(57)【要約】  波長変換素子（１）であって、励起光（８２）を吸収して、蛍光（９３）を出射する波長変換部材（１０）と、波長変換部材（１０）を支持する支持部材（４０）とを備え、支持部材（４０）は、波長変換部材（１０）が配置される第１支持面（２２ａ）を有する第１支持部（２２）と、第２支持面（３２ａ）を有する第２支持部（３２）とを有し、第１支持部（２２）は、第２支持面（３２ａ）から突出し、第１支持面（２２ａ）は、第１支持部（２２）における第２支持部（３２）から遠い側の表面であり、波長変換部材（１０）は、第１支持面（２２ａ）の平面視において第１支持面（２２ａ）の外側に配置された張出部（１０ｐ）を有する。
2018180658.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長変換素子であって、
励起光を吸収して、蛍光を出射する波長変換部材と、
前記波長変換部材を支持する支持部材とを備え、
前記支持部材は、前記波長変換部材が配置される第１支持面を有する第１支持部と、第２支持面を有する第２支持部とを有し、
前記第１支持部は、前記第２支持面から突出し、
前記第１支持面は、前記第１支持部における前記第２支持部から遠い側の表面であり、
前記波長変換部材は、前記第１支持面の平面視において前記第１支持面の外側に配置された張出部を有する
波長変換素子。
【請求項２】
前記第１支持部は、前記第１支持面と対向する第１固定面とを有し、
前記第１支持面の平面視における前記第１支持面の外周のうち前記張出部が配置された部分において、前記第１固定面の外周の少なくとも一部は、前記第１支持面の内側に配置されている
請求項１に記載の波長変換素子。
【請求項３】
前記第１支持部は、前記第２支持面上に配置され、無機材料で形成された基板である
請求項１又は２に記載の波長変換素子。
【請求項４】
前記第１支持部は結晶基板である
請求項３に記載の波長変換素子。
【請求項５】
前記第１支持部の前記第１支持面に隣接する側面の少なくとも一部は劈開面である
請求項４に記載の波長変換素子。
【請求項６】
前記第１支持部の前記側面の少なくとも一部の前記第２支持面側の端部が、前記第１支持面側の端部より、前記第１支持面の平面視において、前記第１支持面の内側に位置する
請求項５に記載の波長変換素子。
【請求項７】
前記第１支持部の前記第１支持面に隣接する側面は凹凸を有する
請求項４に記載の波長変換素子。
【請求項８】
さらに、
前記第１支持部と前記波長変換部材との間に配置された反射部材を備える
請求項１〜７のいずれか１項に記載の波長変換素子。
【請求項９】
前記支持部材は、窒化アルミニウム、炭化シリコン、サファイア又はダイヤモンドを含む
請求項１〜８のいずれか１項に記載の波長変換素子。
【請求項１０】
前記第１支持部は、透光性材料で形成されている
請求項１〜９のいずれか１項に記載の波長変換素子。
【請求項１１】
さらに、
前記第１支持部と前記第２支持部との間に配置された半田を備える
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の波長変換素子。
【請求項１２】
前記波長変換部材は励起光を吸収して蛍光を発生する複数の蛍光体粒子と、
前記複数の蛍光体粒子を結合する結晶又は多結晶質を含む結合部材により構成される
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の波長変換素子。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかに１項に記載の波長変換素子と、
前記励起光を出射する励起光源とを備える
発光装置。
【請求項１４】
前記励起光は、前記第１支持面に対して斜めに、前記張出部側から前記波長変換部材に入射する
請求項１３に記載の発光装置。
【請求項１５】
発光装置であって、
励起光を出射する励起光源と、
前記励起光を吸収して、蛍光を出射する波長変換部材と、
前記波長変換部材を支持する支持部材とを備え、
前記支持部材は、前記波長変換部材が配置される第１支持面を有する第１支持部と、第２支持面を有する第２支持部とを有し、
前記第１支持部は、前記第２支持面から突出し、
前記第１支持面は、前記第１支持部における前記第２支持部から遠い側の表面であり、
前記第２支持面から前記第１支持面までの高さをＨ、前記波長変換部材の最小幅をＷ１、前記励起光の入射方向と前記第１支持面の法線とのなす角度をθとして、Ｈ／ｔａｎθ＞Ｗ１／１０が成り立つ
発光装置。
【請求項１６】
前記波長変換部材は、前記第１支持面の平面視において前記第１支持面の外側に配置された張出部を有する
請求項１５に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、励起光を吸収して蛍光を出射する波長変換素子及びこれを用いる発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両用前照灯、スポットライト用光源などの各種照明装置に利用することが可能な波長変換素子及びこれを用いる発光装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
ここで、特許文献１に開示された発光装置について、図面を用いて説明する。図３１Ａは、特許文献１に開示された発光装置１０１０を示す正面図である。図３１Ｂは、特許文献１に開示された発光装置１０１０の蛍光体層１００２が設けられている部分の平面図である。【０００４】
発光装置１０１０は、励起光を出射する固体光源１００５と、励起光の波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも１種類の蛍光体を含む蛍光体層１００２と、蛍光体層１００２の面のうち励起光が入射する面とは反対の側の面に設けられた光反射性基板１００６とを備える。【０００５】
固体光源１００５と蛍光体層１００２とは空間的に離れて配置され、固体光源１００５からの励起光は、蛍光体層１００２に入射される。このとき、蛍光体層１００２入射面上での励起光のビームの形状及び断面積は、蛍光体層１００２入射面全体の形状及び面積とほぼ等しくなるように構成される。【０００６】
一方、蛍光体層１００２は、光反射性基板１００６の表面に接合部１００７を介して配置される。そして、蛍光体層の周囲には、固体光源１００５からの励起光が入射するときに、励起光を拡散する拡散手段１０１９が設けられる。このとき、拡散手段１０１９は微細構造であり、例えば、エッチングにより形成した精密な周期構造、砥粒を使用した研磨で設けた構造、放電で加工した凹部などである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−８９３１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に開示された発光装置１０１０において、蛍光体層１００２の発光領域を発光部の形状に対応させるためには、蛍光体層１００２の端部を覆うようにレーザ光を照射する必要がある。この場合、固体光源１００５からのレーザ光の一部は、蛍光体層１００２の外部の拡散手段１０１９に照射され、散乱され出射される迷光となる。このとき、迷光は、発光装置１０１０の照度分布特性に悪影響を及ぼす場合がある。【０００９】
そこで本開示は、蛍光体を含む波長変換部材の外側に入射した励起光が迷光となり、波長変換部材から出射される出射光の照度分布特性に悪影響を及ぼすことを抑制できる波長変換素子、及び、当該波長変換素子を用いる発光装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために本開示に係る波長変換素子の一態様は、励起光を吸収して、蛍光を出射する波長変換部材と、前記波長変換部材を支持する支持部材とを備え、前記支持部材は、前記波長変換部材が配置される第１支持面を有する第１支持部と、第２支持面を有する第２支持部とを有し、前記第１支持部は、前記第２支持面から突出し、前記第１支持面は、前記第１支持部における前記第２支持部から遠い側の表面であり、前記波長変換部材は、前記第１支持面の平面視において前記第１支持面の外側に配置された張出部を有する。【００１１】
このように、第１支持部が第２支持面から突出していることにより、波長変換部材の周辺に入射される励起光が吸収又は散乱される。さらに、波長変換部材が張出部を有することにより、張出部側から励起光を入射する場合に、第１支持面で反射される励起光を低減できる。したがって、入射された励起光が迷光となり、蛍光と同じ方向に出射されることを抑制できる。このため、迷光が、波長変換部材から出射される出射光の照度分布特性に悪影響を及ぼすことを抑制できる。これにより、波長変換部材からの出射光のエッジ（波長変換部材のエッジに対応する出射光照射領域端部）におけるコントラストを高めることができる。したがって、エッジが明瞭な（つまり、エッジのコントラストが大きい）出射光を出射できる波長変換素子を実現できる。【００１２】
また、本開示に係る波長変換素子の一態様において、前記第１支持部は、前記第１支持面と対向する第１固定面とを有し、前記第１支持面の平面視における前記第１支持面の外周のうち前記張出部が配置された部分において、前記第１固定面の外周の少なくとも一部は前記第１支持面の内側に配置されていてもよい。【００１３】
このように、第１固定面の外周が第１支持面の内側に配置されていることにより、第１支持部の側面に入射した励起光が、当該側面と第２支持面との間で多重反射し易くなるため、励起光が迷光となって出射されることをより一層抑制できる。また、波長変換素子から出射される出射光のエッジをより一層明瞭化できる。【００１４】
また、本開示に係る波長変換素子の一態様において、前記第１支持部は、前記第２支持面上に配置され、無機材料で形成された基板であってもよい。【００１５】
これにより、基板からなる第１支持部と第２支持部とを組み合わせることで、容易に波長変換素子を形成することができる。【００１６】
また、本開示に係る波長変換素子の一態様において、前記第１支持部は結晶基板であってもよい。【００１７】
これにより、波長変換部材１０に容易に張出部１０ｐを形成することができる。【００１８】
また、本開示に係る波長変換素子の一態様において、前記第１支持部の前記第１支持面に隣接する側面の少なくとも一部は劈開面であってもよい。【００１９】
これにより、第１支持部を形成する際に、劈開面の位置及び角度を適宜調整することにより、所望の傾斜角度を有する側面を容易に形成することができる。【００２０】
さらに、本開示に係る波長変換素子の一態様において、前記第１支持部の前記側面の少なくとも一部の前記第２支持面側の端部が、前記第１支持面側の端部より、前記第１支持面の平面視において、前記第１支持面の内側に位置してもよい。【００２１】
このように、第１固定面が第１支持面の内側に配置されていることにより、第１支持部の側面に入射した励起光が、当該側面と第２支持面との間で多重反射し易くなるため、励起光が迷光となって出射されることをより一層抑制できる。また、波長変換素子から出射される出射光のエッジをより一層明瞭化できる。【００２２】
また、本開示に係る波長変換素子の一態様において、前記第１支持部の前記第１支持面に隣接する側面は凹凸を有してもよい。【００２３】
これにより、側面に入射する励起光を散乱させることができるため、励起光が迷光となって出射されることをより一層抑制できる。また、波長変換素子から出射される出射光のエッジをより一層明瞭化できる。【００２４】
また、本開示に係る波長変換素子の一態様において、前記波長変換部材と前記第１支持部との間に配置された反射部材を備えてもよい。【００２５】
この構成により、波長変換部材から第１支持部へ向かう蛍光及び励起光を波長変換部材へ戻すことができるため、波長変換部材における発光効率を向上できる。これにより、波長変換素子からの出射光のエッジにおけるコントラストをより高めることができる。【００２６】
また、本開示に係る波長変換素子の一態様において、前記支持部材は、窒化アルミニウム、炭化シリコン、サファイア又はダイヤモンドを含んでもよい。【００２７】
このような熱伝導率の高い材料を支持部材において用いることにより、放熱性の高い波長変換素子を実現できる。【００２８】
また、本開示に係る波長変換素子の一態様において、前記第１支持部は、透光性材料で形成されていてもよい。【００２９】
これにより、第１支持部の側面に入射した励起光のうち、反射される成分の割合を低減できる。また、第１支持部の内部を伝搬する励起光の少なくとも一部は、第１支持部などで吸収されるため、第１支持部から出射する励起光の強度を低下させることができる。したがって、励起光が迷光となって出射されることをより一層抑制できる。また、波長変換素子から出射される出射光のエッジをより一層明瞭化できる。【００３０】
また、本開示に係る波長変換素子の一態様において、さらに、前記第１支持部と前記第２支持部との間に配置された半田を備えてもよい。【００３１】
これにより、波長変換素子の放熱性を高め、かつ、製造を簡易化できる。【００３２】
また、本開示に係る波長変換素子の一態様において、前記波長変換部材は励起光を吸収して蛍光を発生する複数の蛍光体粒子と、前記複数の蛍光体粒子を結合する結晶又は多結晶質を含む結合部材により構成されてもよい。【００３３】
また、本開示に係る発光装置の一態様は、上記波長変換素子と、前記励起光を出射する励起光源とを備えてもよい。【００３４】
これにより、上記波長変換素子と同様の効果を得ることができる。【００３５】
また、本開示に係る発光装置の一態様において、前記励起光は、前記第１支持面に対して斜めに、前記張出部側から前記波長変換部材に入射する。【００３６】
このように、第１支持面に対して斜めに、張出部側から励起光が入射される場合、第１支持部などの波長変換部材以外の部分に入射される励起光の割合を低減できるため、第１支持部などで反射される励起光の割合を低減できる。したがって、入射された励起光が迷光となり、蛍光と同じ方向に出射されることを抑制できる。このため、波長変換部材からの出射光のエッジにおけるコントラストを高めることができる。したがって、エッジが明瞭な（エッジのコントラストが大きい）出射光を出射できる波長変換素子を実現できる。【００３７】
また、本開示に係る発光装置の一態様は、励起光を出射する励起光源と、前記励起光を吸収して、蛍光を出射する波長変換部材と、前記波長変換部材を支持する支持部材とを備え、前記支持部材は、前記波長変換部材が配置される第１支持面を有する第１支持部と、第２支持面を有する第２支持部とを有し、前記第１支持部は、前記第２支持面から突出し、前記第１支持面は、前記第１支持部における前記第２支持部から遠い側の表面であり、前記第２支持面から前記第１支持面までの高さをＨ、前記波長変換部材の最小幅をＷ１、前記励起光の入射方向と前記第１支持面の法線とのなす角度をθとして、Ｈ／ｔａｎθ＞Ｗ１／１０が成り立つ。【００３８】
これにより、波長変換部材から出射される出射光の周辺に散乱される励起光の強度を確実に低減できる。このため、波長変換部材からの出射光における波長変換部材のエッジに対応する部分のコントラストを高めることができる。したがって、エッジが明瞭な（エッジのコントラストが大きい）出射光を出射できる発光装置を実現できる。【００３９】
また、本開示に係る発光装置の一態様において、前記波長変換部材は、前記第１支持面の平面視において前記第１支持面の外側に配置された張出部を有してもよい。【００４０】
これにより、張出部側から励起光を入射する場合に、第１支持面で反射される励起光を低減できる。したがって、入射された励起光が迷光となり、蛍光と同じ方向に出射されることを抑制できる。このため、迷光が、波長変換部材から出射される出射光の照度分布特性に悪影響を及ぼすことを抑制できる。これにより、波長変換部材からの出射光のエッジ（波長変換部材のエッジに対応する出射光照射領域端部）におけるコントラストを高めることができる。
【発明の効果】
【００４１】
本開示によれば、投影像の境界が明瞭な、つまり投影像のエッジのコントラストを大きくすることが可能な発光装置を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１Ａ】図１Ａは、実施の形態１に係る波長変換素子の上面から見た概略平面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、実施の形態１に係る波長変換素子の構成を示す模式的な断面図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、実施の形態１に係る波長変換素子の波長変換部材の端部の拡大平面図である。
【図２】図２は、実施の形態１に係る波長変換素子を備える発光装置の模式的な断面図である。
【図３】図３は、実施の形態１に係る発光装置における波長変換素子の動作を説明するための模式図である。
【図４Ａ】図４Ａは、実施の形態１に係る波長変換素子の波長変換部材の端付近の拡大図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、実施の形態１に係る波長変換素子の波長変換部材の端付近における励起光及び蛍光の光路を示す図である。
【図５】図５は、実施の形態１に係る波長変換素子の製造工程の一部を示す模式的な断面図である。
【図６】図６は、実施の形態１に係る波長変換素子の第１支持部と第２支持部とを固着する方法を説明する模式的な断面図である。
【図７】図７は、実施の形態１に係る発光装置と、投光部材とを組み合わせた投光装置の模式的な断面図である。
【図８】図８は、実施の形態１に係る波長変換素子の近傍における励起光の光路を示した模式図である。
【図９】図９は、実施の形態１に係る波長変換素子から出射される光強度のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１０】図１０は、実施の形態１に係る波長変換部材の光源側と反対側の端部を拡大した模式図である。
【図１１】図１１は、実施の形態１に係る励起光の進行方向に対してほぼ平行な第１支持部の側面における波長変換素子と励起光との関係を示す図である。
【図１２】図１２は、実施の形態１に係る波長変換素子と、その上部に投影レンズである投光部材を配置した図である。
【図１３】図１３は、実施の形態１に係る波長変換素子及び比較例の波長変換素子の輝度分布を測定した結果を示すグラフである。
【図１４】図１４は、実施の形態１に係る発光装置を用いて投光装置を構成した場合の斜視図である。
【図１５】図１５は、実施の形態２に係る波長変換素子の構成を示す模式的な断面図である。
【図１６】図１６は、実施の形態２に係る波長変換素子の製造方法を説明する模式的な断面図である。
【図１７】図１７は、実施の形態３に係る発光装置及び投光装置の構成を示す模式的な断面図である。
【図１８】図１８は、実施の形態３に係る発光装置の波長変換素子近傍の拡大図である。
【図１９】図１９は、実施の形態３に係る波長変換素子の製造方法を示す模式的な平面図である。
【図２０】図２０は、実施の形態３に係る発光装置を用いた投光装置、及び、投光装置から投影される投射像を示す模式的な斜視図である。
【図２１】図２１は、実施の形態３の変形例１に係る波長変換素子における波長変換部材の端部付近を示す模式的な断面図である。
【図２２】図２２は、実施の形態３の変形例２に係る発光装置及び投光装置の外観を示す斜視図である。
【図２３】図２３は、実施の形態４に係る波長変換素子の構成を示す概略断面図である。
【図２４】図２４は、実施の形態５に係る波長変換素子の構成を示す概略断面図である。
【図２５】図２５は、実施の形態６に係る発光装置の構成を示す模式的な断面図である。
【図２６】図２６は、実施の形態６に係る波長変換素子の構成を示す模式的な断面図である。
【図２７】図２７は、実施の形態７に係る発光装置及び投光装置の構成を示す模式的な断面図である。
【図２８】図２８は、実施の形態８に係る発光装置及び投光装置の構成を示す模式的な断面図である。
【図２９】図２９は、実施の形態８に係る波長変換素子及びその周辺の拡大断面図である。
【図３０】図３０は、実施の形態８に係る投光装置及び投光装置から投影される投射像を示す模式的な斜視図である。
【図３１Ａ】図３１Ａは、従来の発光装置を示す正面図である。
【図３１Ｂ】図３１Ｂは、従来の発光装置の蛍光体層が設けられている部分の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
本開示の実施の形態について、以下に図面を用いて説明する。なお、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、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、並びに、工程（ステップ）及び工程の順序などは、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。
【００４４】
（実施の形態１）
［１−１．構成］
以下、実施の形態１に係る波長変換素子１及び発光装置１０１の構成について説明する。
【００４５】
［１−１−１．基本構成］
まず、実施の形態１に係る波長変換素子１の基本構成について、図１Ａから図４Ａを用いて説明する。図１Ａは、実施の形態１に係る波長変換素子１の上面から見た概略平面図であり、図１Ｂは、本実施の形態に係る波長変換素子１の構成を示す模式的な断面図である。図１Ｂにおいては、図１Ａの断面線ＩＢ−ＩＢにおける概略断面を示している。図１Ｃは、本実施の形態に係る波長変換素子１の波長変換部材１０の端部の拡大平面図である。図１Ｃは、図１Ａの破線枠で囲まれた領域ＩＣの拡大図を示している。図２は、本実施の形態に係る波長変換素子１を備える発光装置１０１の模式的な断面図である。図３は、本実施の形態に係る発光装置１０１における波長変換素子１の動作を説明するための模式図である。図４Ａは、本実施の形態に係る波長変換素子１の波長変換部材１０の端付近の拡大図である。なお、各図にはＤｘ軸、Ｄｙ軸及びＤｚ軸の三次元直交座標軸を示している。
【００４６】
図１Ａ及び図１Ｂに示すように、波長変換素子１は、励起光を吸収して、蛍光を出射する波長変換部材１０と、波長変換部材１０を支持する支持部材４０とを備える。
【００４７】
図１Ｂに示すように、支持部材４０は、波長変換部材１０が配置される第１支持面２２ａを有する第１支持部２２と、第２支持面３２ａを有する第２支持部３２とを有する。第１支持面２２ａは、第１支持部２２における第２支持部３２から遠い側の表面である。
【００４８】
第１支持部２２は、第２支持部３２の第２支持面３２ａから突出する。本実施の形態では、第２支持部３２の第２支持面３２ａに第１支持部２２が接着され、第１支持部２２の第１支持面２２ａに波長変換部材１０が形成される。
【００４９】
図１Ａに示すように、第２支持面３２ａの平面視において、第２支持部３２に内包されるように第１支持部２２が配置される。さらに、図１Ｃに示すように、波長変換部材１０は、第１支持面２２ａの平面視において第１支持面２２ａの外側に配置された張出部１０ｐを有する。なお、図１Ｃにおいて、点線で第１支持面２２ａのエッジを示している。より具体的な構成を以下説明する。
【００５０】
第２支持部３２は、例えば、図１Ａに示すように一対の第１辺３２Ｗと一対の第２辺３２Ｌを有する矩形で平板状の基板であり、廉価で熱伝導率の高い材料で構成されてもよい。これにより、波長変換素子１の放熱性を高めることができる。具体的には、第２支持部３２は、例えば、主材料がシリコンである。また、外形は、例えば、第１辺３２Ｗの長さが３ｍｍ、第２辺３２Ｌの長さが４ｍｍ、厚みが０．２ｍｍである。
【００５１】
そして、図１Ｂに示すように、第２支持部３２は、第１支持部２２が配置される第２支持面３２ａと、第２支持面３２ａに対して反対側（つまり裏側）に位置する第２固定面３２ｂとを有する。そして、第２支持面３２ａには、第２金属膜３４が形成される。第２金属膜３４は、例えば、第２支持面３２ａ側から順にＴｉ、Ｐｔ及びＡｕの三つの薄膜が積層された積層膜である。
【００５２】
第１支持部２２は、例えば、第２支持部３２より外形が小さい矩形で平板状の基板で構成される。そして、第２支持部３２と同様に、廉価で熱伝導率の高い材料で構成されてもよい。これにより、波長変換素子１の放熱性を高めることができる。第１支持部２２は、例えば厚みが０．１ｍｍで、外形は短辺０．５ｍｍと長辺０．６ｍｍで構成される矩形の板状の無機材料で形成された基板である。本実施の形態では、第１支持部２２は、シリコンで形成される。第１支持部２２は、波長変換部材１０が配置される第１支持面２２ａと、第１支持面２２ａに対して反対側に位置する第１固定面２２ｂとを有する。本実施の形態では、図１Ｃに示すように、第１支持面２２ａの平面視における第１支持面２２ａの外周のうち張出部１０ｐが配置された部分において、さらに、第１固定面２２ｂの外周の少なくとも一部は、第１支持面２２ａの内側に配置されている。
【００５３】
波長変換素子１は、さらに、第１支持部２２と波長変換部材１０との間に配置された反射部材２４を備える。本実施の形態では、第１支持面２２ａの上に膜状の反射部材２４が形成される。図４Ａに示すように、反射部材２４は、例えば第１支持面２２ａ側から順番に、例えば、厚み５０ｎｍのＴｉ及び厚み２００ｎｍのＡｇの金属を含む金属反射膜２４ａと、金属反射膜２４ａ上に配置され、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３及びＴｉＯ２などからなる誘電体多層膜２４ｂとを有する増反射膜である。
【００５４】
このような反射部材２４が配置されていることにより、波長変換部材１０から第１支持部２２へ向かう蛍光及び励起光を波長変換部材１０へ戻すことができるため、波長変換部材１０における発光効率を向上できる。これにより、波長変換素子１からの出射光のエッジにおけるコントラストをより高めることができる。
【００５５】
また、波長変換素子１は、第１支持部２２と第２支持部３２との間に配置された第１金属膜２６を備える。第１金属膜２６は、例えば、第１固定面２２ｂ側から順にＴｉ、Ｐｔ、Ａｕなどの金属膜が積層された積層膜である。
【００５６】
波長変換部材１０は、例えば、式（Ｙ，Ｌｕ，Ｓｍ，Ｇｄ）３（Ｇａ，Ａｌ，Ｉｎ）５Ｏ１２：Ｃｅで表されるセリウム賦活イットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ：Ｃｅ）系蛍光体からなる蛍光体粒子と、シルセスキオキサンなどの透明結合材料とが混合された部材である。波長変換部材１０は、反射部材２４上に形成される。
【００５７】
このような波長変換素子１を用いた発光装置１０１について、図２及び図３を用いて説明する。
【００５８】
発光装置１０１は、半導体発光装置１１０と、波長変換素子１と、集光光学系１２０とを備える。
【００５９】
半導体発光装置１１０は、励起光を出射する励起光源の一例であり、半導体発光素子１１１を備える。半導体発光素子１１１は、例えば、紫外光又は可視光であるレーザ光を出射する窒化物系半導体レーザ素子である。本実施の形態では、ピーク波長が４３０〜４７０ｎｍである青色レーザ光が半導体発光素子１１１から出射される。集光光学系１２０は、レンズなどの光学素子を一個又は複数個用いて構成する。本実施の形態では、ビーム整形機能を有する集光光学系１２０を用いる。
【００６０】
半導体発光装置１１０、集光光学系１２０、波長変換素子１は、図３に示す基台５０に固定される。波長変換素子１は、基台５０に、例えば、シリコーン接着剤などからなる第２接着層７０により固定される。
【００６１】
そして、半導体発光装置１１０から出射された青色レーザ光である出射光８１は、集光光学系１２０において屈折することで、波長変換素子１に近づくにしたがってビーム径が小さくなる励起光８２となり、波長変換素子１に照射される。
【００６２】
波長変換素子１の波長変換部材１０に照射された励起光８２は、図３に示すように、一部は波長変換部材１０に照射され、他の一部は第２支持面３２ａに配置された第２金属膜３４に照射される。ここで励起光８２のうち波長変換部材１０に照射される成分を励起光８２ａ、第２金属膜３４に照射される成分を、励起光８２ｃ及び８２ｄとする。
【００６３】
波長変換部材１０に照射された励起光８２ａは、一部は、波長変換部材１０の蛍光体で吸収され、波長５５０ｎｍ付近のブロードな波長分布を持つ蛍光９３となり、波長変換部材１０から出射される。このとき蛍光９３は、波長変換部材１０の表面から出射されるが、指向性がない、例えばランバート配光で出射される。また、他の一部の励起光８２ａは、波長変換部材１０で散乱され、同様に指向性がない散乱光９２ａとなり波長変換部材１０から出射される。この結果、波長変換部材１０からは、蛍光９３と散乱光９２ａが混合した白色光である出射光９１が出射される。
【００６４】
一方で、第２金属膜３４に照射された励起光８２ｃ及び８２ｄは、それぞれ一部が第２金属膜３４で吸収され、他の一部が表面で散乱され、反射光９２ｃ及び９２ｄとなり、波長変換素子１から出射される。
【００６５】
［１−１−２．波長変換素子の詳細構成］
上述したような波長変換素子１の構成について、波長変換部材１０の端部付近及び第１支持部２２の側面２２ｓを中心に、図４Ａ及び図４Ｂを用いて詳細に説明する。図４Ｂは、本実施の形態に係る波長変換素子１の波長変換部材１０の端付近における励起光及び蛍光の光路を示す図である。図４Ａ及び図４Ｂは、図３における波長変換素子１の領域ＩＶの模式的な拡大図の一例である。図４Ｂは、領域ＩＶにおける励起光、散乱光及び蛍光の光路を示す断面図である。
【００６６】
図４Ａに示すように、第１支持部２２の表面に、金属反射膜２４ａと誘電体多層膜２４ｂとを有する反射部材２４が形成されている。そして反射部材２４の上に波長変換部材１０が配置される。本実施の形態において、第１支持面２２ａは、波長変換部材１０と第１支持部２２との間にあり、反射部材２４が第１支持部２２の厚みと比較して十分薄い場合には、反射部材２４の表面を第１支持面２２ａとしてもよい。
【００６７】
波長変換部材１０は、例えば、励起光を吸収して蛍光を発生する複数の蛍光体粒子１０ａと、複数の蛍光体粒子１０ａを結合する結晶、多結晶質又はシロキサン結合を含む結合部材により構成される。本実施の形態では、波長変換部材１０は、ＹＡＧ蛍光体からなる平均粒径が５μｍ程度の蛍光体粒子が、シルセスキオキサンなどの透明結合部材に混合されたものであり、反射部材２４上に３０μｍ程度の厚みで形成されている。ここで、蛍光体粒子の平均粒径Ｄ５０は、３μｍ以上、２０μｍ以下であってもよい。また、蛍光体粒子の平均粒径Ｄ５０を５μｍ程度とすることにより、波長変換効率を高めることができる。
【００６８】
そして、第１支持部２２及び波長変換部材１０は製造時に切断されるため、それぞれ、切断面である側面２２ｓ及び側面１０ｓを有する。そして側面２２ｓは、第１支持面２２ａと第２支持面３２ａとをつなぐ面であり、第１支持面２２ａ側の側面２２ｓ１と、第２支持面３２ａ側の側面２２ｓ２とを有する。基準線Ｅ１０は、第１支持部２２の端部の位置を示した基準線である。つまり、基準線Ｅ１０は、第１支持部２２の端部を通り、第１支持面に垂直な線である。基準線Ｅ１０は、第１支持部２２の第１支持面２２ａにおける最外位置を表す。図４Ａに示すように、波長変換部材１０の一部である張出部１０ｐが基準線Ｅ１０よりも外側（図４Ａの左側）にはみ出ている。
【００６９】
図４Ｂは、波長変換素子１に励起光８２が照射されている場合の励起光８２などの光路を示す模式図である。図４Ｂにおいて、励起光８２は波長変換部材１０の表面だけでなく、側面１０ｓ、第１支持部２２の側面２２ｓなどにも照射される。このとき、波長変換部材１０の張出部１０ｐは第１支持部２２よりも外側にあるため、第１支持面２２ａに励起光８２が照射されることを低減できる。ここで、張出部１０ｐの寸法は、特に限定されない。張出部１０ｐが第１支持面２２ａの端部からの張り出し長さは、例えば、蛍光体粒子１０ａの平均粒径の半分以上、または、２μｍ以上でもよい。これにより、第１支持面２２ａへの励起光８２の照射を十分に低減できる。
【００７０】
したがって、励起光８２が波長変換部材１０の端部近傍の第１支持面２２ａで散乱し、その散乱光が波長変換部材１０からの出射光と同一方向へ伝搬するのを低減することができる。このため、本実施の形態に係る波長変換素子１を用いた発光装置１０１において、波長変換部材１０からの出射光による投影像の周辺に散乱光による像が投影されるのを抑制することができる。このため、散乱された励起光である迷光が、波長変換部材１０から出射される出射光の照度分布特性に悪影響を及ぼすことを抑制できる。これにより、波長変換部材１０からの出射光のエッジ（波長変換部材１０のエッジに対応する出射光照射領域端部）におけるコントラストを高めることができる。したがって、エッジが明瞭な（エッジのコントラストが大きい）出射光を出射できる波長変換素子１を実現できる。
【００７１】
より具体的には、図４Ｂに示すように、励起光８２が励起光８２ａ、８２ｂ１、８２ｂ２及び８２ｂ３とで構成され、波長変換部材１０のそれぞれの部位に照射されるとする。
【００７２】
励起光８２ａは、波長変換部材１０の表面に照射され、一部は、波長変換部材１０の表面及び内部で散乱された散乱光９２ａとなり波長変換部材１０から出射される。
【００７３】
一方、励起光８２ｂ１は、波長変換部材１０の側面１０ｓに照射され、一部は散乱された散乱光９２ｂ１として、主に横方向に出射される。つまり、散乱光９２ｂ１は、主に、散乱光９２ａとは異なる方向に出射される。励起光８２ｂ２及び８２ｂ３は、それぞれ第１支持部２２の側面２２ｓ１及び２２ｓ２に照射され、一部は、反射され反射光９２ｂ２及び９２ｂ３として主に横方向へ出射される。このとき側面２２ｓから出射される反射光９２ｂ２、９２ｂ３の一部は、散乱光９２ａと同じ方向に向かうが、同様に側面から出射される蛍光９３ｂ１よりも視感度が低いため、投影像への影響が小さい。
【００７４】
さらに、本実施の形態では、第１支持部２２の側面２２ｓにおいて、第１支持面２２ａ側の側面２２ｓ１よりも第１固定面２２ｂ側の側面２２ｓ２が第１支持部２２の内側に配置されている。言い換えると、図１Ｃに示すように、第１支持面２２ａの平面視における第１支持面２２ａの外周のうち張出部１０ｐが配置された部分において、第１固定面２２ｂの外周の少なくとも一部は第１支持面２２ａの内側に配置されている。
【００７５】
この構成により、側面２２ｓ２からの反射光９２ｂ３が散乱光９２ａと同様の方向に出射されるのを低減させることができるため、波長変換部材１０の端部付近の散乱光による投影像への影響を低減することができる。
【００７６】
このとき、波長変換部材１０が第１支持面２２ａからはみ出た張出部１０ｐを有することで、投影像の境界が明瞭な発光装置１０１を実現できる。本実施の形態において、張出部１０ｐは、波長変換部材１０の少なくとも励起光の入射する側に形成されている。
【００７７】
［１−２．製造方法］
続いて本実施の形態に係る波長変換素子１の製造方法について、図面を用いて説明する。図５は、本実施の形態に係る波長変換素子１の製造工程の一部を示す模式的な断面図である。
【００７８】
図５を用いて、第１支持部２２上に波長変換部材１０を形成した個片を製造する方法を説明する。このとき、複数の部品を同時に製造可能なウエハ状の基板を用いることで、製造を簡易化する。以下、製造工程の一例について具体的に説明する。
【００７９】
図５の断面図（ａ）に示すように、まず、第１支持部Ａ２２を準備し、一方の主面である第１支持面Ａ２２ａに反射部材Ａ２４を形成し、他方の主面である第１固定面Ａ２２ｂに第１金属膜Ａ２６を形成する。第１支持部Ａ２２は、例えば、シリコンウエハである。
【００８０】
このとき、蒸着装置などの成膜装置を用いて、第１支持部Ａ２２の第１支持面Ａ２２ａに、まずＴｉ密着層とＡｇ反射層を順に成膜することによって金属反射膜を形成する。続いて、形成された金属反射膜上に、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２などからなる誘電体多層膜を成膜する。以上のように、金属反射膜及び誘電体多層膜を有する反射部材Ａ２４を形成する。
【００８１】
そして、第１支持面Ａ２２ａと反対の面である第１固定面Ａ２２ｂに、Ｔｉ密着層、Ｐｔバリア層及びＡｕ層を成膜し、第１金属膜Ａ２６を形成する。
【００８２】
続いて、図５の断面図（ｂ）に示すように、反射部材Ａ２４上に波長変換部材Ａ１０ａ及びＡ１０ｂを形成する。波長変換部材Ａ１０ａ及びＡ１０ｂは、例えば以下の方法で形成される。まず、平均粒径５μｍ程度のＹＡＧ蛍光体からなる蛍光体粒子を、シルセスキオキサンのオリゴマーを有機溶媒に溶解させたものに混合した蛍光体ペーストを作製する。そして、その蛍光体ペーストを、開口部を有するマスクを用いて、第１支持部Ａ２２に形成された反射部材Ａ２４上に所定のパターン及び厚みで塗布する。そして、蛍光体ペーストが塗布された第１支持部Ａ２２を、ベーク炉内に入れ、２００℃程度で加熱することによってオリゴマーを縮合させるとともに有機溶媒を揮発させる。このように、蛍光体粒子１０ａが透明結合部材１０ｂ内に分散された波長変換部材Ａ１０ａ及びＡ１０ｂを反射部材Ａ２４上に固着させる。
【００８３】
続いて、図５の断面図（ｃ）に示すように、ダイシングブレードを用いて、第１支持部Ａ２２の第１固定面Ａ２２ｂ側（つまり、第１金属膜Ａ２６側）から溝Ａ２２ｓａ、Ａ２２ｓｂ、Ａ２２ｓｃ、Ａ２２ｓｄ及びＡ２２ｓｅを形成する。このとき、例えば、溝Ａ２２ｓｂのように波長変換部材Ａ１０ｂの左側のエッジより波長変換部材Ａ１０ｂの内側に溝を配置する。また、溝Ａ２２ｓａのように、波長変換部材Ａ１０ａのエッジに対応する位置に溝を配置してもよい。
【００８４】
続いて、図５の断面図（ｄ）に示すように、ブレード９０により第１支持部Ａ２２を割断する。その結果、断面図（ｅ）に示すように分離された第１支持基板Ａ２９ａ、Ａ２９ｂ及びＡ２９ｃを製造することができる。第１支持基板Ａ２９ａ、Ａ２９ｂ及びＡ２９ｃは、それぞれ、第１支持部２２と、第１金属膜と、反射部材２４と、波長変換部材１０とを有する。
【００８５】
このとき、第１支持基板Ａ２９ｃに示すように、第１支持部２２上に形成された波長変換部材１０も同時に分断される。このとき波長変換部材１０の透明結合部材１０ｂは硬化後の硬度ショアＤが５０以上のシルセスキオキサンを使用しているため、容易に波長変換部材１０を分断することができる。このとき波長変換部材１０が、第１支持基板Ａ２９ｃの外側に配置する張出部１０ｐを有するように分断してもよい。
【００８６】
図５の断面図（ｅ）に示す第１支持基板Ａ２９ａは波長変換部材１０のエッジが第１支持部２２のエッジよりわずかに外側にある第１支持基板の一例である。
【００８７】
第１支持基板Ａ２９ｂにおいては、波長変換部材１０の一方（図５の左側）の端縁がパターン化されており、その端縁が第１支持部２２のエッジの外側（図５の左側）に配置されている。つまり、波長変換部材１０の図５の左側の張出部１０ｐは、パターン化された端縁を有する。また、第１支持基板Ａ２９ｂにおける波長変換部材１０の他方（右側）の端縁は割断によって形成された切断面であり。その切断面が第１支持部２２のエッジの外側（図５の右側）に配置されている。つまり、波長変換部材１０の他方（図５の右側）の張出部１０ｐは、切断面を有する。
【００８８】
第１支持基板Ａ２９ｃにおいては、波長変換部材１０の両側の端縁が切断面であり、その切断面が第１支持部２２のエッジの外側になるように第１支持基板Ａ２９ｃが形成される。
【００８９】
続いて、波長変換部材１０を備えた第１支持部２２と第２支持部３２とを固着する方法について図６を用いて説明する。
【００９０】
図６は、本実施の形態に係る波長変換素子１の第１支持部２２と第２支持部３２とを固着する方法を説明する模式的な断面図である。ここで、第１支持部２２を有する第１支持基板として図５の断面図（ｅ）に示す第１支持基板Ａ２９ａを用いて説明する。
【００９１】
図６の断面図（ａ）に示すように第２支持部３２を準備する。第２支持部３２の第２支持面３２ａには、例えばＴｉ、Ｐｔ及びＡｕからなる第２金属膜３４が形成される。そして、第１支持基板Ａ２９ａの外形に対応したサイズの、ＡｕＳｎである第１接着層６０を形成する。この第１接着層６０の上部から第１支持基板Ａ２９ａの固定面である第１金属膜２６の表面を第２支持部３２上に配置し、例えば３５０℃で第２支持部３２を加熱する。このようにして、図６の断面図（ｂ）に示すような第１支持部２２と第２支持部３２とが強固に固定された波長変換素子１を簡単に製造することができる。
【００９２】
上記のように、波長変換部材１０及び第１支持部２２の側面を割断又はパターン化によって形成することにより、張出部１０ｐを形成することができる。このような張出部１０ｐを有する波長変換素子１を用いることにより、出射光のエッジのコントラストが大きい発光装置１０１を構成することができる。特に、第１支持部２２及び波長変換部材１０を結晶基板又は多結晶基板で構成することにより、波長変換部材１０に容易に張出部１０ｐを形成することができる。
【００９３】
［１−３．機能］
続いて本実施の形態に係る波長変換素子１を搭載した発光装置１０１の構成と機能について図面を用いて説明する。
【００９４】
図７は、本実施の形態に係る発光装置１０１と、投光部材２２０とを組み合わせた投光装置２０１の模式的な断面図である。図７においては、図２に示した発光装置１０１の基本的な構成をより具体的に示している。
【００９５】
図７に示すように、発光装置１０１は、波長変換素子１と、半導体発光装置１１０と、集光光学系１２０とを備える。発光装置１０１は、さらに基台５０と、光検出器１３０と、透光部材１４０と、ホルダ１５１と、プリント回路板１６０と、コネクタ１７０とを備える。
【００９６】
基台５０は、発光装置１０１の各構成要素が配置される部材である。基台５０には、半導体発光装置１１０と、集光光学系１２０と、波長変換素子１とが固定される。基台５０は、図中のＤｙ軸方向の長さが長く、Ｄｘ軸方向の幅が狭く、Ｄｚ軸方向の厚みが薄い、アルミニウム合金などの金属で構成される筐体である。さらに、基台５０は、凹状のカップ形状である。
【００９７】
集光光学系１２０は、レンズ１２０ａと、例えばプリズムである光学素子１２０ｂとで構成される。そして、波長変換素子１とレンズ１２０ａと光学素子１２０ｂとは、基台５０の凹部底面に配置される。
【００９８】
半導体発光装置１１０は、ＴＯ−ＣＡＮタイプの半導体レーザ装置であり、半導体発光素子１１１が実装される。そして基台５０の凹部側面の開口部に挿入される。
【００９９】
プリント回路板１６０は、光検出器１３０が実装された基板であり、基台５０の凹部底面付近の開口部に挿入される。そして、半導体発光装置１１０のリードピンとプリント回路板１６０はコネクタ１７０を介して接続される。
【０１００】
半導体発光素子１１１は、光導波路の幅が１０μｍ以上のマルチモードレーザである。半導体発光素子１１１は、出射光８１の光軸方向（図７のＤｙ軸方向）に垂直な方向のうち、出射光８１の拡がり角が小さい方向が図７のＤｚ軸方向に平行となり、出射光８１の拡がり角が大きい方向がＤｘ軸方向に平行となるように固定される。つまり、半導体発光素子１１１は、半導体発光素子１１１の積層方向がＤｘ軸方向に平行となるように固定される。これにより、集光光学系１２０が備えるレンズ１２０ａ及び光学素子１２０ｂの厚み、つまりＤｘ軸方向の長さを狭くすることができる。
【０１０１】
光学素子１２０ｂは、側面から見ると台形状の角錐の透明部材で構成されるプリズムであり、上面の方が下面よりＤｙ軸方向の幅が狭い。この構成により半導体発光素子１１１から水平方向、つまりＤｙ軸方向に出射した出射光８１は、レンズ１２０ａより集光する光となり、光学素子１２０ｂに入射する。光学素子１２０ｂに入射した出射光８１は、光学素子１２０ｂの入射面と出射面とで、下方、つまりＤｚ軸の正から負に向かう向きに屈折し、波長変換素子１に斜め上方から照射される励起光８２となる。波長変換素子１に照射された励起光８２は、波長変換素子１の波長変換部材１０で一部の光が変換され、蛍光９３及び散乱光９２ａで構成される出射光９１となり発光装置１０１から出射される。
【０１０２】
発光装置１０１から出射された出射光９１は、投光部材２２０で、ほぼ平行光である出射光２９５となり投光装置２０１から出射する。
【０１０３】
コネクタ１７０は、外部回路との接続が可能なコネクタである。これにより半導体発光装置１１０及びプリント回路板１６０に外部から電力を印加することができる。
【０１０４】
光検出器１３０は、波長変換素子１からの出射光を検出する検出器である。光検出器１３０は、例えばフォトダイオードなどあってもよく、プリント回路板１６０上に実装される。これにより波長変換素子１からの光を受光して、発光装置１０１の発光状態を外部へ検出信号として出力できる。
【０１０５】
透光部材１４０は、波長変換素子１の上方、つまりＤｚ軸方向に配置された部材であり、例えばカバーガラスである。透光部材１４０は、基台と同様にアルミニウムなどの金属で形成されたホルダ１５１に取り付けられ、基台５０の凹部の開口部を覆うように固定される。これにより、発光装置１０１を構成する集光光学系１２０、波長変換素子１などを保護することができる。
【０１０６】
本実施の形態に係る発光装置１０１においては、半導体発光装置１１０と集光光学系１２０とを、電気配線に用いるプリント回路板１６０の上方に配置し、下方に配置された波長変換素子１に斜め上方から励起光８２を入射することができる。このための発光装置１０１の厚みを薄くし、投光装置２０１を小型化することができる。
【０１０７】
また、上記構成において、光学素子１２０ｂを用いて、励起光８２のビーム形状を整形してもよい。この構成により、波長変換素子１に照射される励起光８２の光強度分布を均一にすることができる。
【０１０８】
さらに、発光装置１０１は半導体レーザ装置である半導体発光装置１１０と蛍光体を含む波長変換素子１を用いて発光させる。このため、波長変換素子１から輝度が高い光を出射することができる。そして投光部材２２０を用いて、発光装置からの出射光を遠方に照射できる。
【０１０９】
続いて波長変換素子１の機能について図面を用いて説明する。図８は、本実施の形態に係る波長変換素子１の近傍における励起光の光路を示した模式図である。図８では、説明を簡単にするため、半導体発光装置１１０、集光光学系１２０などは省略されている。
【０１１０】
半導体発光装置１１０からの励起光８２は、波長変換素子１の波長変換部材１０側の斜め上方から照射される。
【０１１１】
半導体発光装置１１０からの励起光８２は、主に波長変換部材１０及び第２金属膜３４（第２反射面）に照射される。
【０１１２】
図８に示される例では、励起光８２は、波長変換素子１の左斜め上方から入射する。以下、図８における波長変換素子１の左斜め上方を「光源側」ともいう。
【０１１３】
本実施の形態において、励起光８２の光強度は中央部分が強く、中央部分から周辺に離れるに従い光強度が低下する。
【０１１４】
そして、図８に示すように励起光８２を照射領域ごとに、励起光８２ａと、励起光８２ｂと、励起光８２ｃと、励起光８２ｄと、励起光８２ｅとに分けて説明する。ここで、励起光８２は照射位置に応じて強度分布があり、励起光８２ａの光強度が最も強い。また、励起光８２ｂと励起光８２ｃとは、互いに同程度の光強度を有し、励起光８２ａより光強度が低いと仮定する。また、励起光８２ｄと励起光８２ｅとは、励起光８２ｂ及び励起光８２ｃよりさらに光強度が低いと仮定する。そして、第１支持部２２の幅をＷ１とする。
【０１１５】
そして、励起光８２の光強度が最も強い部分が波長変換部材１０に照射されるように設定される。そして、励起光８２のうち、励起光８２ｂは、第１支持部２２の光源側の側面２２ｓに照射される。そして励起光８２ｄは、第１支持部２２の光源側の第２金属膜３４面の図８における幅Ｗ５の照射領域に照射される。
【０１１６】
励起光８２のうち、励起光８２ｃは、第１支持部２２に対して光源側と反対側に照射される。励起光８２ｃは励起光８２ｂと同程度の光強度を有する。励起光８２ｃは第２金属膜３４の図８において幅Ｗ３の照射領域に照射される。そして、波長変換部材１０からさらに離れた第２金属膜３４の図８において幅Ｗ４の照射領域に励起光８２ｅが照射される。
【０１１７】
上記構成において、波長変換素子１に照射される励起光８２のうち、波長変換部材１０が形成される幅Ｗ１の照射領域の光源側に隣接する幅Ｗ５の照射領域には、励起光８２ｂよりも光強度が低い励起光８２ｄが照射される。したがって、波長変換素子１の波長変換部材１０の端部に照射される励起光のコントラストを大きくすることができる。また、波長変換部材１０が形成される幅Ｗ１の照射領域の光源側と反対側に隣接する位置には、励起光８２が照射されない幅Ｗ２の領域が形成される。したがって、波長変換素子１の波長変換部材１０の端部に照射される励起光のコントラストを大きくすることができる。
【０１１８】
上記の効果を、図面を用いてより具体的に説明する。図９は、本実施の形態に係る波長変換素子１から出射される光強度のシミュレーション結果を示すグラフである。図９のグラフ（ａ）は励起光８２と励起光８２ａ、励起光８２ｂ、励起光８２ｃ、励起光８２ｄ及び励起光８２ｅとの関係を示す。図９のグラフ（ｂ）は、波長変換素子１上の表面に照射される励起光８２の光強度分布のシミュレーション結果を示す。図９のグラフ（ｂ）は、波長変換素子１の上面から見た（つまり、第１支持面２２ａの上面視における）光強度分布を示す。シミュレーションにおいて、波長変換部材１０の幅Ｗ１を０．５ｍｍ、第１支持部２２の厚みを０．１ｍｍとした。また、第１支持部２２の側面２２ｓは第１支持面２２ａに垂直な平面とし、励起光８２の入射角度は、第１支持面２２ａの法線方向から７０°とした。また波長変換部材１０及び反射部材２４の厚みは第１支持部２２の厚みに対して十分に薄いためゼロとした。このとき、第１支持部２２の側面２２ｓに照射される励起光８２が散乱されずに完全に反射されると仮定すると、グラフ（ｂ）において破線で示した強度分布となる。一方、側面２２ｓに照射される励起光８２が側面２２ｓで完全に吸収されると仮定すると、グラフ（ｂ）において実線で示される強度分布となる。したがって、実際の波長変換素子１は、実線と破線との間の強度分布を有すると考えられる。
【０１１９】
以上で述べたとおり、本実施の形態に係る波長変換素子１の構成により波長変換部材１０である領域の両隣の幅Ｗ５の領域及び幅Ｗ２の領域において、出射光強度を急激に低下させることができる。したがって、波長変換素子１から明瞭なパターンの出射光９１を出射させることができる。本実施の形態に係る波長変換素子１においては、さらに幅Ｗ１の波長変換部材１０において、励起光８２の一部を視感度の非常に高い黄色光に変換し、白色光を照射する。このとき、励起光８２は、視感度において１０倍以上の光へ変換される。したがって、波長変換素子１から明瞭なパターンの出射光９１を出射させることができる。
【０１２０】
また、上記のシミュレーションにおいて、発光領域の幅、つまり波長変換部材１０の幅Ｗ１に対して、周辺の光量が低下する部分の幅Ｗ２が優位に大きければ、本実施の形態の効果は明確である。本シミュレーションにおいては、第１支持部２２の第２支持面３２ａからの高さを高さＨ、励起光の入射角度をθとするとＷ２＝Ｈ／ｔａｎθで表される。また幅Ｗ２は幅Ｗ１と比較し、１／１０以上であれば優位に本実施の形態の効果が得られる。したがって、Ｈ／ｔａｎθ＞Ｗ１／１０が成り立つように高さＨを設定することで本実施の形態に係る波長変換素子の効果は明瞭である。なお、ここで、第１支持部２２の高さは、第２支持面３２ａから、第１支持面２２ａまでの高さで定義される。
【０１２１】
本実施の形態においては、波長変換部材１０の光源側と反対側の端部においても急峻な励起光の強度分布を実現できる。図１０は、本実施の形態に係る波長変換部材１０の光源側と反対側の端部を拡大した模式図である。入射側と同様に、波長変換部材１０の端部の一部が第１支持部２２の側面２２ｓより外側に形成される。つまり、波長変換部材１０は、第１支持面２２ａの平面視において、第１支持面２２ａから張り出す張出部１０ｐを有する。このため、励起光８２が第１支持部２２の第１支持面２２ａに照射されない。したがって、波長変換素子１の波長変換部材１０の端部付近で明瞭な光強度分布を形成することができる。つまり図１０の励起光８２ａ及び８２ｃで示すように、一部は波長変換部材１０に照射され蛍光９３と散乱光９２ａで構成される出射光を出射する。しかし、波長変換部材１０表面の近傍を通過しながらも、波長変換部材１０の表面に照射されない励起光８２ｃは、第１支持部２２に有意な厚みがあるため、波長変換部材１０の近傍から有意に離れた第２支持部３２に照射される。
【０１２２】
また、本実施の形態に係る波長変換素子１の構造においては、励起光８２の進行方向に対して、平行な波長変換部材１０の端部に対しても、励起光の強度分布を実現できる。
【０１２３】
図１１は、本実施の形態に係る励起光８２の進行方向に対してほぼ平行な第１支持部２２の側面２２ｓにおける波長変換素子１と励起光８２との関係を示す図である。
【０１２４】
前述したものと同様に、波長変換部材１０の端部の一部が第１支持部２２の側面より外側に形成される。つまり、励起光８２の進行方向に対して、平行な波長変換部材１０の端部においても、波長変換部材１０は、第１支持面２２ａの平面視において、第１支持面２２ａから張り出す張出部１０ｐを有する。このため、励起光８２が第１支持部２２の表面である第１支持面２２ａに照射されない。つまり図１１の励起光８２ａ及び８２ｆで示すように、一部は波長変換部材１０に照射され蛍光９３と散乱光９２ａで構成される出射光を出射する。しかし、波長変換部材１０表面の近傍を通過しながらも、波長変換部材１０の表面に照射されない励起光８２ｆは、第１支持部２２に有意な厚みがあるため、波長変換部材１０の近傍から出射光の出射方向に対して、有意に離れた第２支持部３２に照射され散乱される。
【０１２５】
このとき波長変換部材１０から出射される出射光及び第２支持部３２から出射する散乱光９２ｆは図示しない投光部材で取り込まれて投影される。このとき、波長変換部材１０の近傍直下から出射される散乱光９２ｆの一部は、第１支持部２２により投光部材に取り込まれない。例えば、波長変換部材１０の幅０．５ｍｍ、第１支持部２２の厚みを０．１ｍｍとし、投光部材２２０の取り込み角αを４５°とすると、第１支持部２２の側面２２ｓから０．１ｍｍの領域における、第２支持部３２表面の散乱光９２ｆは第１支持部２２の側面２２ｓで蹴られることになる。この場合、波長変換部材１０の幅０．５ｍｍに対して、その周辺０．１ｍｍは、２０％の幅の領域となるため、効果的に、波長変換素子１の波長変換部材１０の端部付近で明瞭なエッジを有する光強度分布を形成することができる。
【０１２６】
さらに、第１支持部２２の厚みを有意に設定することで以下の効果も追加される。図１２は、本実施の形態に係る波長変換素子１と、その上部に投影レンズである投光部材２２０を配置した図である。
【０１２７】
第２金属膜３４（第２反射面）の位置は、投光部材２２０の焦点位置である波長変換部材１０からＤｚ軸方向にずらすことができる。第２金属膜３４から出射した反射光９２ｄは、投光部材２２０によって十分に平行光化されない。このため、第２金属膜３４（第２反射面）で発生している反射光９２ｄのパターンを、投影位置において不明瞭にすることができる。例えば、第２金属膜３４（第２反射面）における幅Ｗ２の領域と幅Ｗ３の領域との境界の光分布を不明瞭にすることができる。この構成により、幅Ｗ５の領域における出射光９１のパターンを明瞭化することが可能となる。
【０１２８】
上記効果は、波長変換部材の光源側の端部、及び、光源と反対側の端部のいずれにおいても同様に得られる。
【０１２９】
［１−４．実験結果］
図１３は、本実施の形態に係る波長変換素子１及び比較例の波長変換素子の輝度分布を測定した結果を示すグラフである。
【０１３０】
図１３のグラフ（ａ）は本実施の形態に係る波長変換素子１の発光領域の輝度分布を示し、図１３のグラフ（ｂ）は比較例の波長変換素子の発光領域の輝度分布を示す。
【０１３１】
本測定に用いた本実施の形態に係る波長変換素子１において、第２支持部３２として外形２ｍｍ角の窒化アルミニウムセラミック基板を用い、第２支持部３２の第２支持面３２ａに第２金属膜３４としてＴｉ、Ｐｔ及びＡｕを成膜した積層膜を用いた。また、第１支持部２２として、外形０．５ｍｍ角で、厚み０．２ｍｍのシリコン基板を用い、第１支持部２２の第１支持面２２ａにＡｇと誘電体多層膜とを成膜した反射部材２４を用いた。つまり第１支持部２２の厚みは、外形の寸法の１／１０以上である。
【０１３２】
さらに波長変換部材１０としては、平均粒径５μｍのＹＡＧ蛍光体粒子１０ａを、シルセスキオキサンが主成分である透明結合部材１０ｂに混合したものを、反射部材２４上に厚み約２５μｍで形成したものを用いた。つまり波長変換部材１０の厚みは、第１支持部２２の厚みと比較して十分に小さい。このとき、第１支持部２２と波長変換部材１０とはあらかじめウエハ状のシリコン基板に、透明結合部材１０ｂと蛍光体粒子１０ａとを混合した蛍光体ペーストを塗布して、硬化したものを所定の大きさに分割したものを用いた。励起光８２は第１支持面２２ａの法線からの入射角７０°で波長変換素子１に照射した。
【０１３３】
比較例の波長変換素子として、外形約０．４ｍｍ角で厚み０．０７ｍｍのセラミック蛍光体である波長変換部材を反射部材が形成されたシリコン基板上に接着し、さらに波長変換部材の周辺に、微粒子ペーストを配置したものを用いた。このとき、微粒子ペーストは、ＴｉＯ２である微粒子をシリコーン透明樹脂に混合したペーストである。つまり、本実施の形態のように第１支持部２２を設けずに、第２金属膜を形成した第２支持部３２上に波長変換部材を直接接着し、波長変換部材周辺の反射部材を覆うために、波長変換部材の側面及び周辺を微粒子ペーストで覆った構成とした。図１３のグラフ（ｂ）に示す結果は、比較例の波長変換素子に対して、本実施の形態に係る波長変換素子１に対する条件と同様の条件で励起光８２を照射して測定した輝度分布である。
【０１３４】
図１３のグラフ（ａ）及び（ｂ）において、縦軸の輝度を最大輝度で正規化し、横軸の位置を左側のエッジの部分の位置が重なるようにシフトさせて、両輝度分布を重ねたグラフが図１３のグラフ（ｃ）である。また、右側のエッジの部分についてグラフ（ｃ）と同様に作成したグラフが図１３のグラフ（ｄ）である。なお、グラフ（ｃ）及び（ｄ）において、本実施の形態に係る輝度分布を実線で、比較例の輝度分布を破線で、それぞれ示している。
【０１３５】
図１３のグラフ（ｃ）及び（ｄ）において、発光領域のエッジのコントラストを、波長変換部材のエッジから０．２ｍｍ離れた位置（図中の矢印で示す部分）の輝度と、最大輝度との比とする。図１３のグラフ（ｃ）に示す波長変換部材のエッジの部分の輝度において、比較例の波長変換素子では、輝度のコントラストが８５：１であるの対し、本実施の形態においては、輝度のコントラストが２１４：１となっていることがわかる。また、図１３のグラフ（ｄ）においては、比較例の波長変換素子では、輝度のコントラストが８０：１であるの対し、本実施の形態においては、輝度のコントラストが１２６：１となっていることがわかる。上記のように、本実施の形態に係る波長変換素子１を用いることで、出射光のエッジがシャープな波長変換素子を実現することができる。
【０１３６】
［１−５．まとめ］
以上のように、本実施の形態に係る波長変換素子１は、波長変換部材１０と、波長変換部材１０を支持する支持部材４０とを備える。支持部材４０は、波長変換部材１０が配置される第１支持面２２ａを有する第１支持部２２と、第２支持面３２ａを有する第２支持部３２とを有する。第１支持部２２は、第２支持面３２ａから突出し、第１支持面２２ａは、第１支持部２２における第２支持部３２から遠い側の表面であり、波長変換部材１０は、第１支持面２２ａの平面視において第１支持面２２ａの外側に配置された張出部１０ｐを有する。
【０１３７】
このように、第１支持部２２が第２支持面３２ａから突出していることにより、波長変換部材１０の周辺に入射される励起光８２が吸収又は散乱される。さらに、波長変換部材１０が張出部１０ｐを有することにより、張出部１０ｐ側から励起光８２を入射する場合に、第１支持面２２ａで反射される励起光８２を低減できる。したがって、入射された励起光８２が迷光となり、蛍光と同じ方向に出射されることを抑制できる。このため、迷光が、波長変換部材１０から出射される出射光の照度分布特性に悪影響を及ぼすことを抑制できる。これにより、波長変換部材１０からの出射光のエッジ（波長変換部材のエッジに対応する出射光照射領域端部）におけるコントラストを高めることができる。したがって、エッジが明瞭な（つまり、エッジのコントラストが大きい）出射光を出射できる波長変換素子１を実現できる。
【０１３８】
また、波長変換素子１において、第１支持部２２は、第１支持面２２ａと対向する第１固定面２２ｂとを有し、第１支持面２２ａの平面視における第１支持面２２ａの外周のうち張出部１０ｐが配置された部分において、第１固定面２２ｂの外周の少なくとも一部は第１支持面２２ａの内側に配置されていてもよい。
【０１３９】
このように、第１固定面２２ｂの外周が第１支持面２２ａの内側に配置されていることにより、第１支持部２２の側面に入射した励起光が、当該側面と第２支持面３２ａとの間で多重反射し、減衰し易くなるため、励起光８２が迷光となって出射されることをより一層抑制できる。また、波長変換素子１から出射される出射光のエッジをより一層明瞭化できる。
【０１４０】
また、波長変換素子１において、第１支持部２２は、第２支持面３２ａ上に配置され、無機材料で形成された基板であってもよい。
【０１４１】
これにより、基板からなる第１支持部２２と第２支持部３２とを組み合わせることで、容易に波長変換素子１を形成することができる。
【０１４２】
また、本実施の形態に係る発光装置１０１は、波長変換素子１と、励起光を出射する励起光源の一例である半導体発光装置１１０とを備える。
【０１４３】
このような発光装置１０１により、上述した波長変換素子１と同様の効果を奏することができる。
【０１４４】
また、発光装置１０１において、励起光８２は、第１支持面２２ａに対して斜めに、張出部１０ｐ側から波長変換部材１０に入射する。
【０１４５】
このように、第１支持面２２ａに対して斜めに、張出部１０ｐ側から励起光８２が入射される場合、張出部１０ｐにより第１支持部２２の側面の上部に入射される励起光８２が遮られ、第１支持部２２などの波長変換部材１０以外の部分に入射される励起光８２の割合を低減できるため、第１支持部２２などで反射される励起光８２の割合を低減できる。したがって、入射された励起光８２が迷光となり、蛍光と同じ方向に出射されることを抑制できる。このため、波長変換部材１０からの出射光のエッジにおけるコントラストを高めることができる。したがって、エッジが明瞭な出射光を出射できる波長変換素子１を実現できる。
【０１４６】
また、発光装置１０１において、第２支持面３２ａから第１支持面２２ａまでの高さをＨ、波長変換部材１０の最小幅をＷ１、励起光８２の入射方向と第１支持面２２ａの法線とのなす角度をθとして、Ｈ／ｔａｎθ＞Ｗ１／１０が成り立つ。
【０１４７】
これにより、波長変換部材１０から出射される出射光９１の周辺に散乱される励起光８２の強度を確実に低減できる。このため、波長変換部材１０からの出射光９１における波長変換部材１０のエッジに対応する部分のコントラストを高めることができる。したがって、エッジが明瞭な出射光を出射できる発光装置１０１を実現できる。
【０１４８】
［１−６．応用例］
続いて、図１４を用いて、本実施の形態に係る発光装置１０１を備える投光装置２０１を車両の前照灯に用いる場合の応用例について説明する。図１４は、本実施の形態に係る発光装置１０１を用いて投光装置２０１を構成した場合の斜視図である。本実施の形態に係る投光装置２０１は、図７に示した投光装置２０１を３つ用いた場合の構成例である。図１４において、３個の発光装置１０１と３個の投光部材２２０を組み合わせて車両前照灯用の投光装置２０１を構成した場合の模式的な斜視図である。そして、これらの投光装置２０１を車両の前照灯の片側に取り付ける。
【０１４９】
図１４において図示しない波長変換部材から出射された出射光は投光部材２２０によりほぼ平行光となり図１４の手前から奥に向かう向きに出射光２９５として出射され、スクリーンなどの照射対象物１９９に照射される。図１４では、照射対象物１９９における出射光２９５の照射パターンを図示しているが、ハッチング部分は光強度が低い部分で、白色になるにつれ光強度が強いことを表す。
【０１５０】
本実施の形態に係る３つの投光装置２０１の出射光２９５を組み合わせることで、像の境界が明瞭な投影像９９を照射できる投光装置を実現できる。さらに投光装置２０１を組み合わせることで、照射像のパターンを自由に設定できる。
【０１５１】
［１−７．補足］
なお、上記に、本実施の形態に係る波長変換素子１の具体的はサイズ、材料などの構成を示したがこの限りではない。例えば、第１支持部２２及び第２支持部３２は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、ダイヤモンドなどの材料で構成することができる。窒化アルミニウム、炭化シリコン、サファイア又はダイヤモンドなどのような熱伝導率の高い材料を支持部材４０において用いることにより、放熱性の高い波長変換素子１を実現できる。
【０１５２】
また、第１支持部２２及び第２支持部３２は、切断などの製造方法に合わせて、ガラス基板、結晶基板、多結晶基板などで構成することができる。第１金属膜２６や第２金属膜３４は、例えばＣｒ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｌ、Ａｕなどの金属を含む、少なくとも一つ以上の層で構成すればよい。反射部材２４は、可視光に対して反射率の高い膜であれば構成は限定されない。
【０１５３】
また、上記において波長変換部材１０は、黄色の蛍光を出射するＹＡＧ：Ｃｅ系蛍光体を含む構成とし、青色光の励起光８２と組み合わせることで波長変換部材１０から白色光を出射する構成としたが、この組み合わせの限りでない。例えば、波長変換部材１０を構成する黄色の蛍光を出射する蛍光体として、（Ｌａ，Ｙ，Ｇｄ）３Ｓｉ６Ｎ１１：Ｃｅ蛍光体、（Ｂａ，Ｓｒ）Ｓｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ又は（Ｂａ，Ｓｒ）ＳｉＯ４：Ｅｕ系蛍光体を含むものでもよい。又は、複数の種類の蛍光体材料を混合した蛍光体を用いることができる。例えば、緑色の蛍光を出射するβ−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ蛍光体や、アンバー色の蛍光を出射するＣａ−α−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ蛍光体、赤色の蛍光を出射する（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ蛍光体を用いることができる。また上記の材料を組み合わせ、その比率を調整することで、出射光９１の白色の色度を白昼光色、昼白色、電球色などに調整することができる。また、出射光９１の色を、白色以外の緑色、オレンジ色、赤色などに自由に調整することもできる。
【０１５４】
また波長変換部材１０には蛍光体粒子のほかに、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＢＮなどの微粒子を混合することで散乱性を調整し、出射光９１の色度、光束などを調整することができる。
【０１５５】
第２接着層７０は、例えば、熱伝導率がシリコーン接着剤よりも大きいＳｎ、Ａｇ、Ｃｕからなる低融点半田を用いることで、波長変換部材１０で発生した熱を基台５０に放熱することができる。
【０１５６】
（実施の形態２）
続いて実施の形態２に係る波長変換素子及び発光装置について説明する。実施の形態２に係る波長変換素子は、主に波長変換部材の構成において実施の形態１に係る波長変換素子１と相違する。したがって、以下では、本実施の形態に係る波長変換素子と、実施の形態１に係る波長変換素子１との相違点を中心に図面を用いて説明する。
【０１５７】
図１５は、本実施の形態に係る波長変換素子１Ａの構成を示す模式的な断面図である。
【０１５８】
波長変換素子１Ａは、実施の形態１に係る波長変換素子１と同様に表面に波長変換部材１０が形成された第１支持部２２と、第１支持部２２を支持する第２支持部３２とを備える。第２支持部３２の第２支持面３２ａに、第１支持部２２が接着され、そして第１支持部２２の第１支持面２２ａに板状の波長変換部材１０が固着される。
【０１５９】
そして、実施の形態１に係る波長変換素子１と同様に、第２支持面３２ａの平面視において、第２支持部３２に内包されるように第１支持部２２が配置される。さらに、波長変換部材１０のエッジの一部が第１支持面２２ａのエッジの一部の外側にある構成である。つまり、実施の形態１に係る波長変換素子１と同様に、波長変換部材１０は、第１支持面２２ａの平面視において第１支持面２２ａの外側に配置された張出部１０ｐを有する。
【０１６０】
第１支持部２２は、第２支持部３２より外形が小さい矩形で板状の基板で構成される。そして廉価で熱伝導率の高い材料が好ましい。第１支持部２２は、例えば厚み０．１ｍｍ、外形０．６ｍｍ角の板状のシリコンであり、そして、第１支持部２２の一方の面が第１支持面２２ａで反対の面が第１固定面２２ｂである。第１支持面２２ａの上には、反射部材２４が形成され、反射部材２４は、例えば第１支持面２２ａ側から順番に、厚み５０ｎｍのＳｉＯ２、厚み５０ｎｍのＴｉ、２００ｎｍのＡｇの金属を含む反射部材２４の上に、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３及びＴｉＯ２などからなる誘電体多層膜が形成された増反射膜である。そして反射部材２４と波長変換部材１０との間には、例えばシリコーン樹脂である接合層６１が配置され、第１支持部２２に波長変換部材１０を固着させる。
【０１６１】
そして、波長変換部材１０は、例えばセラミック蛍光体である。具体的には、式（Ｙ，Ｌｕ，Ｓｍ，Ｇｄ）３（Ｇａ，Ａｌ，Ｉｎ）５Ｏ１２：Ｃｅで表されるセリウム賦活イットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ：Ｃｅ）系蛍光体からなるセラミックである。波長変換部材１０は、例えば、厚み０．０８ｍｍ、外形０．６５ｍｍ角の板状である。波長変換部材１０は、第１支持部２２よりもわずかに外形が大きいため、容易に本実施の形態に係る波長変換素子１Ａを形成できる。
【０１６２】
続いて図１６を用いて、本実施の形態に係る波長変換素子１Ａの製造方法について説明する。図１６は、本実施の形態に係る波長変換素子１Ａの製造方法を説明する模式的な断面図である。
【０１６３】
まず、図１６の断面図（ａ）に示すように、シリコンウエハである第１支持部Ａ２２を準備し、表面に反射部材Ａ２４、第１金属膜Ａ２６を成膜する。このとき、蒸着装置などの成膜装置を用いて、第１支持部Ａ２２の第１支持面Ａ２２ａ側に、まずＴｉ密着層とＡｇ反射層を順に成膜し、続いて、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２などからなる誘電体多層膜を成膜し、反射部材Ａ２４を形成する。
【０１６４】
そして、第１支持面Ａ２２ａと反対の面である第１固定面Ａ２２ｂに、Ｔｉ密着層、Ｐｔバリア層及びＡｕ層を成膜し、第１金属膜Ａ２６を形成する。続いて、ダイシングブレードを用いて、第１支持部Ａ２２の第１固定面Ａ２２ｂ側から溝Ａ２２ｃを形成する。
【０１６５】
続いて、図１６の断面図（ｂ）に示すように、ブレード９０（図１６では図示せず）により第１支持部Ａ２２を割断する。その結果、分離された第１支持基板Ａ２９を製造することができる。図１６の断面図（ｂ）に示すように、第１支持基板Ａ２９は、第１支持部２２と、反射部材２４と、第１金属膜２６とを有する。
【０１６６】
続いて、図１６の断面図（ｃ）に示すように第２支持部３２を準備する。第２支持部３２の表面には、例えばＴｉ、Ｐｔ、Ａｕからなる第２金属膜３４を形成する。そして、第１支持基板Ａ２９の外形に合ったサイズの、ＡｕＳｎである第１接着層６０を形成する。なお、第１接着層は、ＡｕＳｎ以外の半田でもよい。このように第１接着層６０として半田を用いることにより、波長変換素子１の放熱性を高め、かつ、製造を簡易化できる。この第１接着層６０の上部から第１支持基板Ａ２９の第１固定面２２ｂを第２支持部３２上に配置し、例えば３５０℃で第２支持部３２を加熱する。このようにして、第１支持部２２と第２支持部３２とを強固に固定できる。
【０１６７】
続いて、図１６の断面図（ｄ）に示すように第１支持面２２ａ上に接合層６１を形成する接着剤を塗布し、その上方より波長変換部材１０を接着する。このような製造方法を用いることで、第１支持部２２と第２支持部３２とが強固に固定された波長変換素子１Ａを簡単に製造することができる。
【０１６８】
以上のように、板状の波長変換部材１０を第１支持部２２に接着することにより、容易に波長変換素子１Ａを製造できる。また、波長変換素子１Ａ及びそれを備える発光装置は、実施の形態１に係る波長変換素子１及び発光装置１０１と同様の効果を奏する。
【０１６９】
（実施の形態３）
［３−１．発光装置及び投光装置の全体構成］
続いて図面を用いて実施の形態２に係る発光装置及び投光装置について説明する。図１７は、本実施の形態に係る発光装置１０１Ｂ及び投光装置２０１Ｂの構成を示す模式的な断面図である。
【０１７０】
実施の形態３に係る発光装置１０１Ｂ及び投光装置２０１Ｂは、実施の形態１と同様に波長変換素子１Ｂと半導体発光装置１１０とを備える。
【０１７１】
発光装置１０１Ｂにおいて、半導体発光装置１１０と波長変換素子１Ｂとは基台５０に固定される。基台５０は、実施の形態１と同様に、図中のＤｙ軸方向の長さ方向に長く、Ｄｘ方向の幅が狭く、Ｄｚ軸方向の厚みが薄い、アルミニウム合金などの金属で構成される筐体である。本実施の形態において、半導体発光装置１１０は、例えば、ＴＯ−ＣＡＮタイプの半導体レーザであり、プリント回路板１６０に接続される。半導体発光装置１１０には、半導体発光素子１１１が実装される。そして、半導体発光装置１１０は、基台５０の底面に形成された開口部に挿入される。半導体発光素子１１１から出射する出射光８１はＤｚ軸方向に出射される。
【０１７２】
集光光学系１２０は、レンズ１２０ａと反射ミラーである光学素子１２０ｂで構成される。そして、波長変換素子１Ｂとレンズ１２０ａと光学素子１２０ｂは、半導体発光装置１１０の上面に配置される。
【０１７３】
発光装置１０１Ｂには、さらに光検出器１３０が実装されたプリント回路板１６０を備える。プリント回路板１６０は基台５０の底面側に配置され、プリント回路板１６０には外部回路との接続用のコネクタ１７０が接続される。
【０１７４】
半導体発光素子１１１は、光導波路の幅が１０μｍ以上のマルチモードレーザであり、出射光８１の拡がり角がＤｙ軸方向よりもＤｘ軸方向の方が大きくなるように固定される。つまり、半導体発光素子１１１の積層方向がＤｘ軸方向になるように固定する。これにより、集光光学系１２０を構成する部材であるレンズ１２０ａ及び光学素子１２０ｂの厚み、つまりＤｚ軸方向の長さを小さくすることができる。
【０１７５】
光学素子１２０ｂは、例えば、凹面ミラー面が形成された反射ミラーである。この構成により半導体発光素子１１１から図１７における上向き、つまりＤｚ軸方向の負から正に向かう向きに出射した出射光８１は、レンズ１２０ａより集光する光となり、光学素子１２０ｂに入射する。光学素子１２０ｂに入射した出射光８１は、光学素子１２０ｂの凹面ミラー面で図１７における下向き、つまりＤｚ軸方向の正から負に向かう向きに反射し、波長変換素子１Ｂに斜め上方から照射する励起光８２となる。波長変換素子１Ｂに照射された励起光８２は、波長変換素子１Ｂの波長変換部材１０で一部の光が変換され、蛍光９３及び散乱光９２ａで構成される出射光９１となり発光装置１０１Ｂから出射される。
【０１７６】
発光装置１０１Ｂから出射された出射光９１は、投光部材２２０で、ほぼ平行光である出射光２９５となり投光装置２０１Ｂから出射する。本実施の形態では投光部材２２０は、パラボリックミラーなどの曲面ミラーである。
【０１７７】
上記の発光装置１０１Ｂには、コネクタ１７０が備えられる。コネクタ１７０は、外部回路との接続が可能なコネクタである。これにより半導体発光装置１１０及びプリント回路板１６０に外部から電力を印加することができる。発光装置１０１Ｂはさらにフォトダイオードなどの光検出器１３０を備える。光検出器１３０は、プリント回路板１６０上に実装される。これにより波長変換素子１Ｂからの光を受光して、発光装置１０１Ｂの発光状態を外部へ検出信号として出力できる。また、波長変換素子１Ｂの上部、つまりＤｚ軸方向に、例えばカバーガラスである透光部材１４０が配置される。透光部材１４０は、基台５０と同様にアルミニウムなどの金属で形成されたホルダ１５１に取り付けられ、基台５０の凹部の開口部を覆うように固定される。これにより、発光装置１０１Ｂを構成する集光光学系１２０や波長変換素子１Ｂを保護することができる。本実施の形態に係る発光装置１０１Ｂは、半導体発光装置１１０と集光光学系１２０とを、電気配線に用いるプリント回路板１６０の上方に配置し、下方に配置された波長変換素子１Ｂに斜め上方から励起光８２を入射することができる。このための発光装置１０１Ｂを、薄型化できる。
【０１７８】
また、上記構成において、光学素子１２０ｂを用いて、励起光８２のビーム形状を整形してもよい。この構成により、波長変換素子１に照射される励起光８２の光強度分布を均一にすることができる。
【０１７９】
さらに、発光装置１０１Ｂは半導体レーザ装置である半導体発光装置１１０と蛍光体を含む波長変換素子１Ｂを用いて発光させる。このため、波長変換素子１Ｂから輝度が高い光を出射することができる。そして投光部材２２０を用いて、発光装置１０１Ｂから出射光を遠方に照射できる。
【０１８０】
［３−２．波長変換素子］
本実施の形態に係る波長変換素子１Ｂの詳細な構成を、図面を用いて説明する。図１８は、本実施の形態に係る発光装置１０１Ｂの波長変換素子１Ｂ近傍の拡大図である。
【０１８１】
本実施の形態に係る波長変換素子１Ｂは、平面視で矩形又は平行四辺形の第１支持部２２を有する。つまり、第１支持部２２は、矩形又は平行四辺形の第１支持面２２ａを有する。そして波長変換部材１０は、第１支持面２２ａの外縁の少なくも１辺については、波長変換部材１０の一部が第１支持面２２ａの外側にあり、張出部１０ｐを形成する。そして、張出部１０ｐには、励起光８２が照射される。本実施の形態においては、励起光８２の入射側に、波長変換部材１０の張出部１０ｐが形成される。したがって、波長変換部材１０の張出部１０ｐで、出射光の明瞭な端部を形成することができ、かつ、明瞭な端部が不要な部分は、励起光８２の照射領域をカバーできるように波長変換部材１０の領域を大きくすることができる。したがって、発光装置１０１Ｂを投光装置に用いた場合、必要な部分に明瞭な端部を形成するとともに、励起光８２が不要に波長変換部材１０の外側に照射され、波長変換部材１０からの出射光の光量が低下するのを抑制することができる。
【０１８２】
本実施の形態に係る発光装置１０１Ｂの基台５０には凹部５０ａが形成され、凹部５０ａの底面に波長変換素子１Ｂが固定される。
【０１８３】
波長変換素子１Ｂは基台５０に第２接着層７０により固着される。第２接着層７０は、例えば、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂をベースにした接着樹脂や、ＡｕＳｎや（Ｓｎ、Ａｇ、Ｃｕ）をベースにした半田を用いることができる。
【０１８４】
波長変換素子１Ｂは、例えばシリコン基板である第２支持部３２と、第２支持部３２上に固定された第１支持部２２とを備える。本実施の形態において第２支持部３２の表面である第２支持面３２ａはエッチング処理により表面に凹凸が形成され、その表面に第２金属膜３４が形成される。
【０１８５】
また、本実施の形態に係る第１支持部２２の側面２２ｓは凹凸を有する。これにより、側面２２ｓに入射する励起光８２を散乱させることができるため、励起光８２が迷光となって出射されることをより一層抑制できる。また、波長変換素子１Ｂから出射される出射光のエッジをより一層明瞭化できる。
【０１８６】
また、波長変換部材１０は第１支持面２２ａ上の光源側寄りに配置される。つまり、第１支持面２２ａの励起光８２の入射側の波長変換部材１０の端部は、第１支持面２２ａの外側に配置されており、張出部１０ｐを形成する。一方で、反対側の波長変換部材１０の端部は第１支持面２２ａの端部より内側に配置されている。
【０１８７】
励起光８２は、第１支持部２２の光源側端部を照射する。そして第１支持部２２の光源側と反対側においては、励起光強度が十分低くなる位置に、第１支持部２２の端部が配置されるように励起光８２が照射される。これにより励起光８２の入射側の端部のみが明瞭な投影像を形成することができる。
【０１８８】
また本実施の形態において、側面２２ｓが凹凸面である。したがって、側面２２ｓに入射した励起光８２は側面２２ｓで散乱されるため、励起光８２の入射側における波長変換部材１０の端部に対応した投影像の端部を明瞭にすることができる。
【０１８９】
さらに本実施の形態に係る発光装置１０１Ｂにおいては、基台５０における波長変換素子１Ｂを格納した凹部５０ａの上部に遮光カバー５１を配置する。これにより側面２２ｓで反射した反射光９２ｂは凹部５０ａと遮光カバー５１との間の空間を多重反射して、減衰する。この結果、投影像の端部をより明瞭にすることができる。
【０１９０】
また、本実施の形態においては第２支持部３２の側面と凹部５０ａとの間の一部又は全部を、樹脂７５で埋める。これにより波長変換部材１０から第２支持部３２に伝わる熱をより効果的に基台５０に放熱させることができる。
【０１９１】
［３−３．製造方法］
続いて、図面を用いて本実施の形態に係る波長変換素子１Ｂの製造方法の特徴を説明する。図１９は、本実施の形態に係る波長変換素子１Ｂの製造方法を示す模式的な平面図である。
【０１９２】
波長変換素子１Ｂは、平面視で矩形又は平行四辺形の第１支持部２２を有する。そして波長変換部材１０は、第１支持面２２ａの外縁の少なくも１辺については、波長変換部材１０の一部が第１支持面２２ａの外側にあり、張出部１０ｐを形成する。そして、その部分には、励起光８２が照射される。
【０１９３】
図１９は、図５の断面図（ｃ）で示した、ウエハ状の第１支持部Ａ２２の平面図である。本実施の形態において波長変換部材Ａ１０はパターニングされている。そして、溝Ａ２２ｃで、図１９に示すように、４ｘ４＝１６分割される。
【０１９４】
このとき波長変換部材Ａ１０のパターニングと溝Ａ２２ｃの位置とを調整することで、本実施の形態に係る波長変換部材１０のさまざまな形態を容易に製造することができる。
【０１９５】
つまり、例えば、図１９の溝Ａ２２ｃで切断された１６個の第１支持部のうち、左端最上部の第１支持部は、２辺に波長変換部材の張出部が形成され得る。また左端上から２番目の第１支持部は、３辺に波長変換部材の張出部が形成され得る。同様に左端最下部の第１支持部は、１辺のみに波長変換部材の張出部１０ｐが形成され得る。
【０１９６】
［３−４．発光装置を用いた投光装置］
続いて、本実施の形態に係る発光装置１０１Ｂを用いて投光装置２０１Ｂを構成し、投射像を形成した場合の効果について図面を用いて説明する。図２０は、本実施の形態に係る発光装置１０１Ｂを用いた投光装置２０１Ｂ、及び、投光装置２０１Ｂから投影される投射像を示す模式的な斜視図である。
【０１９７】
本実施の形態に係る発光装置１０１Ｂ及び投光装置２０１Ｂは図１７の断面図に示したものと同様の構成を有し、出射光２９５を照射対象物１９９に照射させた場合の模式的な斜視図である。
【０１９８】
発光装置１０１Ｂの基台５０には、図示しないプリント回路板にコネクタ１７０が取り付けられており、コネクタ１７０は図２０における手前側に配置される。図示しない半導体発光装置などは、ホルダ１５１により覆われ、図示しない波長変換素子の上方には曲面ミラーである投光部材２２０が配置され、基台５０に固定される。波長変換部材から出射された出射光は投光部材２２０により図２０の奥方向に出射光２９５として出射され、スクリーンなどの照射対象物１９９に照射される。図２０では、出射光２９５の照射パターンを図示しているが、ハッチング部分は光強度が低い部分で、白色になるにつれ光強度が強いことを表す。
【０１９９】
本実施の形態に係る発光装置１０１Ｂにおいて、波長変換部材は２辺の端部が張出部を形成している。この場合、投影像９９において、例えば投影像９９の上端９９Ｕ及び左端９９Ｌに明瞭な端部が形成され、投影像９９の下端９９Ｄ及び右端９９Ｒにはなだらかに光強度が低下する端部を形成することができる。
【０２００】
このように本実施の形態に係る発光装置１０１Ｂを用いることで、自由に投影像のパターンを形成することができる。
【０２０１】
（実施の形態３の変形例１）
続いて、図２１を用いて実施の形態３の変形例１に係る波長変換素子について説明する。図２１は、本変形例に係る波長変換素子における波長変換部材１０の端部付近を示す模式的な断面図である。図２１の断面図（ａ）〜（ｄ）は、本変形例に係る波長変換素子の構成例を示す。
【０２０２】
図２１の断面図（ａ）に示す構成例では、反射部材２４が第１支持面２２ａの端部（図２１に示す基準線Ｅ１０に対応）よりも第１支持面２２ａの内側に位置する。この構成により、第１支持部２２の切断面に反射部材２４が存在しない。このため、第１支持部２２を切断する際に、切断時の応力により、反射部材２４と第１支持部２２との間、又は反射部材２４と波長変換部材１０との間が剥がれることを抑制できる。したがって、反射部材２４と第１支持部２２との間、又は反射部材２４と波長変換部材１０との間が剥がれることに伴って、波長変換部材１０と第１支持部２２との接触面積が減少し、端部において、熱抵抗の増大が発生するのを抑制することができる。この構成において、波長変換部材１０の端部で励起光８２を蛍光に変換する際に発生する熱を効率よく第１支持基板に放熱させることができる。
【０２０３】
図２１の断面図（ｂ）に示す構成例では、波長変換部材１０の端部において、蛍光体粒子１０ａの濃度が波長変換部材１０の中央部分と比較して低い、又は、蛍光体粒子１０ａがなく透明結合部材１０ｂのみ領域があることを特徴とする。この構成により波長変換部材１０の端部で励起光８２を蛍光に変換する際に発生する熱量を低減させることができる。一方で、波長変換部材１０の内側の領域、つまり、端部以外の領域に存在する蛍光体粒子１０ａで発生した蛍光の一部は、透明結合部材１０ｂを伝搬して波長変換部材１０の側面１０ｓまで到達する。したがって、波長変換部材１０における蛍光体粒子１０ａの濃度が大きい内側領域だけでなく端部からも出射光９１を出射させることができる。波長変換部材１０の端部の、蛍光体粒子１０ａの濃度が波長変換部材１０の中央部分と比較して低い、又は蛍光体粒子１０ａがなく透明結合部材１０ｂのみの領域の幅ＥＷは、波長変換部材１０の厚みの５倍以下、例えば、１５０μｍ以下とすることで、波長変換部材１０内部の蛍光体粒子１０ａの濃度が均一である場合と同等の発光分布を実現することができる。
【０２０４】
図２１の断面図（ｃ）に示す構成例では、波長変換部材１０端部の第１支持部２２の表面に段差２２ｘが形成され、さらに反射部材２４は段差２２ｘより内側に形成される。この構成により、第１支持部２２の切断面における厚みを小さくすることができるたえ、第１支持部２２をより容易に切断することができる。
【０２０５】
図２１の断面図（ｄ）に示す構成例では、反射部材２４が波長変換部材１０の端部より内側に形成され、さらに誘電体多層膜２４ｂが金属反射膜２４ａを覆うように形成される。言い換えると、本構成例では、誘電体多層膜２４ｂが金属反射膜２４ａの上面だけでなく、側面も覆う。この構成により金属反射膜２４ａを構成する、例えばＡｇなどの金属の酸化を抑制することができる。このため、長期間にわたる動作において金属反射膜２４ａの反射率が変化し、発光装置１０１Ｂの出射光の特性が変化するのを抑制することができる。
【０２０６】
（実施の形態３の変形例２）
続いて、図２２を用いて本実施の形態の変形例２に係る発光装置１０１Ｂ及び投光装置２０１Ｂについて説明する。図２２は、本実施の形態の変形例２に係る発光装置１０１Ｂ及び投光装置２０１Ｂの外観を示す斜視図である。
【０２０７】
本変形例に係る発光装置１０１Ｂ及び投光装置２０１Ｂは、図２０に示す発光装置１０１Ｂ及び投光装置２０１Ｂと、配置の向きにおいて相違し、その他の点において一致する本変形例では、Ｄｘ軸方向と鉛直方向とが平行となるように配置されている。つまり、Ｄｘ軸方向の一方の面を上側に配置して投光装置を構成した例である。
【０２０８】
本実施の形態において、投光装置２０１Ｂの下部にはヒートシンク２６０が配置される。そして半導体発光装置１１０で発生した熱は側面の基台５０を伝達し、ヒートシンク２６０に到達する。この構成により、半導体発光装置１１０へ電力を供給する配線が形成されたプリント回路板１６０を側面に、半導体発光装置１１０で発生した熱をヒートシンクに導く基台５０を下面に配置することができる。このため、発光装置１０１Ｂをより高温環境下で動作させることができる。
【０２０９】
また、投光装置２０１Ｂの厚み方向（ここではＤｘ軸方向）における寸法を変更せずに投光部材２２０の外形を大きくすることができる。したがって、照度が大きく、薄型の投光装置２０１Ｂを容易に構成することができる。
【０２１０】
このため、図２２の右上の車両２０２の模式図に示すように、投光装置２０１Ｂを、この方向で前照灯として車両２０２に搭載することで、薄型の前照灯を実現できる。したがって車両２０２の前面において、前照灯以外のカメラ、レーダー、センサーなどの安全装備を配置するための空間を設けることができ、また、デザインの自由度を高めることができる。このため、運転席からの死角が増えることを抑制しつつも、より多くの安全装備を配置し、安全性を高めたデザインの前面を容易に実現することができる。
【０２１１】
（実施の形態４）
続いて図２３を用いて、実施の形態４に係る波長変換素子について説明する。図２３は、本実施の形態に係る波長変換素子１Ｄの構成を示す概略断面図である。
【０２１２】
本実施の形態に係る波長変換素子１Ｄは、第１支持部２２が、ＧａＡｓ、Ｓｉなどの結晶基板であり、側面２２ｓが劈開により形成される点において、実施の形態１に係る波長変換素子１と相違し、その他の点において一致する。以下、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
【０２１３】
第１支持部２２は、劈開面が、第２支持部３２の表面の法線方向から有意な角度を有するように結晶面が配置されるように選択される。具体的には、第１支持部２２の母材としてウエハ表面の法線から結晶面がオフ角を有するウエハを利用する。そして図５に示した、第１支持部Ａ２２を切断する際に、溝Ａ２２ｃを利用して劈開する。
【０２１４】
そして、図２３に示すように、第１支持部２２における励起光８２の入射する側の側面２２ｓと、第２支持部３２とのなす角が鋭角となるように、第１支持部２２を第２支持部３２上に配置する。言い換えると、図１Ｃに示すように、第１支持部２２の励起光８２が入射する側の側面２２ｓの第１支持面２２ａ側の端部が、第１固定面２２ｂ側の端部より、第１支持面２２ａの平面視において、第１支持面２２ａの内側に位置する。さらに言い換えると、第１支持部２２の励起光８２が入射する側の側面２２ｓは、いわば逆メサ形状を有する。
【０２１５】
このように、第１固定面２２ｂが第１支持面２２ａの内側に配置されていることにより、第１支持部２２の側面２２ｓに入射した励起光８２が、側面２２ｓと第２支持面３２ａとの間で多重反射し易くなるため、励起光８２が迷光となって出射されることをより一層抑制できる。また、波長変換素子１Ｄから出射される出射光のエッジをより一層明瞭化できる。
【０２１６】
さらに本実施の形態においては、表面に波長変換部材Ａ１０が形成されたウエハ状の第１支持部Ａ２２を切断することによって第１支持部２２を形成する際に、劈開を用いるため、波長変換部材１０の張出部１０ｐを容易に形成することができる。
【０２１７】
以上のように、波長変換素子１Ｄにおいて、第１支持部２２の第１支持面２２ａに隣接する側面２２ｓの少なくとも一部は劈開面であってもよい。
【０２１８】
これにより、第１支持部２２を形成する際に、劈開面の位置及び角度を適宜調整することにより、所望の傾斜角度を有する側面を容易に形成することができる。
【０２１９】
（実施の形態５）
続いて、実施の形態５に係る波長変換素子について説明する。本実施の形態に係る波長変換素子は、第１支持部２２が、サファイアなどの透明基板である点において、実施の形態１に係る波長変換素子１と相違し、その他の点に置いて一致する。以下、本実施の形態に係る波長変換素子について、実施の形態１に係る波長変換素子１との相違点を中心に図面を用いて説明する。
【０２２０】
図２４は、本実施の形態に係る波長変換素子１Ｅの構成を示す概略断面図である。図２４に示すように、本実施の形態において、第１支持部２２の側面２２ｓに照射される励起光８２ｂは、大部分が第１支持部２２の側面２２ｓの表面で反射されずに透過し、第１支持部２２の内部を伝搬する。
【０２２１】
このとき、第１支持部２２に入射した励起光８２ｂは、第１支持部２２の上下に形成されている反射部材２４及び第１金属膜２６の間を多重反射する。このとき励起光８２ｂの一部又は全部が、反射部材２４又は第１金属膜２６で吸収されて、励起光８２ｂの光強度が低下する。励起光８２ｂの一部は、第１支持部２２の反対側から出射されるが、図２４において上向きに出射される出射光９１と異なり、進行方向が水平方向（つまり、横方向）であるため、出射光９１と混合されることを抑制できる。
【０２２２】
したがって、波長変換素子１Ｅから出射された出射光の投影像の端部を明瞭にすることができる。
【０２２３】
以上のように、本実施の形態に係る波長変換素子１Ｅにおいて、第１支持部２２は、透光性材料で形成されている。
【０２２４】
これにより、第１支持部２２の側面に入射した励起光８２ｂのうち、反射される成分の割合を低減できる。また、第１支持部２２の内部を伝搬する励起光８２ｂの少なくとも一部は、第１支持部２２などで吸収されるため、第１支持部２２から出射する励起光の強度を低下させることができる。したがって、励起光が迷光となって出射されることをより一層抑制できる。また、波長変換素子１Ｅから出射される出射光のエッジをより一層明瞭化できる。
【０２２５】
（実施の形態６）
続いて実施の形態６に係る波長変換素子及び発光装置について説明する。本実施の形態に係る発光装置は、波長変換素子の第１支持部を透過した励起光を用いて出射光を生成する点において、実施の形態１に係る発光装置１０１と相違する。以下、本実施の形態に係る波長変換素子及び発光装置について、実施の形態１に係る波長変換素子１及び発光装置１０１との相違点を中心に図面を用いて説明する。
【０２２６】
図２５は、本実施の形態に係る発光装置３０１の構成を示す模式的な断面図である。図２６は、本実施の形態に係る波長変換素子１Ｆの構成を示す模式的な断面図である。
【０２２７】
図２５に示すように、発光装置３０１は、主に、半導体発光装置１１０と、波長変換素子１Ｆと、基台５０とを備える。半導体発光装置１１０と波長変換素子１は基台５０に固定される。基台５０は円筒状の形状を有し、下方の開口部に半導体発光装置１１０が固定され、上方の開口部に波長変換素子１Ｆが固定される。
【０２２８】
半導体発光装置１１０はＴＯ−ＣＡＮパッケージに、ピーク波長が例えば４５０ｎｍの青色のレーザ光を出射する窒化物系半導体レーザ素子である半導体発光素子１１１が搭載される。半導体発光素子１１１には例えば幅４０μｍの光導波路１１１ａが形成され、光出力が３Ｗのレーザ光である出射光８１を出射する。半導体発光装置１１０は、円盤状のベース１１２と、ベース１１２上に形成されたポスト１１３と、ポスト１１３上に配置された半導体発光素子１１１とを有する。ベース１１２には、半導体発光素子１１１に電力を供給するリードピン１１４ａ、１１４ｂが形成される。そして、ポスト１１３を覆うように金属缶１１５がベース１１２に固定される。本実施の形態においては金属缶１１５に集光光学系１２０が固定される。集光光学系１２０は半導体発光素子１１１の上部の光軸上に配置される。集光光学系１２０は、出射光８１の入射側が曲率の大きい非球面レンズであり、入射側の反対側にマイクロレンズアレイが形成されている。そして、出射光８１は集光光学系１２０でビーム形状を整形されながら集光される励起光８２となり波長変換素子１Ｆの波長変換部材１０に集光される。
【０２２９】
波長変換素子１Ｆは、図２５に示すように基台５０に固定される。より詳しくは、図２６に示すように波長変換素子１Ｆの第２支持部３２が基台５０に第２接着層７０で固定される。波長変換素子１Ｆは、例えばＹＡＧ蛍光体などを含む波長変換部材１０が第１支持部２２上に、例えば波長４９０ｎｍ以下の光を透過し、波長４９１ｎｍ以上の光を反射するダイクロイックミラーである反射部材２４が形成され、その上に波長変換部材１０が固定される。波長変換部材１０の一部は第１支持部２２の端よりも外部に出ている張出部１０ｐを形成している。図２６に示す例では、波長変換部材１０の全周にわたって張出部１０ｐが形成されている。
【０２３０】
第２支持部３２及び第１支持部２２は例えばサファイアなどの透明部材である。第１支持部２２の周辺には例えばＴｉＯ２などのナノ粒子である光散乱粒子が混合された透明結合部材で構成された反射部材１３４が形成される。このとき第１支持部２２は有意な高さを有するため反射部材１３４を容易に形成することができる。
【０２３１】
励起光８２は、第２支持部３２から入射し、第１支持部２２に入射され、一部は第１支持部２２の側面２２ｓで反射し、波長変換部材１０に入射する。このとき、励起光８２の一部は側面２２ｓで反射されるため、波長変換部材１０の端部にも中央部と同等の光強度の励起光が入射される。波長変換部材１０に入射した励起光８２は、波長変換部材１０により一部は散乱光９２ａ、他の一部は蛍光９３となる。そして波長変換部材１０から、散乱光９２ａと蛍光９３とが混合した出射光９１が、励起光８２が入射した面と反対の面から出射される。そして、図２６に示す例では、第１支持部２２よりも波長変換部材１０の外形が大きく、波長変換部材１０の全周にわたって張出部１０ｐが形成されているため、第１支持部２２の側面２２ｓから励起光が出射され、投影像のエッジを不明瞭にすることを抑制することができる。この結果、発光装置３０１から出射された出射光９１を、図示しない投光部材を用いて投影した場合、照射対象物において、端部が明瞭な投影像を投影させることができる。
【０２３２】
（実施の形態７）
続いて実施の形態７に係る発光装置及び投光装置について説明する。本実施の形態に係る発光装置及び投光装置は、半導体発光装置１１０と波長変換素子１との間において、光ファイバーを用いて励起光を導光する点において、実施の形態１に係る発光装置１０１及び投光装置２０１と相違する。以下、本実施の形態に係る発光装置及び投光装置について、実施の形態１に係る発光装置１０１及び投光装置２０１との相違点を中心に図面を用いて説明する。
【０２３３】
図２７は、本実施の形態に係る発光装置１０１Ｇ及び投光装置４０１の構成を示す模式的な断面図である。
【０２３４】
実施の形態７の発光装置１０１Ｇ及び投光装置４０１は、実施の形態１と同様に波長変換素子１と半導体発光装置１１０とを備える。さらに、発光装置１０１Ｇは、コリメートレンズ１２１と、集光レンズ１２２と、光ファイバー３２０と、集光光学系１２０とを備える。本実施の形態の半導体発光装置１１０は、実施の形態６の半導体発光装置とほぼ同じ構成である。本実施の形態において、金属缶１１５は、半導体発光素子１１１が搭載されたポスト１１３を覆うように、ベース１１２に固定され、コリメートレンズ１２１は金属缶１１５に固定される。コリメートレンズ１２１は、半導体発光装置１１０から出射された出射光８１をコリメートする非球面レンズであり、コリメート光８４を出射する。集光レンズ１２２は、コリメート光８４を集光するレンズであり、収束光８５を出射する。光ファイバー３２０は、励起光を伝播する導光部材であり、入射された収束光８５を導光して、出射光８６を出射する。出射光８６は、実施の形態１などと同様に、集光光学系１２０によって集光され、励起光８２として、波長変換素子１に照射される。
【０２３５】
発光装置１０１Ｇは、さらに基台５０及び３５０と、押さえ部３５１と、ホルダ４５０とを備える。発光装置１０１Ｇにおいて、半導体発光装置１１０は基台３５０に固定される。一方、波長変換素子１は、半導体発光装置１１０が固定された基台３５０とは異なる基台５０に固定される。
【０２３６】
半導体発光装置１１０は、ベース１１２が、凹部の形状を有する基台３５０と、リング状の押さえ部３５１とにより挟み込まれるように固定される。このとき、ベース１１２と基台３５０と押さえ部３５１とで囲まれる空間には高熱伝導性の樹脂３５２が充填され、半導体発光装置１１０で発生した熱を基台３５０に容易に伝熱させる。また、基台３５０の凹部、及び、押さえ部３５１の側面には、ねじ山が形成されている。これにより、押さえ部３５１を、基台３５０の凹部に捻じ込むことで半導体発光装置１１０を締め付け力（軸力）で挟み込むことができる。この構成により、半導体発光装置１１０を基台３５０に対して強固に固定させることができる。
【０２３７】
さらに基台３５０には、集光レンズ１２２が固定されたホルダ４５０が溶接部４５５などにより基台３５０に位置あわせされた状態で強固に固定される。
【０２３８】
基台５０は、実施の形態１と同様に、図中のＤｙ方向の長さ方向に長く、Ｄｘ方向の幅が狭く、Ｄｚ方向の厚みが薄い、アルミニウム合金などの金属で構成される筐体である。
【０２３９】
集光光学系１２０は、レンズ１２０ａとプリズムである光学素子１２０ｂで構成される。そして、波長変換素子１とレンズ１２０ａと光学素子１２０ｂは、基台５０の底面に配置される。
【０２４０】
発光装置１０１Ｇには、さらに光検出器１３０が実装されたプリント回路板１６０が基台５０の底面側に配置される。そして、外部回路との接続用のコネクタ１７０がプリント回路板１６０に接続される。
【０２４１】
光学素子１２０ｂは、実施の形態１に係る光学素子１２０ｂと同様のプリズムである。この構成により光ファイバー３２０からＤｙ軸方向に出射した出射光８６は、レンズ１２０ａより集光され、光学素子１２０ｂに入射する。光学素子１２０ｂに入射した出射光８６は、光学素子１２０ｂで下方、つまりＤｚ軸の正から負に向かう向きに屈折し、波長変換素子１に斜め上方から照射する励起光８２となる。波長変換素子１に照射された励起光８２は、波長変換素子１の波長変換部材１０で一部が蛍光に波長変換され、蛍光９３及び散乱光９２ａで構成される出射光９１となり発光装置１０１Ｇから出射される。
【０２４２】
発光装置１０１Ｇから出射された出射光９１は、例えば曲面ミラーなどの投光部材２２０で、ほぼ平行光である出射光２９５となり投光装置４０１から出射する。本実施の形態では投光部材２２０は、パラボリックミラーなどの曲面ミラーである。
【０２４３】
上記の発光装置１０１Ｇは、コネクタ１７０を備えられる。コネクタ１７０は、外部回路との接続が可能なコネクタである。これにより光検出器１３０を有するプリント回路板１６０に外部から電力を印加することができる。これにより波長変換素子１からの光を受光して、発光装置１０１の発光状態を外部へ検出信号として出力できる。また、波長変換素子１の上部に、例えばカバーガラスである透光部材１４０が配置される。透光部材１４０は、基台５０と同様にアルミニウムなどの金属で形成されたホルダ１５１に取り付けられ、基台５０の凹部の開口部を覆うように固定される。これにより、発光装置１０１Ｇを構成する集光光学系１２０や波長変換素子１を保護することができる。本実施の形態に係る発光装置１０１は、半導体発光装置１１０と集光光学系１２０とを、電気配線に用いるプリント回路板１６０の上方に配置し、下方に配置された波長変換素子１に斜め上方から励起光８２を入射することができる。このための発光装置１０１の厚みを薄くし、投光装置４０１を小型化することができる。
【０２４４】
また、上記構成において、光学素子１２０ｂを用いて、励起光８２のビーム形状を整形してもよい。この構成により、波長変換素子１に照射される励起光８２の光強度分布を均一にすることができる。
【０２４５】
以上のような構成を有する発光装置１０１Ｇ及び投光装置４０１においても、実施の形態１に係る発光装置１０１及び投光装置２０１と同様の効果を奏することができる。また、本実施の形態では、光ファイバーを用いて励起光を導光するため、半導体発光装置１１０及び基台５０の配置の自由度を高めることができる。
【０２４６】
（実施の形態８）
続いて実施の形態８に係る発光装置及び投光装置について説明する。本実施の形態に係る発光装置及び投光装置は、半導体発光装置１１０と波長変換素子１Ｂとの間において、可動ミラーユニットを用いて励起光を波長変換部材の表面に対して走査しつつ照射する点が、実施の形態３に係る発光装置１０１Ｂ及び投光装置２０１Ｂと相違する。以下、本実施の形態に係る発光装置及び投光装置について、実施の形態３に係る発光装置１０１Ｂ及び投光装置２０１Ｂとの相違点を中心に図面を用いて説明する。
【０２４７】
図２８は、本実施の形態に係る発光装置１０１Ｆ及び投光装置５０１の構成を示す模式的な断面図である。図２９は、本実施の形態に係る波長変換素子１Ｂ及びその周辺の拡大断面図である。図３０は、本実施の形態に係る投光装置５０１、及び、投光装置５０１から投影される投射像９９を示す模式的な斜視図である。
【０２４８】
図２８に示すように、本実施の形態に係る発光装置１０１Ｆ及び投光装置５０１は、実施の形態３と同様に波長変換素子１Ｂと半導体発光装置１１０と集光光学系１２０とを備える。集光光学系１２０は、レンズ１２０ａと反射ミラーである光学素子１２０ｂとを備える。
【０２４９】
そして、発光装置１０１Ｆは、レンズ１２０ａと光学素子１２０ｂとの間の光路に、可動ミラーユニット５２０を備える。
【０２５０】
可動ミラーユニット５２０は、位置及び姿勢の少なくとも一方を変動させ得るミラーである可動ミラー５２０ａと、可動ミラー５２０ａを図示しない支持部により保持するホルダ５２０ｂとで構成される。可動ミラー５２０ａは、図２８に示されるＤｙ方向に対して、Ｄｚ方向に傾斜したＤｙ１方向に対してミラー面が平行になるように固定される。支持部は、例えばトーションバーなどの、図２８中のＤｘ方向に伸びる支持部材であり、可動ミラー５２０ａをＤｙ１方向を中心軸として回転する方向に傾斜させることが可能である。可動ミラー５２０ａのホルダ５２０ｂに対する傾斜角度は、ホルダ５２０ｂとの間の静電力又は電磁力によって変えられる。
【０２５１】
半導体発光装置１１０は、第２基台５５０に固定され、第２基台５５０は基台５０に固定される。可動ミラーユニット５２０は、第３基台５４０に固定され、第３基台５４０は基台５０に固定される。
【０２５２】
発光装置１０１Ｆには、プリント回路板１６０が基台５０の底面側に配置される。また、プリント回路板１６０には、半導体発光装置１１０が接続された第２プリント回路板１６０ｂ、可動ミラーユニット５２０の配線、及び、外部回路との接続用のコネクタ１７０が接続される。
【０２５３】
半導体発光装置１１０から出射された出射光は、レンズ１２０ａで集光され出射光８３となる。出射光８３は、可動ミラー５２０ａで反射された後、光学素子１２０ｂでさらに反射され励起光８２として、波長変換素子１Ｂに照射される。
【０２５４】
波長変換素子１Ｂに照射された励起光８２は、波長変換素子１Ｂの波長変換部材１０で一部が蛍光に波長変換され、蛍光９３及び散乱光９２ａで構成される出射光９１となり発光装置１０１Ｆから出射される。
【０２５５】
上記の発光装置１０１Ｆは、コネクタ１７０を備える。コネクタ１７０は、外部回路との接続が可能なコネクタである。コネクタ１７０を介して可動ミラーユニット５２０と半導体発光装置１１０とに接続されるプリント回路板１６０に外部から電力を印加することができる。これにより半導体発光装置１１０と可動ミラーユニット５２０とに印加する電力を調整することで、波長変換素子１Ｂから出射される出射光９１の発光パターンをより自由に設定することができる。
【０２５６】
図２９は、図２８の波長変換素子１Ｂ付近の拡大断面図であり、図中の右上には、波長変換素子１Ｂを上面から観察した（つまり、第２支持部３２の上面視における）上面図を併記し、上面図における方向を明確にするためＤｘ方向とＤｙ１方向を記載している。
【０２５７】
図２９の上面図には、ある時点における励起光８２の照射領域８２Ｓを示す。本実施の形態では、可動ミラー５２０ａの傾斜方向を変化させることで、照射領域８２Ｓを図２９に示すＤｘ方向に平行な方向であるＳｘ１方向又はＳｘ２方向に移動、つまり走査させることができる。この照射領域８２Ｓを、人間の目の残像時間よりも十分短い時間で周期的に走査させることで、走査範囲である走査領域８２Ｗを見かけ上の発光領域として波長変換素子１Ｂを発光させることができる。
【０２５８】
このとき、走査領域８２Ｗの一部において、励起光８２が照射されないように、半導体発光装置１１０と可動ミラーユニット５２０とに印加する電力とタイミングとを調整することで、図３０に示すように、投影対象物１９９に形成される投影像９９に非照射領域５９９を形成することができる。この非照射領域５９９は、投影範囲中の任意の位置に配置することできる。このため本実施の形態の投光装置を車両の前照灯に用いた場合には、アダプティブ・ドライビング・ビーム（Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｄｒｉｖｉｎｇ  Ｂｅａｍ）に適用することが可能になる。
【０２５９】
さらに本実施の形態においては、図２９に示すように励起光８２の一部は、波長変換素子１Ｂの入射側に対して反対側の波長変換部材１０の端部に照射され、波長変換部材１０に入射されない励起光は、第２支持部３２で反射され反射光９２ｃとして遮光カバー５１に一部が照射され吸収される。つまり、波長変換部材１０に入射されない励起光は、第２支持部３２と遮光カバー５１との間で多重反射され、吸収される。このため、このような光は出射光９１にほとんど寄与しない。したがって、図３０に示すように、投影像９９の上部の端部である投影像の上端９９Ｕにおいて明部と暗部とのコントラストが高い投影像９９を形成することができる。このコントラストは、投影像９９の左端９９Ｌ、右端９９Ｒ，下端９９Ｄと比べ、有意にコントラストを高くできる。このような上端９９Ｕのコントラストが高い投影像９９を出射する本実施の形態に係る投光装置５０１は、車両のすれ違い前照灯として有用である。
【０２６０】
以上のような構成を有する発光装置１０１Ｆ及び投光装置５０１においても、実施の形態１に係る発光装置１０１及び投光装置２０１と同様の効果を奏することができる。また、本実施の形態では、可動ミラーユニット５２０を用いて励起光８２を波長変換素子１Ｂ上で走査するため、投影像９９のパターンの自由度を高めることができる。
【０２６１】
（その他の変形例など）
以上、本開示の窒化物系半導体レーザ素子について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、これらの実施の形態に限定されない。本開示の主旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、実施の形態における一部の構成要素を組み合わせて構築される別の形態も、本開示の範囲内に含まれる。
【０２６２】
例えば、上記各実施の形態において、波長変換部材１０は、いずれも張出部１０ｐを有したが、波長変換素子から出射される投影像のエッジを十分に明瞭化するために、必ずしも波長変換部材１０は、張出部１０ｐを有さなくてもよい。第２支持面３２ａから突出する第１支持部２２の形状と、励起光８２の入射方向とを適切に設定することによって、波長変換素子から出射される投影像のエッジを十分に明瞭化できる。例えば、第２支持面３２ａから第１支持面２２ａまでの高さをＨ、波長変換部材１０の最小幅をＷ１、励起光８２の入射方向と第１支持面２２ａの法線とのなす角度をθとして、Ｈ／ｔａｎθ＞Ｗ１／１０が成り立てば、波長変換素子から出射される投影像のエッジを十分に明瞭化できる。発光装置１０１において、励起光の入射角度と、第１支持部２２の形状とによって、十分にエッジを明瞭化できる場合には、波長変換部材１０は、張出部１０ｐを有さなくてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０２６３】
本開示に係る波長変換素子及び発光装置は、照度分布を容易に制御することができるため、車両用前照灯、スポットライト用光源などの各種照明装置などにおいて有用である。
【符号の説明】
【０２６４】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ  波長変換素子
１０、Ａ１０、Ａ１０ａ、Ａ１０ｂ  波長変換部材
１０ａ  蛍光体粒子
１０ｂ  透明結合部材
１０ｐ  張出部
１０ｓ、２２ｓ、２２ｓ１、２２ｓ２  側面
２２、Ａ２２  第１支持部
２２ａ、Ａ２２ａ  第１支持面
２２ｂ、Ａ２２ｂ  第１固定面
２４、１３４、Ａ２４  反射部材
２４ａ  金属反射膜
２４ｂ  誘電体多層膜
２６、Ａ２６  第１金属膜
３２  第２支持部
３２ａ  第２支持面
３２ｂ  第２固定面
３４  第２金属膜
４０  支持部材
５０、３５０  基台
５１  遮光カバー
６０  第１接着層
６１  接合層
７０  第２接着層
７５、３５２  樹脂
８１、８３、８６、９１、２９５  出射光
８２、８２ａ、８２ｂ、８２ｂ１、８２ｂ２、８２ｃ、８２ｄ、８２ｅ、８２ｆ  励起光
８２Ｓ  照射領域
８２Ｗ  走査領域
８４  コリメート光
８５  収束光
９０  ブレード
９２ａ、９２ｂ１、９２ｆ  散乱光
９２ｂ、９２ｂ２、９２ｂ３、９２ｃ、９２ｄ  反射光
９３、９３ｂ１  蛍光
９９  投影像
９９Ｄ  下端
９９Ｌ  左端
９９Ｒ  右端
９９Ｕ  上端
１０１，１０１Ｂ、１０１Ｆ、１０１Ｇ、３０１、１０１０  発光装置
１１０  半導体発光装置
１１１  半導体発光素子
１１２  ベース
１１３  ポスト
１１５  金属缶
１２０  集光光学系
１２０ａ  レンズ
１２０ｂ  光学素子
１２１  コリメートレンズ
１２２  集光レンズ
１４０  透光部材
１５１、４５０  ホルダ
１６０  プリント回路板
１６０ｂ  第２プリント回路板
１７０  コネクタ
１９９  照射対象物
２０１、２０１Ｂ、４０１、５０１  投光装置
２２０  投光部材
２６０  ヒートシンク
３５１  押さえ部
５２０  可動ミラーユニット
５２０ａ  可動ミラー
５２０ｂ  ホルダ
５４０  第３基台
５５０  第２基台
５９９  非照射領域
１００２  蛍光体層
１００５  固体光源
１００６  光反射性基板
１００７  接合部
１０１９  拡散手段
Ａ２２ｃ、Ａ２２ｓａ、Ａ２２ｓｂ、Ａ２２ｓｃ、Ａ２２ｓｄ、Ａ２２ｓｅ  溝
Ａ２９、Ａ２９ａ、Ａ２９ｂ、Ａ２９ｃ  第１支持基板
Ｅ１０  基準線
ＥＷ、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４、Ｗ５  幅
【図１Ａ】
2018180658.tif 000003
【図１Ｂ】
2018180658.tif 000004
【図１Ｃ】
2018180658.tif 000005
【図２】
2018180658.tif 000006
【図３】
2018180658.tif 000007
【図４Ａ】
2018180658.tif 000008
【図４Ｂ】
2018180658.tif 000009
【図５】
2018180658.tif 000010
【図６】
2018180658.tif 000011
【図７】
2018180658.tif 000012
【図８】
2018180658.tif 000013
【図９】
2018180658.tif 000014
【図１０】
2018180658.tif 000015
【図１１】
2018180658.tif 000016
【図１２】
2018180658.tif 000017
【図１３】
2018180658.tif 000018
【図１４】
2018180658.tif 000019
【図１５】
2018180658.tif 000020
【図１６】
2018180658.tif 000021
【図１７】
2018180658.tif 000022
【図１８】
2018180658.tif 000023
【図１９】
2018180658.tif 000024
【図２０】
2018180658.tif 000025
【図２１】
2018180658.tif 000026
【図２２】
2018180658.tif 000027
【図２３】
2018180658.tif 000028
【図２４】
2018180658.tif 000029
【図２５】
2018180658.tif 000030
【図２６】
2018180658.tif 000031
【図２７】
2018180658.tif 000032
【図２８】
2018180658.tif 000033
【図２９】
2018180658.tif 000034
【図３０】
2018180658.tif 000035
【図３１Ａ】
2018180658.tif 000036
【図３１Ｂ】
2018180658.tif 000037
【国際調査報告】
2018180658.tif 000038
2018180658.tif 000039
2018180658.tif 000040
2018180658.tif 000041