(57)【要約】【課題】配光パターンのにじみと、色むらの両方を低減することのできる発光装置を提供する。【解決手段】光源と、光源から発せられた光の少なくとも一部を波長変換する波長変換部とを有する発光装置を提供する。波長変換部は、基板２０１と、基板２０１上に配置された蛍光体層５０とを含む。蛍光体層５０は、第１蛍光体層２０３と、第２蛍光体層２０４とを含む。第１および第２蛍光体層２０３，２０４はそれぞれ、所定形状の蛍光体含有プレートを所定の幅の間隙をあけて主平面内に２次元に配列した構成である。第２蛍光体層２０４の蛍光体含有プレート２０５ｂは、第１蛍光体層２０３の蛍光体含有プレート２０５ａの間隙を覆うように配置されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、前記光源から発せられた光の少なくとも一部を波長変換する波長変換部とを有し、
前記波長変換部は、基板と、前記基板上に配置された蛍光体層とを含み、
前記蛍光体層は、前記基板上に配置された第１蛍光体層と、前記第１蛍光体層の上に配置された第２蛍光体層とを含み、前記第１および第２蛍光体層はそれぞれ、所定形状の蛍光体含有プレートを所定の幅の間隙をあけて主平面内に２次元に配列した構成であり、前記第２蛍光体層の前記蛍光体含有プレートは、前記第１蛍光体層の前記蛍光体含有プレートの間隙を覆うように配置されていることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発光装置であって、前記蛍光体含有プレートの前記主平面方向の大きさは、前記光源から前記波長変換部に入射する光束の径よりも小さいことを特徴とする発光装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の発光装置であって、前記第１および第２蛍光体層の前記蛍光体含有プレートの前記間隙は、前記蛍光体含有プレートよりも屈折率の低い物質で満たされていることを特徴とする発光装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の発光装置であって、前記第１および第２蛍光体層の前記蛍光体含有プレートの側面には、前記蛍光体含有プレートよりも屈折率の低い膜が配置されていることを特徴とする発光装置。
【請求項５】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の発光装置であって、前記第１および第２蛍光体層の前記蛍光体含有プレートの側面には、前記光源から発せられた光、および、前記光源から発せられた光が入射することによって前記蛍光体含有プレートが発する蛍光、の少なくとも一部を反射する反射膜が配置されていることを特徴とする発光装置。
【請求項６】
請求項１に記載の発光装置であって、前記第１および第２蛍光体層の前記蛍光体含有プレートの側面は、前記蛍光体含有プレートの屈折率と同等またはそれよりも大きい屈折率の膜が配置され、前記間隙は、前記蛍光体含有プレートよりも屈折率の低い物質で満たされていることを特徴とする発光装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の発光装置であって、前記光源が発する光は、前記基板の下面側から前記波長変換部に入射し、前記蛍光体含有プレートに含有されている蛍光体は前記光によって励起されて蛍光を発し、前記蛍光は、前記蛍光体層の上面から出射されることを特徴とする発光装置。
【請求項８】
請求項７に記載の発光装置であって、前記基板と前記蛍光体層の間には、前記基板側から前記蛍光体層に入射する励起光を通過し、前記蛍光体含有プレートの発する前記蛍光を反射する反射膜が配置されていることを特徴とする発光装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の発光装置であって、前記光源と、前記波長変換部との間には、前記光源が発した光束が前記波長変換部に入射する位置を走査する光走査部が配置されていることを特徴とする発光装置。
【請求項１０】
発光装置と、前記発光装置が発する光を通過させて外部に出射するレンズとを有する車両用灯具であって、
前記発光装置は、請求項１ないし９のいずれか１項に記載の発光装置であることを特徴とする車両用灯具。
【請求項１１】
発光装置から所望のパターンに光を投影して像を形成するディスプレイ装置であって、前記発光装置は、請求項１ないし９のいずれか１項記載の発光装置であることを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項１２】
基板と、前記基板上に配置された蛍光体層とを含み、入射した光の少なくとも一部を波長変換する波長変換装置であって、
前記蛍光体層は、前記基板上に配置された第１蛍光体層と、前記第１蛍光体層の上に配置された第２蛍光体層とを含み、前記第１および第２蛍光体層はそれぞれ、所定形状の蛍光体含有プレートを所定の幅の間隙をあけて主平面内に２次元に配列した構成であり、前記第２蛍光体層の前記蛍光体含有プレートは、前記第１蛍光体層の前記蛍光体含有プレートの間隙を覆うように配置されていることを特徴とする波長変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置に関し、特に波長変換部を備えた発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤや半導体レーザー等の発光素子の出射する光を、蛍光体層を配置した基板に入射させ、光の一部を蛍光に変換することにより波長変換する発光装置が例えば特許文献１、２に開示されている。
【０００３】
特許文献１は、蛍光体粒子を透光性のバインダに分散させた蛍光体層を開示している。蛍光体層の表面の蛍光体粒子間のバインダの表面に窪みを設け、この窪みに光散乱層を配置している。よって、バインダを通過して、バインダの表面から出射しようとする光は、光散乱層によって散乱されて蛍光体粒子側に戻され、蛍光に変換されるため、発光素子から発せられた励起光がバインダのみを通り抜けて表面から出射されるのを防ぐことができ、色むらを抑制できる。
【０００４】
特許文献２は、蛍光体層としての蛍光体プレートを備え、蛍光体プレートを仕切り部材により複数の領域（区画）に分割した構成を開示している。仕切り部材としては、金属材料を含む反射部材を用いている。この構成により、蛍光体プレート内で発せられた蛍光が、蛍光体プレートの上面と下面で繰り返し反射されて蛍光体プレート内を伝搬し、入射した光束よりも外側に広がって出射され、出射光束の径が広がるとともに、出射光束の外周側ほど蛍光強度が強くなる現象を防ぐことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１９７２５９号公報
【特許文献２】特開２０１３−１０２０７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の技術は、励起光がバインダのみを通過して出射されることにより生じる色むらを改善できる。また、蛍光体粒子とバインダの屈折率差により、蛍光体層内で面内方向へ伝搬しようとする蛍光は、蛍光体粒子とバインダとの界面で反射されるため、蛍光が面内方向に伝搬して外側に広がる現象（配光パターンのにじみ）もある程度改善されると思われる。しかしながら、蛍光体粒子の粒径にはばらつきがあるため、蛍光体の厚みにばらつきが生じ、蛍光の色むらの原因となる。
【０００７】
一方、特許文献２に記載の技術では、蛍光体プレートを用いるため、厚みが均一であり、蛍光の色むらは抑制される。また、仕切り部材が、蛍光体プレートの面内方向の蛍光の伝搬を防ぐため、配光パターンのにじみも改善される。しかしながら、仕切り部材は、反射材料であるため、蛍光体プレートの上面の仕切り部材の部分から光が出射されず、仕切り部材に対応する領域が暗く投影されて、色むらを生じる。
【０００８】
本発明の目的は、配光パターンのにじみと、色むらの両方を低減することのできる発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明では、光源と、光源から発せられた光の少なくとも一部を波長変換する波長変換部とを有する発光装置を提供する。波長変換部は、基板と、基板上に配置された蛍光体層とを含む。蛍光体層は、基板上に配置された第１蛍光体層と、第１蛍光体層の上に配置された第２蛍光体層とを含む。第１および第２蛍光体層はそれぞれ、所定形状の蛍光体含有プレートを所定の幅の間隙をあけて主平面内に２次元に配列した構成である。第２蛍光体層の蛍光体含有プレートは、第１蛍光体層の蛍光体含有プレートの間隙を覆うように配置されている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、蛍光体含有プレートが間隙をあけて配列されているため、蛍光の面内方向の伝搬を防止し、配光パターンのにじみを低減することができる。また、第２蛍光体層の蛍光体含有プレートが、第１蛍光体層の蛍光体含有プレートの間隙を覆うように配置されているため、励起光が間隙のみを通過して出射するのを抑制でき、色むらも低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第一実施形態にかかる発光装置の構成の一例を示す概要図
【図２】第一実施形態の波長変換部の断面構造および励起光の進路を説明する図
【図３】図２の領域Ａを拡大した断面構造および蛍光の側面反射を説明する図
【図４】（ａ）図２の波長変換部の上面図、（ｂ）は図（ａ）の領域Ｍの拡大図
【図５】（ａ）第一実施形態の間隙ｓにバインダを充填した波長変換部の断面図、（ｂ）は、図（ａ）の上面図
【図６】（ａ）第一実施形態の基板と蛍光体層との間に反射膜を備えた波長変換部の断面図、（ｂ）は、図（ａ）の上面図
【図７】第一実施形態の蛍光体含有プレートの側面に膜を備えた波長変換部の拡大断面図
【図８】第一実施形態の蛍光体含有プレートの側面に他の例の膜を備えた波長変換部の拡大断面図
【図９】（ａ）第二実施形態の波長変換部の断面図、（ｂ）は、図（ａ）の上面図
【図１０】第三実施形態の車両用灯具の構成を示すブロック図
【図１１】第四実施形態のヘッドアップディスプレイ装置の構成を示すブロック図
【図１２】（ａ）〜（ｄ）実施例１の製造工程を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施形態について説明する。
＜第一実施形態＞
第一の実施形態として、発光装置について図１等を用いて説明する。
【００１３】
本実施形態の発光装置１０は、図１のように光源１２と、光源１２から発せられた光の少なくとも一部を波長変換する波長変換部（波長変換装置）１８とを有する。波長変換部１８は、図２のように、基板２０１と、基板２０１上に配置された蛍光体層５０とを含む。蛍光体層５０は、基板２０１上に配置された第１蛍光体層２０３と、第１蛍光体層２０３の上に配置された第２蛍光体層２０４とを含む。
【００１４】
第１蛍光体層２０３は、所定形状の蛍光体含有プレート２０５ａを２次元に配列することによって構成されている。隣り合う蛍光体含有プレート２０５ａの間には、所定の幅の間隙ｓが設けられている。同様に、第２蛍光体層２０４は、所定形状の蛍光体含有プレート２０５ｂを２次元に配列することによって構成されている。隣り合う蛍光体含有プレート２０５ｂの間には、所定の幅の間隙ｓが設けられている。このとき、蛍光体含有プレート２０５ｂは、第１蛍光体層２０３の蛍光体含有プレート２０５ａの間隙ｓを覆うように配置されている。
【００１５】
蛍光体含有プレート２０５ａおよび２０５ｂには、光源１２からの光（以下、励起光と呼ぶ）によって励起され、蛍光を発する蛍光体が含有されている。
【００１６】
波長変換部１８は、光源１２からの励起光が、ほぼ厚み方向に入射する位置に配置される。励起光の光束の径は、波長変換部１８の面内方向の大きさよりも小さく、波長変換部１８は、励起光の光束の照射パターン（配光パターン）を波長変換し、外部に向かって出射することにより投影する。波長変換部１８に光源１２からの励起光が入射する面は、基板２０１側であっても蛍光体層５０側の面であっても構わないが、例えば、基板２０１側から入射させる場合には、基板２０１として光源１２から発せられた励起光を透過するものを用いる。
【００１７】
基板２０１に入射した励起光は、基板２０１を通過して、第１蛍光体層２０３に到達し、大部分は、図２の経路Ｃ，Ｄのように蛍光体含有プレート２０５ａに入射し、一部は、経路Ｅのように第１蛍光体層２０３の間隙ｓに入射する。蛍光体含有プレート２０５ａに入射した励起光（Ｃ，Ｄ）は、含有される蛍光体を励起する。これにより、第１蛍光体層２０３の蛍光体含有プレート２０５ａの内部では、蛍光体から四方八方に蛍光が発せられる。
【００１８】
発せられた蛍光のうち、蛍光体含有プレート２０５ａ内部から上方の第２蛍光体層２０４に向かって進む蛍光は、第２蛍光体層２０４の蛍光体含有プレート２０５ｂを通過して、または、第２蛍光体層２０４の間隙ｓを通過して、外部に出射される。内部から下方の基板２０１に向かって進む蛍光は、一部が基板との界面で反射されて上方に向かい、第２蛍光体層２０４を通過して出射される。
【００１９】
一方、蛍光体含有プレート２０５ａ内の蛍光体から発せられた蛍光のうち、面内方向に進む蛍光は、蛍光体含有プレート２０５ａの側面に到達し、側面において反射され、図３のように、蛍光体含有プレート２０５ａの内部側に戻される。側面での反射によって上方の第２蛍光体層２０４に向かう蛍光は、第２蛍光体層２０４を通過して外部に出射される。下方の基板２０１の方向に進む蛍光は、一部が基板２０１との界面で反射されて第２蛍光体層２０４を通過して出射される。
【００２０】
これにより、蛍光体含有プレート２０５ａ内で面内方向に進む蛍光が、間隙ｓを面内方向に通り抜けて隣の蛍光体含有プレート２０５ａに入射して、さらに面内方向に進み、面内方向に伝搬していくのを抑制することができる。よって、光源１２から波長変換部１８に入射した励起光の光束径よりも、蛍光が面内方向の外周側に広がって波長変換部１８から出射され、配光パターンのにじみを生じるのを防ぐことができる。
【００２１】
また、図２の経路Ｃにより第２蛍光体層２０４に到達した励起光は、第２蛍光体層２０４の蛍光体含有プレート２０５ｂに入射し、蛍光体含有プレート２０５ｂ内の蛍光体を励起し、蛍光体から四方八方に蛍光が発せられる。発せられた蛍光のうち、上方に進む蛍光は、蛍光体含有プレート２０５ｂの上面から外部に放出される。下方に進む蛍光は、第１蛍光体層２０３との界面で一部反射され、上方に向かって外部に放出される。また、面内方向に進む蛍光は、図３のように側面で反射されて蛍光体含有プレート２０５ｂの内部側に戻される。これにより、蛍光体含有プレート２０５ｂ内で面内方向に進む蛍光が、間隙ｓを面内方向に通り抜けて隣の蛍光体含有プレート２０５ｂに入射し、さらに面内方向に進んで伝搬していくのを抑制することができる。よって、配光パターンのにじみを防ぐことができる。
【００２２】
一方、図２の経路Ｅのように、第１蛍光体層２０３の間隙ｓに入射した励起光は、間隙ｓを通過して第２蛍光体層２０４に到達し、この間隙ｓを覆うように配置されている第２蛍光体層２０４の蛍光体含有プレート２０５ｂに入射し、上述した経路Ｃで蛍光体含有プレート２０５ｂに到達した励起光と同様に、蛍光体含有プレート２０５ｂの蛍光を励起する。
【００２３】
また、図２の経路Ｄのように、第１蛍光体層２０３に入射してこれを通過した後、第２蛍光体層２０４の間隙ｓに入射する励起光は、そのまま外部に出射される。
【００２４】
図２の経路Ｄ，Ｅ，Ｃから明らかなように、光源１２から発せられ、波長変換部１８の厚み方向に入射した励起光は、第１及び第２蛍光体層２０３，２０４のうち少なくとも１層を通過する。よって、励起光（例えば青色光）の一部を蛍光（黄色光）に変換することができ、蛍光と励起光との混合光（白色光）として出射できるため、波長変換部１８から出射される光の主平面方向についての色むらも抑制することができる。
【００２５】
また、第１及び第２蛍光体層２０３、２０４に入射した励起光の一部は、蛍光体で散乱されて面内方向に進むが、蛍光と同様に、蛍光体含有プレート２０５ａ，２０５ｂの側面で反射されるため、間隙ｓを超えて隣の蛍光体含有プレート２０５ａ、２０５ｂに入射し、面内方向に伝搬していくことを防ぐことができる。よって、励起光が面内方向に伝搬しながら、蛍光体を励起して蛍光を発生させ、その蛍光が蛍光体含有プレート２０５ｂの上面から出射されたり、また、伝搬した励起光自体が散乱により蛍光体含有プレート２０５ｂの上面から出射されたりすることを防ぐことができ、励起光の配光パターンのにじみを抑制できる。
【００２６】
上述してきたように、本実施形態の波長変換部１８を用いることにより、蛍光の投影パターンが励起光の投影パターンよりも外側に広がることによる配光パターンのにじみを防止することができると同時に、出射光の色むらも防止することができる。
【００２７】
なお、蛍光体含有プレート２０５ａ、２０５ｂの主平面方向（面内方向）の大きさは、光源１２から波長変換部１８に入射する励起光の光束の径よりも小さいことが望ましい。これにより、配光パターンのにじみを効果的に抑制することができる。蛍光体含有プレート２０５ａ，２０５ｂの面内方向のサイズは、小さいほど配光パターンのにじみを低減できる。
【００２８】
蛍光体含有プレート２０５ａ，２０５ｂの厚さは、特に限定されないが、必要とされる波長変換後の光の色味に応じて決定すればよい。
【００２９】
蛍光体含有プレート２０５ａ，２０５ｂの面内方向の形状および配列パターンは、所望の形状および配列パターンにすることができる。色むらをより低減するために、間隙ｓの面積が小さくなるように配列パターンを設計することが望ましい。例えば、図４（ａ），（ｂ）のように、面内方向の形状が正方形の蛍光体含有プレート２０５ａ，２０５ｂを用い、マトリクス状に縦横に配列することが可能である。なお、図４（ａ）、（ｂ）は、上面図であるが、構造の把握を容易にするため、ハッチングを付している。本明細書における他の上面図においても同様である。
【００３０】
第１および第２蛍光体層２０３，２０４の蛍光体含有プレート２０５ａ、２０５ｂの間隙ｓは、蛍光体含有プレート２０５ａ，２０５ｂよりも屈折率の低い物質で満たされていることが望ましい。例えば、図２のように、間隙ｓは、空気で満たされている構成にすることも可能であるし、図５（ａ）、（ｂ）のように、蛍光体含有プレート２０５ａ、２０５ｂよりも、蛍光体に対して屈折率の低いバインダ２０２で充填した構成にすることも可能である。バインダ２０２によって間隙ｓを充填した構成にする場合、バインダ２０２は、励起光に対して透明であることが望ましい。
【００３１】
基板２０１と蛍光体層５０との間には、図６（ａ）、（ｂ）のように、基板２０１側から蛍光体層５０に入射する励起光を通過し、蛍光体含有プレートの発する蛍光を反射する反射膜９０１を配置することも可能である。例えば、反射膜９０１としてダイクロイックミラーを用いることができる。これにより、第１及び第２蛍光体層２０３、２０４で発せられた蛍光のうち、基板２０１側に進む蛍光を反射膜９０１で反射することができるため、第２蛍光体層２０４の上面からの蛍光の取り出し効率を高めることができる。
【００３２】
なお、反射膜９０１であるダイクロイックミラーを、基板２０１の励起光入射面に配置してもよいし、基板２０１の両面に配置してもよい。
【００３３】
蛍光体含有プレート２０５ａ、２０５ｂの光の入射面および出射面（上面および下面）は、励起光および蛍光の取り出し効率を向上させるために、凹凸の無い鏡面であることが好ましい。
【００３４】
蛍光体含有プレート２０５の側面も、蛍光を効率よく反射するために凹凸のない鏡面であることが好ましい。
【００３５】
また、図７のように、蛍光体含有プレート２０５ａ，２０５ｂの側面における反射率を高める膜１００１を蛍光体含有プレート２０５ａ、２０５ｂの側面に配置することも可能である。反射率を高める膜１００１としては、少なくとも蛍光の波長の光に対して、蛍光体含有プレート２０５ａ、２０５ｂより屈折率の低い膜を用いることが可能である。また、膜１００１として、屈折率の異なる複数の膜が積層された光学多層膜を用いることができる。図７では膜１００１を蛍光体含有プレート２０５ａおよび２０５ｂの両方に形成した場合を示したが、蛍光体含有プレート２０５ａおよび２０５ｂのいずれか一方のみに膜１００１を形成しても良い。また、上記の例はいずれも膜１００１が透光性の膜であることが望ましい。透光性の膜１００１を用いることにより、蛍光体含有プレート２０５ｂの側面に膜１００１を形成しても、直下の蛍光体含有プレート２０５ａからの光を遮断しない。
【００３６】
蛍光体含有プレート２０５ａ，２０５ｂの側面の微細な凹凸による光の散乱を防止し、反射率を高めるために、蛍光の波長の光に対して、蛍光体含有プレートの屈折率と同等またはそれよりも大きい屈折率の膜１００２を図８のように配置することも可能である。このとき、間隙ｓは、蛍光体含有プレート２０５ａ，２０５ｂよりも屈折率の低いバインダ２０２もしくは空気で満たされるように構成する。これにより、蛍光体含有プレート２０５ａ，２０５ｂの内部を面内方向に進む蛍光を、蛍光体含有プレート２０５ａ，２０５ｂの側面を通過させて膜１００２に入射させ、膜１００２とバインダ２０２もしくは空気との界面ｉで反射させて、蛍光体含有プレート２０５ａ、２０５ｂの内部の戻すことができる。これにより、蛍光体含有プレート２０５ａ，２０５ｂの側面に微細な凹凸があっても高効率で蛍光を反射させることができるため、蛍光体含有プレート２０５ａ，２０５ｂの加工が容易になる。
【００３７】
なお、上記説明では、光源１２が発する励起光を、基板２０１の下面側から波長変換部１８に入射させ、蛍光と励起光を蛍光体層５０の上面側から出射させる透過型の波長変換部１８について説明したが、励起光を蛍光体層５０の上面側から入射させて、基板２０１の下面側から蛍光及び励起光を出射させる透過型の波長変換部１８の構成にすることも可能である。また、蛍光体層５０の上面側から励起光を入射させ、励起光及び蛍光を、蛍光体層５０と基板２０１との界面で反射させて出射させる、反射型の波長変換部１８を構成することも可能である。反射型の場合、基板２０１として金属等の光反射性の基板を用いるか、もしくは、蛍光体層５０と基板２０１との界面に蛍光と励起光の両方を反射する反射膜を配置することが望ましい。
【００３８】
蛍光体含有プレート２０５ａ、２０５ｂとしては、樹脂などの結合部材を含まない蛍光体セラミックスや、蛍光体粉末をガラスや樹脂とのバインダ中に分散させたもの、ガラス母体に発光中心イオンを添加したガラス蛍光体等をプレート状にしたものを用いることができる。蛍光体粉末をガラスや樹脂中に分散させたものの場合、波長変換した蛍光量のバラツキを抑制するために、蛍光体粉末を高密度で圧縮した蛍光体の厚みムラのないプレート状のものが望ましい。例えば、所定の組成の蛍光体粉末を１種または２種以上を混合して、Ｐ２Ｏ３，ＳｉＯ２，Ｂ２Ｏ３，Ａｌ２Ｏ３などの成分を含むガラス中に分散させたものを用いることができる。
【００３９】
蛍光体含有プレート２０５ａ，２０５ｂに含有される蛍光体としては、光源１２の発する励起光の波長によって励起され、所望の波長の蛍光を発するものを用いる。具体的には例えば、光源１２の発する励起光の波長が紫外光から青色光領域である場合、これを吸収し、所望の波長（赤色、黄色、緑色）の蛍光を発するものとして、以下のようなものを用いることができる。例えば、赤色の蛍光を発する蛍光体として、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、（Ｃａ，Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋，Ｃａ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋、（Ｃａ，Ｓｒ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋，ＫＳｉＦ６：Ｍｎ４＋、ＫＴｉＦ６：Ｍｎ４＋等を用いることができる。黄色の蛍光を発する蛍光体としては、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋，（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋，Ｃａｘ（Ｓｉ，Ａｌ）１２（Ｏ，Ｎ）１６：Ｅｕ２＋等を用いることができる。緑色の蛍光を発する蛍光体としては、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋，Ｙ３（Ｇａ，Ａｌ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋，Ｃａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ３＋，ＣａＳｃ２Ｏ４：Ｅｕ２＋，（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋，Ｂａ３Ｓｉ６Ｏ１２Ｎ２：Ｅｕ２＋，（Ｓｉ，Ａｌ）６（Ｏ，Ｎ）８：Ｅｕ２＋等を用いることができる。
【００４０】
ガラス母体に発光中心イオンを添加したガラス蛍光体としては、Ｃｅ３＋やＥｕ２＋を賦活剤として添加したＣａ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系やＹ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系などの酸窒化物系ガラス蛍光体を用いることができる。
【００４１】
また、蛍光体セラミックスとしては、特に透光性を有する蛍光体セラミックスを使用することが望ましい。透光性を有する蛍光体セラミックスは、焼結体中に光の散乱の原因となるポアや粒界の不純物がほとんど存在しないために透光性を有するに至った蛍光体セラミックスであり、高い熱伝導率を示す。このため、励起光や蛍光を拡散により失うことなく出射させることができ、さらに蛍光体セラミックが発生した熱を基板２０１や空気やバインダ２０２に効率良く伝導させて拡散させることができる。また、透光性を示さない蛍光体セラミックスを用いる場合、ポアや不純物のできるだけ少ないものが望ましい。ポアの残存量を評価する指標としては蛍光体セラミックスの比重の値を用いることができ、その値が計算される理論値に対して９５％以上のものが望ましい。
【００４２】
基板２０１の材料は、透過型波長変換部１８の場合、透明性を有する材料が好ましいため、例えばガラス、サファイア、酸化マグネシウム等の金属酸化物の透明材料を利用することができる。励起光の透過率を高めるために、基板２０１の光の入射面および出射面は凹凸の無い鏡面であることが好ましい。
【００４３】
図５（ａ）、（ｂ）のように、間隙ｓにバインダ２０２を充填する場合、例えば、シリコーン樹脂やガラス等を用いることができる。
【００４４】
図６および図７の反射膜９０１をダイクロイックミラーで構成する場合、例えば、ＳｉＯ２層とＴｉＯ２層とを交互に複数繰り返し積層した構造を用いることができる。それぞれの層厚は、蛍光および励起光の波長に応じて、蛍光を反射し、励起光を透過するように設計する。
【００４５】
＜第二実施形態＞
第二実施形態として、波長変換部１８の蛍光体層５０を３層以上の構造にした発光装置１０について図９（ａ），（ｂ）を用いて説明する。
【００４６】
第一実施形態では、第１蛍光体層２０３の上に第２蛍光体層２０４を配置した２層構造の蛍光体層５０を基板２０１上に配置した波長変換部１８について説明したが、本発明は、２層構造の蛍光体層５０に限られるものではなく、図９（ａ），（ｂ）のように３層以上の蛍光体層を積層することも可能である。具体的には例えば、図９（ａ）のように、基板２０１側から順に第１蛍光体層２０３および第２蛍光体層２０４を配置し、その上に、第３蛍光体層２５３を配置する。第１および第２蛍光体層２０３，２０４は、第一実施形態と同様に蛍光体含有プレート２０５ａ、２０５ｂを間隙ｓを空けて２次元に配列した構成である。第３蛍光体層２５３は、蛍光体含有プレート２０５ｄを間隙ｓを空けて２次元に配列した構成である。
【００４７】
このとき、第１、第２および第３蛍光体層２０３，２０４および２５３は、間隙ｓの位置が、相互にずれるように構成されている。これにより、図９（ａ）のように、光源１２から蛍光体層５０に入射した光束Ｊ１〜Ｊ６は、いずれも２層または３層の蛍光体層を通過するため、蛍光体層５０から出射される光の色むらを低減することができる。他の構成および効果は、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００４８】
＜第三実施形態＞
第三実施形態として、第一および第二実施形態の発光装置１０を用いた車両用灯具について、図１０を用いて説明する。
【００４９】
図１０の車両用灯具は、第一実施形態および第二実施形態に記載されているいずれかの発光装置１０と、発光装置が発する光を通過させて外部に出射するレンズ２０とを有する。
【００５０】
発光装置１０の光源１２と波長変換部１８との間には、光走査部として、光偏向器３０が配置されている。光偏向器３０は、光源１２から出射された励起光Ｒを偏向することにより、励起光Ｒの波長変換部１８への入射位置を、波長変換部１８の主平面上で所望のパターンに二次元に走査する。波長変換部１８は、その走査されて入射した励起光Ｒの一部を蛍光に変換して、波長変換部１８を透過した励起光Ｒと混合して出射する。投影レンズ２０は、波長変換部１８から出射された光束を拡大して車両前方に投影する。これにより、光偏向器３０が走査したパターンに対応する二次元像が車両前方に投影される。
【００５１】
本実施形態の車両用灯具は、波長変換部１８として、第一および第二実施形態に記載された波長変換部１８のいずれかを用いるため、波長変換部１８から出射される配光パターンのにじみが抑制され、しかも、色むらが低減されている。よって、車両用灯具から車両前方に投影される二次元像のにじみおよび色むらを低減することができる。
【００５２】
光源１２は、例えば、励起光として青色域（例えば、発光波長が４５０ｎｍ）のレーザー光を放出するレーザーダイオード（ＬＤ）等の半導体発光素子を用いることができる。波長変換部１８の蛍光体層５０に含有される蛍光体は、４５０ｎｍの励起光を受けて、黄色の蛍光を発するものを用いる。これにより、車両用灯具は、青色励起光と黄色蛍光が混合された白色光により所望のパターンを描画して車両前方に投影することができる。
【００５３】
また、波長の異なる２以上の光源１２を用いて、白色光を投影することも可能である。例えば、青色光を発する第１光源１２と、赤色光を発する第２光源１２とを備え、第１光源１２の発する青色光の一部を、青色光で励起され、緑色の蛍光を発する蛍光体を用いた波長変換部１８により緑色光に変換し、第２光源１２から発せられた赤色光と混合することにより白色光の所望のパターンを描画して車両前方に投影することができる。この場合、光偏向器３０は、第１光源１２と第２光源１２についてそれぞれ配置し、波長変換部１８は、第１光源１２の発する青色光に対してのみ配置すればよい。
【００５４】
光源１２は、近紫外域（例えば、発光波長が４０５ｎｍ）の光を発するものでもよい。この場合、波長変換部１８は、例えば、赤、緑、青の３色を発光する蛍光体含有プレートを用いて、３色の蛍光が混合されるようにする。近紫外光は、目視できないため、３色の蛍光の混合された白色光のみが視認される。
【００５５】
また、光源１２は、レーザーに限られるものではなく、ＬＥＤであってもよい。
【００５６】
光偏向器３０はミラー部（不図示）を備え、ミラー部が搖動することにより、ミラー部に入射した励起光Ｒを二次元に走査する構造のものを用いることができる。例えば、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）スキャナを用いることができる。光偏向器の駆動方式には大別して圧電方式、静電方式、電磁方式があるが、いずれの方式であってもよい。
【００５７】
光偏向器３０が励起光を走査するパターンは、ロービーム用配光パターン又はハイビーム用配光パターン等の複数種類であってもよい。
【００５８】
図１０では、光偏向器３０とレンズ２０との間に波長変換部１８を配置した例を示したが、光源１２と光偏向器３０との間に波長変換部１８を配置することも可能である。
【００５９】
＜第四実施形態＞
第四実施形態として、第一および第二実施形態に記載のいずれかの発光装置１０を用いて所望のパターンに光を投影して像を形成するディスプレイ装置について説明する。一例として、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置１２０１について図１１を用いて説明する。ＨＵＤ装置１２０１は、光源１２、光偏向器３０、および波長変換部１８を備える発光装置を内蔵している。発光装置は、所望のパターンを車両のフロントウィンドウ１２０５上に投影する。この所望のパターンは、フロントウィンドウ１２０５に反射され、観察者１２０７の目に入射する。この所望のパターンは、観察者１２０７（の目）と該所望のパターンを結ぶ延長上に虚像１２０６を結像するように描画される。よって、観察者１２０７はフロントウィンドウ１２０５の前方の景色と虚像１２０６の画像を重ねて視認できる。
【００６０】
このようなＨＵＤ１２０１装置の発光装置として、第一および第二実施形態に記載のいずれかの発光装置を用いることにより、フロントウィンドウ１２０５に投影される所望のパターンのにじみおよび色むらを低減することができるため、優れた画質の画像を表示することができる。
【００６１】
なお、本実施形態の発光装置は、上述した車両用灯具あるいはＨＵＤ装置１２０１に限らず、一般照明、街路灯、ヘッドランプなどに用いることができる。
【実施例】
【００６２】
＜実施例１＞
実施例１として、間隙ｓが空気で満たされた図２、図３、図４の波長変換部１８の製造方法を図１２を用いて説明する。
【００６３】
まず、厚み０．５ｍｍのサファイアウェハーの入射面および出射面を鏡面仕上げし、所定のサイズ（１０ｍｍ＊１０ｍｍ）にカットして基板２０１を用意する（不図示）。
【００６４】
厚み０．０５ｍｍの蛍光体プレート（蛍光体：ＹＡＧ：Ｃｅ３＋）の所定のサイズにダイシングし（例えば、０．０９ｍｍ＊０．０９ｍｍ角）、蛍光体含有プレート２０５ａ、２０５ｂを用意する。ダイシングの前に励起光の入射面および出射面を鏡面仕上げしてもよい。
【００６５】
カットしたサファイア基板２０１の所定の位置に、ディスペンサーを用いて、接合層１２０２（図３参照）となるシリコーン樹脂を滴下する（図１２（ａ））。シリコーン樹脂の量は、硬化後の接合層１２０２の厚さができるだけ薄く（例えば、１μｍ以下）なるように調整する。滴下したシリコーン樹脂の上に第一蛍光体層２０３用の蛍光体含有プレート２０５ａをダイボンダー等により所定のピッチｄ１（ｄ１＝０．１ｍｍ）で、図４（ａ），（ｂ）のようにマトリクス状に搭載する（図１２（ｂ））。その後、シリコーン樹脂を硬化させ（例えば、硬化条件１５０℃、４時間）、接合層１２０２を形成する。これにより、０．０１ｍｍの間隙ｓを挟んで蛍光体含有プレート２０５ａがマトリクス状に搭載された第１蛍光体層２０３が形成される。
【００６６】
つぎに、ディスペンサーを用いて、マトリックス状に配置された複数の蛍光体含有プレート２０５ａ上の所定の位置に接合層１２０２となるシリコーン樹脂を滴下する（図１２（ｃ））。ダイボンダー等を用いて、滴下したシリコーン樹脂の上に蛍光体含有プレート２０５ｂをピッチｄ１（ｄ１＝０．１ｍｍ）でマトリクス状に搭載する（図１２（ｄ））。このとき、図４（ｂ）に示すように、蛍光体含有プレート２０５ａの辺ａ１とそれに直交する辺ｂ１に対して、対応する蛍光体含有プレート２０５ｂの辺ａ２と辺ｂ２がそれぞれｄ２、ｄ３でずれるように搭載する（例えば、ｄ２＝ｄ３＝０．０５ｍｍ）。その後、シリコーン樹脂を硬化させ（例えば、硬化条件１５０℃、４時間）、接合層１２０２を形成する。これにより、第１蛍光体層２０３の間隙ｓを覆うように蛍光体含有プレート２０５ｂが配置され、かつ、蛍光体含有プレート２０５ｂ間に０．０１ｍｍの間隙ｓがある第２蛍光体層２０４が形成される。
【００６７】
以上により、間隙ｓに空気が満たされた図２〜図４の波長変換部１８を製造できる。
【００６８】
なお、上述した製造方法では、接合層１２０２としてのシリコーン樹脂を基板２０１および蛍光体含有プレート２０５ａ上に滴下する方法を用いたが、蛍光体含有プレート２０５ａおよび蛍光体含有プレート２０５ｂの励起光の入射面にシリコーン樹脂を塗布して、基板２０１および蛍光体プレート含有２０５ａの出射面上にそれぞれ接合してもよい。
【００６９】
＜実施例２＞
実施例２として、間隙ｓがバインダ２０２で満たされた図５の波長変換部１８の製造方法を説明する。
【００７０】
図５の波長変換部１８の製造方法は、実施例１の製造方法とほぼ同様であるが、図１２（ｂ）の工程の後で、蛍光体含有プレート２０５ａの間隙ｓにシリコーン樹脂を滴下して充填し、その後硬化させる。図１２（ｄ）の工程後も同様に蛍光体含有プレート２０５ｂの間隙ｓにシリコーン樹脂を滴下して充填し、その後硬化させる。他の工程は、実施例１と同様である。
【００７１】
これにより、間隙ｓがバインダ２０２で満たされた図５の波長変換部１８を製造できる。
【００７２】
なお、蛍光体プレート２０５がＹＡＧ（屈折率１．８）の場合、バインダ２０２の材料としては、屈折率１．４のシリコーン樹脂を用いることができる。バインダ２０２と接合層１２０２は、同じ材料を用いることも可能であるし、異なる材料であっても構わない。
【００７３】
＜実施例３＞
実施例３として、第１蛍光体層２０３と基板２０１との間に反射膜９０１を備えた図６の波長変換部１８の製造方法を説明する。
【００７４】
図６の波長変換部１８の製造方法は、実施例１の製造方法とほぼ同様であるが、図１２（ａ）の工程の前に、サファイア基板２０１の上面に気相成長法等でＳｉＯ２膜とＴｉＯ２膜とを所定の膜厚で交互に複数組積層し、ダイクロイックミラー層を反射膜９０１として形成する。所定の膜厚は、蛍光を反射し、励起光を透過するように設計する。他の工程は、実施例１と同様である。これにより、図６の波長変換部１８を製造できる。
【００７５】
＜実施例４＞
実施例４として、蛍光体含有プレート２０５ａ、２０５ｂの側面に膜１００１を備えた図７の波長変換部１８の製造方法を説明する。
【００７６】
図７の波長変換部１８の製造方法は、実施例３の製造方法とほぼ同様であるが、図１２（ａ）の工程の前に、蛍光体含有プレート２０５ａ、２０５ｂの側面に気相成長法等でＳｉＯ２膜とＴｉＯ２膜とを所定の膜厚で交互に複数組積層し、膜１００１を形成する。このとき、蛍光体含有プレート２０５ａ、２０５ｂの上面および下面には成膜されないようにマスクを施すことが望ましい。他の工程は、実施例３と同様である。これにより、図７の波長変換部１８を製造できる。
【符号の説明】
【００７７】
１０・・・発光装置、１２・・・光源、１８・・・波長変換部（波長変換装置）、２０・・・レンズ、３０・・・光偏向器（光走査部）、５０・・・蛍光体層、２０１・・・基板、２０３・・・第一蛍光体層、２０４・・・第二蛍光体層、２０５ａ、２０５ｂ・・・蛍光体含有プレート、２５３・・・第三蛍光体層、９０１・・・反射膜、１００１・・・膜、１００２・・・膜、１２０１・・・ヘッドアップディスプレイ装置（ディスプレイ装置）、１２０２・・・接合層
【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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