(57)【要約】【課題】  低コストで変換効率が高い波長変換素子、及びその製造方法を提供する。【解決手段】  波長変換素子１は、励起光源５から入射された励起光Ｌ１を所定波長の波長変換光Ｌ２に変換する波長変換部２と、波長変換部２の励起光Ｌ１の入射面側に設けられ励起光Ｌ１を透過し波長変換光Ｌ２を反射する反射部３と、波長変換部２の波長変換光Ｌ２の出射面側に設けられ励起光Ｌ１と波長変換光Ｌ２の反射を低減する間隔ｄの凹凸を有する反射低減部４とを備え、反射低減部４の凹凸の間隔ｄは、波長変換光Ｌ２の波長未満としている。【選択図】図１
2006276281.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光源から入射された励起光を所定波長の波長変換光に変換する波長変換部と、波長変換部の励起光の入射面側に設けられ励起光を透過し波長変換光を反射する反射部と、波長変換部の波長変換光の出射面側に設けられ励起光と波長変換光の反射を低減する間隔の凹凸を有する反射低減部とを備えていることを特徴とする波長変換素子。
【請求項２】
反射低減部の凹凸の間隔は、波長変換光の波長未満であることを特徴とする請求項１に記載の波長変換素子。
【請求項３】
反射低減部の凹凸の間隔は、波長変換光の波長の１倍〜１０倍であることを特徴とする請求項１に記載の波長変換素子。
【請求項４】
波長変換部の出射面に、透光性部材からなり波長変換光を透過する透過部を密着して接合し、前記透過部に反射低減部を設けていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の波長変換素子。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の波長変換素子の製造方法であって、波長変換部を形成した後に、レーザ加工により励起光と波長変換光の反射を低減する間隔の凹凸を有する反射低減部を形成することを特徴とする波長変換素子の製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の波長変換素子の製造方法であって、励起光と波長変換光の反射を低減する間隔の凹凸が形成された型を用いて、反射低減部を形成することを特徴とする波長変換素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光の波長を変換する波長変換素子、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、発光ダイオード（以下、ＬＥＤと略す）等の励起光源から所望の色の光を得るために、励起光源からの光（以下、励起光という）を波長の異なる光（以下、波長変換光という）に変換する波長変換素子が用いられている。
【０００３】
このような波長変換素子としては、ある波長の光よりも短い波長の光（励起光）をある波長の光よりも長い波長の光（波長変換光）に変換する波長変換素材と、波長変換素材の入射面側に配置されて励起光を透過し、波長変換光を反射するフィルターとを備えたものが提供されている（特許文献１）。
【０００４】
また、透光性の基板に、励起光を半分程度透過させ波長変換光を反射する入力ミラー、励起光を波長変換光に変換する波長変換層、励起光及び波長変換光を透過させる出力ミラー、及び短波長カットフィルターを順次積層したものが提供されている（特許文献２）。
【特許文献１】特開２００４−１５７１６９号公報（第５図）
【特許文献２】特開２０００−１４７５８５号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前者の波長変換素子では、励起光を透過し、波長変換光を反射するフィルターを設けることによって、波長変換素材の出射面で反射（全反射やフレネル反射）された波長変換光が波長変換素材の入射面側から放出されることを防止して、変換効率を向上するようにしている。
【０００６】
しかしながら、出射面で反射された波長変換光をフィルターにより反射するようにしたとしても、出射面での反射が多いと、波長変換光はフィルターと波長変換素材との間を行き来する間に失われてしまい、結果としてある程度以上の変換効率の向上を図ることができなかった。
【０００７】
これに対して、後者の波長変換素子では、波長変換層の出射面側に波長変換光を透過する出力ミラーを設けることによって、出射面での波長変換光の反射を低減するようにしているが、このような出力ミラーはＴａ２Ｏ５とＳｉＯ２との多層膜の積層構造よりなるので、非常に高コストで、また製造に時間がかかるという新たな問題が生じていた。
【０００８】
本発明は上述の点に鑑みて為されたもので、その目的は、低コストで変換効率が高い波長変換素子、及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、請求項１の波長変換素子では、励起光源から入射された励起光を所定波長の波長変換光に変換する波長変換部と、波長変換部の励起光の入射面側に設けられ励起光を透過し波長変換光を反射する反射部と、波長変換部の波長変換光の出射面側に設けられ励起光と波長変換光の反射を低減する間隔の凹凸を有する反射低減部とを備えていることを特徴とする。
【００１０】
請求項１の発明によれば、波長変換部の出射面に凹凸の反射低減部を設けるだけの簡単な構成で励起光と波長変換光の反射を低減できるから、従来のように多層膜の積層構造を設ける場合に比べて低コスト化を図ることができ、加えて、反射低減部により励起光と波長変換光の出射面での反射を低減するとともに、入射面側へ進む波長変換光を反射部により出射面側に反射するようにしているので、これらの相乗効果により反射に起因する光の損失を少なくして、変換効率を向上することができる。
【００１１】
請求項２の波長変換素子では、請求項１の構成に加えて、反射低減部の凹凸の間隔は、波長変換光の波長未満であることを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明によれば、凹凸の間隔を波長変換光の波長未満としていることによって、反射低減部の有効屈折率が波長変換部の屈折率と外部の屈折率との間の値となるので、屈折率の差が小さくなるとともに、波長変換部、反射低減部、及び外部の各部間の臨界角が大きくなり、これにより、波長変換光の反射を低減できる。
【００１３】
請求項３の波長変換素子では、請求項１の構成に加えて、反射低減部の凹凸の間隔は、波長変換光の波長の１倍〜１０倍であることを特徴とする。
【００１４】
請求項３の発明によれば、反射低減部により波長変換光を回折して回折光を生じるようにしているので、反射低減部を設けていない場合に臨界角よりも大きな角度で入射していた波長変換光も取り出すことができるようになり、これにより波長変換光の反射を低減できる。
【００１５】
請求項４の波長変換素子では、請求項１乃至３のいずれか１項の構成に加えて、波長変換部の出射面に、透光性部材からなり波長変換光を透過する透過部を密着して接合し、前記透過部に反射低減部を設けていることを特徴とする。
【００１６】
請求項４の発明によれば、波長変換部の出射面に密着接合した透過部に反射低減部を設けているので、波長変換部にシリコン等の比較的柔らかい材料や、剛性を有するポリマー等の硬くて脆い材料等の加工や処理が困難なものを用いても、反射低減部の加工性等に影響がなく、反射低減部の加工等を安定して行うことができる。
【００１７】
請求項５の波長変換素子の製造方法では、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の波長変換素子の製造方法であって、波長変換部を形成した後に、レーザ加工により励起光と波長変換光の反射を低減する間隔の凹凸を有する反射低減部を形成することを特徴とする。
【００１８】
請求項５の発明によれば、反射低減部をレーザ加工により形成するので、反射低減部の凹凸の形成を容易に行うことができ、しかも、加工作業を短時間で行えるから生産性を向上することができる。
【００１９】
請求項６の波長変換素子の製造方法では、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の波長変換素子の製造方法であって、励起光と波長変換光の反射を低減する間隔の凹凸が形成された型を用いて、反射低減部を形成することを特徴とする。
【００２０】
請求項６の発明によれば、型を用いて反射低減部を形成するので、反射低減部の凹凸の形成を容易に行うことができ、しかも、波長変換部と同時に成形するようにすれば、工程を簡略化することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、波長変換部の出射面に凹凸の反射低減部を設けるだけの簡単な構成で励起光と波長変換光の反射を低減できるので、低コスト化を図ることができるという効果があり、しかも、反射低減部により励起光と波長変換光の入射面側への反射を低減するとともに、反射部により波長変換光を出射面側へ反射するようにしているので、これらの相乗効果により反射に起因する損失を少なくして、変換効率を向上することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に、本発明の実施形態について図１及び図２を用いて説明する。
【００２３】
（実施形態１）
本実施形態の波長変換素子１は、図１に示すように、たとえば青色ＬＥＤ等の励起光源５とともに白色光源を構成するものであり、励起光源５から入射された励起光Ｌ１を所定波長の波長変換光Ｌ２に変換する波長変換部２と、波長変換部２の励起光Ｌ１の入射面側（図１における左側）に設けられ励起光Ｌ１を透過し波長変換光Ｌ２を反射する反射部３と、波長変換部２の波長変換光Ｌ２の出射面側（図１における右側）に設けられ励起光Ｌ１と波長変換光Ｌ２の出射面での反射を低減する間隔ｄの凹凸を有する反射低減部４とを備えており、ここで反射低減部４の凹凸の間隔ｄは、波長変換光Ｌ２の波長未満としている。
【００２４】
波長変換部２は、たとえば、蛍光体（図示せず）が均一に分散された透光性樹脂を用いて板状に形成されている。本実施形態では、４５０ｎｍ程度の波長を中心とする青色光である励起光Ｌ１を元に、４００ｎｍ〜７００ｎｍ程度の波長を含む白色光を得るために、青色光の励起光Ｌ１を６００ｎｍ程度の波長を中心とする黄色光の波長変換光Ｌ２に変換する黄色蛍光体を用いており、このような黄色蛍光体としては、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体等が知られている。
【００２５】
この波長変換部２の励起光源５からの励起光Ｌ１が入射される入射面には、反射部３が設けられている。反射部３は、たとえば、ＳｉＯ２とＴｉＯ２の薄膜を交互に積層して構成された多層薄膜構造のものであり、励起光Ｌ１を透過し、波長変換光Ｌ２を反射する特性を有するように設定している。尚、反射部３に用いる薄膜は上記のＳｉＯ２やＴｉＯ２に限られるものではなく、２種類の屈折率を有する薄膜を交互に多層形成することで同様の特性を有する反射部３を形成することができる。また、無機物のみではなく、ポリマーを用いてもよい。
【００２６】
一方、波長変換部２の波長変換光Ｌ２が出射される出射面には、反射低減部４が設けられている。反射低減部４は、図１に示すように、前記出射面に波長変換部２の厚み方向（図１における左右方向）に沿った深さ方向において開口幅が徐々に狭くなったＶ溝状の凹部４ａが複数並設されてなる凹凸を有し、この凹凸の間隔ｄは波長変換光Ｌ２の波長未満としている。
【００２７】
このように、凹凸の間隔（言い換えれば、凹凸の周期構造の周期）ｄを波長変換光Ｌ２の波長未満程度の値とした場合、外部（たとえば空気）の屈折率をｎ１、波長変換部２の屈折率をｎ２、反射低減部４において図１の上下方向における凹部４ａの幅をａ、そのときの波長変換部の幅をｂ（＝ｄ−ａ）とすれば、波長変換光Ｌ２のＴＥ波に対する反射低減部４の有効屈折率＜ｎＥ＞は、下記の式で表すことができる。
【００２８】
【数１】
2006276281.tif 000003
【００２９】
同様に、波長変換光Ｌ２のＴＭ波に対する反射低減部４の有効屈折率＜ｎＭ＞は、下記の式で表すことができる。
【００３０】
【数２】
2006276281.tif 000004
【００３１】
ここで、波長変換部２の屈折率ｎ２は外部の屈折率ｎ１よりも大きいものであるから、上記の２つの式から分かるように、反射低減部４の各有効屈折率＜ｎＥ＞，＜ｎＭ＞は、凹部４ａの幅ａが大きくなるにつれて、外部の屈折率ｎ１に近付くように徐々に小さくなる。つまり、反射低減部４の各有効屈折率＜ｎＥ＞，＜ｎＭ＞が波長変換部２の屈折率ｎ２と外部の屈折率ｎ１との中間の値となるので、波長変換部２、反射低減部４、及び外部の各部間の臨界角がそれぞれ大きくなり、これにより、波長変換光Ｌ２の出射面での全反射を低減でき、また、屈折率の差が小さくなることによってフレネル反射が低減される。そのため、結果として光の取り出し効率が向上する。
【００３２】
また、光の進行方向に対する屈折率の変化が小さいほど反射を低減できるので、凹部４ａの形状は尖鋭であればあるほど良く、本実施形態のように間隔ｄが７００ｎｍ未満であれば、凹部４ａの深さ寸法は、５００ｎｍ以上に設定することが望ましい。
【００３３】
一方、このような反射低減部４によれば、波長変換光Ｌ２だけではなく励起光Ｌ１の反射も低減することができる。つまり、励起光Ｌ１の波長は、上述したように、波長変換光Ｌ２の波長が６００ｎｍ程度としているのに対して、４５０ｎｍ程度であるから、反射低減部４の間隔ｄが励起光Ｌ１の波長未満であるならば、励起光Ｌ１に対しても上記の数式１及び数式２を適用することができ、波長変換光Ｌ２と同様に励起光Ｌ１の反射も低減される。また、反射低減部４の間隔ｄが励起光Ｌ１の波長以上、波長変換光Ｌ２の波長未満の範囲内である場合、励起光Ｌ１は波長変換部２の出射面で回折されることになり、このような回折光を用いることにより全反射角以上の反射される光を取り出すことができるようになる。回折光を用いる点については、後述の実施形態２において説明する。
【００３４】
以上の部材により本実施形態の波長変換素子１は構成されており、次にその動作について説明する。波長変換素子１に励起光源５から励起光Ｌ１を入射させると、励起光Ｌ１は、反射部３を透過して波長変換部２に入る。そして、励起光Ｌ１の一部は波長変換部２に分散させた蛍光体により波長変換光Ｌ２に変換されて反射低減部４から出射され、残りはそのまま波長変換部２を通って反射低減部４から出射される。このとき、反射低減部４の凹凸の間隔を波長変換光Ｌ２の波長未満の大きさとしていることにより、上述したように波長変換部２の出射面側において励起光Ｌ１と波長変換光Ｌ２の反射が起こりにくくなっている。しかも、本実施形態では、波長変換部２の厚み方向において反射低減部４の有効屈折率が徐々に変化することになるので、反射がより一層起こりにくくなっている。
【００３５】
ここで、波長変換光Ｌ２は蛍光体から等方的に放射される、言い換えれば蛍光体は点光源として作用するから、波長変換光Ｌ２の一部は波長変換部２の入射面側、つまり反射部３側へと放射され、また、波長変換部２の出射面側、つまり反射低減部４側へと放射された波長変換光Ｌ２であっても波長変換部２の出射面での反射によって同様に反射部３側へと戻ってしまう場合がある。このような場合でも、反射部３に波長変換光Ｌ２を反射する特性を持たせていることによって、上記のような入射面側へ進む波長変換光Ｌ２を出射面側へと反射することができる。
【００３６】
このようにして、波長変換素子１から励起光Ｌ１と波長変換光Ｌ２の２種類の光が出射され、これらが混ざることで、擬似的な白色光が得られることになる。
【００３７】
したがって本実施形態の波長変換素子１によれば、波長変換部２の出射面に凹凸の反射低減部４を設けるだけの簡単な構成で励起光Ｌ１と波長変換光Ｌ２の反射を低減できるので、従来のように高コストな多層膜の積層構造を設ける場合に比べて低コスト化を図ることができる。加えて、反射低減部４により励起光Ｌ１と波長変換光Ｌ２の出射面での反射を低減するとともに、反射部３により入射面側に進む波長変換光Ｌ２を出射面側に反射することによって、これらの相乗効果により反射に起因する光（特に波長変換光Ｌ２）の損失を少なくして、変換効率を向上することができる。また、凹凸の形状は上記のものに限られるものではなく、ＳＩＮ波形状や、矩形波形状としても良く、状況に応じて好適な形状とすればよい。
【００３８】
次に本実施形態の波長変換素子１の製造方法について説明する。まず、蛍光体を均一に分散させた透光性樹脂を射出成形により板状として波長変換部２を形成する。この後に波長変換部２の入射面となる一面に、ＳｉＯ２とＴｉＯ２の薄膜を交互に積層して反射部３を形成する。そして、波長変換部２の出射面となる他面に、レーザ加工により凹部４ａを複数並設して、反射低減部４を形成する。以上の工程を経て図１に示す波長変換素子１が得られることになる。尚、反射部３と反射低減部４の形成順序は逆でもよい。
【００３９】
このように反射低減部４をレーザ加工により形成すれば、反射低減部４の凹凸の形成を容易に行うことができ、しかも、加工作業を短時間で行えるから生産性を向上することができる。ここで、レーザ加工としては、短波長レーザと、所定のパターンを形成した薄い金属板のマスクと、マスクを通過させたレーザを縮小集光して被加工物の表面に結像させる集光レンズとを用いて、被加工物の表面に所定のパターンを形成する、いわゆるマスク結像加工が知られている。また、超短パルスレーザをダイクロイックミラー等で複数本に分割し、分割したレーザをミラー等で反射して被加工物の表面あるいは内部で干渉させ、その干渉に基づく光強度分布を利用して被加工物を加工する、いわゆる干渉加工も知られている。特に、このような干渉加工では、超短パルスレーザとして、中心波長８００ｎｍでパルス幅フェムト秒程度のＴｉ：サファイアレーザを用いて、レーザのエネルギー密度（フルエンス）と走査速度を制御することにより、所望の形状の反射低減部４を容易に形成することができる。尚、レーザとしては、エキシマレーザや、高調波の固体レーザ等のＵＶレーザを用いてもよい。
【００４０】
上記の波長変換素子１の製造方法は、レーザ加工を利用しているものであるが、波長変換素子１の製造方法はこれに限られるものではなく、反射低減部４に対応する型を用いるようにしてもよい。このような型は、電子ビーム露光によりマスター形状となる型を作成した後に、電鋳加工、或いは上述したようなレーザ加工することで形成することができる。そして、この型を用いて波長変換素子１は次のようにして形成される。まず、蛍光体を均一に分散させた透光性樹脂を射出成形により板状として波長変換部２を形成する。この射出成形時に、上記の型を用いて反射低減部４を波長変換部２と同時に形成しておく。次に、波長変換部２の入射面となる一面に、ＳｉＯ２とＴｉＯ２の薄膜を交互に積層して反射部３を形成し、これにより、波長変換素子１が得られることになる。
【００４１】
このように型を用いて反射低減部４を形成すれば、反射低減部４の凹凸の形成を容易に行うことができ、しかも、波長変換部２と同時に成形することにより、レーザ加工で行う場合に比べて工程を簡略化することができる。
【００４２】
また、型を用いる場合、波長変換部２と同時に成形する他、波長変換部２を形成した後に、数十ｎｍのパターン作製を可能とするナノインプリント技術（ナノインプリントリソグラフィ）等を利用して反射低減部４を形成するようにしてもよい。以下にナノインプリントリソグラフィの一例について簡単に説明する。このようなナノインプリントリソグラフィの工程は、被加工物の表面に熱可塑性樹脂のレジストを塗布する工程と、レジストを塗布した被加工物を加熱してレジストを軟化させる工程と、型をレジストに接触させて加圧することによりレジストを変形させる工程と、加圧状態を保持しつつ被加工物を冷却してレジストを硬化させる工程と、型をレジストから外す工程（このとき型の凸部に相当する部分が薄い残膜として残る）と、エッチングによりレジストの残膜を除去して被加工物の表面を露出させる工程と、このようにして得られたレジストをマスクとして被加工物の表面をエッチングする工程とを含む。また、ナノインプリントリソグラフィとしては、レジストに熱可塑性樹脂を用いる替わりに、紫外線で形状が硬化する光硬化樹脂を用いるものや、高粘性樹脂を用いるもの等が知られている。
【００４３】
ところで、本実施形態では、蛍光体として青色光を黄色光に変換する黄色蛍光体を用いているが、蛍光体の種類はこのような黄色蛍光体に限られるものではなく、たとえば、黄色蛍光体と橙色蛍光体の２種類の蛍光体を組み合わせて、青色光から、黄色光と橙色光の２種類の光を得るようにしてもよく、この場合は、より波長の短い方（ここでは黄色光）に合わせて反射低減部４の間隔ｄを決めればよい。
【００４４】
また、励起光源５も青色ＬＥＤに限らず、緑色ＬＥＤを用いることができ、この場合は、緑色を赤色に変換する赤色蛍光体を用ることにより、擬似的な白色光を得ることが可能である。
【００４５】
或いは、励起光源５として、青色ＬＥＤよりも短波長の紫の可視光線や、紫外線を放出するものを用いることができ、この場合は、蛍光体として青色、緑色、赤色の三色の蛍光体からなるＲＧＢ蛍光体を用いることで、青色ＬＥＤと黄色蛍光体とを用いるものに比べて演色性が高い白色光を得ることができる。
【００４６】
尚、励起光源５に用いるＬＥＤ光源等と、波長変換素子２に用いる蛍光体との組み合わせは、上記のような白色光を得るための組み合わせに限らず、用途に応じて自由に組み合わせることが可能である。
【００４７】
（実施形態２）
上記実施形態１では、反射低減部４の凹凸の間隔ｄを、波長変換光Ｌ２の波長未満としているが、本実施形態では、間隔ｄを波長変換光Ｌ２の１倍〜１０倍の範囲内で設定していることに特徴がある。尚、その他の構成については上記実施形態１と同様であるので、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４８】
つまり、本実施形態の反射低減部４は、上記実施形態１と同様に、波長変換部２の出射面に波長変換部２の厚み方向に沿った深さ方向において開口幅が徐々に狭くなったＶ溝状の凹部４ａが複数並設されてなる凹凸を有し、本実施形態では、この凹凸の間隔ｄを波長変換光Ｌ２の１倍〜１０倍の範囲内で設定している。
【００４９】
このように間隔ｄを波長変換光Ｌ２の波長の１倍以上とした場合には、上記実施形態１の有効屈折率による効果が有効に作用しなくなるが、逆に波動光学的な効果が有効に作用するようになる。つまり、間隔ｄを波長変換光Ｌ２の波長の１倍以上とすることで、波長変換部２の出射面で回折光を発生させ、このような回折光を用いることにより全反射角以上の反射される光を取り出すことができるようになり、結果として光の取り出し効率を向上させることができるのである。ここで、間隔ｄを波長変換光Ｌ２の波長の１０倍を越える値とした際には、透過率が悪化することがシミュレーションにより分かっているため、間隔ｄの範囲は、波長変換光Ｌ２の波長の１倍〜１０倍の範囲とすることが好ましい。
【００５０】
したがって、波長変換部２から取り出す光の波長が上述したように４００ｎｍ〜７００ｎｍ程度であるなら、波長変換光Ｌ２は７００ｎｍまでの波長を含むから、間隔ｄは、７００ｎｍ〜７０００ｎｍの範囲内で設定すればよい。また、このときの凹凸の間隔ｄに対する凹凸の深さ（つまりは凹部４ａの深さ）の比（アスペクト比）は、シミュレーション結果により０．５程度が望ましいことが分かっている。したがって、間隔ｄを４０００ｎｍとした際には、凹部４ａの深さを２０００ｎｍとするのがよい。
【００５１】
一方、このような反射低減部４によれば、波長変換光Ｌ２だけではなく励起光Ｌ１の反射も低減することができる。つまり、励起光Ｌ１の波長は、上述したように、波長変換光Ｌ２の波長が６００ｎｍ程度としているのに対して、４５０ｎｍ程度であるから、反射低減部４の間隔ｄを波長変換光Ｌ２の波長の１倍〜１０倍の範囲とした際には、当然ながら、波長変換光Ｌ２よりも短い波長の励起光Ｌ１は、波長変換光Ｌ２と同様に波長変換部２の出射面で回折されることになり、このような回折光を用いることにより全反射角以上の反射される光を取り出すことができるようになる。
【００５２】
以上述べたように、反射低減部４の凹凸の間隔を波長変換光Ｌ２の１倍〜１０倍の大きさとすることにより、波長変換部２の出射面での励起光Ｌ１と波長変換光Ｌ２の全反射を低減して光の取り出し効率を向上させることができる。尚、動作については上記実施形態１と略同様であるので説明を省略する。
【００５３】
したがって本実施形態の波長変換素子１によれば、上記実施形態１と同様に、波長変換部２の出射面に凹凸の反射低減部４を設けるだけの簡単な構成で励起光Ｌ１と波長変換光Ｌ２の反射を低減できるので、従来のように高コストな多層膜の積層構造を設ける場合に比べて低コスト化を図ることができる。加えて、反射低減部４により波長変換光Ｌ２の出射面での反射を低減するとともに、反射部３により入射面側に進む波長変換光Ｌ２を出射面側に反射するので、これらの相乗効果により反射に起因する光（特に波長変換光Ｌ２）の損失を少なくして、変換効率を向上することができる。一方、凹凸の形状は上記のものに限られるものではなく、ＳＩＮ波形状や、矩形波形状としてもよいが、先端の形状はＲが小さいほうがよりよい効果を得られることがシミュレーションにより分かっており、本実施形態のようにＶ溝状の凹部４ａを形成して三角形状とするのが最も適している。
【００５４】
尚、本実施形態の波長変換素子１の製造方法は、上記実施形態１で述べたものと間隔ｄが異なる以外は同じであるから、製造方法についての説明は省略する。
【００５５】
（実施形態３）
ところで、上記実施形態１，２では、蛍光体を分散させた透光性樹脂から波長変換部２を形成しているが、このような透光性樹脂等の材料として、たとえば、シリコン樹脂等の比較的柔らかい（曲がりやすい）弾性材料や、剛性を有するポリマー等の硬くて脆い材料を使用した場合には、後のレーザ加工等による反射低減部４の形成が困難になり、安定した加工性や所望の構造が得られない場合があった。
【００５６】
本実施形態の波長変換素子１は、上記の問題を解決するためのものであり、図２に示すように、波長変換部２の出射面に、励起光Ｌ１及び波長変換光Ｌ２を透過する透過部６を密接して接合し、この透過部６に反射低減部４を設けていることに特徴を有する。その他の構成は上記実施形態１又は実施形態２と同様であるので、同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００５７】
ここで、透過部６は、透光性部材、たとえばＢＫ７、ＳｉＯ２等のガラス材料製の透明基板から波長変換部２の出射面を覆う程度の大きさに形成されており、励起光Ｌ１及び波長変換光Ｌ２をそのまま透過するような特性を持たせている。そして、透過部６の波長変換部２と接合される面の反対側の面に反射低減部４を形成して、これにより反射低減部４が波長変換部２の出射面側に位置するようにしている。
【００５８】
以下に、一例としてレーザ加工を用いた本実施形態の波長変換素子１の製造方法について説明する。この製造方法は、蛍光体を均一に分散させた透光性樹脂を射出成形により板状として波長変換部２を形成する第１の工程と、ＢＫ７、ＳｉＯ２等のガラス材料製の透明基板を用いて透過部６を形成する第２の工程と、第１の工程の後に波長変換部２の一面に、ＳｉＯ２とＴｉＯ２の薄膜を交互に積層して反射部３を形成する第３の工程と、第２の工程の後に透過部６の一面に、レーザ加工により凹部４ａを複数並設して、反射低減部４を形成する第４の工程と、第１、第２の工程の後に波長変換部２と透過部６との他面同士を密着させた状態で波長変換部２と透過部６とを接合する第５の工程とで構成され、これら第１〜第５の工程を経て、本実施形態の波長変換素子１が得られることになる。尚、透過部６を波長変換部２に積層するようにすれば、第５の工程を省略することができる。勿論、上述したような型による加工を利用して波長変換素子１の製造を行ってもよい。
【００５９】
次に本実施形態の波長変換素子１の動作について説明する。波長変換素子１に励起光源５から励起光Ｌ１を入射させると、励起光Ｌ１は、反射部３を透過して波長変換部２に入る。そして、励起光Ｌ１の一部は波長変換部２に分散させた蛍光体により波長変換光Ｌ２に変換され、残りはそのまま波長変換部２及び透過部６を通って、反射低減部４から出射される。一方、波長変換光Ｌ２も同様に波長変換部２及び透過部６を通って反射低減部４から出射される。このとき反射低減部４を設けていることにより、波長変換素子１の出射面において励起光Ｌ１と波長変換光Ｌ２の反射が起こりにくくなっており、また、たとえ反射されたとしても、反射部３により波長変換光Ｌ２を再び出射面側へ反射するようにしているので、外部への光取り出し効率が向上する。
【００６０】
このようにして波長変換素子１からは、励起光Ｌ１と波長変換部Ｌ２との２種類の光が出射され、これらが混ざることで、擬似的な白色光が得られることになる。
【００６１】
以上述べた本実施形態の波長変換素子１によれば、波長変換部２の出射面に密着接合した透過部６に反射低減部４を設けているので、波長変換部２に加工や処理が困難な材料、たとえばシリコン等の比較的柔らかい（言い換えれば剛性がない）材料や、剛性を有するポリマー等の硬くて脆い材料等を用いても、反射低減部４の加工性等に影響を及ぼさないから、反射低減部４の加工等を安定して行うことができるようになり、結果として波長変換部２の構成の自由度を増すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施形態１の波長変換素子の概略説明図である。
【図２】本発明の実施形態３の波長変換素子の概略説明図である。
【符号の説明】
【００６３】
１    波長変換素子
２    波長変換部
３    反射部
４    反射低減部
５    励起光源
ｄ    間隔
Ｌ１  励起光
Ｌ２  波長変換光
【図１】
2006276281.tif 000005
【図２】
2006276281.tif 000006