(57)【要約】【課題】励起光の励起エネルギーを有効に利用して蛍光プレートの内部において高い効率で蛍光を生じさせ、その蛍光を高い効率で利用することのできる蛍光光源装置を提供すること。【解決手段】蛍光光源装置は、励起光により蛍光を出射する蛍光プレートと、当該蛍光プレートにおいて発生した熱を排熱する排熱手段とを具備し、前記蛍光プレートには、励起光が照射される表面に蛍光取り出し領域が形成され、裏面には前記排熱手段が配設されており、前記蛍光取り出し領域は凹凸構造が形成されることによって構成されており、当該蛍光取り出し領域の面積が、前記蛍光プレートの表面における励起光が照射される励起光入射領域の面積に対して小さいことを特徴とする。【選択図】図２
2015195098.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光により蛍光を出射する蛍光プレートと、当該蛍光プレートにおいて発生した熱を排熱する排熱手段とを具備した蛍光光源装置において、
前記蛍光プレートには、励起光が照射される表面に蛍光取り出し領域が形成され、裏面には前記排熱手段が配設されており、
前記蛍光取り出し領域は凹凸構造が形成されることによって構成されており、当該蛍光取り出し領域の面積が、前記蛍光プレートの表面における励起光が照射される励起光入射領域の面積に対して小さいことを特徴とする蛍光光源装置。
【請求項２】
前記蛍光取り出し領域の面積は、前記励起光入射領域の面積に対して２８〜８８％の大きさであることを特徴とする請求項１に記載の蛍光光源装置。
【請求項３】
前記励起光入射領域における蛍光取り出し領域以外の領域が、当該蛍光プレートの内部に向かって蛍光を反射する蛍光反射性を有することを特徴とする請求項１に記載の蛍光光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光光源装置に関する。更に詳しくは、励起光によって蛍光を出射する蛍光プレートを備えた蛍光光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、蛍光光源装置としては、半導体レーザを励起光光源とし、その励起光光源からの励起光を蛍光体に照射し、当該蛍光体から蛍光を放射する構成のものが知られている。
このような蛍光光源装置の或る種のものは、蛍光体を含有する蛍光部材を備えた蛍光プレートと、当該蛍光プレートにおいて発生した熱を排熱する基板とを具備しており、当該基板の表面に蛍光プレートが配設されている（例えば、特許文献１参照。）。この蛍光光源装置においては、蛍光プレートの表面の全面が、励起光入射面とされていると共に蛍光取り出し面とされている。
また、蛍光光源装置においては、蛍光取り出し面からの蛍光の出射効率を改善するために、蛍光プレートにおける蛍光取り出し面とされる表面に、凹凸構造を形成する技術が知られている（例えば、特許文献２参照。）。具体的に、特許文献２には、蛍光部材の表面にサファイアよりなる透光性基板が配設されており、当該透光性基板における蛍光取り出し面とされる表面の全面にエッチングにより凹凸構造が形成された蛍光プレートを備えた蛍光光源装置が開示されている。この蛍光光源装置において、蛍光プレートにおける励起光が照射され、蛍光が取り出される領域の面積、すなわち透光性基板の表面の面積は、蛍光部材の表面の面積よりも大きくなっている。
【０００３】
しかしながら、このような蛍光光源装置においては、励起光の入射パワー（励起光の励起エネルギー）を大きくすることにより、励起光の照射によって発生する熱によって蛍光プレートが加熱されるなどして蛍光体が高温となり、それに起因して温度消光が生じる。そのため、励起光の入射パワーに比して十分な蛍光光束が得られなくなる、という問題がある。
【０００４】
蛍光プレートの温度上昇を抑制し、その温度を低く保つことを検討したが、蛍光プレートの熱伝導性が構成材の材質に大きく依存するものであり、また蛍光プレートの厚みを薄くしようとしても、強度の観点から限度がある。更に、蛍光プレートの排熱面積（排熱手段との接触面の面積）を大きくすることも考えられる。
しかし、蛍光光源装置を光源として用いる装置における光学システムやデバイスのサイズなどによって、当該蛍光光源装置の光学特性が制限されてしまう。例えば、蛍光光源装置をプロジェクタ装置の光源として用いる際には、蛍光プレートに励起光を照射するための光学システム（具体的には、ＤＬＰ（登録商標）等の光学デバイス、レンズ）によってエタンデューが制限されてしまう。
このため、蛍光プレートの排熱面積を大きくすることに伴って必然的に蛍光プレートの表面、すなわち蛍光取り出し面が大きくなる。そのため、光学システムにおいて利用することのできない蛍光が増え、結果として十分な蛍光光束が得られなくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１０４２６７号公報
【特許文献２】特開２０１２−１０９４００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、励起光の励起エネルギーを有効に利用して蛍光プレートの内部において高い効率で蛍光を生じさせ、その蛍光を高い効率で利用することのできる蛍光光源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の蛍光光源装置は、励起光により蛍光を出射する蛍光プレートと、当該蛍光プレートにおいて発生した熱を排熱する排熱手段とを具備した蛍光光源装置において、
前記蛍光プレートには、励起光が照射される表面に蛍光取り出し領域が形成され、裏面には前記排熱手段が配設されており、
前記蛍光取り出し領域は凹凸構造が形成されることによって構成されており、当該蛍光取り出し領域の面積が、前記蛍光プレートの表面における励起光が照射される励起光入射領域の面積に対して小さいことを特徴とする。
【０００８】
本発明の蛍光光源装置においては、前記蛍光取り出し領域の面積は、前記励起光入射領域の面積に対して２８〜８８％の大きさであることが好ましい。
【０００９】
本発明の蛍光光源装置においては、前記励起光入射領域における蛍光取り出し領域以外の領域が、当該蛍光プレートの内部に向かって蛍光を反射する蛍光反射性を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の蛍光光源装置においては、励起光が照射される蛍光プレートの表面に、励起光入射領域よりも小さな面積の蛍光取り出し領域が形成されており、当該蛍光取り出し領域には凹凸構造が形成されている。この蛍光取り出し領域は、励起光入射領域の面積よりも小さいという条件下において、所望の面積とすることのできるものとされている。そのため、蛍光プレートが高い排熱性を有するものとなり、当該蛍光プレートにおいて励起光の照射によって発生する熱が高い効率で放熱され、蛍光プレートの温度上昇が抑制される。よって、温度消光が生じることに起因する蛍光光量の低減を抑制することができる。しかも、蛍光プレートの内部において生じた蛍光を、所望の小さな面積の蛍光取り出し領域から高い効率で取り出すことができるため、高い蛍光光束を得ることができる。
従って、本発明の蛍光光源装置によれば、励起光の励起エネルギーを有効に利用して蛍光プレートの内部において高い効率で蛍光を生じさせ、その蛍光を高い効率で利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の蛍光光源装置の第１の実施形態における構成の概略を示す説明図である。
【図２】図１の蛍光光源装置における蛍光発光部材の構成を示す説明用断面図である。
【図３】本発明の蛍光光源装置の第２の実施形態における蛍光発光部材の構成を示す説明用断面図である。
【図４】本発明の蛍光光源装置の第３の実施形態における蛍光発光部材の構成を示す説明用平面図である。
【図５】図４の蛍光プレートの説明用断面図である。
【図６】本発明の蛍光光源装置の第４の実施形態における蛍光発光部材の構成を示す説明用断面図である。
【図７】本発明の蛍光光源装置の第５の実施形態における蛍光発光部材の構成を示す説明用断面図である。
【図８】実施例１における、励起エネルギーと蛍光部材から出射される蛍光の光束との関係を示すグラフである。
【図９】実験例１における励起エネルギーと蛍光部材の温度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の蛍光光源装置の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の蛍光光源装置の第１の実施形態における構成の概略を示す説明図であり、図２は、図１の蛍光光源装置における蛍光発光部材の構成を示す説明用断面図である。
この蛍光光源装置１０は、図１に示すように、例えば青色領域の光を出射する半導体レーザ１１と、この半導体レーザ１１に対向して配置された、当該半導体レーザ１１から出射されるレーザ光である励起光Ｌによって励起されて蛍光Ｌ１を出射する蛍光プレート２１を有する蛍光発光部材２０とを備えている。
半導体レーザ１１と蛍光発光部材２０との間における当該半導体レーザ１１に接近した位置には、半導体レーザ１１から入射された励起光Ｌを平行光線として出射するコリメータレンズ１５が配置されている。また、コリメータレンズ１５と蛍光発光部材２０との間には、半導体レーザ１１からの励起光Ｌを透過すると共に蛍光発光部材２０における蛍光プレート２１からの蛍光Ｌ１を反射するダイクロイックミラー１６が、コリメータレンズ１５の光軸に対して例えば４５°の角度で傾斜した姿勢で配置されている。
【００１３】
蛍光発光部材２０は、図２に示すように、矩形平板状の基板３１の表面（図２における上面）上に、略矩形平板状の蛍光プレート２１が設けられたものである。
この蛍光プレート２１は、矩形平板状の蛍光部材２２と、この蛍光部材２２の表面（図２における上面）上に形成された透光性材料層２３とを有している。この透光性材料層２３は、蛍光部材２２の表面の全面を覆うように配設されている。また、透光性材料層２３には、その表面（図２における上面）の中央部に、凹凸構造２４が形成されており、この凹凸構造２４は、錐台状（具体的には、円錐台状）の凸部２５が周期的に配列されてなるものである。そして、蛍光プレート２１においては、当該蛍光プレート２１の表面、すなわち透光性材料層２３の表面に、励起光入射領域と蛍光取り出し領域とが形成されている。具体的には、透光性材料層２３の表面においては、当該表面の全面が励起光入射領域とされており、凹凸構造２４が形成された中央部が蛍光取り出し領域とされている。
また、蛍光プレート２１の裏面、すなわち蛍光部材２２の裏面（図２における下面）には、Ａｇ反射膜、Ａｇ増反射膜、多層膜などよりなる光反射膜（図示省略、以下、「裏面光反射膜」ともいう。）が設けられている。また、蛍光プレート２１の側面には、矩形環状の拡散部材３４が、当該側面に密着した状態で設けられている。拡散部材３４としては、例えば、シリコーンと、アルミナおよびチタニア等の拡散粒子との混合物よりなるもの、またはアルカリ金属元素を含むセラミックのペースト等を乾燥させたものなどが用いられる。このように、蛍光プレート２１は、裏面光反射膜および拡散部材３４が設けられることにより、裏面および側面に反射機能を有するものとされている。また、裏面光反射膜と基板３１との間には、接合部材（図示省略）が介在されており、当該接合部材によって蛍光プレート２１が基板３１に接合されている。接合部材としては、排熱性の観点から、半田、銀焼結材などが用いられる。また、基板３１の裏面には、例えば銅などの金属よりなる放熱部材（図示省略）が配置されている。この放熱部材には、放熱用フィンが設けられている。そして、基板３１と放熱部材によって排熱手段が構成されている。
この図の例において、蛍光取り出し領域は矩形状である。
【００１４】
蛍光プレート２１において、励起光入射領域は、蛍光プレート２１における励起光Ｌが照射される領域であり、図２に示されているように、蛍光プレート２１の表面の全面によって構成される。
また、蛍光取り出し領域は、その面積が、励起光入射領域の面積に対して小さいものとされる。すなわち、蛍光取り出し領域は、図２に示されているように、励起光入射領域に含まれており、当該励起光入射領域の一部を構成している。
【００１５】
蛍光取り出し領域の面積は、励起光入射領域の面積に対して２８〜８８％の大きさであることが好ましい。
蛍光取り出し領域の面積が過小である場合には、蛍光プレート２１の内部で発生した蛍光は、蛍光取り出し領域から取り出されるまでに、蛍光プレート２１の内部で繰返して反射されるため、蛍光部材２２で吸収され、蛍光取り出し領域から取り出される蛍光光束が少なくなる。一方、蛍光取り出し領域の面積が過大である場合には、蛍光プレート２１に励起光を照射するための光学システムに係る光学デバイスによってエタンデューが制限されることに起因して、当該蛍光取り出し領域の全域を有効に利用することができなくなる。具体的に説明すると、蛍光取り出し領域の一部分から出射される蛍光のみが有効利用される。すなわち、蛍光取り出し領域において、利用可能な部分が限定される。このため、蛍光の取り出し領域のうちの利用可能な部分以外から取り出された蛍光は有効利用できないことから、利用可能な蛍光光束が少なくなる。
この図の例において、励起光入射領域の面積は１１ｍｍ2 （２．５ｍｍ×４．４ｍｍ）であり、また蛍光取り出し領域の面積は５．２７ｍｍ2 （１．７ｍｍ×３．１ｍｍ）であって、励起光入射領域の面積に対して４８％の大きさを有している。
【００１６】
また、蛍光取り出し領域は、図２に示されているように、励起光入射領域の中央部、すなわち蛍光プレート２１の表面の中央部に形成されていることが好ましい。
蛍光取り出し領域が励起光入射領域の中央部に形成されることにより、蛍光プレート２１の内部において生じた蛍光Ｌ１を、当該蛍光取り出し領域から高い効率で外部に出射することができる。
このように蛍光取り出し領域が励起光入射領域の中央部に形成されている場合において、蛍光取り出し領域の面積は、励起光入射領域の面積に対して２８〜８８％の大きさであることが特に好ましい。
【００１７】
凹凸構造２４において、周期ｄは、蛍光部材２２を構成する蛍光体から放射される蛍光の回折が発生する範囲（ブラッグの条件）の大きさであることが好ましい。
具体的には、凹凸構造２４の周期ｄは、蛍光体から放射される蛍光のピーク波長を、凹凸構造２４を構成する材料（具体的には、透光性材料）の屈折率で割った値（以下、「光学長さ」という。）または光学長さの数倍程度の値である。
本発明において、凹凸構造の周期とは、凹凸構造において互いに隣接する凸部間の中心間距離（ｎｍ）を意味する。
凹凸構造２４の周期ｄが蛍光プレート２１の内部で生じる蛍光Ｌ１の回折が発生する範囲の大きさとされることにより、蛍光取り出し領域から蛍光Ｌ１を高い効率で外部に出射することができる。
【００１８】
また、凹凸構造２４における周期ｄに対する凸部２５の高さｈの比（ｈ／ｄ）であるアスペクト比は、０．２以上であることが好ましい。
凹凸構造２４におけるアスペクト比が０．２以上とされることにより、蛍光部材２２を構成する蛍光体から放射される蛍光を高い効率によって蛍光取り出し領域から外部に取り出すことができる。
【００１９】
励起光入射領域は、蛍光取り出し領域を兼用する領域以外の領域、すなわち凹凸構造２４が形成された領域以外の領域（以下、「入射用領域」ともいう。）を含むものである。そして、入射用領域は平坦とされている。このように入射用領域が平坦とされていることにより、当該入射用領域においてはフレネルの法則に基づいて臨界角反射による全反射が生じ、それによって蛍光プレート２１の内部で生じた蛍光Ｌ１が出射することが抑制される。
ここに、蛍光プレート２１の内部で生じた蛍光Ｌ１が、平坦な入射用領域では出射が抑制され、凹凸構造２４を有する蛍光取り出し領域では高い効率で外部に取り出される理由について具体的に説明する。
蛍光プレート２１の内部で生じた蛍光Ｌ１は、蛍光プレート２１の表面（蛍光プレートと空気との界面）に対する入射角が臨界角未満である場合には、蛍光プレート２１の表面を透過する透過光として当該表面から外部に取り出される。
また、蛍光Ｌ１の蛍光プレート２１の表面に対する入射角が臨界角以上である場合には、入射用領域は平坦であることから、蛍光Ｌ１は、蛍光プレート２１の表面において全反射して反射光として蛍光プレート２１の内部に向かう。そのため、入射用領域から外部に取り出されることがない。一方、蛍光取り出し領域には凹凸構造２４が形成されていることから、蛍光Ｌ１は、当該蛍光取り出し領域において凹凸構造２４によって回折が生じることとなる。そのため、回折光として外部に取り出される。
【００２０】
透光性材料層２３を構成する透光性材料は、蛍光プレート２１における蛍光体を励起するエネルギーが約５Ｗ／ｍｍ2 以上の励起密度を有することから、無機材料であることが望ましい。また、透光性材料は、蛍光部材２２との密着性の観点からは、蛍光部材２２と同等の熱膨張係数を有するものであることが好ましい。
また、透光性材料層２３においては、入射用領域を形成する部分（以下、「入射用部分」ともいう。）を構成する透光性材料と、蛍光取り出し領域を形成する部分（以下、「入射出射兼用部分」ともいう。）を構成する透光性材料とが、同一のものであってもよく、また異なるものであってもよい。
この図の例において、入射用部分を構成する透光性材料と、入射出射兼用部分を構成する透光性材料とは、同一のものである。
【００２１】
入射出射兼用部分を構成する透光性材料としては、屈折率が蛍光部材２２の屈折率の値より大きいものを用いることが好ましい。
入射出射兼用部分を構成する透光性材料として蛍光部材２２より高屈折率のものを用いることによれば、蛍光部材２２内で生じた蛍光Ｌ１が、蛍光部材２２と入射出射兼用部分と界面において全反射することがない。しかも、蛍光部材２２と入射出射兼用部分と界面に入射した蛍光Ｌ１は、当該界面を透過することによって界面での出射角が小さくなるように屈折が生じる。そのため、蛍光Ｌ１の進行方向が蛍光部材２２と入射出射兼用部分との界面において変更されることから、蛍光Ｌ１が蛍光プレート２１の内部に閉じ込められることが抑制される。その結果、蛍光Ｌ１を蛍光取り出し領域から外部に高い効率で出射することができる。また、周期ｄが小さい凹凸構造２７を形成することが可能となる。従って、凹凸構造２４を構成する凸部２５としてアスペクト比が大きくても高さが小さいものを設計することができるので、凹凸構造２４の形成が容易となる。例えば、ナノプリント法を利用する場合には、モールドの作製やインプリント作業を容易に行うことができる。
また、入射用部分を構成する透光性材料は、屈折率が蛍光部材２２の屈折率の値より大きいものであっても小さいものであってもよい。
【００２２】
透光性材料層２３を構成する透光性材料としては、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ2 ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ2 ）、酸化タングステン（ＷＯ3 ）、酸化イットリウム（Ｙ2 Ｏ3 ）、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、ジルコニア（ＺｒＯ2 ）、酸化タンタル（Ｔａ2 Ｏ5 ）、酸化チタン（ＴｉＯ2 ）、酸化ニオブ（Ｎｂ2 Ｏ5 ）などの金属酸化物、およびジルコニア（ＺｒＯ2 ）と酸化チタン（ＴｉＯ2 ）との混合物などが挙げられる。
これらのうちでは、蛍光体（ＬｕＡＧ、ＹＡＧ、ＣＡＳＮ、ＳＣＡＳＮ）の熱膨張係数（６×１０-6〜８×１０-6／Ｋ）に近似した熱膨張係数を有するものであることから、ジルコニア（熱膨張係数１０．５×１０-6／Ｋ）、酸化インジウムスズ（熱膨張係数６．８×１０-6／Ｋ）および酸化チタン（熱膨張係数７．９×１０-6／Ｋ）が好ましい。特に、ジルコニアは、吸収係数が小さい（具体的には、１３ｃｍ-1（波長５５０ｎｍの光に関する吸収係数））ことから更に好ましい。また、蛍光体（ＬｕＡＧ、ＹＡＧ）の屈折率（１．８５）よりも高屈折率を有するものであることからは、チタニア（屈折率２．０〜２．３５）、ジルコニア（屈折率１．８〜２．１５）が好ましい。ジルコニアは、入射出射兼用部分を構成する透光性材料および入射用部分を構成する透光性材料として好適に用いることができる。
また、透光性材料層２３の厚みは、例えば０．０１〜１．０μｍである。
【００２３】
透光性材料層２３において、凹凸構造２４は、ゾルゲル法とナノインプリント法とを用いて形成することができる。具体的には、ジルコニウム等のアルコキシドを含むゾル状の材料を、例えばスピンコート法によって蛍光部材２２の表面に塗布して、モールド型を押付しつけた状態で加熱処理を行い、離型した後、熱処理を行う。この熱処理によって、反応（加水分解および縮重合）が進み、無機材料からなる透光性材料層２３が形成される。
また、透光性材料層２３の凹凸構造２４は、ナノインプリント法とドライエッチング処理とによっても形成することができる。具体的には、矩形平板状の透光性材料層の表面に、例えばスピンコート法によってレジストを塗布し、次いで、レジストの塗布膜を例えばナノインプリント法によりパターニングする。その後、ドライエッチング処理を施すことにより、表面に凹凸構造２４を有する透光性材料層２３が形成される。
【００２４】
蛍光部材２２は、蛍光体が含有されてなるものであり、具体的には、単結晶または多結晶の蛍光体よりなるもの、または単結晶または多結晶の蛍光体とセラミックバインダーとの混合物の焼結体よりなるものである。すなわち、蛍光部材２２は、単結晶または多結晶の蛍光体によって構成されたものである。
ここに、蛍光部材２２として用いられる蛍光体とセラミックバインダーとの混合物の焼結体においては、セラミックバインダーとしてナノサイズのアルミナ粒子が用いられる。そして、この焼結体は、蛍光体１００質量％に対して数質量％〜数十質量％のセラミックバインダーを混合し、その混合物をプレスした後、焼成することによって得られるものである。
蛍光部材２２が単結晶または多結晶の蛍光体によって構成されたものであることにより、蛍光部材２２は高い熱伝導性を有するものとなる。そのため、蛍光部材２２においては励起光Ｌの照射によって発生した熱が効率よく排熱されることから、蛍光部材２２が高温となることが抑制される。
【００２５】
蛍光部材２２を構成する単結晶の蛍光体は、例えば、チョクラルスキー法によって得ることができる。具体的には、坩堝内において種子結晶を溶融された原料に接触させ、この状態で、種子結晶を回転させながら鉛直方向に引き上げて当該種子結晶に単結晶を成長させることにより、単結晶の蛍光体が得られる。
また、蛍光部材２２を構成する多結晶の蛍光体は、例えば以下のようにして得ることができる。先ず、母材、賦活材および焼成助剤などの原材料をボールミルなどによって粉砕処理することによって、サブミクロン以下の原材料微粒子を得る。次いで、この原材料微粒子を例えばスリップキャスト法によって焼結する。その後、得られた焼結体に対して熱間等方圧加圧加工を施すことによって、気孔率が例えば０．５％以下の多結晶の蛍光体が得られる。
【００２６】
蛍光部材２２を構成する蛍光体の具体例としては、ＹＡＧ（Ｙ3 Ａｌ5 Ｏ12）、ＬｕＡＧ、（Ｌｕ3 Ａｌ5 Ｏ12）、ＣＡＳＮ（ＣａＡｌＳｉＮ3 ：Ｅｕ）およびＳＣＡＳＮ（（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ3 ：Ｅｕ）などが挙げられる。
【００２７】
また、蛍光部材２２の厚みは、励起光Ｌと蛍光の変換効率（量子収率）および排熱性の観点から、例えば０．０５〜２．０ｍｍである。
【００２８】
基板３１は、銅、Ｍｏ−Ｃｕ合金（銅の含有割合：１５％、３０％）、銅とカーボンの鋳造材料を使用することが可能である。
また、基板３１は、当該基板３１からの蛍光プレート２１剥離等を考慮すると、蛍光プレート２１（蛍光部材２２）との熱膨張係数の差が５ｐｐｍ／Ｋ（５×１０-6／Ｋ）以下であって、熱伝導率が１５０Ｗ・ｍ-1Ｋ-1以上の材料が望ましい。
また、基板３１の厚みは、例えば０．５〜５．０ｍｍである。
【００２９】
また、蛍光光源装置１０においては、蛍光プレート２１の表面における入射用領域に、蛍光プレート２１の内部に向かって蛍光Ｌ１を反射する蛍光反射膜（以下、「表面蛍光反射膜」ともいう。）が設けられていることが好ましい。
入射用領域に表面蛍光反射膜が設けられることにより、入射用領域、すなわち励起光入射領域における蛍光取り出し領域以外の領域が、蛍光プレート２１の内部に向かって蛍光を反射する蛍光反射性を有するものとなる。そのため、蛍光プレート２１の内部において生じた蛍光Ｌ１が入射用領域から外部に出射することを防止できる。その結果、蛍光プレート２１の内部において生じた蛍光Ｌ１を、蛍光取り出し領域から高い効率で外部に出射することができる。しかも、入射用領域を種々の形状とすることができるため、蛍光光源装置１０に大きな設計の自由度が得られる。
【００３０】
表面蛍光反射膜としては、蛍光発光部材２０に照射される励起光Ｌを透過し、蛍光プレート２１の内部において生じる蛍光Ｌ１を反射する機能を有する多層膜が用いられる。この多層膜としては、シリカ（ＳｉＯ2 ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、ジルコニア（ＺｒＯ2 ）、一酸化ケイ素（ＳｉＯ）、酸化チタン（ＴｉＯ2 ）、酸化タンタル（Ｔａ2 Ｏ3 ）および酸化ニオブ（Ｎｂ2 Ｏ5 ）から選択される物質の層の２種以上が積層されたものを用いることができる。
【００３１】
蛍光光源装置１０において、半導体レーザ１１から出射されたレーザ光である励起光Ｌは、コリメータレンズ１５によって平行光線とされる。その後、この励起光Ｌは、ダイクロイックミラー１６を透過して蛍光発光部材２０における蛍光プレート２１の励起光入射領域、すなわち透光性材料層２３の表面に対して略垂直に照射され、当該透光性材料層２３を介して蛍光部材２２に入射される。そして、蛍光部材２２においては、当該蛍光部材２２を構成する蛍光体が励起される。これにより、蛍光部材２２において蛍光が放射される。この蛍光は、その大部分が、蛍光取り出し領域、すなわち光透性材料層２３の表面における凹凸構造２４が形成された領域から出射され、ダイクロイックミラー１６によって垂直方向に反射された後、蛍光光源装置１０の外部に出射される。
【００３２】
このような蛍光光源装置１０においては、蛍光プレート２１の表面の全面に励起光入射領域が形成されており、その蛍光プレート２１の表面の一部（中央部）には、凹凸構造２４による蛍光取り出し領域が形成されている。この蛍光取り出し領域は、励起光入射領域の表面、すなわち蛍光プレート２１の表面の面積よりも小さいという条件下において、所望の面積とすることのできるものとされている。
そのため、後述する実験例から明らかなように、蛍光プレート２１が高い排熱性を有するものとなり、当該蛍光プレート２１において励起光Ｌの照射によって発生する熱が高い効率で放熱され、蛍光プレート２１の温度上昇が抑制される。よって、蛍光体において温度消光が生じることに起因する蛍光光量の低減を抑制することができる。しかも、蛍光プレート２１の内部において生じた蛍光Ｌ１を、所望の小さな面積の蛍光取り出し領域から高い効率で取り出すことができるため、高い蛍光光束を得ることができる。
従って、蛍光光源装置１０によれば、半導体レーザ１１からの励起光の入射パワーが大きい場合であっても、高い効率で蛍光Ｌ１を生じさせ、その蛍光Ｌ１を高い効率で利用することができる。このような効果が得られる理由について説明する。蛍光プレート２１は、励起光入射領域を大きくすることに伴って必然的に蛍光取り出し領域が大きくなることがない。そのため、蛍光プレート２１は、励起光入射領域と蛍光取り出し領域とが同じ面積の蛍光プレート、すなわちその表面が励起光入射面であると共に蛍光取り出し面である従来公知の蛍光プレートと比較して、利用可能な蛍光光束が少なくなるという弊害を伴うことなく、励起光入射領域を広くすることができる。そして、蛍光プレート２１においては、励起光入射領域が広くなることによって励起密度が小さくなり、蛍光部材２２の輝度飽和による蛍光への変換ロスが低減される。
【００３３】
また、蛍光光源装置１０は、蛍光プレート２１が、蛍光部材２２の表面に透光性材料層２３を備え、その透光性材料層２３の表面に凹凸構造２４が形成されたものである。そのため、蛍光部材２２を凹凸構造が形成されたものとする必要がないことから、凹凸構造２４の形成が容易となる。
【００３４】
図３は、本発明の蛍光光源装置の第２の実施形態における蛍光発光部材の構成を示す説明用断面図である。
この蛍光光源装置において、蛍光発光部材２０を構成する蛍光プレート２１は、図３に示すように、矩形平板状の基板３１上に設けられている。
この蛍光プレート２１は、矩形平板状の蛍光部材２２と、この蛍光部材２２の表面（図３における上面）上における中央部に形成された透光性材料層２３とを有している。この透光性材料層２３には、その表面（図３おける上面）の全面に、凹凸構造２４が形成されており、この凹凸構造２４は、錐台状（具体的には、円錐台状）の凸部２５が周期的に配列されてなるものである。そして、蛍光部材２２の表面には、透光性材料層２３が形成されていない領域全域、すなわち透光性材料層２３が形成された領域以外の領域に、蛍光反射層２９が形成されている。
蛍光プレート２１においては、当該蛍光プレート２１の表面に励起光入射領域と蛍光取り出し領域とが形成されている。具体的には、蛍光プレート２１の表面の全面、すなわち透光性材料層２３の表面の全面および蛍光反射層２９の表面の全面が励起光入射領域とされており、透光性材料層２３の表面の全面が蛍光取り出し領域とされている。そして、励起光入射領域においては、蛍光反射層２９の表面の全面が入射用領域とされている。
また、蛍光部材２２の裏面（図３において下面）には、裏面光反射膜（図示省略）が設けられおり、また蛍光部材２２の側面には、矩形環状の拡散部材３４が当該側面に密着した状態で設けられている。また、基板３１の裏面には、例えば放熱部材（図示省略）が配置されており、この放熱部材と基板３１とによって排熱手段が構成されている。基板３１、蛍光部材２２および透光性材料層２３の構成は、透光性材料層２３が蛍光部材２２の表面の一部に形成されており、当該透光性材料層２３の表面の全面に凹凸構造２４が形成されていること以外は、図１の蛍光光源装置と同様である。
このように、図３の蛍光光源装置は、蛍光プレート２１の構成が異なること以外は、図１の蛍光光源装置１０と同様の構成を有するものである。
この図の例において、蛍光取り出し領域は矩形状である。
【００３５】
蛍光反射層２９は、蛍光発光部材２０に照射される励起光を透過し、蛍光プレート２１の内部において生じる蛍光を反射する機能を有する多層膜よりなるものである。この多層膜としては、図１の蛍光光源装置１０において入射用領域に設けられる表面蛍光反射膜として例示したものなどを用いることができる。
蛍光反射層２９が設けられることにより、励起光入射領域における入射用領域、すなわち蛍光取り出し領域以外の領域が、蛍光プレート２１の内部に向かって蛍光Ｌ１を反射する蛍光反射性を有するものとされている。
【００３６】
蛍光光源装置において、半導体レーザから出射されたレーザ光である励起光は、コリメータレンズによって平行光線とされる。その後、この励起光は、ダイクロイックミラーを透過して蛍光発光部材２０における蛍光プレート２１の励起光入射領域、すなわち光透性材料層２３の表面および蛍光反射層２９の表面に対して略垂直に照射され、当該光透性材料層２３および蛍光反射層２９を介して蛍光部材２２に入射される。そして、蛍光部材２２においては、当該蛍光部材２２を構成する蛍光体が励起される。これにより、蛍光部材２２において蛍光が放射される。この蛍光は、蛍光取り出し領域、すなわち凹凸構造２４が形成された透光性材料層２３の表面から出射され、ダイクロイックミラーによって垂直方向に反射された後、蛍光光源装置の外部に出射される。
【００３７】
この図３の蛍光光源装置によれば、図１の蛍光光源装置１０と同様に、半導体レーザからの励起光が大きな励起エネルギーを有するものであっても、励起光の励起エネルギーを有効に利用して蛍光プレート２１の内部において高い効率で蛍光を生じさせ、その蛍光を高い効率で利用することができる。
また、図３の蛍光光源装置は、蛍光プレート２１が、蛍光部材２２の表面に透光性材料層２３を備えたものであることから、蛍光部材２２を凹凸構造が形成されたものとする必要がないため、凹凸構造２４の形成が容易となる。
【００３８】
更に、図３の蛍光光源装置においては、蛍光反射層２９の表面によって入射用領域が構成されており、当該入射用領域が、蛍光反射性を有するものとされている。そのため、蛍光プレート２１の内部において生じた蛍光が、入射用領域、すなわち蛍光プレート２１の表面における蛍光取り出し領域以外の領域から取り出されることがない。その結果、蛍光プレートの内部において生じた蛍光をより一層高い効率で利用することができる。
【００３９】
図４は、本発明の蛍光光源装置の第３の実施形態における蛍光発光部材の構成を示す説明用平面図であり、図５は、図４の蛍光プレートの説明用断面図である。
この蛍光光源装置において、蛍光発光部材２０を構成する蛍光プレート２１は、図５に示すように、矩形の基板３１上に設けられている。
この蛍光プレート２１は、矩形平板状の蛍光部材２２と、この蛍光部材２２の表面（図５における上面）上における中央部に形成された透光性材料層２３とを有している。この透光性材料層２３には、その表面（図５における上面）の中央部に、凹凸構造２４が形成されており、この凹凸構造２４は、錐台状（具体的には、円錐台状）の凸部２５が周期的に配列されてなるものである。
蛍光プレート２１においては、当該蛍光プレート２１の表面に励起光入射領域と蛍光取り出し領域とが形成されている。具体的には、蛍光プレート２１の表面の全面、すなわち透光性材料層２３の表面の全面および蛍光部材２２の表面における透光性材料層２３が形成された領域以外の領域（以下「表面露出領域」ともいう。）が励起光入射領域とされており、透光性材料層２３の表面の全面が蛍光取り出し領域とされている。そして、励起光入射領域においては、表面露出領域が入射用領域とされている。
また、蛍光部材２２の裏面（図５において下面）には、裏面光反射膜（図示省略）が設けられおり、また蛍光部材２３の側面には、矩形環状の拡散部材３４が当該側面に密着した状態で設けられている。また、基板３１の裏面には、例えば放熱部材（図示省略）が配置されており、この放熱部材と基板３１とによって排熱手段が構成されている。基板３１、蛍光部材２２および透光性材料層２３の構成は、透光性材料層２３が蛍光部材２２の表面の一部に形成されており、当該透光性材料層２３の表面の全面に凹凸構造２４が形成されていること以外は、図１の蛍光光源装置１０と同様である。
このように、図４の蛍光光源装置は、図３の蛍光光源装置において、蛍光プレート２１に蛍光反射層２９が設けられておらず、蛍光プレート２１の表面に表面露出領域が形成されていること以外は当該図３の蛍光光源装置と同様の構成を有するものである。
この図の例において、蛍光取り出し領域は、矩形状である。
【００４０】
表面露出領域は、蛍光プレート２１の表面の周縁部により構成されており、よって平坦とされている。このように表面露出領域が平坦とされていることにより、当該表面露出領域においてはフレネルの法則に基づいて臨界角反射による全反射が生じ、それによって蛍光プレート２１の内部で生じた蛍光が出射することが抑制される。
【００４１】
蛍光光源装置において、半導体レーザから出射されたレーザ光である励起光は、コリメータレンズによって平行光線とされる。その後、この励起光は、ダイクロイックミラーを透過して蛍光発光部材２０における蛍光プレート２１の励起光入射領域、すなわち光透性材料層２３の表面および表面露出領域に対して略垂直に照射され、当該光透性材料層２３を介してあるいは直接蛍光部材２２に入射される。そして、蛍光部材２２においては、当該蛍光部材２２を構成する蛍光体が励起される。これにより、蛍光部材２２において蛍光が放射される。この蛍光は、その大部分が、蛍光取り出し領域、すなわち凹凸構造２４が形成された透光性材料層２３の表面から出射され、ダイクロイックミラーによって垂直方向に反射された後、蛍光光源装置の外部に出射される。
【００４２】
この図４および図５の蛍光光源装置によれば、図１の蛍光光源装置１０と同様に、半導体レーザからの励起光が大きな励起エネルギーを有するものであっても、励起光の励起エネルギーを有効に利用して蛍光プレートの内部において高い効率で蛍光を生じさせ、その蛍光を高い効率で利用することができる。
また、図４および図５の蛍光光源装置は、蛍光プレート２１が、蛍光部材２２の表面に透光性材料層２３を備え、その透光性材料層２３の表面に凹凸構造２４が形成されたものである。そのため、蛍光部材２２を凹凸構造が形成されたものとする必要がないことから、凹凸構造２４の形成が容易となる。
【００４３】
図６は、本発明の蛍光光源装置の第４の実施形態における蛍光発光部材の構成を示す説明用断面図である。
この蛍光光源装置において、蛍光発光部材２０を構成する蛍光プレート２１は、図６に示すように、矩形平板状の基板３１上に設けられている。この蛍光プレート２１は、略矩形平板状の蛍光部材４１を有している。そして、蛍光部材４１の表面（図６における上面）の中央部には、凹凸構造４２が形成されている。この凹凸構造４２は、略錐状（具体的には、円錐状）の凸部４３が周期的に配列されてなるものである。また、蛍光部材４１の表面における凹凸構造４２が形成された領域以外の領域は、平坦面とされている。
蛍光プレート２１においては、当該蛍光プレート２１の表面、すなわち蛍光部材４１の表面に、励起光入射領域と蛍光取り出し領域とが形成されている。具体的には、蛍光部材４１の表面においては、当該表面の全面が励起光入射領域とされており、凹凸構造４２が形成された中央部が蛍光取り出し領域とされている。そして、励起光入射領域においては、凹凸構造４２が形成された中央部以外の領域が入射用領域とされている。また、蛍光部材４１の裏面（図６において下面）には、裏面光反射膜（図示省略）が設けられおり、また蛍光部材４１の側面には、矩形環状の拡散部材３４が当該側面に密着した状態で設けられている。また、基板３１の裏面には、例えば放熱部材（図示省略）が配置されており、この放熱部材と基板３１とによって排熱手段が構成されている。基板３１および蛍光部材４１の構成は、当該蛍光部材４１の表面の中央部に凹凸構造４２が直接形成されていること以外は、図１の蛍光光源装置と同様である。
このように、図６の蛍光光源装置は、蛍光プレート２１の構成が異なること以外は、図１の蛍光光源装置と同様の構成を有するものである。
この図の例において、蛍光取り出し領域は、矩形状である。
【００４４】
凹凸構造４２において、周期ｄは、蛍光部材４１を構成する蛍光体から放射される蛍光の回折が発生する範囲（ブラッグの条件）の大きさであることが好ましい。
凹凸構造４２の周期ｄが蛍光部材４１内で生じる蛍光の回折が発生する範囲の大きさとされることにより、蛍光プレート２１の表面（蛍光部材４１の表面）における蛍光取り出し領域から蛍光を高い効率で外部に出射することができる。
【００４５】
また、凹凸構造４２における周期ｄに対する凸部４３の高さｈの比（ｈ／ｄ）であるアスペクト比は、０．２以上であることが好ましい。
凹凸構造４２におけるアスペクト比が０．２以上とされることにより、蛍光部材４１を構成する蛍光体から放射される蛍光を高い効率によって蛍光プレート２１の表面（蛍光部材４１の表面）における蛍光取り出し領域から外部に取り出すことができる。
【００４６】
このような凹凸構造４２は、ナノインプリント法とドライエッチング処理とによって形成することができる。具体的には、矩形平板状の蛍光部材の表面に、例えばスピンコート法によってレジストを塗布し、次いで、レジストの塗布膜を例えばナノインプリント法によりパターニングする。その後、ドライエッチング処理を施すことにより、凹凸構造４２が形成される。
【００４７】
蛍光プレート２１の表面において、入射用領域、すなわち凹凸構造４２が形成された領域以外の領域は、蛍光プレート２１の表面の周縁部により構成されており、よって平坦とされている。このように入射用領域が平坦とされていることにより、この入射用領域においてはフレネルの法則に基づいて臨界角反射による全反射が生じ、それによって蛍光プレート２１の内部で生じた蛍光が出射することが抑制される。
【００４８】
また、蛍光光源装置においては、入射用領域に、表面蛍光反射膜が設けられていることが好ましい。
入射用領域に表面蛍光反射膜が設けられることにより、入射用領域、すなわち励起光入射領域における蛍光取り出し領域以外の領域が、蛍光プレート２１の内部に向かって蛍光を反射する蛍光反射性を有するものとされる。そのため、蛍光プレート２１の内部において生じた蛍光が入射用領域から外部に出射することを防止できる。その結果、蛍光プレート２１の内部において生じた蛍光を、蛍光取り出し領域から高い効率で外部に出射することができる。しかも、入射用領域を種々の形状とすることができるため、蛍光光源装置に大きな設計の自由度が得られる。
【００４９】
蛍光光源装置において、半導体レーザから出射されたレーザ光である励起光は、コリメータレンズによって平行光線とされる。その後、この励起光は、ダイクロイックミラーを透過して蛍光発光部材２０における蛍光プレート２１の励起光入射領域、すなわち蛍光部材４１の表面に対して略垂直に照射され、当該蛍光部材４１に入射される。そして、蛍光部材４１においては、当該蛍光部材４１を構成する蛍光体が励起される。これにより、蛍光部材４１において蛍光が放射される。この蛍光は、その大部分が、蛍光取り出し領域、すなわち蛍光部材４１の表面における凹凸構造４２が形成された領域から出射され、ダイクロイックミラーによって垂直方向に反射された後、蛍光光源装置の外部に出射される。
【００５０】
この図６の蛍光光源装置によれば、図１の蛍光光源装置と同様に、半導体レーザからの励起光が大きな励起エネルギーを有するものであっても、励起光の励起エネルギーを有効に利用して蛍光プレートの内部において高い効率で蛍光を生じさせ、その蛍光を高い効率で利用することができる。
【００５１】
図７は、本発明の蛍光光源装置の第５の実施形態における蛍光発光部材の構成を示す説明用断面図である。
この蛍光光源装置において、蛍光発光部材２０を構成する蛍光プレート２１は、図７に示すように、矩形平板状の基板３１上に設けられている。この蛍光プレート２１は、矩形平板状の蛍光部材４１を有している。そして、蛍光部材４１の表面（図７における上面）の中央部には、凹凸構造４２が形成されている。この凹凸構造４２は、略錐状（具体的には、円錐状）の凸部４３が周期的に配列されてなるものである。また、蛍光部材４１の表面における凹凸構造４２が形成された領域以外の領域は、平坦面とされている。
蛍光プレート２１においては、当該蛍光プレート２１の表面、すなわち蛍光部材４１の表面に、励起光入射領域と蛍光取り出し領域とが形成されている。この蛍光部材４１の表面においては、当該表面の全面が励起光入射領域とされており、凹凸構造４２が形成された領域が蛍光取り出し領域とされている。すなわち、励起光入射領域は、蛍光取り出し領域を含んでいる。そして、励起光入射領域においては、凹凸構造４２が形成された中央部以外の領域が入射用領域とされている。
また、蛍光プレート２１の表面（蛍光部材４１の表面）の上方側には、略矩形平板状であって当該蛍光部材４１の表面よりも大きな縦横寸法を有する波長選択部材４５が、支持機構に支持されて設けられている。この波長選択部材４５は、矩形平板状の透光性基板４６と、この透光性基板４６の下面（図７における下面）の周縁部に設けられた矩形枠状の多層膜フィルター４７との積層体よりなるものである。多層膜フィルター４７は、中央に、蛍光取り出し領域と同様の大きさの開口４７Ａを有している。そして、波長選択部材４５は、多層膜フィルター４７の開口４７Ａが蛍光取り出し領域に対向するように配置されている。
また、蛍光部材４１の裏面（図７において下面）には、裏面光反射膜（図示省略）が設けられおり、また蛍光部材４１の側面には、矩形環状の拡散部材３４が当該側面に密着した状態で設けられている。また、基板３１の裏面には、例えば放熱部材（図示省略）が配置されており、この放熱部材と基板とによって排熱手段が構成されている。基板３１および蛍光部材４１の構成は、当該蛍光部材４１の表面の中央部に凹凸構造４２が直接形成されていること以外は、図１の蛍光光源装置と同様である。
このように、図７の蛍光光源装置は、図６の蛍光光源装置において、波長選択部材４５が設けられていること以外は当該図６の蛍光光源装置と同様の構成を有するものである。
この図の例において、蛍光取り出し領域は矩形状である。また、波長選択部材４５は、蛍光部材４１の表面と拡散部材３４の表面（図７における上面）とに対向して配置されている。
【００５２】
波長選択部材４５は、蛍光プレート２１の排熱性の観点から、蛍光プレート２１と僅かに離間した状態とされていることが好ましい。
【００５３】
波長選択部材４５と蛍光プレート２１との離間距離は、０．１〜１ｍｍであることが好ましい。
【００５４】
透光性基板４６は、蛍光発光部材２０に照射される励起光、および蛍光プレート２１の内部において生じる蛍光を透過するものである。また、透光性基板４６は、蛍光プレート２１の表面を、僅かな間隙を介して覆うように配設されていることから、蛍光プレート２１の表面（蛍光部材の表面）を保護する機能を有している。
透光性基板４６を構成する材料としては、石英ガラス、ＢＫ７およびサファイアなどを用いることができる。
【００５５】
多層膜フィルター４７は、蛍光発光部材２０に照射される励起光を透過し、蛍光プレート２１の内部において生じる蛍光を反射するものである。
多層膜フィルター４７としては、図１の蛍光光源装置１０において入射用領域に設けられる表面蛍光反射膜として例示した多層膜よりなるフィルターなどを用いることができる。
【００５６】
蛍光光源装置において、半導体レーザから出射されたレーザ光である励起光は、コリメータレンズによって平行光線とされる。その後、この励起光は、ダイクロイックミラーを透過して蛍光発光部材２０における蛍光プレート２１の励起光入射領域、すなわち蛍光部材４１の表面に対して、波長選択部材４５を介して略垂直に照射され、当該蛍光部材４１に入射される。そして、蛍光部材４１においては、当該蛍光部材４１を構成する蛍光体が励起される。これにより、蛍光部材４１において蛍光が放射される。この蛍光は、その大部分が、蛍光取り出し領域、すなわち蛍光部材４１の表面における凹凸構造４２が形成された領域から出射され、波長選択部材４５を透過してダイクロイックミラーによって垂直方向に反射された後、蛍光光源装置の外部に出射される。
【００５７】
この図７の蛍光光源装置によれば、図１の蛍光光源装置１０と同様に、半導体レーザからの励起光が大きな励起エネルギーを有するものであっても、励起光の励起エネルギーを有効に利用して蛍光プレートの内部において高い効率で蛍光を生じさせ、その蛍光を高い効率で利用することができる。
【００５８】
また、図７の蛍光光源装置においては、蛍光プレート２１の表面の上方側に波長選択部材４５が配設されていることから、蛍光プレート２１の内部において生じた蛍光が波長選択部材４５の多層膜フィルター４７が配設された領域から外方側（図７における上方側）に出射されることを防止できる。また、入射用領域から外部に出射された蛍光を、多層膜フィルター４７において蛍光プレート２１向かって反射させて当該蛍光プレート２１に入射させることができる。そのため、蛍光プレート２１の内部において生じた蛍光をより一層高い効率で利用することができる。
更に、波長選択部材４５が配設されていることによれば、当該波長選択部材４５によって蛍光プレート２１の表面が保護される。そのため、例えば蛍光光源装置の製造過程における構成部材の組み立て工程などにおいて、他の構成部材（例えば、ダイクロイックミラーなど）が凸部４３に接触することなどに起因して破損が生じることが抑制される。
【００５９】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることが可能である。
例えば、蛍光プレートは、励起光が照射される表面に、凹凸構造による蛍光取り出し領域が形成されており、当該蛍光取り出し領域の面積が励起光入射領域の面積に対して小さいものであれば、種々の構成を採用することができる。
具体例としては、例えば、蛍光プレートにおける蛍光取り出し領域の形状は、図２〜図７に示されているような矩形状に限定されず、蛍光光源装置の使用用途などに応じて種々の形状とすることができる。具体的には、円形状であってもよく、例えば図１の蛍光光源装置において、蛍光取り出し領域の形状を円形状とする場合の一例としては、蛍光取り出し領域の面積は５．３１ｍｍ2 （外径２．６ｍｍ）であって、励起光入射領域の面積に対して４８％の大きさとされる。
また、蛍光プレートの表面における蛍光取り出し領域の形成位置は、中央部に限定されるものではない。
【００６０】
また、蛍光光源装置全体の構造は、図１に示すものに限定されず、種々の構成を採用することができる。例えば、図１に係る蛍光光源装置では、１つのレーザ光源（例えば、半導体レーザ）の光を用いているが、レーザ光源が複数あり、蛍光プレートの前に集光レンズを配置して、集光光を蛍光プレートに照射する形態であってもよい。また、励起光はレーザ光源の光に限るものではなく、蛍光プレートを励起できるものであれば、ＬＥＤの光を集光したものでもよく、更には、水銀、キセノン等が封入されたランプからの光であってもよい。尚、ランプやＬＥＤのように放射波長に幅を持つ光源を利用した場合、励起光の波長はランプ等から放射される主たる放射波長の領域である。ただし、本発明においては、これに限定されるものではない。
【００６１】
以下、本発明の作用効果を確認するために行った実験例について説明する。
【００６２】
（実験例１）
縦寸法４．４ｍｍ、横寸法２．５ｍｍ、厚み０．１３ｍｍの矩形平板状の形状を有する蛍光部材（材質：ＬｕＡＧ）を用意した。この矩形平板状の蛍光部材の中央部における縦寸法３．１ｍｍ、横寸法１．７ｍｍの領域に、円錐台状の凸部（２５）が周期的に配列されてなる、周期（ｄ）が４６０ｎｍであってアスペクト比が０．８である凹凸構造（４２）を形成することにより、蛍光部材（４１）を備えた蛍光プレート（２１）を得た。
そして、得られた蛍光プレート（２１）を用いて、図６の構成を有する蛍光発光部材（以下、「蛍光発光部材（Ａ）」ともいう。）を作製した。
【００６３】
また、蛍光プレート（２１）表面（蛍光部材（４１）の表面）の全面に凹凸構造（４２）を形成したこと以外は、蛍光発光部材（Ａ）と同様の構成の蛍光発光部材（以下、「蛍光発光部材（Ｂ）」ともいう。）を作製した。
【００６４】
作製した蛍光発光部材（Ａ）および蛍光発光部材（Ｂ）を、図１の構成を有する蛍光光源装置における蛍光発光部材として用い、蛍光発光部材（Ａ）および蛍光発光部材（Ｂ）の各々に対して、種々の励起エネルギーの励起光を照射した。そして、蛍光部材（４１）の表面から出射された蛍光の光束を測定すると共に、蛍光部材（４１）の温度（表面温度）を放射温度計によって測定した。結果を図８および図９に示す。この図８および図９において、蛍光発光部材（Ａ）に係る測定結果を実線で示し、蛍光発光部材（Ｂ）に係る測定結果を一点鎖線で示す。
【００６５】
その結果から、蛍光プレートにおいては、励起光が照射される表面に、励起光が照射される領域よりも小さな面積の蛍光取り出し領域を形成し、当該蛍光取り出し領域に凹凸構造を形成することにより、蛍光プレートの温度上昇を抑制することができると共に、高い蛍光光束が得られることが確認された。
【符号の説明】
【００６６】
１０  蛍光光源装置
１１  半導体レーザ
１５  コリメータレンズ
１６  ダイクロイックミラー
２０  蛍光発光部材
２１  蛍光プレート
２２  蛍光部材
２３  透光性材料層
２４  凹凸構造
２５  凸部
２９  蛍光反射層
３１  基板
３４  拡散部材
４１  蛍光部材
４２  凹凸構造
４３  凸部
４５  波長選択部材
４６  透光性基板
４７  多層膜フィルター
４７Ａ  開口
【図１】
2015195098.tif 000003
【図２】
2015195098.tif 000004
【図３】
2015195098.tif 000005
【図４】
2015195098.tif 000006
【図５】
2015195098.tif 000007
【図６】
2015195098.tif 000008
【図７】
2015195098.tif 000009
【図８】
2015195098.tif 000010
【図９】
2015195098.tif 000011