(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光が照射されることにより蛍光を発生する発光部と、
上記発光部のレーザ光が照射される側に配置され、当該レーザ光に対して透光性を有する透光性部材とを備え、
上記透光性部材は、
内部を通過するレーザ光を等方的に散乱し、さらに上記発光部に照射され蛍光に変換されなかったレーザ光を再び散乱することで、その発光スポットサイズを拡大する拡散構造を有していることを特徴とする発光素子。
【請求項２】
レーザ光が照射されることにより蛍光を発生する発光部と、
上記発光部のレーザ光が照射される側に配置され、当該レーザ光に対して透光性を有する透光性部材とを備え、
上記透光性部材は、
内部を通過するレーザ光を等方的に散乱し、その発光スポットサイズを拡大する拡散構造を有しており、
上記透光性部材の上記拡散構造は、
上記発光部から発生した蛍光を等方的に散乱し、その発光スポットサイズを拡大する構造であることを特徴とする発光素子。
【請求項３】
上記レーザ光の照射方向に沿う上記透光性部材の厚みは、
上記透光性部材の内部を通過して外部に放射されるレーザ光が、最大許容露光量以下の光となる厚みの１／２以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の発光素子。
【請求項４】
上記発光部の上記レーザ光が照射される側の面の最小径が、上記透光性部材の厚み以下であることを特徴とする請求項３に記載の発光素子。
【請求項５】
上記透光性部材は、その母材とは異なる屈折率を有する散乱微粒子、および、気泡のいずれか一方を含んでいることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項６】
上記散乱微粒子または上記気泡の濃度が、上記透光性部材の上記レーザ光が照射される側で低くなっていることを特徴とする請求項５に記載の発光素子。
【請求項７】
上記散乱微粒子または上記気泡の濃度が、上記透光性部材の上記発光部に近い側で低くなっていることを特徴とする請求項５または６に記載の発光素子。
【請求項８】
上記透光性部材の上記レーザ光が照射される光照射面の側に、上記レーザ光の反射率を低減させる反射防止構造が設けられていることを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項９】
上記反射防止構造は、
複数の凸部および複数の凹部の少なくとも一方が、上記レーザ光の上記光照射面における反射を低減させることが可能な間隔で配列する凹凸構造であることを特徴とする請求項８に記載の発光素子。
【請求項１０】
上記凸部の付け根側から先端側の間に、上記光照射面に平行な断面の径が一定である個所が存在することを特徴とする請求項９に記載の発光素子。
【請求項１１】
上記凸部の付け根側から先端側に向かう方向に対して、上記光照射面に平行な断面の径が拡大する個所が存在することを特徴とする請求項９または１０に記載の発光素子。
【請求項１２】
上記複数の凹部の、それぞれの上記光照射面に垂直な方向に対する凹部深さ、および、それぞれの上記光照射面に平行な方向に対する凹部幅、が異なることを特徴とする請求項９から１１までのいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項１３】
上記凸部の付け根側から先端側に向かう方向に対して、上記光照射面に平行な断面の径
が縮小する個所が存在することを特徴とする請求項９から１２までのいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項１４】
請求項１から１３までのいずれか１項に記載の発光素子を備えた発光装置であって、
上記レーザ光を、上記透光性部材に照射するレーザ光源を備えていることを特徴とする発光装置。
【請求項１５】
上記発光部に生じた熱を拡散させる熱伝導性基板を備え、
上記発光部の上記レーザ光が照射される照射面と対向する側が、上記熱伝導性基板によって保持されていることを特徴とする請求項１４に記載の発光装置。
【請求項１６】
上記レーザ光を反射する反射部材を備え、
上記発光部の上記レーザ光が照射される照射面と対向する側が、上記反射部材によって保持されていることを特徴とする請求項１４または１５に記載の発光装置。
【請求項１７】
上記発光部から発生した蛍光を反射する光反射凹面を有する反射鏡を備え、
上記発光部が、上記反射鏡の焦点の近傍に配置されていることを特徴とする請求項１４から１６までのいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１８】
レーザ光が照射されることにより蛍光を発生する発光部と、上記発光部のレーザ光が照射される側に配置され、当該レーザ光に対して透光性を有する透光性部材とを備え、上記透光性部材は、内部を通過するレーザ光を等方的に散乱し、その発光スポットサイズを拡大する拡散構造を有している発光素子の製造方法であって、
上記レーザ光を散乱する散乱微粒子または気泡を複数含む上記透光性部材を形成する透光性部材形成工程と、
上記透光性部材の一方の表面の側に、上記発光部を配置する発光部配置工程とを、含んでいることを特徴とする発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光の照射により蛍光を発生する蛍光体（発光部）を備えた発光素子、該発光素子を備えた発光装置、および、上記発光素子の製造方法に関する。
【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）や半導体レーザ（ＬＤ；Laser Diode）等の固体発光素子を用い、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。
【０００３】
このように固体発光素子を用いて蛍光体を励起する光源は、国際安全規格ＩＥＣ６０８２５−１や、国内においてはＪＩＳ Ｃ６８０２等で定められるアイセーフティが満足されなければならない。特に照明器具のような民生機器への応用においては、光源から放射される照明光が何らかの光学系を介して直接目に入射する場合にも失明する恐れのないクラス１レベルのアイセーフティが望まれる。
【０００４】
特に、アイセーフティを向上させるためには、照明器具の外部に放射されるレーザ光のアパレント光源サイズ（発光スポットサイズ）を大きくする必要がある。また、上記レーザ光のコヒーレンスを低減させる必要もある。
【０００５】
特許文献１には、円形基板におけるレーザ光照射側に薄い拡散層を形成し、該レーザ光照射側と対向する側に蛍光体が接合された発光ホイールが開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、レーザ光を拡散レンズで拡散し、拡散された拡散レーザ光を蛍光体に照射する技術が開示されている。
【０００７】
さらに、特許文献３には、半導体レーザから放射されるレーザ光束を反射板で散乱させる技術が開示されている。
【０００８】
また、特許文献４には、レーザ光を導光する導光部材の中心軸と一致する領域以外の領域に該導光部材を保護するキャップの開口部を設け、上記中心軸と一致する領域であるキャップの内壁にてレーザ光を拡散させ、コヒーレンス性の低いランダム光へと変化させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−２５６４５７号公報（２０１０年１１月１１日公開）
【特許文献２】特開平７−２８２６０９号公報（１９９５年１０月２７日公開）
【特許文献３】特開２００５−２０８３３３号公報（２００５年０８月０４日公開）
【特許文献４】特開２００８−２８２４５号公報（２００８年０２月０７日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記の特許文献１の発光ホイールでは、拡散機能を有していない円形基板に対して拡散層の層厚が非常に薄いため、これらを通過し、蛍光体に達するまでのレーザ光の発光スポットサイズの拡大効率が低いという問題点がある。
【００１１】
一方、上記の特許文献２の技術では、レーザ光を拡散レンズで拡散しているため、発光スポットサイズを大きくするためには、拡散レンズと蛍光体との間の距離をある程度大きくする必要があり、素子全体の設計の自由度が低いという問題点がある。
【００１２】
なお、上記の特許文献３の技術は、そもそもレーザ光の照射により発光部を励起する技術ではない。また、上記の特許文献４の技術は、キャップからコヒーレンス性の高い光を漏らさないための技術であり、発光スポットサイズを拡大する観点については、一切記載されていない。
【００１３】
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、発光部に達するまでのレーザ光の発光スポットサイズの拡大効率を高くし、かつ素子全体の設計の自由度を高くすることができる発光素子、該発光素子を備えた発光装置および上記発光素子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の発光素子は、上記の課題を解決するために、レーザ光が照射されることにより蛍光を発生する発光部と、上記発光部のレーザ光が照射される側に配置され、当該レーザ光に対して透光性を有する透光性部材とを備え、上記透光性部材は、内部を通過するレーザ光を等方的に散乱し、その発光スポットサイズを拡大する拡散構造を有していることを特徴とする。
【００１５】
上記の構成によれば、透光性部材の内部に拡散構造を設けているので、透光性部材である円形基板と、拡散機能を有する拡散層とを別々に設けた特許文献１の発光ホイールと比較して、発光部に達するまでの発光スポットサイズの拡大効率が高くなる。
【００１６】
また、上記の構成にて、発光スポットサイズを大きくするためには、拡散構造を有する透光性部材の層厚を厚くするだけで良いので、拡散レンズと蛍光体との間の距離をある程度大きくする必要がある上記の特許文献２の技術と比較して制約が少なく、素子全体の設計の自由度を高くすることができる。
【００１７】
以上より、発光部に達するまでのレーザ光の発光スポットサイズの拡大効率を高くし、かつ素子全体の設計の自由度を高くすることができる。
【００１８】
また、上記の構成によれば、透光性部材は、発光部のレーザ光が照射される側に配置されているので、透光性部材の内部を通過する間に、レーザ光は拡散（または散乱）され、発光スポットサイズが拡大された光として発光部に照射される。このため、透光性部材を介さず、直接レーザ光を発光部に照射する場合と比較して、発光部のごく一部が、極端に強く励起されたり、強く発光したりすることを抑制することができる。
【００１９】
さらに、発光部に照射され、蛍光に変換されなかったレーザ光は、再び拡散構造により散乱（または拡散）されるため、レーザ光の発光スポットサイズがより拡大されるため、目に対して安全な照明光を得ることができる。
【００２０】
また、本発明の発光素子は、上記の課題を解決するために、上記透光性部材の上記拡散構造は、上記発光部から発生した蛍光を等方的に散乱し、その発光スポットサイズを拡大する構造であることが好ましい。
【００２１】
上記構成によれば、拡散構造が発光部から発生した蛍光を等方的に散乱し、その発光スポットサイズを拡大する構造である。
【００２２】
よって、発光部のごく一部の極めて小さな個所（発光スポット）が、極端に強く励起されて強く発光した場合であっても、その個所から発せられた蛍光は、透光性部材の内部を通過する間に拡散（または散乱）され、発光スポットサイズが拡大された光として発光部から外部に放射されるため、目に対して安全な照明光を得ることができる。
【００２３】
また、本発明の発光素子は、上記の構成に加えて、上記レーザ光の照射方向に沿う上記透光性部材の厚みは、上記透光性部材の内部を通過して外部に放射されるレーザ光が、最大許容露光量以下の光となる厚みの１／２以上であることが好ましい。
【００２４】
上記構成によれば、発光部で反射し、透光性部材の内部を通過して外部に放射されるレーザ光が最大許容露光量以下の光となるので、より目に対して安全な照明光を得ることができる。
【００２５】
また、本発明の発光素子は、上記の構成に加えて、上記発光部の上記レーザ光が照射される側の面の最小径が、上記透光性部材の厚み以下であることが好ましい。
【００２６】
上記構成のように、発光部のレーザ光が照射される側の面の最小径が、透光性部材の厚み以下であれば、裏を返せば、透光性部材の厚みが、発光部のレーザ光が照射される側の面の最小径以上であれば、発光部から放射される蛍光がどのような状態の光であっても、アイセーフを実現することが可能となる。
【００２７】
また、本発明の発光素子は、上記の構成に加えて、上記透光性部材は、その母材とは異なる屈折率を有する散乱微粒子、および、気泡のいずれか一方を含んでいても良い。
【００２８】
上記の構成によれば、透光性部材における散乱微粒子または気泡の濃度や分布を調整することにより、透光性部材のレーザ光の散乱特性を調整することができる。
【００２９】
また、本発明の発光素子は、上記の構成に加えて、上記散乱微粒子または上記気泡の濃度が、上記透光性部材の上記レーザ光が照射される側で低くなっていても良い。
【００３０】
上記の構成によれば、透光性部材に入射したレーザ光が、散乱微粒子または気泡の存在により反射されて発光部に到達する量が必要以上に減少することを抑制することができる。
【００３１】
また、本発明の発光素子は、上記の構成に加えて、上記散乱微粒子または上記気泡の濃度が、上記透光性部材の上記発光部に近い側で低くなっていても良い。
【００３２】
上記の構成によれば、発光部から発生した蛍光が、透光性部材の発光部に近い側で散乱微粒子または気泡の存在により反射されるのを抑制することができる。
【００３３】
また、本発明の発光素子は、上記の構成に加えて、上記透光性部材の上記レーザ光が照射される光照射面の側に、上記レーザ光の反射率を低減させる反射防止構造が設けられていても良い。
【００３４】
上記構成によれば、光照射面の側に、レーザ光の反射率を低減させる反射防止構造を設けることで、空気と反射防止構造との界面におけるレーザ光の反射率を低下させることができる。
【００３５】
これにより、空気と透光性部材との界面でレーザ光の反射率が低下するので、レーザ光の発光部に対する照射効率が向上する。
【００３６】
なお、反射防止構造の例としては、光学薄膜（反射防止膜）を積層させたものや、後述する凹凸構造などを挙示することができる。
【００３７】
また、本発明の発光素子は、上記の構成に加えて、上記反射防止構造は、複数の凸部および複数の凹部の少なくとも一方が、上記レーザ光の上記光照射面における反射を低減させることが可能な間隔で配列する凹凸構造であっても良い。
【００３８】
上記構成によれば、光照射面の側に、複数の凸部および複数の凹部の少なくとも一方を、所定波長の励起光の光照射面における反射を低減させることが可能な間隔で配列する凹凸構造を形成することで、空気と凹凸構造との屈折率差が緩やかに変化し、空気と透光性基板との界面における励起光の反射率が顕著に低下する。
【００３９】
これにより、通常、大きな屈折率差を有する空気と透光性部材との界面でレーザ光がほとんど反射されないので、レーザ光の発光部に対する照射効率が向上する。
【００４０】
また、空気と透光性部材との界面における蛍光の反射率も顕著に低下する。
【００４１】
これにより、空気と透光性部材との界面で蛍光が反射され、透光性部材または発光部の内部に蛍光が滞留することがないので、蛍光の取り出し効率が向上する。
【００４２】
さらに、透光性部材の厚さの分だけ、光照射面と該光照射面に対向する面との間が離れている。言い換えれば、レーザ光が入射する側の凹凸構造が形成された屈折率界面（空気と透光性部材との界面のことを屈折率界面ということにする）と、発光素子の構成要素の中で一番の発熱源である発光部からの熱が透光性部材に伝導する熱的界面とが互いに分離されている。これにより、発光部から発生する熱により、凹凸構造が損傷することを防止することができる。よって、本発明の発光素子の上述した機能を長期間にわたって維持することができる。
【００４３】
よって、発光部の発光効率を高くし、その高い発光効率を長期間にわたって維持することができる。
【００４４】
ここで、「凸部」は、レーザ光の照射方向に伸びる突起、または、凹部と凹部との間でレーザ光の照射方向に対して局所的に盛り上がった部分のことである。「凹部」は、レーザ光の照射方向に対して深さを有する孔、または、凸部と凸部との間でレーザ光の照射方向に対して局所的に窪んだ部分のことである。
【００４５】
また、本発明の発光素子は、上記構成に加えて、上記凸部の付け根側から先端側の間に、上記光照射面に平行な断面の径が一定である個所が存在しても良いし、上記凸部の付け根側から先端側に向かう方向に対して、上記光照射面に平行な断面の径が拡大する個所が存在しても良いし、上記凸部の付け根側から先端側に向かう方向に対して、上記光照射面に平行な断面の径が縮小する個所が存在しても良い。
【００４６】
また、本発明の発光素子は、上記構成に加えて、上記複数の凹部の、それぞれの上記光照射面に垂直な方向に対する凹部深さ、および、それぞれの上記光照射面に平行な方向に対する凹部幅、が異なっていても良い。
【００４７】
また、本発明の発光装置は、上記構成に加えて、上記のいずれかの発光素子を備えた発光装置であって、上記レーザ光を、上記透光性部材に照射するレーザ光源を備えていても良い。
【００４８】
これにより、発光部の発光効率を高くし、その高い発光効率を長期間にわたって維持することができる発光装置を構成することができる。
【００４９】
また、本発明の発光装置は、上記構成に加えて、上記発光部に生じた熱を拡散させる熱伝導性基板を備え、上記発光部の上記レーザ光が照射される照射面と対向する側が、上記熱伝導性基板によって保持されていても良い。
【００５０】
これにより、発光部を熱伝導基板で保持することで、発光部の冷却効果が向上する。
【００５１】
また、本発明の発光装置は、上記構成に加えて、上記レーザ光を反射する反射部材を備え、上記発光部の上記レーザ光が照射される照射面と対向する側が、上記反射部材によって保持されていても良い。
【００５２】
これにより、発光部の内部を透過するレーザ光が反射部材で反射されるので、発光部の内部を透過するレーザ光の光路長が２倍となる。これにより、蛍光体の濃度を固定して、レーザ光の照射方向に対する発光部の厚さを１／２にしても、十分な発光効率を得ることができる。
【００５３】
また、本発明の発光装置は、上記構成に加えて、上記発光部から発生した蛍光を反射する光反射凹面を有する反射鏡を備え、上記発光部が、上記反射鏡の焦点の近傍に配置されていても良い。
【００５４】
これにより、本発明の発光素子を備える透過型発光装置を実現できる。
【００５５】
また、本発明の発光装置の製造方法は、上記の課題を解決するために、レーザ光が照射されることにより蛍光を発生する発光部と、上記発光部のレーザ光が照射される側に配置され、当該レーザ光に対して透光性を有する透光性部材とを備え、上記透光性部材は、内部を通過するレーザ光を等方的に散乱し、その発光スポットサイズを拡大する拡散構造を有している発光素子の製造方法であって、上記レーザ光を散乱する散乱微粒子または気泡を複数含む上記透光性部材を形成する透光性部材形成工程と、上記透光性部材の一方の表面の側に、上記発光部を配置する発光部配置工程とを、含んでいることを特徴とする。
【００５６】
上記方法によれば、透光性部材形成工程で、レーザ光を散乱する散乱微粒子または気泡を複数含む透光性部材を形成する。
【００５７】
また、発光部配置工程で、透光性部材の一方の表面の側に、上記発光部を配置する。
【００５８】
以上の方法により、発光部に達するまでのレーザ光の発光スポットサイズの拡大効率を高くし、かつ素子全体の設計の自由度を高くすることができる発光素子を製造することができる。
【発明の効果】
【００５９】
本発明の発光素子は、以上のように、レーザ光が照射されることにより蛍光を発生する発光部と、上記発光部のレーザ光が照射される側に配置され、当該レーザ光に対して透光性を有する透光性部材とを備え、上記透光性部材は、内部を通過するレーザ光を等方的に散乱し、その発光スポットサイズを拡大する拡散構造を有している構成である。
【００６０】
それゆえ、発光部に達するまでのレーザ光の発光スポットサイズの拡大効率を高くし、かつ素子全体の設計の自由度を高くすることができるという効果を奏する。
【００６１】
また、本発明の発光装置の製造方法は、以上のように、上記レーザ光を散乱する散乱微粒子または気泡を複数含む上記透光性部材を形成する透光性部材形成工程と、上記透光性部材の一方の表面の側に、上記発光部を配置する発光部配置工程とを、含んでいる方法である。
【００６２】
それゆえ、発光部に達するまでのレーザ光の発光スポットサイズの拡大効率を高くし、かつ素子全体の設計の自由度を高くすることができる発光素子を製造することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の一実施形態である発光素子の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】上記発光素子に関し、上記拡散構造の層厚と、上記透光性部材によるレーザ光の拡散機能との関係を説明するための説明図であり、（ａ）は、上記拡散構造の層厚が薄いときの様子を示し、（ｂ）は、上記拡散構造の層厚が厚いときの様子を示す。
【図３】上記発光素子に関し、透光性部材の内部に形成する拡散構造の構成例を模式的に示す断面図であり、（ａ）は、上記拡散構造の一構成例を示し、（ｂ）は、上記拡散構造の他の構成例を示し、（ｃ）は、上記拡散構造のさらに他の構成例を示す。
【図４】上記発光素子に関し、透光性部材の光照射面の側に形成する反射防止構造の構成例を模式的に示す断面図であり、（ａ）は、上記反射防止構造の一構成例を示し、（ｂ）は、上記反射防止構造の他の構成例を示し、（ｃ）は、上記反射防止構造のさらに他の構成例を示し、（ｄ）は、上記反射防止構造のさらに他の構成例を示し、（ｅ）は、上記反射防止構造のさらに他の構成例を示し、（ｆ）は、上記反射防止構造のさらに他の構成例を示す。
【図５】上記発光素子に関し、透光性部材の光照射面の側に形成する反射防止構造の他の構成例を模式的に示す断面図であり、（ａ）は、上記反射防止構造の一構成例を示し、（ｂ）は、上記反射防止構造の他の構成例を示し、（ｃ）は、上記反射防止構造のさらに他の構成例を示し、（ｄ）は、上記反射防止構造のさらに他の構成例を示し、（ｅ）は、上記反射防止構造のさらに他の構成例を示す。
【図６】本発明の他の実施形態である発光装置（反射型）の構成を模式的に示す断面図である。
【図７】本発明のさらに他の実施形態である発光装置（透過型）の構成を模式的に示す断面図である。
【図８】上記透光性部材に凹凸構造を形成するための工程を説明するための工程図であり、（ａ）は、出発材料の上記透光性部材を模式的に示し、（ｂ）は、上記透光性部材の一方の表面上にレジスト層を形成したときの様子（レジスト層形成工程）を示し、（ｃ）は、上記レジスト層を露光したときの様子（露光工程）を示し、（ｄ）は、レジスト層の一部を除去し、露光部のみを残したときの様子（除去工程）を示す。
【図９】上記透光性部材に凹凸構造を形成するための工程を説明するための工程図であり、（ａ）は、上記露光部のみを残した上記透光性部材にエッチングを施すときの様子（エッチング工程）を示し、（ｂ）は、上記エッチング工程が終了したときの上記透光性部材の様子を示す。
【図１０】（ａ）は、半導体レーザの回路図を模式的に示したものであり、（ｂ）は、半導体レーザの基本構造を示す斜視図である。
【図１１】本発明の一実施形態であるレーザダウンライトが備える発光ユニットおよび従来のＬＥＤダウンライトの外観を示す概略図である。
【図１２】上記レーザダウンライトが設置された天井の断面図である。
【図１３】上記レーザダウンライトの断面図である。
【図１４】上記ＬＥＤダウンライトが設置された天井の断面図である。
【図１５】上記レーザダウンライトおよび上記ＬＥＤダウンライトのスペックを比較するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００６４】
本発明の一実施形態について図１〜図１５に基づいて説明すれば、次の通りである。以下の特定の項目で説明する構成以外の構成については、必要に応じて説明を省略する場合があるが、他の項目で説明されている場合は、その構成と同じである。また、説明の便宜上、各項目に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、適宜その説明を省略する。
【００６５】
〔１．発光素子１０ａの構成〕
まず、図１に基づき、本発明の一実施形態である発光素子１０ａの構成について説明する。なお、図１は、発光素子１０ａの構成を模式的に示す断面図であり、各構成要素の実際の寸法を反映したものではない。
【００６６】
図１に示すように、発光素子１０ａは、透光性部材１および発光部２を備える。
【００６７】
＜透光性部材１＞
本実施形態の透光性部材１は、折れ曲がりのない平板状の部材であり、少なくとも所定波長のレーザ光Ｌ（励起光）に対して透光性を有している。
【００６８】
（アイセーフを実現するためのポイント）
ところで、アイセーフを実現するためのポイントは次に述べる２つである。
（１）１つ目は、観測者から見たときにレーザ光そのものの発光スポットが直接的および間接的に見えないことである。しかしながら、通常、発光部の屈折率は１．５以上であり、空気と発光部との界面で４％以上の表面反射を生じてしまう。結果として、間接的にレーザ光源が見えてしまうことになる。したがって、発光部に入射する励起光の表面反射を防止することがポイントになる。
（２）２つ目は、発光部の表面の反射が無くなったとしても、発光部の一部が局所的に強く光るような状態を防止することがアイセーフを実現する上でのもう一つのポイントである。
【００６９】
後述するように、上記（１）を実現するため、発光素子１０ａでは、透光性部材１の光照射面ＳＵＦ１の側に反射防止構造ｇを設けている。これにより、発光部を介して間接的にレーザ光源が見えてしまうという事態を回避することができる。
【００７０】
一方、上記（２）を実現するために、発光部の表面の一部だけを強く励起しない構成とする、および／または、発光部からの蛍光を拡散させながら外部に放出する構造（拡散構造）を反射防止構造と発光部との間に設けている。これにより、発光部に向けて照射されたレーザ光は、拡散構造を通過する間に拡散（または散乱）されて、発光点サイズ（発光スポットサイズ）が拡大された光（励起光）として発光部を励起する。このため、発光部のごく一部が極端に強く励起されたり、発光したりすることがない。また、発光部から放射される蛍光に関しても、発光部の励起のされ方が一様でなかったとしても、蛍光が拡散構造を通過する間に拡散（または散乱）されて一様な照明光として外部に放射することができるようになる。なお、発光部から放射される光が蛍光だけでなく、蛍光に変換されなかった励起光（レーザ光）に関しても、同様に散乱（または拡散）されるため、光源サイズ（発光点サイズ）が拡大され、目に対して安全な照明光を得ることができる。
【００７１】
（微小散乱領域ＭＰ）
透光性部材１は、母材１０１と、母材１０１の内部に分布する複数の微小散乱領域ＭＰ（拡散構造；散乱微粒子または気泡）とを少なくとも含む。なお、本実施形態の発光素子１０ａでは、母材１０１の底面に嵌合孔を設け発光部２を嵌合（接合）させているが、透光性部材１は、このような構成に限定されない。例えば、母材１０１と発光部２との間は、接合されていなくても良く、母材１０１と発光部２との間に隙間があっても良い。
【００７２】
なお、発光素子１０ａが、励起光（例えば、レーザ光Ｌ）の一部を照明光として利用する擬似白色システムである場合、図１に示すように発光部２の周囲が全て覆われている方が好ましい。一方、励起光の一部を照明光として利用しないシステムでは、発光部２の一部だけを覆っていても良い。
【００７３】
透光性部材１は、複数の微小散乱領域ＭＰにより、内部を通過するレーザ光Ｌを等方的に拡散（散乱）させることにより、コヒーレント性（空間的コヒーレンシ）が高く発光スポットサイズ（発光点サイズ）の極めて小さなレーザ光を、コヒーレント性が低く、人体への影響がほとんどない発光スポットサイズの大きな光に変換する。すなわち、複数の微小散乱領域ＭＰは、発光素子１０ａの発光スポットサイズ（アパレント光源サイズ）を拡大させる拡散構造である。
【００７４】
図１の吹き出しの内部には、複数の微小散乱領域ＭＰにより、発光スポットＬＳ１が、発光スポットＬＳ２に拡大される様子を模式的に示す。
【００７５】
ここで、透光性部材１に微小散乱領域ＭＰを含ませる意義について説明する。
【００７６】
小さなスポットの光源から放射された高いエネルギーの光が人間の眼に入射した場合、網膜上では、その小さなスポットのサイズにまで光源像が絞られるため、結像個所におけるエネルギー濃度が極めて高くなってしまうことがある。例えば、半導体レーザから放射されるレーザ光は、発光点サイズが１０μｍ角よりも小さい場合があり、そのような光源から放射される光が、直接に、あるいはレンズやミラーといった光学部材を介したとしても小さな発光点が直接に見える形で目に入射すると、網膜上の結像個所が損傷してしまうことがある。
【００７７】
これを回避するためには、発光スポットサイズをある有限のサイズ以上（具体的には例えば１ｍｍ×１ｍｍ以上）に拡大する必要がある。
【００７８】
典型的な高出力の半導体レーザにおける発光スポットサイズは、例えば１μｍ×１０μｍである。面積としては１０μｍ２＝１．０×１０−５ｍｍ２となる。すなわち、発光点が１ｍｍ２の光源と比較すると、同じエネルギーの光であったとしても、網膜上に結像される領域のエネルギー濃度は、１０５倍も高くなってしまう。
【００７９】
発光スポットサイズを拡大させることにより、網膜上の結像サイズを拡大させることができるようになるため、同じエネルギーの光が眼に入射した場合であっても、網膜上のエネルギー濃度を低減させることが可能となる。
【００８０】
発光スポットサイズを拡大させる際には、光源そのものの発光点を視認できないようにする必要がある。これを行うために、本実施形態の発光素子１０ａでは、透光性部材１に複数の微小散乱領域ＭＰを設け、この複数の微小散乱領域ＭＰによってレーザ光Ｌを等方的に拡散させている。
【００８１】
なお、発光スポットサイズの拡大については、レーザ光源に限らず、ＬＥＤ光源においても考慮することができる。ただし、レーザ光は、ＬＥＤ光源から出射される光よりも単色性、すなわち波長が揃っているため、波長の違いによる網膜上での結像のボケ（いわゆる色収差）がなく、ＬＥＤ光源から出射される光よりも危険である。このため、レーザ光源から出射された光を照明光として利用する発光装置においては、発光スポットサイズの拡大について特に考慮することが好ましい。
【００８２】
以上のように、発光素子１０ａでは、透光性部材１の内部に複数の微小散乱領域ＭＰを設けているので、円形基板（透光性部材）と、拡散機能を有する拡散層とを別々に設けた上記の特許文献１の発光ホイールと比較して、発光部２に達するまでの発光スポットサイズの拡大効率が高くなる。
【００８３】
また、発光素子１０ａでは、発光スポットサイズを大きくするためには、拡散構造を有する透光性部材１の厚みＨを厚くする（より厳密には、拡散距離Ｄｄを大きくする）だけで良いので、拡散レンズと蛍光体との間の距離をある程度大きくする必要がある上記の特許文献２の技術と比較して制約が少なく、発光素子１０ａ全体の設計の自由度を高くすることができる。
【００８４】
以上より、発光部２に達するまでのレーザ光Ｌの発光スポットサイズの拡大効率を高くし、かつ発光素子１０ａ全体の設計の自由度を高くすることができる。
【００８５】
また、透光性部材１は、発光部２のレーザ光Ｌが照射される側に配置されているので、透光性部材１の内部を通過する間に、レーザ光Ｌは拡散（または散乱）され、発光スポットサイズが拡大された光として発光部２に照射される。このため、透光性部材１を介さず、直接レーザ光Ｌを発光部２に照射する場合と比較して、発光部２のごく一部が、極端に強く励起されたり、強く発光したりすることを抑制することができる。
【００８６】
さらに、発光部２に照射され、蛍光に変換されなかった〔発光部２の表面ＳＵＦ２（レーザ光が照射される側の面）や発光部２に含まれる蛍光体粒子の表面で反射した〕レーザ光Ｌは、再び拡散構造により散乱（または拡散）されるため、レーザ光Ｌの発光スポットサイズがより拡大されるため、目に対して安全な照明光を得ることができる。
【００８７】
なお、透光性部材１の拡散構造は、発光部２から発生した蛍光を等方的に散乱し、その発光スポットサイズを拡大する構造であっても良い。
【００８８】
これにより、発光部２のごく一部の極めて小さな個所（発光スポット）が、極端に強く励起されて強く発光した場合であっても、その個所から発せられた蛍光は、透光性部材１の内部を通過する間に拡散（または散乱）され、発光スポットサイズが拡大された光として発光部２から外部に放射されるため、目に対して安全な照明光を得ることができる。
【００８９】
（母材１０１）
透光性部材１の母材１０１は、石英（ＳｉＯ２：屈折率ｎ＝１．４５）、ＢＫ−７（ボロシリケート・クラウン−７；光学ガラス：屈折率ｎ＝１．５１）、低融点ガラス（例えば、屈折率ｎ＝１．７６）などの無機ガラスやシリコーン樹脂（屈折率ｎ＝１．４３）などの透明樹脂にて構成する。また、後述するように、母材１０１の熱伝導率を２０Ｗ／ｍＫ以上とするために、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、マグネシア（ＭｇＯ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）を用いても良い。
【００９０】
その他、透光性部材１に使用される透明樹脂としては、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂などを用いることができ、例えば、ポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系アクリル樹脂、シリコーン系アクリル樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、シクロオレフィンポリマー、メチルスチレン樹脂、フルオレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン、アクリルニトリルスチレン共重合体、アクリロニトリルポリスチレン共重合体などを用いることができる。
【００９１】
（微小散乱領域ＭＰ）
微小散乱領域ＭＰは、母材１０１とは異なる屈折率を有する散乱微粒子、および、気泡（空気の屈折率ｎ＝１．０）のいずれか一方を含む。これにより、透光性部材１における散乱微粒子または気泡の濃度や分布を調整することにより、透光性部材１のレーザ光Ｌの散乱特性を調整することができる。
【００９２】
（散乱微粒子）
また、散乱微粒子としては、光を拡散（または散乱）させる効果を有する粒子であり、透光性部材１を製造するときの熱に耐えられるものであれば、どのようなものを用いてもよく、例えば、無機物または樹脂からなる透明微粒子を使用することができる。無機物からなる透明微粒子としては、例えば、ダイヤモンド（屈折率ｎ＝２．４２）の他、フュームドシリカ、石英（ＳｉＯ２：屈折率ｎ＝１．４５）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３：屈折率ｎ＝１．７６）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ：屈折率ｎ＝１．７２）、チタニア（ＴｉＯ２；二酸化チタン：屈折率ｎ＝２．５２）もしくは酸化ジルコニウム（屈折率ｎ＝２．４）などの酸化物からなる微粒子、または、炭酸カルシウムおよび硫酸バリウムなどの他の微粒子を使用することができる。
【００９３】
樹脂からなる散乱微粒子としては、アクリル樹脂、スチレン樹脂、アクリルスチレン樹脂もしくはそれらの架橋体；メラミンホルムアルデヒド樹脂；ポリテトラフルオロエチレン、ペルフルオロアルコキシ樹脂、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリフルオロビニリデンおよびエチレンテトラフルオロエチレン共重合体などのフッ素樹脂またはシリコーン樹脂からなる粒子を使用することができる。
【００９４】
ここで、後述するように、レーザ光Ｌの波長は、３５０ｎｍ（ナノメートル）以上、７００ｎｍ以下程度であることから、平均粒子径（粒径）がレーザ光Ｌの波長と同程度のオーダ（すなわち１００ｎｍオーダ）である散乱微粒子は、光の散乱に寄与し得る。裏を返せば、光散乱性を発現するためには、散乱微粒子の粒径が１００ｎｍ以上である必要がある。また、拡散機能を好適に発現させるためには、個々の散乱微粒子の粒径は、レーザ光Ｌの波長よりも大きなオーダであることが好ましく、７００ｎｍ以上であることが好ましい。従って、散乱微粒子の平均粒径は７００ｎｍ以上であることが好ましく、１μｍ程度であることがより好ましい。
【００９５】
（気泡）
微小散乱領域ＭＰとして気泡を用いても良い。母材１０１の内部に形成された気泡の内部表面が光の乱反射を生じさせ、散乱微粒子を分散させた場合と同等以上の拡散機能を発現させることができる。
【００９６】
（熱可塑性樹脂）
なお、母材１０１として熱可塑性樹脂を用いても良い。このような母材１０１として、白色ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）や白色ＰＰ（ポリプロピレン）などを挙げることができる。白色ＰＥＴは、ＰＥＴと相溶性のない樹脂やチタニア（ＴｉＯ２）、硫酸化バリウム（ＢａＳＯ４）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）のようなフィラーをＰＥＴに分散させた後、該ＰＥＴを２軸延伸法で延伸することにより、該フィラーの周りに気泡を発生させて形成する。
【００９７】
なお、熱可塑性樹脂からなる母材１０１は、少なくとも１軸方向に延伸されていればよい。少なくとも１軸方向に延伸させれば、フィラーの周りに気泡を発生させることができるためである。
【００９８】
熱可塑性樹脂としては、例えば、アクリロニトリルポリスチレン共重合体、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン−２、６−ナフレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、シクロヘキサンジメタノール共重合ポリエステル樹脂、イソフタル酸共重合ポリエステル樹脂、スポログリコール共重合ポリエステル樹脂、フルオレン共重合ポリエステル樹脂等のポリエステル系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、脂環式オレフィン共重合樹脂等のポリオレフィン系樹脂、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリアミド、ポリエーテル、ポリエステルアミド、ポリエーテルエステル、ポリ塩化ビニル、シクロオレフィンポリマー、およびこれらを成分とする共重合体、またこれら樹脂の混合物などを用いることができ、特に限定されることはない。
【００９９】
（母材と微小散乱領域ＭＰとの屈折率差）
次に、母材１０１と微小散乱領域ＭＰとの屈折率差について説明する。一般に、隣接する２つの物質間の屈折率差が大きいほどこれらの物質間を透過する光はこれらの物質の界面で反射されやすい。このため、微小散乱領域ＭＰの屈折率ｎと母材１０１の屈折率ｎとの差が大きい方がレーザ光Ｌを効果的に散乱させることができる。このような観点から、母材１０１と微小散乱領域ＭＰとの屈折率ｎの差は、少なくとも０．２５以上であることが好ましい。
【０１００】
なお、母材１０１として無機ガラスを用いた場合、無機ガラスの屈折率ｎは、１．５〜１．８程度であるため、微小散乱領域ＭＰの屈折率は、１．７〜２．０程度以上であることが好ましく、より確実に拡散効果を得るためには、２．０以上であることが好ましい。
【０１０１】
例えば、酸化ジルコニウムの屈折率ｎは、２．４であり、ダイヤモンドの屈折率ｎは、２．４２である。このように屈折率ｎの高い物質を微小散乱領域ＭＰとして用いることによりレーザ光Ｌの拡散効果を高めることができる。
【０１０２】
また、酸化ジルコニウムの融点は２７１５℃であり、ダイヤモンドの融点は３５５０℃であるので、一般的な透光性部材１の溶融温度程度では融けたり変質したりすることはない。この点からも、酸化ジルコニウムおよびダイヤモンドは、微小散乱領域ＭＰとして母材１０１中に分散させる材料として好適である。
【０１０３】
また、微小散乱領域ＭＰは、透光性の高いものが好ましい。透光性が低い場合には、微小散乱領域ＭＰが、後述する半導体レーザ（レーザ光減）３からのレーザ光Ｌおよび発光部２（に含まれる蛍光体）が発する蛍光を遮るか、または、吸収する可能性がある。このため、レーザ光Ｌの利用効率の観点から微小散乱領域ＭＰの透光性は高いことが好ましい。
【０１０４】
酸化ジルコニウムおよびダイヤモンドは、透光性が高いため、透光性の観点からも微小散乱領域ＭＰとして好適である。
【０１０５】
ちなみに、従来、拡散微粒子として多用されているシリカは、屈折率ｎ＝１．４６であり、無機ガラス中（屈折率：１．５〜１．８）での散乱効果は低い。また、同じ目的で使用されるＹ２Ｏ３（イットリア；屈折率ｎ＝１．９１）は、屈折率ｎが２未満であり、低融点ガラスの屈折率とあまり変わらないため、低融点ガラス中では拡散効果が低い。
【０１０６】
一方、屈折率差が小さいほど、拡散構造中の微小散乱領域ＭＰ（散乱微粒子または気泡）による反射率は小さくなる。例えば、典型的なガラス材料（屈折率ｎ＝１．５）中にアルミナ（Ａｌ２Ｏ３：屈折率ｎ＝１．７６）の粉末を分散させてなる拡散構造の場合、屈折率差は０．２６となる。このとき反射率は０．６％である。このように屈折率差が０．２５以上、０．５未満の近傍の場合、反射率はさほど高くないので、微小散乱領域ＭＰの濃度は、２０〜３５体積％（Ｖｏｌ％）が好ましい。
【０１０７】
しかしながら、屈折率差が０．５以上の場合は、微小散乱領域ＭＰの濃度は５〜２０体積％が好ましい。これは、屈折率差が小さい（＝反射率が小さい）場合、散乱（または拡散）の確率を高くするために濃度を濃くする必要があり、屈折率差が大きければ、反射率も大きくなるので、微小散乱領域ＭＰの濃度をさほど高くする必要がなくなるためである。
【０１０８】
なお、微小散乱領域ＭＰの濃度は、（拡散構造を有しているにも拘らず）光がダイレクトに発光部２から放射されるような極めて低濃度の場合を除くと、発光スポットサイズの拡大とは、ほとんど無関係となる。よって、詳細は後述するが、発光スポットサイズを拡大するためには、拡散構造の厚み（＝図１に示す拡散距離Ｄｄ）を大きくする必要がある。
【０１０９】
なお、拡散機能の程度は、例えば、ヘイズ値や平行線透過率などで規定される。透光性部材１のヘイズ値は、その厚みにも依存するが２５％以上であり、かつ、全光線透過率は、７５％以上であることが好ましい。
【０１１０】
ここで、ヘイズ値＝〔（全光線透過率―平行線透過率）／全光線透過率〕＊１００である。
【０１１１】
（拡散距離について）
拡散距離Ｄｄは、アイセーフを実現するため必要な発光部サイズＳと同じ長さ以上であることが好ましい。
【０１１２】
上述したように、透光性部材１中には、微小散乱領域ＭＰが分散されており、光は等方的に散乱される。ここで、等方的に散乱されるとは、拡散構造の厚み方向（ｚ方向）に光が進む確率と、拡散構造の厚み方向と垂直な方向（ｘ方向）に光が進む確率が等しい状態をいう。
【０１１３】
例えば、図２に示すように、光の進む向きをｘ方向およびｚ方向のように表すものとする。なお、図２以降の図においては、煩雑さを避けるため、必要に応じて反射防止構造ｇを太い破線で示す。
【０１１４】
このとき、発光部２から発せられた光は、ｘ方向に進む距離と同じ距離だけｚ方向にも進む。例えば、図２（ａ）に示す発光部２の中心Ａから発せられた光は、ｘ方向に発光部２のサイズ（発光部サイズＳ）の半分の長さＳ／２だけ進む間に、ｚ方向にも長さＳ／２だけ進む（すなわち拡散される）ことになる。
【０１１５】
一方、図２（ｂ）に示す発光部２の端Ｂから発せられる光は、上記と同様に考えれば、拡散距離Ｄｄ＝発光部サイズＳのときに、拡散構造の内部を進みながら発光スポットサイズがＬだけ拡大されるといえる。
【０１１６】
発光部サイズＳは、任意であるが、アイセーフの観点から必要とされる最小限のサイズを発光部２が有しているものとすると、拡散距離Ｄｄは発光部サイズＳと同じか、それ以上である必要がある。
【０１１７】
裏を返せば、発光部サイズＳがいくらであったとしても、その明るさ・その波長・そのサイズから要求されるアイセーフ上必要な発光スポットサイズと同じ厚みの拡散構造を有していれば、アイセーフを実現することができる。
【０１１８】
なお、発光部サイズＳがｘ方向の面内で同じ（すなわち正方形の）場合とは限らない。この場合、発光部サイズＳがアイセーフ上問題ないサイズとなるよう形成されている場合は、短辺方向（短手方向）のサイズと同じ厚みを拡散構造が有していれば良い。なぜなら、その発光部２は、短い側であってもアイセーフを実現するサイズとなっているからである。なお、発光部２がアイセーフ上必要な大きさを満たしていない場合は、拡散距離Ｄｄは、アイセーフ上必要な大きさの下限値以上であれば良い。
【０１１９】
（最大許容露光量について）
次に、別の観点では、透光性部材１の厚みＨ（より厳密には、拡散距離Ｄｄ）は、透光性部材１の内部を通過して外部に放射されるレーザ光Ｌが、最大許容露光量以下の光となる厚みの１／２以上であることが好ましい。
【０１２０】
これにより、発光部２で反射し、透光性部材１の内部を通過して外部に放射されるレーザ光Ｌが最大許容露光量以下の光となるので、より目に対して安全な蛍光（照明光）を得ることができる。
【０１２１】
（発光部のサイズとの関係）
また、さらに別の観点では、少なくとも発光部２の表面ＳＵＦ２の最小径が、透光性部材１の厚みＨ以下であることが好ましく、表面ＳＵＦ２の最大径が、透光性部材１の厚みＨ以下であることがより好ましい。裏を返せば、透光性部材１の厚みＨが、少なくとも発光部２の表面ＳＵＦ２の最小径以上（より好ましくは最大径以上）であれば、発光部２から放射される蛍光がどのような状態の光であっても、アイセーフを実現することが可能となる。
【０１２２】
（微小散乱領域ＭＰの分布形態について）
次に、図３に基づき、透光性部材１中における微小散乱領域ＭＰの分布形態について説明する。なお、透光性部材１における微小散乱領域ＭＰの分布形態は一様であっても良いが、ここで、説明する分布形態を採用しても良い。
【０１２３】
図３は、透光性部材１の内部に形成する拡散構造の構成例を模式的に示す断面図であり、図３（ａ）は、上記拡散構造の一構成例を示し、図３（ｂ）は、上記拡散構造の他の構成例を示し、図３（ｃ）は、上記拡散構造のさらに他の構成例を示す。
【０１２４】
図３（ａ）に示すように、微小散乱領域ＭＰの濃度は、透光性部材１のレーザ光Ｌが照射される光照射面ＳＵＦ１の側で低くなっていても良い（濃度ｄ１＜濃度ｄ２）。これにより、透光性部材１に入射したレーザ光が、散乱微粒子または気泡の存在により反射されて発光部２に到達する量が必要以上に減少することを抑制することができる。
【０１２５】
次に、図３（ｂ）に示すように、微小散乱領域ＭＰの濃度は、透光性部材１の発光部２に近い側（発光部２の表面ＳＵＦ２の側）で低くなっていても良い（濃度ｄ１＜濃度ｄ２）。これにより、発光部２から発生した蛍光が、透光性部材１の発光部２に近い側で散乱微粒子または気泡の存在により反射されるのを抑制することができる。
【０１２６】
また、図３（ｃ）に示すように、発光部２の表面ＳＵＦ２’からの蛍光の側方放射（例えば、紙面に対して左右方向、ならびに、手前向きおよび奥向きの放射）を考慮する場合、微小散乱領域ＭＰの濃度は、側方放射部が薄く、その周辺部が濃い方が好ましい。
【０１２７】
（反射防止構造）
次に、反射防止構造ｇについて説明する。図１に示すように、透光性部材１の一方（レーザ光Ｌが照射される側）の表面である光照射面ＳＵＦ１上（または光照射面ＳＵＦ１の側）には、複数の微細な突起（凸部）ＰＪで構成されるいわゆる、反射防止構造ｇ（凹凸構造）が形成されている。なお、本実施形態では、反射防止構造ｇが複数の微細な突起ＰＪからなる構成について説明するが、反射防止構造ｇは、これに限られず、例えば、後述するように、複数の微細孔（凹部）ＰＨからなる構成であっても良い。また、反射防止構造ｇの例としては、このような微細構造の他、樹脂で構成される反射防止膜（光学薄膜）を挙示することができる。なお、反射防止膜の構成材料としては、照射されるレーザ光の波長において反射防止可能な材料であればどのような材料であっても良いが、低屈折率樹脂［フッ素系樹脂等］、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を例示することができる。また、反射防止膜の層厚は、１００ｎｍ〜１００μｍ程度とし、ウエット工程（スクリーン印刷等）により透光性部材１の光照射面ＳＵＦ１の側に形成する。
【０１２８】
ここで、「凸部」は、図１に示す反射防止構造ｇのようなレーザ光Ｌの照射方向に伸びる突起ＰＪ、または、凹部と凹部との間で励起光の照射方向に対して局所的に盛り上がった部分のことである（図４（ｄ）に示す最近接の微細孔ＰＨ間の盛り上がった部分のような形態も含む）。また、「凹部」は、レーザ光Ｌの照射方向に対して深さを有する微細孔ＰＨ、または、凸部と凸部との間で励起光の照射方向に対して局所的に窪んだ部分のことである（最近接の突起ＰＪ間の窪んだ部分のような形態も含む）。
【０１２９】
各突起ＰＪ（または各微細孔ＰＨ）同士の間隔ｄ（反射を低減させることが可能な間隔）は、５ｎｍ以上３０００ｎｍ以下であることが好ましく、さらに好ましくは５ｎｍ以上１５００ｎｍ以下であることがこのましい。
【０１３０】
間隔ｄが５ｎｍ未満であると、反射防止構造ｇの形成が困難になる。ここで、突起ＰＪ（凸部）の光照射面ＳＵＦ１に平行な方向に対する幅を凸部幅と呼ぶことにする。このとき、反射を低減させることが可能な間隔≒凸部幅である。
【０１３１】
後述するように突起ＰＪの高さｈの好ましい上限は、３０００ｎｍであるから、間隔ｄが３０００ｎｍを超えると、突起ＰＪのアスペクト比（凸部高さ／凸部幅）が１より小さくなるので、十分な反射率の低下効果が得られにくくなる。また、レーザ光Ｌの波長は、３５０ｎｍ（ナノメートル）以上、１０００ｎｍ以下であることが好ましい。
【０１３２】
なぜなら、発光部２に利用できる蛍光体は３５０ｎｍ以上で一般的に効率よく励起できるためである。
【０１３３】
但し、励起光源として半導体レーザを用いる場合、波長が３５０ｎｍ未満のレーザ光Ｌを発生する半導体レーザを作製することは現状では難しい。一方、波長が１０００ｎｍを超えるレーザ光Ｌにて効率よく蛍光体を励起し、可視光領域の蛍光を得ることができない。
【０１３４】
また、半導体レーザの発振波長は４５０ｎｍ近傍が好ましい。また、発振波長としては３５０ｎｍ以上４７０ｎｍ程度であってもよい。なぜなら、この波長範囲は蛍光体を効率よく励起でき、発光装置の効率向上が実現できるからである。
【０１３５】
各突起ＰＪの高さｈ（光照射面ＳＵＦ１の垂直方向に対する凸部高さ）は、３０００ｎｍ以下であることが好ましい。各突起ＰＪの高さが、３０００ｎｍを超えると、十分な反射率の低減効果が得られにくくなるとともに、突起ＰＪの形成が困難になる。なお、反射防止構造ｇのその他の特徴については、後述する。
【０１３６】
次に、透光性部材１の光照射面ＳＵＦ１に対向する側には、発光部２が配置され、発光部２と熱的に（すなわち、熱エネルギーの授受が可能なように）接続されている。なお、本実施形態では、透光性部材１と発光部２とは、接着剤を用いて接合（接着）されているものとして説明するが、透光性部材１と発光部２との接合方法は、接着に限られず、例えば、融着などであっても良い。
【０１３７】
また、接着剤としては、いわゆる有機系の接着剤や、ガラスペースト接着剤が好適であるが、これに限られない。
【０１３８】
透光性部材１は、以上のような形状および、発光部２との接続形態を有することで、発光部２の発光効率が向上し、発光部２から透光性部材１を透過する蛍光の取り出し効率が向上する。また、透光性部材１によれば、発光部２を保持しつつ、発光部２から発生する熱を発光素子１０ａの外部に放熱することができるので、発光部２の冷却効率が向上する。
【０１３９】
透光性部材１の熱伝導率は、発光部２の熱を効率良く逃がすために、２０Ｗ／ｍＫ（ワット／メートル・ケルビン）以上であることが好ましい。この場合、透光性部材１は、発光部２（１Ｗ／ｍＫ）よりも２０倍も高い熱伝導率を有しており、発光部２において生じた熱を効率良く吸収することにより発光部２を冷却できる。
【０１４０】
また、光照射面ＳＵＦ１に入射したレーザ光Ｌは、透光性部材１を透過させて発光部２に照射させる。そのため、透光性部材１は、透光性の優れた材質からなるものであることが好ましい。
【０１４１】
以上の点を考慮すると、母材１０１の材質は、上述した石英、ＢＫ−７、低融点ガラスなどの無機ガラスや、シリコーン樹脂などの透明樹脂の他、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、マグネシア（ＭｇＯ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）を用いても良い。これらの材料を用いることにより、熱伝導率２０Ｗ／ｍＫ以上を実現できる。
【０１４２】
但し、マグネシアは、潮解性をもつため、その潮解性により反射防止構造ｇが損傷する可能性がある。よって、透光性部材１の構成材料としてマグネシアを選択する場合は、透光性部材１の周囲を乾燥空気で満たす。例えば、図示しない筐体に発光素子１０ａを格納して乾燥空気で満たして密封するか、後述するハーフパラボラ型反射鏡（反射鏡）４ｈとレーザカットフィルタ８ａ、または、パラボラ型反射鏡（反射鏡）４と光学部材８ｂの内部に格納して乾燥空気を満たして密封する。これにより、潮解性により反射防止構造ｇが損傷することを防止することができる。あるいは、水分の透過性が低い材料で反射防止構造ｇを形成し、透光性部材１の周囲を全て反射防止構造ｇで覆うという方法もある。
【０１４３】
また、図１に示す透光性部材１の厚みＨ（より厳密には、拡散距離Ｄｄ）は、３０μｍ以上、１．０ｍｍ以下が好ましく、より好ましくは、０．２ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下であることがより好ましい。
【０１４４】
後述する反射型発光装置（発光装置）２０の場合、後述する透過型発光装置（発光装置）３０と比較すると、透光性部材１に対する放熱効果は高いが、透光性部材１の厚みＨが、３０μｍよりも小さいと発光部２の放熱を十分にできず、発光部２が劣化してしまう可能性がある。また、反射防止構造ｇが、発光部２から発生した熱による影響を受けて損傷する可能性もある。
【０１４５】
但し、透過型発光装置３０でも、０．２ｍｍ以上であれば、発光部２の放熱を十分にでき、発光部２の劣化を防止できる。また、反射防止構造ｇが、発光部２から発生した熱による影響を受けて損傷することを防止できる。
【０１４６】
一方、透光性部材１の厚みＨが、１．０ｍｍを超えると、発光部２に向けて照射されたレーザ光Ｌが、透光性部材１において吸収される率が大きくなり、レーザ光Ｌの利用効率が顕著に下がる。
【０１４７】
また、透光性部材１を適切な厚みＨで発光部２に接合させることにより、特に発光部２での発熱が１Ｗ（ワット）を超えるような極めて強いレーザ光Ｌを照射しても、その発熱が迅速、かつ、効率的に放熱され、発光部２が損傷（劣化）してしまうことを防止できる。
【０１４８】
なお、上述したように、透光性部材１は、折れ曲がりのない平板状のものであって良いが、折れ曲がった部分や湾曲した部分を有していてもよい。ただし、透光性部材１と発光部２とを接着する場合、発光部２が接着される部分は、接着の安定性の観点から平面（板状）であることが好ましい。
【０１４９】
（微細構造について）
次に、上述した微細構造について説明する。微細構造について端的に表現すれば、光照射面ＳＵＦ１に対するレーザ光Ｌの反射を低減させることが可能な間隔ｄで、複数の微細な突起ＰＪまたは複数の微細孔ＰＨを密に配列した凹凸構造のことである。このような微細構造の一例としては、モスアイ構造が良く知られている。しかしながら、ここで言う微細構造は、モスアイ構造に限られない。
【０１５０】
図１に示すように、本実施形態の透光性部材１では、反射防止構造ｇを構成する複数の突起ＰＪは、レーザ光Ｌの波長よりも小さい間隔ｄで光照射面ＳＵＦ１に沿って密に配列されているものとして説明するが、ナノメートルオーダの間隔であれば、レーザ光Ｌの波長よりも大きい間隔で光照射面ＳＵＦ１に沿って密に配列されていても良い。例えば、波長が４００ｎｍ程度の光に対しては、５００ｎｍ程度の間隔でも反射率は低下する。以上の構成によれば、光照射面ＳＵＦ１に対するレーザ光Ｌの反射率が低下する。
【０１５１】
なお、図１では、紙面に沿う方向の間隔ｄのみを示しているが、紙面に対して垂直な方向の間隔を定義することもできる。
【０１５２】
本実施形態では、煩雑さを避けるため、紙面に沿う方向の間隔ｄは、紙面に対して垂直な方向の間隔と同一であり、複数の突起ＰＪ（または複数の微細孔ＰＨ）が、光照射面ＳＵＦ１上で一定の周期性をもってドットマトリクス状に配列しているものとして説明する。しかしながら、各突起ＰＪの配列はこれに限られず、例えば、紙面に沿う方向の間隔ｄが、紙面に対して垂直な方向の間隔と異なっていても良い。
【０１５３】
また、反射防止構造ｇの配列は、上述の例のように周期性をもった配列に限られず、各突起ＰＪの、光照射面ＳＵＦ１に沿った配列が、少なくとも一方向に対して周期性を持たないものであっても良い。これにより、各突起ＰＪの配列が周期性を持たない方向に対しては、レーザ光Ｌの回折光の発生が抑制されるので、透光性部材１に対するレーザ光Ｌの反射率Ｒがより低下する。
【０１５４】
また、反射防止構造ｇの配列は、周期性をほとんど持たないランダムな配列であっても良い。ここで、ランダムとは、少なくとも異なる２つの方向に対して周期性を持たないことを言い、周期性を持たない方向の数が多いほどランダム性は高い。
【０１５５】
ランダム性が高い程、レーザ光Ｌの回折光の発生が抑制されるので、透光性部材１に対するレーザ光Ｌの反射率Ｒがより低下する。
【０１５６】
次に、各突起ＰＪの形状について説明する。図１に示す例では、突起ＰＪは、円錐、もしくは、角錐状の錐形状となっている。しかしながら、各突起ＰＪの形状はこれに限られず、様々な形状が考えられる。例えば、このような形状として、釣鐘状（またはトロイデ（鐘状火山）状）、コニーデ（成層火山）状などを例示することができる。
【０１５７】
（微細構造の好ましい形状）
次に、図５および６に基づき、微細構造（反射防止構造ｇ）の具体例について説明する。
【０１５８】
まず、図５の（ａ）に示す例では、反射防止構造ｇは、突起ＰＪの付け根側から先端側まで、常に突起ＰＪの光照射面ＳＵＦ１に垂直な方向に対する径が一定となっている。
【０１５９】
次に、図５の（ｂ）に示す例では、突起ＰＪの付け根側から先端付近まで常に突起ＰＪの光照射面ＳＵＦ１に垂直な方向に対する径が一定となっているが、それから先は、連続的に断面の径が縮小している。ここで、「連続的」とは、突起ＰＪが伸びる方向に対する、光照射面ＳＵＦ１に平行な突起ＰＪの断面の径の変化が「滑らか」であり、該断面の径の変化に顕著な「とび」がないことを意味する。
【０１６０】
次に、図５の（ｃ）に示す例では、凸部高さｈ１〜ｈ４（突起ＰＪの付け根から先端までの長さ）がそれぞれ異なる突起ＰＪが林立している。
【０１６１】
次に、図５の（ｄ）に示す例では、反射防止構造ｇは、複数の凸部の集まりではなく、複数の微細孔ＰＨの集まりとなっている。この例のように、反射防止構造ｇは、複数の微細孔ＰＨの集まりであっても良い。
【０１６２】
なお、図５の（ｄ）に示す例では、光照射面ＳＵＦ１に垂直な方向に対する凹部深さｄｅｐ１〜ｄｅｐ４のそれぞれが異なっており、光照射面ＳＵＦ１に平行な方向に対する凹部幅ｗ１〜ｗ４のそれぞれも異なっている。
【０１６３】
次に、図５の（ｅ）に示す例では、突起ＰＪの付け根側から先端側に向けて突起ＰＪの径（凸部幅）が連続的に拡大している。
【０１６４】
次に、図５の（ｆ）に示す例では、突起ＰＪの付け根側から先端近傍に向けて突起ＰＪの径（凸部幅）が連続的に拡大し、途中から突起ＰＪの径が連続的に縮小している。
【０１６５】
以上説明したように、反射防止構造ｇは、様々な形態が考えられるが、図５の（ａ）〜（ｆ）に示した形態に限られない。
【０１６６】
例えば、図６に示すように突起ＰＪの径が連続的に縮小する形態も考えられる。そこで、図６の（ａ）〜（ｅ）に、その代表的な反射防止構造ｇの例を示す。図６は、透光性部材１の光照射面ＳＵＦ１の側に形成する反射防止構造ｇの構成例を模式的に示す断面図である。
【０１６７】
図６の（ａ）は、反射防止構造ｇの一構成例（錐形状、平面部分あり）を示し、図６の（ｂ）は、反射防止構造ｇの他の構成例（錐形状、平面部分なし）を示す。
【０１６８】
また、図６の（ｃ）は、反射防止構造ｇのさらに他の構成例（コニーデ形状、平面部分あり）を示し、図６の（ｄ）は、反射防止構造ｇのさらに他の構成例（氷柱状、平面部分なし）を示し、図６の（ｅ）は、反射防止構造ｇのさらに他の構成例（釣鐘状、平面部分なし）を示す。
【０１６９】
図６に示すように、反射防止構造ｇの形成条件により突起同士の間に平面部分があるものと、無いものが形成される。また、突起の形状が円錐形状か角錐形状か、または、釣鐘状かというような、突起自体の形状にも多数の種類がある。
【０１７０】
なお、突起ＰＪの形状としては、図６の（ｂ）、（ｄ）および（ｅ）に示すような平面部分がないように突起ＰＪが形成されているもの方がより好ましい。平面部分があると、この部分については空気からある物質（ガラスやサファイアなど）への屈折率の変化は、「滑らか」にならず、「とび」ができるため、反射防止・反射低減効果が小さくなることがある。
【０１７１】
以上のような形状の複数の突起ＰＪを、光照射面ＳＵＦ１上に、間隔ｄで密に配列することにより、図１の右側に示すグラフのように、空気と反射防止構造ｇの組合せによる屈折率ｎが、空気の屈折率ｎ１（座標ｘ３の位置）から透光性部材１の屈折率ｎ２（座標ｘ２の位置）まで滑らか（緩やか）に変化し、透光性部材１に対するレーザ光Ｌの反射率Ｒが顕著に低下する。なお、ｘ２≦ｘ≦ｘ１の範囲では、屈折率ｎは、当然ながら、透光性部材１の屈折率ｎ２に等しく一定値となる。一方、ｘ≧ｘ３の範囲では、屈折率ｎは、当然ながら、空気の屈折率ｎ１に等しく一定値となる。
【０１７２】
なお、空気の屈折率ｎ１は、ほぼ真空の屈折率とみなすことができ、１である。一方、透光性部材１の構成材料としてサファイアを採用した場合の屈折率ｎ２は、１．７８５である。
【０１７３】
一般に、異なる屈折率ｎを持つ物体間の界面での光の反射率Ｒ（％）は、界面を構成する２つの物質の屈折率ｎを（ｎ１、ｎ２）と定義すると、
Ｒ＝〔（ｎ１−ｎ２）＾２／（ｎ１＋ｎ２）＾２〕×１００・・・（１）
となる。
【０１７４】
上式（１）は、屈折率差Δｎ（＝ｎ１−ｎ２）の小さい物質同士の界面では反射率Ｒは小さくなり、逆に、屈折率差Δｎの大きい物質同士の界面では反射率Ｒは大きくなるということを示している。言い換えれば、光は物質同士の界面での屈折率差Δｎを感じ取って、その差の大小によって反射率を変えているとも言える。
【０１７５】
ここで、例えば、上述した反射防止構造ｇを有する透光性部材１に入射させるときを考えると、レーザ光Ｌの感じる屈折率ｎは、滑らかに（徐々に）変わっていくことになり、レーザ光Ｌはそこには屈折率差Δｎがないと感じて進んでいく。言い換えれば、屈折率差Δｎがない、すなわち反射が生じないということになる。このため、透光性部材１の光照射面ＳＵＦ１によってレーザ光Ｌがほとんど反射されないので、レーザ光Ｌの発光部２に対する照射効率が向上する。
【０１７６】
また、透光性部材１内を透過または通過する蛍光が光照射面ＳＵＦ１から空気へ出るときについても同様に、透光性部材１から空気への屈折率差Δｎがその界面にあたかも存在しないようになるので透光性部材１から空気への光の取り出し効率は良くなる。すなわち、透光性部材１から空気への蛍光の取り出し効率が向上する。
【０１７７】
例えば、サファイアと空気との、通常の平面的な界面では、７．９％の表面反射が発生する。この表面反射を、サファイアで構成された透光性部材１の光照射面ＳＵＦ１上に反射防止構造ｇを形成することによりほぼ０％にすることができる。
【０１７８】
さらに、透光性部材１の厚みＨの分だけ光照射面ＳＵＦ１とその反対側の発光部２の表面ＳＵＦ２との間が離れている。言い換えれば、空気と透光性部材１との界面、すなわち、レーザ光Ｌが入射する側の反射防止構造ｇが形成された通常であれば大きな屈折率差を有するはずである屈折率界面と、発光素子の構成要素の中で一番の発熱源である発光部２からの熱が透光性部材１に伝導する熱的界面とが互いに分離されている。これにより、発光部２から発生する熱により、反射防止構造ｇが損傷することを防止することができる。よって、本実施形態の発光素子１０ａの上述した機能を長期間にわたって維持することができる。
【０１７９】
なお、本実施形態の透光性部材１を構成するサファイア（融点：２０５０℃）、マグネシア（融点：２８５０℃）、窒化ガリウム（融点：少なくとも１０００℃以上）、スピネル（融点：２１３０℃）などは、いずれも融点が高いため、レーザ光Ｌが照射されることにより発光部２が高温になったとしても、初期の形状を保ち続けることができる。
【０１８０】
また、反射防止構造ｇに設けられた凹凸により透光性部材１の表面積が実質的に大きくなるので、本実施形態の透光性部材1を用いれば、発光部２において発生した熱の放熱性が高まる効果もある。
【０１８１】
＜発光部２＞
（発光部２の組成）
次に、発光部２は、レーザ光Ｌが照射されることにより蛍光を発生するものであり、レーザ光Ｌを受けて蛍光を発生する蛍光体を含んでいる。より、具体的には、発光部２は、封止材としての低融点の無機ガラス（ｎ＝１．７６０）の内部に蛍光体が分散されている。
【０１８２】
無機ガラスと蛍光体との割合は、例えば、１０：１程度であるがこのような割合に限られるものではない。また、発光部２は、蛍光体を押し固めたものであってもよい。
【０１８３】
封止材は、本実施形態の無機ガラスに限定されず、いわゆる有機無機ハイブリッドガラス（ＨＢＧ）や、シリコーン樹脂等の樹脂材料であってもよい。
【０１８４】
次に、透光性部材１と発光部２との屈折率差Δｎは、０．３５以下であることが好ましい。
【０１８５】
封止材としてシリコーン樹脂等の樹脂材料を選択した場合、発光部２の屈折率ｎは１．５程度（下限）であり、１００％酸窒化物蛍光体を用いて発光部２を作製した場合、発光部２の屈折率ｎは２．０程度である。
【０１８６】
一方、透光性部材１として、サファイアやマグネシア、窒化ガリウム、スピネルを採用した場合の屈折率ｎは、凡そ１．５〜２．０程度の範囲内にある。そこで、想定される、発光部２および透光性部材１の屈折率ｎが、共に１．５〜２．０程度であるとすると、一方の屈折率ｎが１．５であるとき、屈折率差Δｎが０．３５（すなわち、他方の屈折率ｎが１．８５）であればその界面での反射率Ｒは１％となる。
【０１８７】
また、一方の屈折率ｎが２．０の時、屈折率差Δｎが０．３５（すなわち、他方の屈折率ｎは１．６５）であれば、その反射率Ｒは０．９２％となる。
【０１８８】
よって、透光性部材１と発光部２との屈折率差Δｎが、０．３５以下であれば、透光性部材１と発光部２との間の界面の反射率Ｒを１％以下にすることができる。
【０１８９】
次に、透光性部材１の屈折率ｎは、１．６５以上であることが好ましい。上述したように、発光部２の屈折率ｎの上限が２．０であるとすると、透光性部材１の屈折率ｎが１．６５以上であれば、屈折率ｎ＝１．５〜２．０の発光部２に対して屈折率差Δｎ≦０．３５を満たすことができる。
【０１９０】
なお、本実施形態で、発光部２の封止材として無機ガラスを用いたのは、その屈折率ｎ（＝１．７６０）が、サファイアからなる透光性部材１の屈折率ｎ２（＝１．７８５）に非常に近いため、両者の界面では反射がほとんど発生しないからである。なお、サファイアと無機ガラスとの界面の反射率は０．００５％とほぼゼロである。
【０１９１】
このため、発光素子１０ａでは、上述した反射防止構造ｇを有する透光性部材１（母材１０１をサファイアで構成した場合）と発光部２（無機ガラス：蛍光体＝１０：１）とを組合せることにより、空気から透光性部材１を経由して発光部２に至るまでの間、ほぼ反射率０％のまま、レーザ光Ｌが発光部２に到達する。よって、発光部２に対するレーザ光Ｌの照射効率がさらに向上する。また、発光部２の表面ＳＵＦ２から反射防止構造ｇの頂部（各突起ＰＪの先端を含む平面）に至るまでの間、ほぼ反射率０％のまま、蛍光が反射防止構造ｇの頂部に到達する。よって、発光部２から透光性部材１を透過する蛍光の取り出し効率もさらに向上する。
【０１９２】
なお、本実施形態の透光性部材１に用いられるサファイアと発光部２に用いられる無機ガラスとの、それぞれの物理的特性について纏めると、以下の表のようになる。
【０１９３】
【表１】
0005286393.tif 000002
【０１９４】
（蛍光体）
次に、発光部２に含まれる蛍光体は、例えば、窒化物系または酸窒化物系の蛍光体であり、青色、緑色および赤色に発光する蛍光体のいずれか１つ以上が無機ガラスに分散されている。
【０１９５】
また、上記蛍光体は、黄色の蛍光体、または、緑色の蛍光体と赤色の蛍光体との混合物である。黄色の蛍光体とは、５６０ｎｍ以上５９０ｎｍ以下の波長範囲にピーク波長を有する蛍光を発生する蛍光体であって、ＹＡＧ（Y‐Al‐Garnet）系や酸窒化物系の蛍光体である。緑色の蛍光体とは、５１０ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の波長範囲にピーク波長を有する蛍光を発生する蛍光体である。赤色の蛍光体とは、６００ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の波長範囲にピーク波長を有する蛍光を発生する蛍光体である。
【０１９６】
例えば、後述する半導体レーザ３として、発振波長が、４０５ｎｍ（青紫色）の半導体レーザを用いると、発光部２から発生する蛍光は、複数の色が混合され白色光となる。
【０１９７】
（蛍光体の種類）
次に、発光部２は、窒化物系、酸窒化物系、もしくはガーネット系の蛍光体、または、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ナノ粒子蛍光体を含んでいることが好ましい。これらの材料は、極めて強いレーザ光（高出力および高光濃度）に対しての耐性が高い。
【０１９８】
代表的な窒化物系もしくは酸窒化物系の蛍光体として、サイアロン蛍光体と通称されるものがある。サイアロン蛍光体とは、窒化ケイ素のシリコン原子の一部がアルミニウム原子に、窒素原子の一部が酸素原子に置換された物質である。窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）にアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、石英（ＳｉＯ２）および希土類元素などを固溶させて作ることができる。
【０１９９】
一方、半導体ナノ粒子蛍光体の特徴の一つは、同一の化合物半導体（例えばインジュウムリン：ＩｎＰ）を用いても、その粒子径をナノメートルサイズに変更することにより、量子サイズ効果によって発光色を変化させることができる点である。例えば、ＩｎＰでは、粒子サイズが３〜４ｎｍ程度のときに赤色に発光する（ここで、粒子サイズは透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）にて評価した）。
【０２００】
また、この半導体ナノ粒子蛍光体は、半導体ベースであるので蛍光寿命が短く、励起光のパワーを素早く蛍光として放射できるので高いパワー、高いパワー濃度の励起光に対して耐性が強いという特徴もある。これは、この半導体ナノ粒子蛍光体の発光寿命が１０ｎｓ（ナノ秒）程度と、希土類を発光中心とする通常の蛍光体材料に比べて５桁も小さいためである。
【０２０１】
さらに、上述したように、発光寿命が短いため、レーザ光Ｌの吸収と蛍光体の発光とを素早く繰り返すことができる。その結果、強いレーザ光Ｌに対して高効率を保つことができ、蛍光体からの発熱を低減させることができる。
【０２０２】
よって、発光部２が熱により劣化（変色や変形、変質等）するのを、より抑制することができる。これにより、励起光の出力が高い発光素子を励起光源として用いる場合に、発光素子１０ａの寿命が短くなるのをより抑制することができる。
【０２０３】
（発光部２の形状・サイズ）
次に、発光部２の形状および大きさは、例えば、直径２．０ｍｍおよび厚さ１ｍｍの円柱形状である。また、発光部２は、円柱形状でなく、直方体であってもよい。例えば、３ｍｍ×１ｍｍ×１ｍｍの直方体である。
【０２０４】
ここで必要とされる発光部２の厚さは、発光部２における蛍光体と封止材との割合に従って変化する。発光部２における蛍光体の含有量が多くなれば、ある含有量まではレーザ光Ｌが白色光に変換される効率が高まるため発光部２の厚さを薄くできる。発光部２を薄くすれば透光性部材１への放熱効果も高まる効果があるが、あまり薄くするとレーザ光Ｌが蛍光に変換されず外部に放射される恐れがあり、蛍光体でのレーザ光Ｌの吸収の観点からすると発光部２の厚さは蛍光体の粒径の少なくとも１０倍以上あることが好ましい。この観点からするとナノ粒子蛍光体を用いた場合の発光部２の厚さは０．０１μｍ以上であればよいことになるが、封止材中への分散等、製造プロセスの容易性を考慮すると１０μｍ以上、すなわち０．０１ｍｍ以上が好ましい。
【０２０５】
このため、窒化物系もしくは酸窒化物系の蛍光体を用いた発光部２の厚みとしては、０．２ｍｍ以上、２ｍｍ以下が好ましい。ただし、蛍光体の含有量を極端に多くした場合（典型的には蛍光体が１００％）、厚さの下限はこの限りではない。
【０２０６】
また、上述した発光部２のサイズおよび形状の他に、例えば、一辺が１０ｍｍの正方形の底面を有し、厚さが０．３ｍｍの発光部２を用い、励起光として例えば直径１ｍｍや２ｍｍのビーム径をもつレーザ光Ｌを発光部２に照射することでも高輝度かつ高光束の発光部２を実現することができる。
【０２０７】
＜半導体レーザ３＞
半導体レーザ３は、励起光を発生する励起光源として機能するものである。半導体レーザ３から励起光としてのレーザ光が発振される。なお、励起光源として半導体レーザ３を１つのみ用いてもよいが、複数の半導体レーザ３を用いても良い。高出力のレーザ光Ｌを得るためには、複数の半導体レーザ３を用いる方が容易である。
【０２０８】
また、半導体レーザ３は小型であるので、励起光源として半導体レーザ３を用いることによって、半導体レーザ３と発光部２からなる発光装置自体もより小型にすることができ、発光装置の応用製品の範囲の自由度が高くなり、また、この発光装置を用いた製品のデザインの設計の自由度が高くなる。
【０２０９】
半導体レーザ３は、１チップに１つの発光点を有するものであり、例えば、４０５ｎｍ（青紫色）のレーザ光を発振し、出力１．０Ｗ、動作電圧５Ｖ、電流０．６Ａのものであり、直径５．６ｍｍのパッケージに封入されているものである。半導体レーザ３が発振するレーザ光は、４０５ｎｍに限定されず、３５０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の波長範囲にピーク波長を有するレーザ光であればよい。
【０２１０】
なお、３５０ｎｍより小さい波長のレーザ光を発振する良質な短波長用の半導体レーザ３を作製することが可能であれば、本実施の形態の半導体レーザ３として、３５０ｎｍより小さい波長のレーザ光を発振するように設計された半導体レーザを用いることも可能である。
【０２１１】
また、本実施形態では、励起光源として半導体レーザ３を用いているが、励起光源は、半導体レーザ以外のレーザ光源から構成されていても良い。例えば、気体の原子、イオン、分子などのエネルギー準位を利用するガスレーザ、有機色素分子である染料などの分子をアルコールなどの液体に溶かして用いる液体レーザ、誘導放出を起すイオンを固体結晶に含む固体レーザなどであっても良い。
【０２１２】
また、このように、半導体レーザ３やそれ以外のレーザ光源を用いるようにすることで、非常に高いパワー、かつ、非常に高いパワー濃度のレーザ光Ｌを得ることができるため、発光部２から高輝度かつ高光束の照明光を取り出すことができるようになる。また、レーザ光Ｌが入射する側の反射防止構造ｇが形成された屈折率界面と、発光素子１０ａの構成要素の中で一番の発熱源である発光部２からの熱が透光性部材１に伝導する熱的界面とが互いに分離されているため反射防止構造ｇも損傷することもない。
【０２１３】
また、本実施形態では、励起光源として半導体レーザ３を用いたが、半導体レーザ３の代わりに、ＬＥＤチップ（発光ダイオード）を用いることも可能である。ＬＥＤチップは小型であるので、ＬＥＤチップを励起光源として用いることによって、ＬＥＤチップと発光部２からなる発光装置自体を小型にすることができ、発光装置の応用製品の範囲の自由度が高くなり、加えて、この発光装置を用いた製品のデザインの設計の自由度が高くなる。また、励起光が入射する側の反射防止構造ｇが形成された屈折率界面と、発光素子１０ａ〜１０ｄの構成要素の中で一番の発熱源である発光部２からの熱が透光性部材１に伝導する熱的界面とが互いに分離されており、励起された蛍光体から発生した熱は透光性部材１に逃げるために蛍光体の環境温度を下げることができるので、蛍光体の環境温度の上昇による発光部２の効率の低下を抑制することができるため、発光装置の小型化と低消費電力化を実現できる。
【０２１４】
次に、半導体レーザ３の基本構造について説明する。図１０（ａ）は、半導体レーザ３の回路図を模式的に示したものであり、図１０（ｂ）は、半導体レーザ３の基本構造を示す斜視図である。同図に示すように、半導体レーザ３は、カソード電極２３、基板２２、クラッド層１１３、活性層１１１、クラッド層１１２、アノード電極２１がこの順に積層された構成である。
【０２１５】
基板２２は、半導体基板であり、本願のように蛍光体を励起する為の青色〜紫外の励起光を得る為にはＧａＮ、サファイア、ＳｉＣを用いることが好ましい。一般的には、半導体レーザ用の基板の他の例として、Ｓｉ、ＧｅおよびＳｉＣ等のＩＶ属半導体、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＡｌＡｓ、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＩｎＳｂ、ＧａＳｂおよびＡｌＮに代表されるＩＩＩ−Ｖ属化合物半導体、ＺｎＴｅ、ＺｅＳｅ、ＺｎＳおよびＺｎＯ等のＩＩ−ＶＩ属化合物半導体、ＺｎＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＣｒＯ２およびＣｅＯ２等の酸化物絶縁体、ならびに、ＳｉＮなどの窒化物絶縁体のいずれかの材料が用いられる。
【０２１６】
アノード電極２１は、クラッド層１１２を介して活性層１１１に電流を注入するためのものである。
【０２１７】
カソード電極２３は、基板２２の下部から、クラッド層１１３を介して活性層１１１に電流を注入するためのものである。なお、電流の注入は、アノード電極２１・カソード電極２３に順方向バイアスをかけて行う。
【０２１８】
活性層１１１は、クラッド層１１３およびクラッド層１１２で挟まれた構造になっている。
【０２１９】
また、活性層１１１およびクラッド層の材料としては、青色〜紫外の励起光を得る為にはＡｌＩｎＧａＮから成る混晶半導体が用いられる。一般に半導体レーザの活性層・クラッド層としては、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｓ、Ｐ、Ｎ、Ｓｂを主たる組成とする混晶半導体が用いられ、そのような構成としても良い。また、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｓ、Ｓｅ、ＴｅおよびＺｎＯ等のＩＩ−ＶＩ属化合物半導体によって構成されていてもよい。
【０２２０】
また、活性層１１１は、注入された電流により発光が生じる領域であり、クラッド層１１２およびクラッド層１１３との屈折率差により、発光した光が活性層１１１内に閉じ込められる。
【０２２１】
さらに、活性層１１１には、誘導放出によって増幅される光を閉じ込めるために互いに対向して設けられる表側へき開面１１４・裏側へき開面１１５が形成されており、この表側へき開面１１４・裏側へき開面１１５が鏡の役割を果す。
【０２２２】
ただし、完全に光を反射する鏡とは異なり、誘導放出によって増幅される光の一部は、活性層１１１の表側へき開面１１４・裏側へき開面１１５（本実施の形態では、便宜上表側へき開面１１４とする）から出射され、励起光Ｌ０となる。なお、活性層１１１は、多層量子井戸構造を形成していてもよい。
【０２２３】
なお、表側へき開面１１４と対向する裏側へき開面１１５には、レーザ発振のための反射膜（図示せず）が形成されており、表側へき開面１１４と裏側へき開面１１５との反射率に差を設けることで、低反射率端面である、例えば、表側へき開面１１４より励起光Ｌ０の大部分を発光点１１６から照射されるようにすることができる。
【０２２４】
クラッド層１１３・クラッド層１１２は、ｎ型およびｐ型それぞれのＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＡｌＡｓ、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＩｎＳｂ、ＧａＳｂ、およびＡｌＮに代表されるＩＩＩ−Ｖ属化合物半導体、ならびに、ＺｎＴｅ、ＺｅＳｅ、ＺｎＳおよびＺｎＯ等のＩＩ−ＶＩ属化合物半導体のいずれの半導体によって構成されていてもよく、順方向バイアスをアノード電極２１およびカソード電極２３に印加することで活性層１１１に電流を注入できるようになっている。
【０２２５】
クラッド層１１３・クラッド層１１２および活性層１１１などの各半導体層との膜形成については、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長）法やＭＢＥ（分子線エピタキシー）法、ＣＶＤ（化学気相成長）法、レーザアブレーション法、スパッタ法などの一般的な成膜手法を用いて構成できる。各金属層の膜形成については、真空蒸着法やメッキ法、レーザアブレーション法、スパッタ法などの一般的な成膜手法を用いて構成できる。
【０２２６】
〔２．反射型発光装置２０の構成〕
次に、図６に基づき、本発明の他の実施形態である反射型発光装置２０について説明する。図６は、反射型発光装置２０の構成を模式的に示す断面図である。
【０２２７】
図６に示すように、反射型発光装置２０は、上述した透光性部材１、上述した発光部２、上述した半導体レーザ３、ハーフパラボラ型反射鏡４ｈ、熱伝導性部材４ｐ、およびレーザカットフィルタ８ａを備える。
【０２２８】
なお、本実施形態で説明する構成以外の構成については、上述したとおりであるので、ここでは、ハーフパラボラ型反射鏡４ｈ、熱伝導性部材（反射部材）４ｐおよびレーザカットフィルタ８ａについてのみ説明する。
【０２２９】
＜ハーフパラボラ型反射鏡４ｈ＞
ハーフパラボラ型反射鏡４ｈは、パラボラ型の反射鏡（例えば、以下で説明するパラボラ型反射鏡４参照）を、光軸（回転軸）を含む平面によって半分に切断した形状を有している。なお、発光部２は、ハーフパラボラ型反射鏡４ｈの焦点の近傍に配置することが好ましい。
【０２３０】
＜窓部６＞
次に、半導体レーザ３は、ハーフパラボラ型反射鏡４ｈの外部に配置されており、ハーフパラボラ型反射鏡４ｈには、レーザ光Ｌを透過または通過させる窓部６が形成されている。この窓部６は、開口部であってもよいし、レーザ光Ｌを透過可能な透明部材を含むものであってもよい。例えば、レーザ光Ｌを透過し、白色光（発光部２の蛍光）を反射するフィルターを設けた透明板を窓部６として設けてもよい。この構成では、発光部２の蛍光が窓部６から漏れることを防止できる。
【０２３１】
以上の構成によれば、ハーフパラボラ型反射鏡４ｈの外部から、窓部６を通して発光部２にレーザ光を照射できる。それゆえ、半導体レーザ３の配置の自由度を高めることができ、例えば、発光部２の光照射面に対するレーザ光Ｌの照射角度を好ましい角度に設定することが容易になる。
【０２３２】
なお、本実施形態のハーフパラボラ型反射鏡４ｈでは、反射鏡の形状の一例として、パラボラを、回転軸を含む平面で切断することによって得られる部分曲面であるハーフパラボラ形状としたが、反射鏡の形状はこれに限定されない。
【０２３３】
例えば、反射鏡の形状は、パラボラであっても良いし、回転楕円面の一部の部分曲面や半球面であってもよい。すなわち、上記反射鏡は、回転軸を中心として図形（楕円、円、放物線）を回転させることによって形成される曲面の少なくとも一部をその反射面に含んでいるものであればよい。
【０２３４】
＜熱伝導性部材４ｐ＞
図６に示すように、熱伝導性部材４ｐの上部には、発光部２が接合されている。これにより、透光性部材１と熱伝導性部材４ｐとで発光部２の周囲を取り囲むことで、発光部２の冷却効果が向上する。
【０２３５】
なお、発光部２は、熱伝導性部材４ｐとは、熱的に接合している。接合するための材料・方法としては、例えば、熱伝導性のグリスを用いて接合してもよいし、分散媒の無機ガラスに蛍光体を分散させた発光部２を作製する際に、無機ガラスが金属に融着することを利用して接合してもすれば良い。
【０２３６】
次に、熱伝導性部材４ｐの構成材料は、発光部２から発生する熱を拡散させる熱伝導性を有するものであれば、どのような材料であっても良いが、金属またはセラミックスが好ましい。金属は、熱伝導率が高いのでより熱伝導性部材４ｐの放熱効果が期待できる。
【０２３７】
次に、発光部２の内部を透過するレーザ光Ｌは、熱伝導性部材４ｐと発光部２の界面で反射する。これにより、発光部２の内部を透過するレーザ光Ｌが、上記界面で反射するので、発光部２の内部を透過するレーザ光Ｌの光路長が２倍となる。これにより、発光部２に含まれる蛍光体の濃度を固定して、レーザ光Ｌの照射方向に対する発光部２の厚さを１／２にしても、十分な発光効率を得ることができる。
【０２３８】
＜レーザカットフィルタ８ａ＞
次に、レーザカットフィルタ８ａは、ハーフパラボラ型反射鏡４ｈの光反射凹面ＳＵＦ３の開口部に設けられており、反射型発光装置２０を密封している。発光部２から発生した蛍光、もしくは、ハーフパラボラ型反射鏡４ｈによって反射された蛍光は、レーザカットフィルタ８ａを通って反射型発光装置２０の前方へ出射される。
【０２３９】
レーザカットフィルタ８ａは、発光部２から発生した蛍光、もしくは、光反射凹面ＳＵＦ３で反射した蛍光を透過する透光性を少なくとも有していれば良い。
【０２４０】
また、レーザカットフィルタ８ａは、半導体レーザ３からのレーザ光Ｌの波長の光を遮断するとともに、発光部２から発生した蛍光、もしくは、光反射凹面ＳＵＦ３で反射した蛍光を透過する材質で形成する。
【０２４１】
発光部２を透過するコヒーレントなレーザ光Ｌは、そのほとんどがインコヒーレントな蛍光に変換される。しかし、何らかの原因でレーザ光Ｌの一部が変換されない場合も考えられる。このような場合でも、レーザカットフィルタ８ａによってレーザ光Ｌの波長の光を遮断することにより、レーザ光Ｌが外部に漏れることを防止できる。
【０２４２】
なお、レーザカットフィルタ８ａは必須ではなく、励起光源からの励起光と、発光部２から発生する蛍光とを混合させて擬似白色光を発生させるシステムでは、不要である。
【０２４３】
〔３．透過型発光装置３０の構成〕
次に、図７に基づき、本発明のさらに他の実施形態である透過型発光装置（発光装置）３０について説明する。図７は、透過型発光装置３０の構成を模式的に示す断面図である。
【０２４４】
図７に示すように、透過型発光装置３０は、上述した透光性部材１、発光部２および半導体レーザ３の他、パラボラ型反射鏡（反射鏡）４、基板５、ネジ７Ｌ，７Ｒ、光学部材８ｂを備える。なお、透光性部材１、発光部２および半導体レーザ３については、上述したとおりなので、ここでは説明を省略する。なお、図７は、発光素子１０ａ〜１０ｄが宙に浮いているような図となっているが、本実施形態では、パラボラ型反射鏡４に対して、図示しない金属製（または透明樹脂製）の支持部材などで固定されているものとする。
【０２４５】
＜パラボラ型反射鏡４＞
パラボラ型反射鏡４は、発光部２から発生した蛍光を反射する光反射凹面ＳＵＦ３を有し、発光部２から発生した蛍光を、光反射凹面ＳＵＦ３で反射することにより、所定の立体角内を進む光線束を形成するものである。
【０２４６】
本実施形態の光反射凹面ＳＵＦ３の形状は、いわゆる回転放物面を採用しているため、図３に示すように、光軸（回転軸）を含む平面によって切断された断面形状は、放物線（パラボラ）となる。
【０２４７】
また、光反射凹面ＳＵＦ３における回転放物面の底には、後述する窓部６が形成されており、発光部２は、パラボラ型反射鏡４の焦点の近傍に配置されている。
【０２４８】
パラボラ型反射鏡４の材質については特に問われないが、反射率を考えると銅やＳＵＳ（ステンレス鋼）を用いて反射鏡を作製した後、銀メッキおよびクロメートコートなどを施すことが好ましい。その他、パラボラ型反射鏡４を、アルミニウムを用いて作製し、酸化防止膜を表面に付与してもよいし、樹脂性のパラボラ型反射鏡４本体の表面に金属薄膜を形成してもよい。
【０２４９】
＜基板５＞
次に、基板５は、半導体レーザ３から出射されたレーザ光Ｌを通す開口部を有する板状の部材であり、この基板５に対してパラボラ型反射鏡４がネジ７Ｌ，７Ｒによって固定されている。発光部２は、パラボラ型反射鏡４の焦点の近傍に配置されており、開口部の中心と焦点とはほぼ一致している。そのため、半導体レーザ３から発生したレーザ光Ｌは、基板５の開口部を通って、透光性部材１の反射防止構造ｇが形成された光照射面ＳＵＦ１に入射し、透光性部材１の内部を透過して、発光部２に到達する。
【０２５０】
これにより、レーザ光Ｌが、発光部２の内部を透過し、その透過光が発光部２に含まれる蛍光体粒子によって散乱されるので、透過光がパラボラ型反射鏡４内で拡散される。
【０２５１】
基板５の材質は特に問われないが、熱伝導率の高い、鉄または銅などの金属を用いることができる。なお、基板５とパラボラ型反射鏡４とは、ネジ７Ｌ，７Ｒによって固定されている。
【０２５２】
＜窓部６＞
次に、半導体レーザ３は、ハーフパラボラ型反射鏡４ｈの外部に配置されており、ハーフパラボラ型反射鏡４ｈの底には、レーザ光を透過または通過させる窓部６が形成されている。この窓部６については、上述したとおりである。
【０２５３】
＜光学部材８ｂ＞
次に、光学部材８ｂは、パラボラ型反射鏡４の光反射凹面ＳＵＦ３の開口部に設けられており、透過型発光装置３０を密封している。発光部２から発生した蛍光、もしくは、パラボラ型反射鏡４によって反射された蛍光は、光学部材８ｂを通って透過型発光装置３０の前方へ出射される。
【０２５４】
光学部材８ｂは、本実施形態では、凸レンズ形状を有し、レンズ機能を有する構造としているが、凸レンズ形状のみならず、凹レンズ形状を有しても良い。また、光学部材８ｂは、必ずしもレンズ機能を有する構造とする必要はなく、発光部２から発生した蛍光、もしくは、光反射凹面ＳＵＦ３で反射した蛍光を透過する透光性を少なくとも有していれば良い。
【０２５５】
なお、光学部材８ｂは、少なくとも透光性を有するものであればどのような材質のものでもよいが、透光性部材１と同様に熱伝導率が高いもの（２０Ｗ／ｍＫ以上）が好ましい。例えば、光学部材８ｂは、サファイア、窒化ガリウム、マグネシアまたはダイヤモンドを含んでいることが好ましい。この場合、光学部材８ｂは、発光部２よりも高い熱伝導率を有しており、発光部２において生じた熱を効率良く吸収することにより発光部２を冷却できる。
【０２５６】
光学部材８ｂの厚さは、３．０ｍｍ以下程度が好ましい。上記厚さが３．０ｍｍ以上になるとレーザ光Ｌの吸収を無視できなくなるとともに、部材コストが上昇してしまう。
【０２５７】
また、光学部材８ｂを、半導体レーザ３からのレーザ光Ｌを遮断するとともに、発光部２から発生した蛍光、もしくは、光反射凹面ＳＵＦ３で反射した蛍光を透過する材質で形成することが好ましい。
【０２５８】
発光部２を透過するコヒーレントなレーザ光Ｌは、そのほとんどがインコヒーレントな蛍光に変換される。しかし、何らかの原因でレーザ光Ｌの一部が変換されない場合も考えられる。このような場合でも、光学部材８ｂによってレーザ光Ｌを遮断することにより、レーザ光Ｌが外部に漏れることを防止できる。
【０２５９】
〔４．発光素子１０ａ〜１０ｄの製造方法〕
次に、図８および図９に基づき、発光素子１０ａ〜１０ｄの製造方法について説明する。透光性部材１の光照射面ＳＵＦ１上に反射防止構造ｇを形成する方法としては、一般的な微細加工技術を用いることができる。なお、ここでは、母材１０１には、上述した手法により、予め複数の微小散乱領域ＭＰが形成されているものとする（透光性部材形成工程）。
【０２６０】
ここで、反射防止構造ｇを形成する方法として、例えば、発光部２の封止剤がガラスである場合に、このガラス上に直接エンボス加工で形成する方法が考えられるが、このような方法には、下記のような問題がある。
【０２６１】
例えば、蛍光体が混ざったガラスにエンボス加工で反射防止構造ｇを形成する場合、まずガラスの軟化点まで加熱した後、ナノメートルオーダの凹凸構造が設けられたモールドを押しつける方法が用いられる。
【０２６２】
しかしながら、蛍光体を分散させたガラス材料にこの方法を用いた場合、反射防止構造ｇをガラスに施すためのモールドの隙間に蛍光体がつまってしまい、均一な構造が形成できない（なお、モールドの凹凸の周期は数百ｎｍ、高さも数百ｎｍ。一方、酸窒化物蛍光体の粒子径は小さいものでも５から１０μｍ程度のものを使用する。）。
【０２６３】
一方、透光性部材１中の散乱微粒子の粒径は、通常、蛍光体の粒子径よりもかなり小さいため、エンボス加工により透光性部材１の表面に反射防止構造ｇを形成しても、上記のようにモールドの隙間に散乱微粒子がつまってしまい、均一な構造が形成できないという問題は生じにくい。
【０２６４】
また、発光部２の表面に直接エンボス加工で反射防止構造ｇを形成する場合、蛍光体の硬度が高いため、モールドの寿命を縮めてしまう、もしくは蛍光体より硬い材質のモールドを使用しなければならないためモールドのコストがかかるという問題がある。
【０２６５】
しかしながら、透光性部材１中の散乱微粒子は、上記のように上記蛍光体の粒子径よりもかなり小さいため、モールドの寿命を縮めてしまったり、モールドのコストがかかったりするというような問題も生じにくい。
【０２６６】
次に、反射防止構造ｇを形成する方法として、発光部２の表面の反射を防止したい部分に有機薄膜を製膜し、そこに反射防止構造ｇを形成する方法も考えられるが、このような方法には、下記のような問題がある。
【０２６７】
例えば、発光部２は表面には、通常、マイクロメートルオーダの凹凸があるため、ナノメートルオーダの膜厚を均一に製膜するのは不可能である。そのため、狙い通りのナノメートルオーダの反射防止構造ｇを形成することができず、所望の反射防止機能を得ることができないという問題がある。
【０２６８】
一方、透光性部材１の母材１０１の表面は、可能であれば幾らでも表面粗さを小さくできるため、ナノメートルオーダの膜厚を均一に製膜することも可能であり、狙い通りのナノメートルオーダの反射防止構造ｇを形成することもでき、所望の反射防止機能を得ることが可能である。
【０２６９】
次に、反射防止構造ｇを形成する方法として、反射防止構造ｇを作り込んだ樹脂フィルムを発光部２に直接貼り付ける方法も考えられるが、このような方法には、下記のような問題がある。
【０２７０】
例えば、発光部２の発熱により樹脂フィルムが融ける可能性が高く、少なくとも長期的に反射防止構造ｇの形状を維持できない可能性が高い。
【０２７１】
しかしながら、透光性部材１に反射防止構造ｇを設ける場合、例えば、反射防止構造ｇを作り込んだ樹脂フィルムは、透光性部材１の発光部２から離れた位置に設けても良いので、上記のように長期的に反射防止構造ｇの形状を維持できないという問題も生じにくい。
【０２７２】
なお、一般に、透光性部材１と外気（空気）との界面における屈折率差は、発光部２と透光性部材１との界面における屈折率差よりも大きい。このため、透光性部材１と外気（空気）との界面における光の反射を防止する必要性は非常に高いと考えられる。
【０２７３】
以上の点を考慮して、上記発光素子１０ａ〜１０ｄでは、透光性部材１の表面に反射防止構造ｇを形成している。
【０２７４】
なお、透光性部材１の光照射面ＳＵＦ１の側に反射防止構造ｇを形成する方法としては、光、Ｘ線、電子線を用いたリソグラフィーと、ドライエッチング、ウェットエッチングなどのエッチングとを組合せる方法を用いることが好ましい。
【０２７５】
また、以下、エッチングの一例として、ドライエッチングを用いる方法について説明する。なお、ドライエッチングは、以下で説明する方法に限定されない、例えば、プラズマエッチング、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）、ＥＣＲプラズマ（Electron Cyclotron Resonance plasma）、ヘリコン波励起プラズマ（helicon-wave excited plasma）などを例示することができる。
【０２７６】
次に、図８および図９に基づき、ドライエッチングを用いて透光性部材１の光照射面ＳＵＦ１上に反射防止構造ｇを形成する方法（凹凸構造形成工程）について説明する。
【０２７７】
発光素子１０ａ〜１０ｄの製造方法は、下記（１）〜（６）の工程を含む。
（１）厚み０．５ｍｍの母材１０１（図８（ａ））を用意し、その表面上にレジスト層１０２を形成する（図８（ｂ））。
（２）レジスト層１０２には有機系材料を使用し、またレジスト層１０２は、スピンコート法により形成する。
（３）所望の形状のパターンが施されたマスク１０３を用いてレジスト層を紫外線により感光させ、レジスト層１０２に所望のパターンを形成する（図８（ｂ）〜図８（ｃ））。なお、マスク開口ＯＰの部分は、紫外線の透過率が他の部分よりも高い部分である。
（４）このレジスト層１０２を所定の現像液を用いて現像する。これにより、紫外線に露光されていないレジスト層１０２は、母材１０１上に、残留部１０４として残留する（図８（ｄ））。
（５）次に、ドライエッチングを施す。ドライエッチングに用いるガスはＳｉＣｌ４等の塩素系ガスを用いる（図８（ｄ）〜図９（ａ））。
（６）最後にレジスト層１０２を剥離液により除去し、複数の突起ＰＪを備えた反射防止構造を得る（図９（ｂ））。
【０２７８】
なお、複雑な形状の反射防止構造を形成するため、レジスト層１０２に加えて無機材料からなる層および金属材料からなる層を組合せても良い。これにより、母材１０１の断面形状を制御することができる。
【０２７９】
次に、発光素子１０ａ〜１０ｄの製造方法は、さらに、母材１０１の光照射面ＳＵＦ１（一方の表面）に対向する側に、発光部２を嵌合させるための嵌合孔を設け、発光部２を該嵌合孔に嵌合させる発光部配置工程を含む。このとき、嵌合孔の側壁と発光部２とを上述した接着剤にて接合する。
【０２８０】
以上の方法により、発光部２の発光効率を高くし、その高い発光効率を長期間にわたって維持することができる発光素子１０ａ〜１０ｄを製造することができる。
【０２８１】
〔５．レーザダウンライト２００の構成〕
次に、本発明のさらに他の実施形態について図１１〜図１５に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、実施の形態１と同様の部材に関しては、同じ符号を付し、その説明を省略する。
【０２８２】
ここでは、本発明の照明装置の一例としてのレーザダウンライト２００について説明する。レーザダウンライト２００は、家屋、乗物などの構造物の天井に設置される照明装置であり、半導体レーザ３から出射したレーザ光を発光部２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ものである。
【０２８３】
なお、レーザダウンライト２００と同様の構成を有する照明装置を、構造物の側壁または床に設置してもよく、上記照明装置の設置場所は特に限定されない。
【０２８４】
図１１は、発光ユニット２１０および従来のＬＥＤダウンライト３００の外観を示す概略図である。図１２は、レーザダウンライト２００が設置された天井の断面図である。図１３は、レーザダウンライト２００の断面図である。図１２および図１３に示すように、レーザダウンライト２００は、天板４００に埋設され、照明光を出射する発光ユニット２１０と、光ファイバー５０を介して発光ユニット２１０へレーザ光を供給するＬＤ光源ユニット２２０とを含んでいる。ＬＤ光源ユニット２２０は、天井には設置されておらず、ユーザが容易に触れることができる位置（例えば、家屋の側壁）に設置されている。このようにＬＤ光源ユニット２２０の位置を自由に決定できるのは、ＬＤ光源ユニット２２０と発光ユニット２１０とが光ファイバー５０によって接続されているからである。この光ファイバー５０は、天板４００と断熱材４０１との間の隙間に配置されている。
【０２８５】
（発光ユニット２１０の構成）
発光ユニット２１０は、図１３に示すように、筐体２１１、光ファイバー５０、上述した発光素子１０ａ〜１０ｄ、透光板２１３を備えている。
【０２８６】
筐体２１１には、凹部２１２が形成されており、この凹部２１２の底面に発光素子１０ａ〜１０ｄが配置されている。凹部２１２の表面には、金属薄膜が形成されており、凹部２１２は、光反射凹面ＳＵＦ３を有する反射鏡として機能する。
【０２８７】
また、筐体２１１には、光ファイバー５０を通すための通路が発光素子１０ａ〜１０ｄの上部に形成されており、この通路を通って光ファイバー５０が発光素子１０ａ〜１０ｄまで延びている。光ファイバー５０の出射端部から出射されたレーザ光は、発光素子１０ａ〜１０ｄの透光性部材１を透過して発光部２に到達する。
【０２８８】
透光板２１３は、凹部２１２の開口部をふさぐように配置された透明または半透明の板である。この透光板２１３は、上述したレーザカットフィルタ８ａと同様の機能を有するものであり、発光部２の蛍光は、透光板２１３を透して照明光として出射される。透光板２１３は、筐体２１１に対して取外し可能であってもよく、省略されてもよい。
【０２８９】
図１１では、発光ユニット２１０は、円形の外縁を有しているが、発光ユニット２１０の形状（より厳密には、筐体２１１の形状）は特に限定されない。
【０２９０】
なお、ダウンライトでは、ヘッドランプの場合とは異なり、理想的な点光源は要求されず、発光点が１つというレベルで十分である。それゆえ、発光部２の形状、大きさおよび配置に関する制約は、ヘッドランプの場合よりも少ない。
【０２９１】
（ＬＤ光源ユニット２２０の構成）
ＬＤ光源ユニット２２０は、半導体レーザ３、非球面レンズ８ｃおよび光ファイバー５０を備えている。
【０２９２】
光ファイバー５０の一方の端部である入射端部は、ＬＤ光源ユニット２２０に接続されており、半導体レーザ３から発振されたレーザ光は、非球面レンズ８ｃを介して光ファイバー５０の入射端部に入射される。
【０２９３】
図１３に示すＬＤ光源ユニット２２０の内部には、半導体レーザ３および非球面レンズ８ｃが一対のみ示されているが、発光ユニット２１０が複数存在する場合には、発光ユニット２１０からそれぞれ延びる光ファイバー５０の束を１つのＬＤ光源ユニット２２０に導いてもよい。この場合、１つのＬＤ光源ユニット２２０に複数の半導体レーザ３と非球面レンズ８ｃとの対が収納されることになり、ＬＤ光源ユニット２２０は集中電源ボックスとして機能する。
【０２９４】
（レーザダウンライト２００と従来のＬＥＤダウンライト３００との比較）
従来のＬＥＤダウンライト３００は、図１１に示すように、複数の透光板３０１を備えており、各透光板３０１からそれぞれ照明光が出射される。すなわち、ＬＥＤダウンライト３００において発光点は複数存在している。ＬＥＤダウンライト３００において発光点が複数存在しているのは、個々の発光点から出射される光の光束が比較的小さいため、複数の発光点を設けなければ照明光として十分な光束の光が得られないためである。
【０２９５】
これに対して、レーザダウンライト２００は、高光束の照明装置であるため、発光点は１つでもよい。それゆえ、照明光による陰影がきれいに出るという効果が得られる。また、発光部２の蛍光体を高演色蛍光体（例えば、数種類の酸窒化物蛍光体の組合せ）にすることにより、照明光の演色性を高めることができる。
【０２９６】
これにより、白熱電球ダウンライトに迫る高演色を実現することができる。例えば、平均演色評価数Ｒａが９０以上のみならず、特殊演色評価数Ｒ９も９５以上というＬＥＤダウンライトや蛍光灯ダウンライトでは実現が難しい高演色光も高演色蛍光体と半導体レーザ３の組合せにより実現可能である。
【０２９７】
図１４は、ＬＥＤダウンライト３００が設置された天井の断面図である。同図に示すように、ＬＥＤダウンライト３００では、ＬＥＤチップ、電源および冷却ユニットを収納した筐体３０２が天板４００に埋設されている。筐体３０２は比較的大きなものであり、筐体３０２が配置されている部分の断熱材４０１には、筐体３０２の形状に沿った凹部が形成される。筐体３０２から電源ライン３０３が延びており、この電源ライン３０３はコンセント（不図示）につながっている。
【０２９８】
このような構成では、次のような問題が生じる。まず、天板４００と断熱材４０１との間に発熱源である光源（ＬＥＤチップ）および電源が存在しているため、ＬＥＤダウンライト３００を使用することにより天井の温度が上がり、部屋の冷房効率が低下するという問題が生じる。
【０２９９】
また、ＬＥＤダウンライト３００では、光源ごとに電源および冷却ユニットが必要であり、トータルのコストが増大するという問題が生じる。
【０３００】
また、筐体３０２は比較的大きなものであるため、天板４００と断熱材４０１との間の隙間にＬＥＤダウンライト３００を配置することが困難な場合が多いという問題が生じる。
【０３０１】
これに対して、レーザダウンライト２００では、発光ユニット２１０には、大きな発熱源は含まれていないため、部屋の冷房効率を低下させることはない。その結果、部屋の冷房コストの増大を避けることができる。
【０３０２】
また、発光ユニット２１０ごとに電源および冷却ユニットを設ける必要がないため、レーザダウンライト２００を小型および薄型にすることができる。その結果、レーザダウンライト２００を設置するためのスペースの制約が小さくなり、既存の住宅への設置が容易になる。
【０３０３】
また、レーザダウンライト２００は、小型および薄型であるため、上述したように、発光ユニット２１０を天板４００の表面に設置することができ、ＬＥＤダウンライト３００よりも設置に係る制約を小さくすることができるとともに工事費用を大幅に削減できる。
【０３０４】
図１５は、レーザダウンライト２００およびＬＥＤダウンライト３００のスペックを比較するための図である。同図に示すように、レーザダウンライト２００は、その一例では、ＬＥＤダウンライト３００に比べて体積は９４％減少し、質量は８６％減少する。
【０３０５】
また、ＬＤ光源ユニット２２０をユーザの手が容易に届く所に設置できるため、半導体レーザ３が故障した場合でも、手軽に半導体レーザ３を交換できる。また、複数の発光ユニット２１０から延びる光ファイバー５０を１つのＬＤ光源ユニット２２０に導くことにより、複数の半導体レーザ３を一括管理できる。そのため、複数の半導体レーザ３を交換する場合でも、その交換が容易にできる。
【０３０６】
なお、ＬＥＤダウンライト３００において、高演色蛍光体を用いたタイプの場合、消費電力１０Ｗで約５００ｌｍの光束が出射できるが、同じ明るさの光をレーザダウンライト２００で実現するためには、３．３Ｗの光出力が必要である。この光出力は、ＬＤ効率が３５％であれば、消費電力１０Ｗに相当し、ＬＥＤダウンライト３００の消費電力も１０Ｗであるため、消費電力では、両者の間に顕著な差は見られない。それゆえ、レーザダウンライト２００では、ＬＥＤダウンライト３００と同じ消費電力で、上述の種々のメリットが得られることになる。
【０３０７】
以上のように、レーザダウンライト２００は、レーザ光を出射する半導体レーザ３を少なくとも１つ備えるＬＤ光源ユニット２２０と、発光部２および反射鏡としての凹部２１２を備える少なくとも１つの発光ユニット２１０と、発光ユニット２１０のそれぞれへ上記レーザ光を導く光ファイバー５０とを含んでいる。
【０３０８】
本発明は、以下のように表現することもできる。
【０３０９】
すなわち、本発明のレーザ照明光源（発光装置）は、透光性部材の表面に反射防止構造が設けられるとともに、その内部にレーザ光が照射されて蛍光を発する発光点のサイズを拡大させる構造（拡散構造）を備えていても良い。
【０３１０】
また、本発明の発光装置は、発光部に対して、レーザ光である励起光を入射させる方向に照明光が出射する反射型の発光装置であっても良い。
【０３１１】
＜拡散構造のポイント＞
拡散構造に関しては、下記のように複数のポイントがある。
（１）励起光源であるレーザ光源の発光点サイズを十分に拡大させる効果をもつこと。
（２）励起光の強度分布に局所的な偏りがあったとしても、発光部を励起する際には、その偏りが解消される、すなわち発光部をできるだけマイルドに励起させる効果を持つこと。
（３）発光部から放射される照明光（蛍光、または蛍光と励起光とが混色した光）に関して、発光部の励起が一様でない場合や、発光部における蛍光体の分散が不均一であり、励起が一様であってもその光り方が一様でない場合に、蛍光が拡散構造を通過する間に拡散（または散乱）されて一様な照明光として外部に放射できること。
（４）発光部から放射される励起光（レーザ光）に関しては、散乱（または拡散）される間に、その光源サイズ（発光点サイズ）が拡大され、目に対して安全な照明光を得ることができること。
（５）発光部に励起光が届く前にすべて散乱（または拡散）されてしまって励起されないという事態を生じさせないよう、適切に散乱（または拡散）をコントロールできること。
【０３１２】
以上より、発光点サイズを拡大するためには、拡散構造の厚みが十分に厚いこと（拡散または散乱は等方的に起こると考えられるため）が必要であり、アイセーフの観点から要求される発光点サイズと同じ厚みかそれ以上の厚みを拡散構造が有することが必要となる。
【０３１３】
また、透光性部材における散乱（または拡散）を引き起こす微小散乱領域（例えば、散乱材または拡散材）の濃度分布を一様とせず、発光部に近くなるほど濃くしても良い。
【０３１４】
なお、発光部を覆う形式の拡散構造を有する透光性部材では、その熱伝導率を高いものとすれば、発光部で発生した熱をすみやかに放出できるという副次的効果が生じる。有機材料系（樹脂系）の材料で拡散構造を作製した場合には、このような効果はあまり期待できないが、無機系の材料であれば、熱伝導率はそこそこ高いため、上述の効果が期待できる。
【０３１５】
また、発光部から放射される照明光に明暗（フリッカ）が発生するような場合においても、拡散構造を用いることによって、フリッカの発生を低減もしくは防止できる。拡散構造を有しない場合、励起光が平行光以外の形で照射されるとすると、半導体レーザと発光部との距離が振動その他の原因により変動してしまうと、それに対応して発光部の励起面積が変化し、結果として照明光の明暗が生じてしまう。しかしながら、本発明の発光装置のように、半導体レーザと発光部との間に拡散構造が存在していれば、発光部が励起される領域が、半導体レーザと発光部との間の距離の変化に敏感でなくなる。
【０３１６】
また、発光部（蛍光体＋封止材）のみでレーザ光を散乱させてしまうよりも、拡散構造を構成する透光性部材の吸収率その他の光学的特性を、封止体よりも良いものとすることによって、光の取り出し効率をより向上させることができる。
【０３１７】
〔付記事項〕
なお、本発明は、上述した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合せて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０３１８】
本発明は、発光素子、該発光素子を備えた発光装置および照明装置などに適用することができる。例えば、自動車用のヘッドランプ、自動車以外の車両・移動物体（例えば、人間・船舶・航空機・潜水艇・ロケットなど）のヘッドランプや、その他の照明装置に適用することができる。また、その他の照明装置として、例えば、サーチライト、プロジェクタ、家庭用照明器具、ダウンライトなどにも適用することができる。
【符号の説明】
【０３１９】
１    透光性部材
２    発光部
３    半導体レーザ（レーザ光源）
４    パラボラ型反射鏡（反射鏡）
４ｈ  ハーフパラボラ型反射鏡（反射鏡）
４ｐ  熱伝導性部材（反射部材）
１０ａ〜１０ｄ  発光素子
２０  反射型発光装置（発光装置）
３０  透過型発光装置（発光装置）
１０１  母材
２００  レーザダウンライト（発光装置）
２１２  凹部（反射鏡）
ｄ    間隔（反射を低減させることが可能な間隔）
ｄ１，ｄ２  濃度
ｄｅｐ１〜ｄｅｐ４  凹部深さ
ｗ１〜ｗ４  凹部幅
ｇ    反射防止構造（凹凸構造）
ｈ，ｈ１〜ｈ４  高さ（凸部高さ）
Ｈ    厚み
Ｌ    レーザ光
ＬＳ１，ＬＳ２  発光スポット
ＭＰ  微小散乱領域（散乱微粒子，気泡）
ｎ１，ｎ２  屈折率
ＰＪ  突起（凸部）
ＰＨ  微細孔（凹部）
Ｓ    発光部サイズ
ＳＵＦ１，ＳＵＦ１’  光照射面
ＳＵＦ２，ＳＵＦ２’  表面（レーザ光が照射される側の面）
ＳＵＦ３  光反射凹面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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