる。
【０１４３】
本発明の態様５に係る発光装置（４０）は、上記態様２において、上記出射面側には、上記励起光を散乱する散乱部材（散乱層４６）がさらに設けられていることが好ましい。
【０１４４】
蛍光透過部材においては、小空隙蛍光部材を透過した励起光の一部が透過する場合がある。一般に、励起光の配光特性は狭く、蛍光の配光特性は広い。そのため、励起光が蛍光透過部材をそのまま透過した場合には、蛍光透過部材から出射される光（すなわち、励起光および蛍光）において色ムラが生じる可能性がある。
【０１４５】
上記構成によれば、出射面側に散乱部材が設けられているので、蛍光透過部材を透過した励起光の配光特性を広げることができる。それゆえ、色ムラの発生を抑制することができる。すなわち、色ムラの発生が抑制された発光装置を実現することができる。
【０１４６】
本発明の態様６に係る発光装置は、上記態様１から５のいずれかにおいて、上記蛍光透過部材は、上記出射面に直接設けられていることが好ましい。
【０１４７】
上記構成によれば、蛍光透過部材は出射面に直接設けられており、小空隙蛍光部材と蛍光透過部材との間に空気が介在しない。そのため、空気が介在する場合に比べ、出射面における蛍光の界面反射ロスおよび全反射が生じることを抑制することができ、小空隙蛍光部材から出射される蛍光の光量を増大させることができる。それゆえ、蛍光の発光量を増大させることができる。
【０１４８】
本発明の態様７に係る発光装置は、上記態様１から６のいずれかにおいて、上記励起光透過部材は、上記受光面に直接設けられていることが好ましい。
【０１４９】
上記構成によれば、励起光透過部材は受光面に直接設けられており、小空隙蛍光部材と励起光透過部材との間に空気が介在しない。そのため、空気が介在する場合に比べ、少なくとも受光面における励起光の界面反射ロスが生じることを抑制することができ、小空隙蛍光部材に入射される励起光の光量を増大させることができる。それゆえ、蛍光の発光量を増大させることができる。
【０１５０】
本発明の態様８に係る発光装置（５０）は、上記態様１から７のいずれかにおいて、上記受光面側に設けられ、上記励起光透過部材を介して上記小空隙蛍光部材を保持する保持基板（５７）をさらに備えていることが好ましい。
【０１５１】
上記構成によれば、小空隙蛍光部材を保持基板にて保持することができるので、小空隙蛍光体として比較的薄いものを用いることができる。この場合、小空隙蛍光部材の内部における蛍光の伝播が抑制されるので、出射面から蛍光をさらに取り出しやすくすることができる。
【０１５２】
本発明の態様９に係る発光装置（６０）は、上記態様１から８のいずれかにおいて、上記小空隙蛍光部材を保持する保持部材（第１固定ジグ６８、第２固定ジグ６９）をさらに備え、上記保持部材は、上記小空隙蛍光部材で発生した熱を放散する放熱部材であることが好ましい。
【０１５３】
上記構成によれば、小空隙蛍光部材で発生した熱を放散することができるので、小空隙蛍光部材の劣化を抑制することができる。
【０１５４】
本発明の態様１０に係る発光装置は、上記態様１から９のいずれかにおいて、上記励起光源は、上記励起光としてレーザ光を出射するレーザ素子（１１）であることが好ましい。
【０１５５】
上記構成によれば、高輝度の発光装置を実現することができる。
【０１５６】
本発明の態様１１に係る照明装置（１）は、上記態様１から１０のいずれかの発光装置と、上記発光装置から発せられた上記蛍光を投光する投光部材（投光レンズ８）と、を備えていることが好ましい。
【０１５７】
上記構成によれば、小空隙蛍光部材を用いた場合の所望の方向への蛍光の取り出し効率を向上させた照明装置を実現することができる。
【０１５８】
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一態様の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
【０１５９】
（本発明の別の表現）
なお、本発明の一態様は、以下のようにも表現できる。
【０１６０】
すなわち、本発明の一態様に係る発光装置は、発光素子と、小空隙蛍光体板とを用いた発光装置であって、当該発光装置では、上記小空隙蛍光体板の、上記発光素子が発する励起光が入射する面に、励起光透過膜が設置されており、上記小空隙蛍光体板の、上記発光素子が発する励起光が入射する面とは逆側の面に、蛍光透過膜が設置されている。
【符号の説明】
【０１６１】
１  照明装置
８  投光レンズ（投光部材）
１０、２０、３０、４０、５０、６０  発光装置
１１  レーザ素子（励起光源）
１２  発光部（小空隙蛍光部材）
１２ａ  受光面
１２ｂ  出射面
１３  励起光透過膜（励起光透過部材）
１４  蛍光透過膜（蛍光透過部材）
２４  蛍光透過薄膜（蛍光透過部材）
３５  蛍光体膜（蛍光体部）
４６  散乱層（散乱部材）
５７  保持基板
６８  第１固定ジグ（保持部材）
６９  第２固定ジグ（保持部材）
【図１】
2017130607.tif 000003
【図２】
2017130607.tif 000004
【図３】
2017130607.tif 000005
【図４】
2017130607.tif 000006
【図５】
2017130607.tif 000007
【図６】
2017130607.tif 000008
【図７】
2017130607.tif 000009
【図８】
2017130607.tif 000010
【図９】
2017130607.tif 000011
【図１０】
2017130607.tif 000012
【図１１】
2017130607.tif 000013
【図１２】
2017130607.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成30年4月25日(2018.4.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光源から出射された励起光を受けて蛍光を発する小空隙蛍光部材を備え、
上記小空隙蛍光部材は、
内部に存在する空隙の幅が、上記励起光の波長の１０分の１以下であり、
上記励起光を受光する受光面と、当該受光面に対向する、上記蛍光を出射する出射面とを備えており、
上記受光面側には、上記励起光を透過し、かつ上記蛍光を反射する励起光透過部材が設けられており、
上記出射面側には、上記励起光を反射し、かつ上記蛍光を透過する蛍光透過部材が設けられ、
上記励起光透過部材および上記蛍光透過部材は誘電体の多層膜からなっていることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
上記蛍光透過部材は、上記励起光の一部のみを反射することを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
上記小空隙蛍光部材は、単結晶の蛍光体からなることを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
【請求項４】
上記出射面側には、上記励起光を受けて、上記小空隙蛍光部材が発する蛍光とは異なる色を有する蛍光を発する蛍光体部がさらに設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項５】
上記出射面側には、上記励起光を散乱する散乱部材がさらに設けられていることを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の発光装置と、
上記発光装置から発せられた上記蛍光を投光する投光部材と、を備えていることを特徴とする照明装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る発光装置は、励起光源から出射された励起光を受けて蛍光を発する小空隙蛍光部材を備え、上記小空隙蛍光部材は、内部に存在する空隙の幅が、上記励起光の波長の１０分の１以下であり、上記励起光を受光する受光面と、当該受光面に対向する、上記蛍光を出射する出射面とを備えており、上記受光面側には、上記励起光を透過し、かつ上記蛍光を反射する励起光透過部材が設けられており、上記出射面側には、上記励起光を反射し、かつ上記蛍光を透過する蛍光透過部材が設けられ、上記励起光透過部材および上記蛍光透過部材は誘電体の多層膜からなっている。
【国際調査報告】
2017130607.tif 000015
2017130607.tif 000016
2017130607.tif 000017
2017130607.tif 000018