JP2015195098A - fluorescent light source device - Google Patents

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政治 北村
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政治 北村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fluorescent light source device capable of generating fluorescent light with high efficiency within a fluorescent plate by effectively using excitation energy of excitation light, and using the fluorescent light with high efficiency.SOLUTION: A fluorescent light source device comprises: a fluorescent plate emitting fluorescent light by excitation light; and heat exhausting means exhausting heat generated in the fluorescent plate, a fluorescence extraction region is formed on a surface, which is irradiated with the excitation light, of the fluorescent plate, the heat exhausting means is provided on a rear surface of the fluorescent plate, the fluorescence extraction region is configured by forming an irregular structure, and an area of the fluorescence extraction region is smaller than an area of an excitation-light incident region, which is irradiated with the excitation light, on the surface of the fluorescent plate.

Description

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。   The present invention relates to a fluorescent light source device. More specifically, the present invention relates to a fluorescent light source device including a fluorescent plate that emits fluorescence by excitation light.

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。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a fluorescent light source device, there is known a configuration in which a semiconductor laser is used as an excitation light source, excitation light from the excitation light source is irradiated onto the phosphor, and fluorescence is emitted from the phosphor.
Some types of such fluorescent light source devices include a fluorescent plate having a fluorescent member containing a phosphor, and a substrate that exhausts heat generated in the fluorescent plate. A fluorescent plate is disposed on the surface (see, for example, Patent Document 1). In this fluorescent light source device, the entire surface of the fluorescent plate is used as an excitation light incident surface and a fluorescent light extraction surface.
In addition, in the fluorescent light source device, in order to improve the emission efficiency of the fluorescence from the fluorescence extraction surface, a technique for forming a concavo-convex structure on the surface of the fluorescence plate that is the fluorescence extraction surface is known (for example, a patent) Reference 2). Specifically, in Patent Document 2, a light-transmitting substrate made of sapphire is disposed on the surface of a fluorescent member, and a concavo-convex structure is formed by etching on the entire surface of the light-transmitting substrate, which is a fluorescent light extraction surface. A fluorescent light source device including a formed fluorescent plate is disclosed. In this fluorescent light source device, the area of the region where the excitation light on the fluorescent plate is irradiated and the fluorescent light is extracted, that is, the surface area of the translucent substrate is larger than the area of the surface of the fluorescent member.

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。   However, in such a fluorescent light source device, by increasing the incident power of the excitation light (excitation energy of the excitation light), the phosphor is heated by the heat generated by the irradiation of the excitation light. It becomes high temperature, resulting in temperature quenching. Therefore, there is a problem that a sufficient fluorescent light beam cannot be obtained as compared with the incident power of excitation light.

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。 We studied to suppress the temperature rise of the fluorescent plate and keep the temperature low, but the thermal conductivity of the fluorescent plate depends greatly on the material of the component, and even if you try to reduce the thickness of the fluorescent plate, There is a limit in terms of strength. It is also conceivable to increase the exhaust heat area of the fluorescent plate (the area of the contact surface with the exhaust heat means).
However, the optical characteristics of the fluorescent light source device are limited by the optical system in the apparatus using the fluorescent light source device as a light source, the size of the device, and the like. For example, when a fluorescent light source device is used as a light source of a projector device, etendue is limited by an optical system (specifically, an optical device or lens such as DLP (registered trademark)) for irradiating a fluorescent plate with excitation light. It will be.
For this reason, the surface of the fluorescent plate, that is, the fluorescent light extraction surface is inevitably increased as the exhaust heat area of the fluorescent plate is increased. Therefore, the fluorescence that cannot be used in the optical system increases, and as a result, a sufficient fluorescent light beam cannot be obtained.

特開２０１２−１０４２６７号公報JP 2012-104267 A 特開２０１２−１０９４００号公報JP 2012-109400 A

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。   The present invention has been made based on the circumstances as described above, and its purpose is to generate fluorescence with high efficiency inside the fluorescent plate by effectively using the excitation energy of the excitation light, and to generate the fluorescence. An object of the present invention is to provide a fluorescent light source device that can be used with high efficiency.

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。 The fluorescent light source device of the present invention is a fluorescent light source device comprising a fluorescent plate that emits fluorescence by excitation light, and a heat exhausting unit that exhausts heat generated in the fluorescent plate.
In the fluorescent plate, a fluorescence extraction region is formed on the surface irradiated with excitation light, and the exhaust heat means is disposed on the back surface.
The fluorescence extraction region is formed by forming an uneven structure, and the area of the fluorescence extraction region is smaller than the area of the excitation light incident region irradiated with excitation light on the surface of the fluorescence plate. Features.

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。   In the fluorescence light source device of the present invention, the area of the fluorescence extraction region is preferably 28 to 88% of the area of the excitation light incident region.

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。   In the fluorescence light source device of the present invention, it is preferable that the region other than the fluorescence extraction region in the excitation light incident region has a fluorescence reflectivity that reflects the fluorescence toward the inside of the fluorescence plate.

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。 In the fluorescence light source device of the present invention, a fluorescence extraction region having an area smaller than the excitation light incident region is formed on the surface of the fluorescence plate irradiated with excitation light, and an uneven structure is formed in the fluorescence extraction region. ing. This fluorescence extraction region can be made to have a desired area under the condition that it is smaller than the area of the excitation light incident region. Therefore, the fluorescent plate has a high heat exhausting property, and heat generated by irradiation of excitation light in the fluorescent plate is dissipated with high efficiency, and the temperature rise of the fluorescent plate is suppressed. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the amount of fluorescent light due to the occurrence of temperature quenching. In addition, since the fluorescence generated inside the fluorescent plate can be extracted with high efficiency from the fluorescent extraction region of a desired small area, a high fluorescent luminous flux can be obtained.
Therefore, according to the fluorescent light source device of the present invention, it is possible to generate the fluorescence with high efficiency inside the fluorescent plate by effectively using the excitation energy of the excitation light, and to use the fluorescence with high efficiency.

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。It is explanatory drawing which shows the outline of a structure in 1st Embodiment of the fluorescence light source device of this invention. 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。It is sectional drawing for description which shows the structure of the fluorescence light-emitting member in the fluorescence light source device of FIG. 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。It is sectional drawing for description which shows the structure of the fluorescence light emission member in 2nd Embodiment of the fluorescence light source device of this invention. 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。It is an explanatory top view which shows the structure of the fluorescence light emission member in 3rd Embodiment of the fluorescence light source device of this invention. 図４の蛍光プレートの説明用断面図である。It is sectional drawing for description of the fluorescent plate of FIG. 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。It is sectional drawing for description which shows the structure of the fluorescence light emission member in 4th Embodiment of the fluorescence light source device of this invention. 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。It is sectional drawing for description which shows the structure of the fluorescence light emission member in 5th Embodiment of the fluorescence light source device of this invention. 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。4 is a graph showing the relationship between excitation energy and fluorescent light flux emitted from a fluorescent member in Example 1. 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。It is a graph which shows the relationship between the excitation energy in Experimental example 1, and the temperature of a fluorescent member.

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。 Hereinafter, embodiments of the fluorescent light source device of the present invention will be described.
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of the configuration of the first embodiment of the fluorescent light source device of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory sectional view showing the configuration of the fluorescent light emitting member in the fluorescent light source device of FIG. is there.
As shown in FIG. 1, the fluorescent light source device 10 includes, for example, a semiconductor laser 11 that emits light in a blue region, and laser light emitted from the semiconductor laser 11 that is disposed to face the semiconductor laser 11. And a fluorescent light emitting member 20 having a fluorescent plate 21 that is excited by certain excitation light L and emits fluorescent light L1.
A collimator lens 15 that emits the excitation light L incident from the semiconductor laser 11 as a parallel light beam is disposed at a position between the semiconductor laser 11 and the fluorescent light emitting member 20 close to the semiconductor laser 11. A dichroic mirror 16 that transmits the excitation light L from the semiconductor laser 11 and reflects the fluorescence L1 from the fluorescent plate 21 in the fluorescent light emitting member 20 is provided between the collimator lens 15 and the fluorescent light emitting member 20. For example, it is arranged in a posture inclined at an angle of 45 ° with respect to the 15 optical axes.

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。 As shown in FIG. 2, the fluorescent light emitting member 20 is provided with a substantially rectangular flat plate-like fluorescent plate 21 on the surface (upper surface in FIG. 2) of a rectangular flat plate substrate 31.
The fluorescent plate 21 includes a rectangular flat plate-shaped fluorescent member 22 and a translucent material layer 23 formed on the surface of the fluorescent member 22 (upper surface in FIG. 2). The translucent material layer 23 is disposed so as to cover the entire surface of the fluorescent member 22. The translucent material layer 23 has an uneven structure 24 at the center of the surface (the upper surface in FIG. 2). The uneven structure 24 has a frustum shape (specifically, a truncated cone). Shaped convex portions 25 are periodically arranged. In the fluorescent plate 21, an excitation light incident region and a fluorescence extraction region are formed on the surface of the fluorescent plate 21, that is, on the surface of the light transmissive material layer 23. Specifically, on the surface of the translucent material layer 23, the entire surface is the excitation light incident region, and the central portion where the concavo-convex structure 24 is formed is the fluorescence extraction region.
Further, on the back surface of the fluorescent plate 21, that is, on the back surface of the fluorescent member 22 (the lower surface in FIG. 2), a light reflecting film (not shown; Also referred to as a “film”). A rectangular annular diffusion member 34 is provided on the side surface of the fluorescent plate 21 in close contact with the side surface. As the diffusing member 34, for example, a material made of a mixture of silicone and diffusing particles such as alumina and titania, or a material obtained by drying a ceramic paste containing an alkali metal element or the like is used. As described above, the fluorescent plate 21 is provided with the back surface light reflecting film and the diffusing member 34, thereby having a reflecting function on the back surface and the side surface. Further, a bonding member (not shown) is interposed between the back light reflecting film and the substrate 31, and the fluorescent plate 21 is bonded to the substrate 31 by the bonding member. As the joining member, solder, a silver sintered material, or the like is used from the viewpoint of exhaust heat. Further, a heat radiating member (not shown) made of a metal such as copper is disposed on the back surface of the substrate 31. The heat radiating member is provided with heat radiating fins. The substrate 31 and the heat radiating member constitute a heat exhaust means.
In the example of this figure, the fluorescence extraction region is rectangular.

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。 In the fluorescent plate 21, the excitation light incident area is an area irradiated with the excitation light L in the fluorescent plate 21, and is configured by the entire surface of the fluorescent plate 21 as shown in FIG.
The area of the fluorescence extraction region is smaller than the area of the excitation light incident region. That is, as shown in FIG. 2, the fluorescence extraction region is included in the excitation light incident region, and constitutes a part of the excitation light incident region.

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。 The area of the fluorescence extraction region is preferably 28 to 88% of the area of the excitation light incident region.
When the area of the fluorescence extraction region is too small, the fluorescence generated inside the fluorescence plate 21 is repeatedly reflected inside the fluorescence plate 21 before being extracted from the fluorescence extraction region. The fluorescent light flux that is absorbed and taken out from the fluorescent light extraction region is reduced. On the other hand, when the area of the fluorescence extraction region is excessive, the entire range of the fluorescence extraction region is caused by the etendue being limited by the optical device related to the optical system for irradiating the fluorescence plate 21 with the excitation light. Cannot be used effectively. More specifically, only the fluorescence emitted from a part of the fluorescence extraction region is effectively used. That is, the usable part is limited in the fluorescence extraction region. For this reason, since the fluorescence extracted from other than the usable portion of the fluorescence extraction area cannot be effectively used, the available fluorescent light flux is reduced.
In the example of this figure, the area of the excitation light incident area is 11 mm 2 (2.5 mm × 4.4 mm), and the area of the fluorescence extraction area is 5.27 mm 2 (1.7 mm × 3.1 mm). The area of the excitation light incident area is 48%.

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。 Further, as shown in FIG. 2, the fluorescence extraction region is preferably formed in the central portion of the excitation light incident region, that is, the central portion of the surface of the fluorescent plate 21.
By forming the fluorescence extraction region at the center of the excitation light incident region, the fluorescence L1 generated inside the fluorescence plate 21 can be emitted from the fluorescence extraction region to the outside with high efficiency.
Thus, when the fluorescence extraction region is formed in the central portion of the excitation light incident region, the area of the fluorescence extraction region is particularly 28 to 88% of the area of the excitation light incident region. preferable.

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。 In the concavo-convex structure 24, the period d is preferably the size of a range (Bragg's condition) in which diffraction of fluorescence emitted from the phosphor constituting the fluorescent member 22 occurs.
Specifically, the period d of the concavo-convex structure 24 is a value obtained by dividing the peak wavelength of the fluorescence radiated from the phosphor by the refractive index of the material (specifically, translucent material) constituting the concavo-convex structure 24. (Hereinafter referred to as “optical length”) or a value of several times the optical length.
In the present invention, the period of the concavo-convex structure means a center-to-center distance (nm) between convex portions adjacent to each other in the concavo-convex structure.
By setting the period d of the concavo-convex structure 24 to a size in which the diffraction of the fluorescence L1 generated inside the fluorescent plate 21 occurs, the fluorescence L1 can be emitted to the outside from the fluorescence extraction region with high efficiency.

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。 Moreover, it is preferable that the aspect ratio which is ratio (h / d) of the height h of the convex part 25 with respect to the period d in the uneven structure 24 is 0.2 or more.
By setting the aspect ratio of the concavo-convex structure 24 to 0.2 or more, the fluorescence emitted from the phosphor constituting the fluorescent member 22 can be extracted from the fluorescence extraction region to the outside with high efficiency.

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。 The excitation light incident region includes a region other than the region also serving as the fluorescence extraction region, that is, a region other than the region where the concavo-convex structure 24 is formed (hereinafter also referred to as “incident region”). The incident area is flat. Since the incident area is made flat in this manner, total reflection due to critical angle reflection occurs in the incident area based on Fresnel's law, and thereby the fluorescence L1 generated inside the fluorescent plate 21 is emitted. Is suppressed.
Here, the reason why the fluorescence L1 generated inside the fluorescent plate 21 is suppressed from being emitted in the flat incident region and extracted to the outside with high efficiency in the fluorescent extraction region having the concavo-convex structure 24 will be described.
When the incident angle with respect to the surface of the fluorescent plate 21 (interface between the fluorescent plate and air) is less than the critical angle, the fluorescent light L1 generated inside the fluorescent plate 21 is transmitted light that passes through the surface of the fluorescent plate 21. It is taken out from the surface.
In addition, when the incident angle of the fluorescence L1 with respect to the surface of the fluorescent plate 21 is greater than or equal to the critical angle, the incident region is flat. Therefore, the fluorescence L1 is totally reflected on the surface of the fluorescent plate 21 as reflected light. It goes to the inside of the fluorescent plate 21. Therefore, it is not taken out from the incident area. On the other hand, since the uneven structure 24 is formed in the fluorescence extraction region, the fluorescence L1 is diffracted by the uneven structure 24 in the fluorescence extraction region. Therefore, it is extracted outside as diffracted light.

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。 The translucent material constituting the translucent material layer 23 is preferably an inorganic material because the energy for exciting the phosphor in the fluorescent plate 21 has an excitation density of about 5 W / mm 2 or more. Further, the translucent material preferably has a thermal expansion coefficient equivalent to that of the fluorescent member 22 from the viewpoint of adhesion to the fluorescent member 22.
Further, in the translucent material layer 23, a translucent material constituting a portion for forming an incident region (hereinafter also referred to as “incident portion”) and a portion for forming a fluorescence extraction region (hereinafter, “ The light-transmitting material constituting the “incident / exit portion” may be the same or different.
In the example of this figure, the translucent material constituting the incident portion and the translucent material constituting the incident / exit portion are the same.

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。 As the translucent material constituting the incident / exit portion, it is preferable to use a material having a refractive index larger than the refractive index of the fluorescent member 22.
When a material having a higher refractive index than that of the fluorescent member 22 is used as the translucent material constituting the incident / exit portion, the fluorescence L1 generated in the fluorescent member 22 is generated at the interface between the fluorescent member 22, the incident / external portion and the interface. There is no total reflection. In addition, the fluorescence L1 that has entered the fluorescent member 22, the incident / exit portion and the interface is refracted so that the emission angle at the interface is reduced by transmitting through the interface. Therefore, since the traveling direction of the fluorescence L1 is changed at the interface between the fluorescence member 22 and the incident / exit portion, the fluorescence L1 is suppressed from being confined inside the fluorescence plate 21. As a result, the fluorescence L1 can be emitted from the fluorescence extraction region to the outside with high efficiency. In addition, it is possible to form the concavo-convex structure 27 having a small period d. Therefore, since the convex portion 25 constituting the concavo-convex structure 24 can be designed with a small height even if the aspect ratio is large, the concavo-convex structure 24 can be easily formed. For example, when the nanoprint method is used, a mold can be easily produced or imprinted.
Further, the translucent material constituting the incident portion may have a refractive index larger or smaller than the refractive index value of the fluorescent member 22.

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。 Examples of the translucent material constituting the translucent material layer 23 include alumina (Al 2 O 3 ), hafnium oxide (HfO 2 ), magnesium oxide (MgO), tin oxide (SnO 2 ), and tungsten oxide (WO 3 ). , Yttrium oxide (Y 2 O 3 ), indium tin oxide (ITO), zirconia (ZrO 2 ), tantalum oxide (Ta 2 O 5 ), titanium oxide (TiO 2 ), niobium oxide (Nb 2 O 5 ) and other metals Examples thereof include oxides and mixtures of zirconia (ZrO 2 ) and titanium oxide (TiO 2 ).
Among these, since it has a thermal expansion coefficient approximate to the thermal expansion coefficient (6 × 10 −6 to 8 × 10 −6 / K) of the phosphor (LuAG, YAG, CASN, SCASN), zirconia (Thermal expansion coefficient 10.5 × 10 −6 / K), indium tin oxide (thermal expansion coefficient 6.8 × 10 −6 / K) and titanium oxide (thermal expansion coefficient 7.9 × 10 −6 / K) preferable. In particular, zirconia is more preferable because of its small absorption coefficient (specifically, 13 cm −1 (absorption coefficient for light having a wavelength of 550 nm)). Moreover, since it has a refractive index higher than the refractive index (1.85) of fluorescent substance (LuAG, YAG), it is titania (refractive index 2.0-2.35), zirconia (refractive index 1 .. 8 to 2.15) are preferable. Zirconia can be suitably used as a translucent material constituting the incident / exit portion and a translucent material constituting the incident portion.
Moreover, the thickness of the translucent material layer 23 is 0.01-1.0 micrometer, for example.

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。 In the translucent material layer 23, the uneven structure 24 can be formed using a sol-gel method and a nanoimprint method. Specifically, a sol-like material containing an alkoxide such as zirconium is applied to the surface of the fluorescent member 22 by, for example, a spin coating method, heat-treated in a state in which the mold is pressed, and released. Heat treatment is performed. By this heat treatment, the reaction (hydrolysis and polycondensation) proceeds, and a translucent material layer 23 made of an inorganic material is formed.
Moreover, the uneven structure 24 of the translucent material layer 23 can also be formed by a nanoimprint method and a dry etching process. Specifically, a resist is applied to the surface of the rectangular flat light-transmitting material layer by, for example, spin coating, and then the resist coating film is patterned by, for example, nanoimprinting. Thereafter, a light-transmitting material layer 23 having a concavo-convex structure 24 on the surface is formed by performing a dry etching process.

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。 The fluorescent member 22 contains a phosphor. Specifically, the fluorescent member 22 is made of a single crystal or polycrystalline phosphor, or a mixture of a single crystal or polycrystalline phosphor and a ceramic binder. It consists of a knot. That is, the fluorescent member 22 is composed of a single crystal or polycrystalline phosphor.
Here, in the sintered body of the mixture of the phosphor and the ceramic binder used as the fluorescent member 22, nano-sized alumina particles are used as the ceramic binder. And this sintered compact is obtained by mixing several mass%-several tens mass% ceramic binder with respect to 100 mass% of fluorescent substance, pressing the mixture, and baking.
Since the fluorescent member 22 is made of a single crystal or polycrystalline phosphor, the fluorescent member 22 has high thermal conductivity. Therefore, in the fluorescent member 22, since the heat generated by the irradiation of the excitation light L is efficiently exhausted, the fluorescent member 22 is suppressed from becoming high temperature.

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。 The single crystal phosphor constituting the fluorescent member 22 can be obtained, for example, by the Czochralski method. Specifically, the seed crystal is brought into contact with the melted raw material in the crucible, and in this state, the seed crystal is pulled up in the vertical direction while rotating the seed crystal to grow the single crystal on the seed crystal. The body is obtained.
Moreover, the polycrystalline fluorescent substance which comprises the fluorescent member 22 can be obtained as follows, for example. First, raw materials such as a base material, an activator, and a firing aid are pulverized by a ball mill or the like to obtain raw material fine particles of submicron or less. Next, the raw material fine particles are sintered by, for example, a slip casting method. Thereafter, a polycrystalline phosphor having a porosity of 0.5% or less, for example, is obtained by subjecting the obtained sintered body to hot isostatic pressing.

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。 Specific examples of the phosphor constituting the fluorescent member 22 include YAG (Y 3 Al 5 O 12 ), LuAG, (Lu 3 Al 5 O 12 ), CASN (CaAlSiN 3 : Eu), and SCASN ((Sr, Ca). AlSiN 3 : Eu) and the like.

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。   In addition, the thickness of the fluorescent member 22 is, for example, 0.05 to 2.0 mm from the viewpoint of the conversion efficiency (quantum yield) between the excitation light L and fluorescence and the exhaust heat property.

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。 The substrate 31 can use copper, a Mo—Cu alloy (copper content ratio: 15%, 30%), and a casting material of copper and carbon.
Further, the substrate 31 has a thermal expansion coefficient difference of 5 ppm / K (5 × 10 −6 / K) or less with respect to the fluorescent plate 21 (fluorescent member 22) in consideration of peeling of the fluorescent plate 21 from the substrate 31. Therefore, a material having a thermal conductivity of 150 W · m −1 K −1 or more is desirable.
Moreover, the thickness of the board | substrate 31 is 0.5-5.0 mm, for example.

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。 Further, in the fluorescent light source device 10, a fluorescent reflection film that reflects the fluorescence L <b> 1 toward the inside of the fluorescent plate 21 (hereinafter also referred to as “surface fluorescent reflective film”) is provided in the incident region on the surface of the fluorescent plate 21. It is preferable to be provided.
By providing the surface fluorescent reflection film in the incident region, the incident region, that is, the region other than the fluorescence extraction region in the excitation light incident region has a fluorescence reflectivity that reflects the fluorescence toward the inside of the fluorescent plate 21 It becomes. Therefore, it is possible to prevent the fluorescence L1 generated inside the fluorescent plate 21 from being emitted from the incident region to the outside. As a result, the fluorescence L1 generated inside the fluorescent plate 21 can be emitted to the outside with high efficiency from the fluorescence extraction region. In addition, since the incident region can have various shapes, a great degree of design freedom can be obtained for the fluorescent light source device 10.

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。 As the surface fluorescent reflection film, a multilayer film having a function of transmitting the excitation light L irradiated to the fluorescent light emitting member 20 and reflecting the fluorescent light L1 generated inside the fluorescent plate 21 is used. As this multilayer film, silica (SiO 2 ), silicon nitride (SiN), zirconia (ZrO 2 ), silicon monoxide (SiO), titanium oxide (TiO 2 ), tantalum oxide (Ta 2 O 3 ) and niobium oxide ( A layer in which two or more layers of substances selected from Nb 2 O 5 ) are stacked can be used.

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。   In the fluorescent light source device 10, the excitation light L that is laser light emitted from the semiconductor laser 11 is converted into parallel rays by the collimator lens 15. Thereafter, the excitation light L passes through the dichroic mirror 16 and is irradiated substantially perpendicularly to the excitation light incident area of the fluorescent plate 21 in the fluorescent light emitting member 20, that is, the surface of the light transmissive material layer 23. The light enters the fluorescent member 22 through the conductive material layer 23. And in the fluorescent member 22, the fluorescent substance which comprises the said fluorescent member 22 is excited. Thereby, fluorescence is emitted in the fluorescent member 22. Most of the fluorescence is emitted from the fluorescence extraction region, that is, the region where the concavo-convex structure 24 is formed on the surface of the light transmissive material layer 23, reflected in the vertical direction by the dichroic mirror 16, and then the fluorescence light source device. 10 is emitted to the outside.

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。 In such a fluorescent light source device 10, an excitation light incident region is formed on the entire surface of the fluorescent plate 21, and the fluorescence extraction by the concavo-convex structure 24 is performed on a part (central portion) of the surface of the fluorescent plate 21. A region is formed. This fluorescence extraction region can be made to have a desired area under the condition that it is smaller than the surface area of the excitation light incident region, that is, the surface of the fluorescent plate 21.
Therefore, as will be apparent from the experimental examples described later, the fluorescent plate 21 has a high heat exhausting property, and the heat generated by the irradiation of the excitation light L in the fluorescent plate 21 is dissipated with high efficiency, and the temperature of the fluorescent plate 21 is increased. The rise is suppressed. Therefore, it is possible to suppress a reduction in the amount of fluorescent light due to the occurrence of temperature quenching in the phosphor. In addition, since the fluorescence L1 generated in the fluorescent plate 21 can be extracted with high efficiency from the fluorescence extraction region having a desired small area, a high fluorescent light flux can be obtained.
Therefore, according to the fluorescent light source device 10, even when the incident power of the excitation light from the semiconductor laser 11 is large, the fluorescent light L1 can be generated with high efficiency, and the fluorescent light L1 can be used with high efficiency. The reason why such an effect is obtained will be described. The fluorescent plate 21 inevitably has a large fluorescence extraction area with an increase in the excitation light incident area. Therefore, the fluorescent plate 21 is used in comparison with a conventionally known fluorescent plate in which the excitation light incident area and the fluorescence extraction area have the same area, that is, the surface of which is the excitation light incident surface and the fluorescence extraction surface. The excitation light incident area can be widened without the adverse effect of reducing the possible fluorescent light flux. In the fluorescent plate 21, the excitation density is reduced by increasing the excitation light incident area, and the conversion loss to fluorescence due to the luminance saturation of the fluorescent member 22 is reduced.

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。   Further, in the fluorescent light source device 10, the fluorescent plate 21 includes a light transmissive material layer 23 on the surface of the fluorescent member 22, and a concavo-convex structure 24 is formed on the surface of the light transmissive material layer 23. Therefore, since it is not necessary for the fluorescent member 22 to have a concavo-convex structure, the concavo-convex structure 24 can be easily formed.

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。 FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating the structure of the fluorescent light emitting member in the second embodiment of the fluorescent light source device of the present invention.
In this fluorescent light source device, the fluorescent plate 21 constituting the fluorescent light emitting member 20 is provided on a rectangular plate-like substrate 31 as shown in FIG.
The fluorescent plate 21 includes a rectangular flat plate-shaped fluorescent member 22 and a translucent material layer 23 formed at the center on the surface of the fluorescent member 22 (upper surface in FIG. 3). The translucent material layer 23 has an uneven structure 24 formed on the entire surface (upper surface in FIG. 3). The uneven structure 24 has a frustum shape (specifically, a truncated cone shape). The convex portions 25 are periodically arranged. A fluorescent reflection layer 29 is formed on the surface of the fluorescent member 22 in the entire region where the light transmissive material layer 23 is not formed, that is, in a region other than the region where the light transmissive material layer 23 is formed. .
In the fluorescent plate 21, an excitation light incident area and a fluorescent light extraction area are formed on the surface of the fluorescent plate 21. Specifically, the entire surface of the fluorescent plate 21, that is, the entire surface of the translucent material layer 23 and the entire surface of the fluorescent reflecting layer 29 are used as the excitation light incident region. The entire surface is a fluorescence extraction region. In the excitation light incident area, the entire surface of the fluorescent reflection layer 29 is an incident area.
Further, a back light reflecting film (not shown) is provided on the back surface (lower surface in FIG. 3) of the fluorescent member 22, and a rectangular annular diffusion member 34 is in close contact with the side surface of the fluorescent member 22. It is provided in the state. Further, for example, a heat radiating member (not shown) is disposed on the back surface of the substrate 31, and the heat radiating means is constituted by the heat radiating member and the substrate 31. The substrate 31, the fluorescent member 22, and the translucent material layer 23 are configured such that the translucent material layer 23 is formed on a part of the surface of the fluorescent member 22 and is formed on the entire surface of the translucent material layer 23. Except that the uneven structure 24 is formed, it is the same as the fluorescent light source device of FIG.
As described above, the fluorescent light source device of FIG. 3 has the same configuration as the fluorescent light source device 10 of FIG. 1 except that the configuration of the fluorescent plate 21 is different.
In the example of this figure, the fluorescence extraction region is rectangular.

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。 The fluorescent reflection layer 29 is made of a multilayer film having a function of transmitting the excitation light applied to the fluorescent light emitting member 20 and reflecting the fluorescence generated inside the fluorescent plate 21. As this multilayer film, those exemplified as the surface fluorescent reflection film provided in the incident region in the fluorescent light source device 10 of FIG. 1 can be used.
By providing the fluorescent reflection layer 29, the incident region in the excitation light incident region, that is, the region other than the fluorescent light extraction region has a fluorescent reflectivity that reflects the fluorescent light L1 toward the inside of the fluorescent plate 21. Yes.

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。   In the fluorescent light source device, excitation light that is laser light emitted from a semiconductor laser is converted into parallel rays by a collimator lens. Thereafter, the excitation light passes through the dichroic mirror and is irradiated substantially perpendicularly to the excitation light incident area of the fluorescent plate 21 in the fluorescent light emitting member 20, that is, the surface of the light transmissive material layer 23 and the surface of the fluorescent reflection layer 29. Then, the light enters the fluorescent member 22 through the light transmissive material layer 23 and the fluorescent reflection layer 29. And in the fluorescent member 22, the fluorescent substance which comprises the said fluorescent member 22 is excited. Thereby, fluorescence is emitted in the fluorescent member 22. The fluorescence is emitted from the fluorescence extraction region, that is, the surface of the translucent material layer 23 on which the concavo-convex structure 24 is formed, reflected in the vertical direction by the dichroic mirror, and then emitted to the outside of the fluorescent light source device.

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。 According to the fluorescent light source device of FIG. 3, similarly to the fluorescent light source device 10 of FIG. 1, even if the excitation light from the semiconductor laser has a large excitation energy, the excitation energy of the excitation light is effectively used. Thus, fluorescence can be generated with high efficiency inside the fluorescent plate 21, and the fluorescence can be used with high efficiency.
Further, in the fluorescent light source device of FIG. 3, since the fluorescent plate 21 is provided with the translucent material layer 23 on the surface of the fluorescent member 22, the fluorescent member 22 needs to have an uneven structure. Therefore, formation of the concavo-convex structure 24 is facilitated.

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。   Further, in the fluorescent light source device of FIG. 3, an incident region is constituted by the surface of the fluorescent reflection layer 29, and the incident region has fluorescence reflectivity. Therefore, the fluorescence generated inside the fluorescent plate 21 is not extracted from the incident region, that is, the region other than the fluorescent extraction region on the surface of the fluorescent plate 21. As a result, the fluorescence generated inside the fluorescent plate can be utilized with higher efficiency.

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。 FIG. 4 is an explanatory plan view showing a configuration of a fluorescent light emitting member in the third embodiment of the fluorescent light source device of the present invention, and FIG. 5 is an explanatory sectional view of the fluorescent plate in FIG.
In this fluorescent light source device, the fluorescent plate 21 constituting the fluorescent light emitting member 20 is provided on a rectangular substrate 31 as shown in FIG.
The fluorescent plate 21 includes a rectangular flat plate-shaped fluorescent member 22 and a translucent material layer 23 formed at the center on the surface of the fluorescent member 22 (upper surface in FIG. 5). The translucent material layer 23 has a concavo-convex structure 24 formed at the center of the surface (the upper surface in FIG. 5). The concavo-convex structure 24 has a frustum shape (specifically, a truncated cone shape). ) Convex portions 25 are periodically arranged.
In the fluorescent plate 21, an excitation light incident area and a fluorescent light extraction area are formed on the surface of the fluorescent plate 21. Specifically, the entire surface of the fluorescent plate 21, that is, the entire surface of the translucent material layer 23 and the region other than the region where the translucent material layer 23 is formed on the surface of the fluorescent member 22 (hereinafter “surface exposure”). The region is also referred to as an “region”.) Is an excitation light incident region, and the entire surface of the translucent material layer 23 is a fluorescence extraction region. In the excitation light incident area, the surface exposed area is an incident area.
Further, a back surface light reflecting film (not shown) is provided on the back surface (lower surface in FIG. 5) of the fluorescent member 22, and a rectangular annular diffusion member 34 is in close contact with the side surface of the fluorescent member 23. It is provided in the state. Further, for example, a heat radiating member (not shown) is disposed on the back surface of the substrate 31, and the heat radiating means is constituted by the heat radiating member and the substrate 31. The substrate 31, the fluorescent member 22, and the translucent material layer 23 are configured such that the translucent material layer 23 is formed on a part of the surface of the fluorescent member 22 and is formed on the entire surface of the translucent material layer 23. Except that the uneven structure 24 is formed, it is the same as the fluorescent light source device 10 of FIG.
As described above, the fluorescent light source device of FIG. 4 is the same as the fluorescent light source device of FIG. 3, but the fluorescent reflection layer 29 is not provided on the fluorescent plate 21, and the surface exposed region is formed on the surface of the fluorescent plate 21. Except for the above, it has the same configuration as the fluorescent light source device of FIG.
In the example of this figure, the fluorescence extraction region is rectangular.

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。   The surface exposed area is constituted by the peripheral edge portion of the surface of the fluorescent plate 21, and is thus flat. Since the surface exposed region is made flat in this manner, total reflection due to critical angle reflection occurs in the surface exposed region based on Fresnel's law, and thereby the fluorescence generated inside the fluorescent plate 21 is emitted. It is suppressed.

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。   In the fluorescent light source device, excitation light that is laser light emitted from a semiconductor laser is converted into parallel rays by a collimator lens. Thereafter, the excitation light passes through the dichroic mirror and is irradiated substantially perpendicularly to the excitation light incident area of the fluorescent plate 21 in the fluorescent light emitting member 20, that is, the surface of the light transmissive material layer 23 and the surface exposed area. The light enters the fluorescent member 22 through the light transmissive material layer 23 or directly. And in the fluorescent member 22, the fluorescent substance which comprises the said fluorescent member 22 is excited. Thereby, fluorescence is emitted in the fluorescent member 22. Most of the fluorescence is emitted from the fluorescence extraction region, that is, the surface of the translucent material layer 23 on which the concavo-convex structure 24 is formed, reflected in the vertical direction by the dichroic mirror, and then outside the fluorescence light source device. Emitted.

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。 According to the fluorescent light source device of FIG. 4 and FIG. 5, the excitation energy of the excitation light is effective even when the excitation light from the semiconductor laser has a large excitation energy, like the fluorescent light source device 10 of FIG. Can be used to generate fluorescence with high efficiency inside the fluorescent plate, and the fluorescence can be used with high efficiency.
4 and 5, the fluorescent plate 21 includes a light-transmitting material layer 23 on the surface of the fluorescent member 22, and the uneven structure 24 is formed on the surface of the light-transmitting material layer 23. Is. Therefore, since it is not necessary for the fluorescent member 22 to have a concavo-convex structure, the concavo-convex structure 24 can be easily formed.

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。 FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating the structure of the fluorescent light emitting member in the fourth embodiment of the fluorescent light source device of the present invention.
In this fluorescent light source device, the fluorescent plate 21 constituting the fluorescent light emitting member 20 is provided on a rectangular plate-like substrate 31 as shown in FIG. The fluorescent plate 21 has a fluorescent member 41 having a substantially rectangular flat plate shape. An uneven structure 42 is formed at the center of the surface of the fluorescent member 41 (upper surface in FIG. 6). The concavo-convex structure 42 is formed by periodically arranging substantially conical (specifically, conical) convex portions 43. Further, a region other than the region where the uneven structure 42 is formed on the surface of the fluorescent member 41 is a flat surface.
In the fluorescent plate 21, an excitation light incident region and a fluorescence extraction region are formed on the surface of the fluorescent plate 21, that is, on the surface of the fluorescent member 41. Specifically, on the surface of the fluorescent member 41, the entire surface is the excitation light incident region, and the central part where the concavo-convex structure 42 is formed is the fluorescence extraction region. In the excitation light incident region, a region other than the central portion where the concavo-convex structure 42 is formed is an incident region. Further, a back surface light reflecting film (not shown) is provided on the back surface (lower surface in FIG. 6) of the fluorescent member 41, and a rectangular annular diffusion member 34 is in close contact with the side surface of the fluorescent member 41. It is provided in the state. Further, for example, a heat radiating member (not shown) is disposed on the back surface of the substrate 31, and the heat radiating means is constituted by the heat radiating member and the substrate 31. The configurations of the substrate 31 and the fluorescent member 41 are the same as those of the fluorescent light source device of FIG. 1 except that the concave-convex structure 42 is directly formed at the center of the surface of the fluorescent member 41.
As described above, the fluorescent light source device of FIG. 6 has the same configuration as the fluorescent light source device of FIG. 1 except that the configuration of the fluorescent plate 21 is different.
In the example of this figure, the fluorescence extraction region is rectangular.

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。 In the concavo-convex structure 42, the period d is preferably the size of a range (Bragg's condition) in which diffraction of fluorescence emitted from the phosphor constituting the fluorescent member 41 occurs.
By setting the period d of the concavo-convex structure 42 to a size within a range where the fluorescence diffraction generated in the fluorescent member 41 is generated, the fluorescence is efficiently emitted from the fluorescent extraction region on the surface of the fluorescent plate 21 (the surface of the fluorescent member 41). The light can be emitted to the outside.

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。 Moreover, it is preferable that the aspect ratio which is ratio (h / d) of the height h of the convex part 43 with respect to the period d in the uneven structure 42 is 0.2 or more.
By setting the aspect ratio of the concavo-convex structure 42 to 0.2 or more, the fluorescence extracted region on the surface of the fluorescent plate 21 (the surface of the fluorescent member 41) can be highly efficiently emitted from the phosphor constituting the fluorescent member 41. Can be taken out from the outside.

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。   Such a concavo-convex structure 42 can be formed by a nanoimprint method and a dry etching process. Specifically, a resist is applied to the surface of the rectangular flat fluorescent member by, for example, spin coating, and then the resist coating film is patterned by, for example, nanoimprinting. Thereafter, the concavo-convex structure 42 is formed by performing a dry etching process.

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。   On the surface of the fluorescent plate 21, the region other than the incident region, that is, the region where the concavo-convex structure 42 is formed is constituted by the peripheral portion of the surface of the fluorescent plate 21, and is thus flat. Since the incident area is made flat as described above, total reflection occurs due to critical angle reflection based on Fresnel's law in this incident area, thereby emitting fluorescence generated inside the fluorescent plate 21. It is suppressed.

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。 In the fluorescent light source device, it is preferable that a surface fluorescent reflection film is provided in the incident region.
By providing the surface fluorescent reflection film in the incident region, the incident region, that is, the region other than the fluorescence extraction region in the excitation light incident region has a fluorescence reflectivity that reflects the fluorescence toward the inside of the fluorescent plate 21 It is said. Therefore, it is possible to prevent the fluorescence generated inside the fluorescent plate 21 from exiting from the incident region. As a result, the fluorescence generated inside the fluorescent plate 21 can be emitted to the outside with high efficiency from the fluorescence extraction region. In addition, since the incident region can have various shapes, a great degree of design freedom can be obtained for the fluorescent light source device.

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。   In the fluorescent light source device, excitation light that is laser light emitted from a semiconductor laser is converted into parallel rays by a collimator lens. Thereafter, the excitation light passes through the dichroic mirror, is irradiated substantially perpendicularly to the excitation light incident area of the fluorescent plate 21 in the fluorescent light emitting member 20, that is, the surface of the fluorescent member 41, and is incident on the fluorescent member 41. . And in the fluorescent member 41, the fluorescent substance which comprises the said fluorescent member 41 is excited. Thereby, fluorescence is emitted in the fluorescent member 41. Most of the fluorescence is emitted from the fluorescence extraction region, that is, the region where the concavo-convex structure 42 is formed on the surface of the fluorescent member 41, reflected in the vertical direction by the dichroic mirror, and then emitted to the outside of the fluorescence light source device. Is done.

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。   According to the fluorescent light source device of FIG. 6, similarly to the fluorescent light source device of FIG. 1, even if the excitation light from the semiconductor laser has a large excitation energy, the excitation energy of the excitation light is effectively used. It is possible to generate fluorescence with high efficiency inside the fluorescent plate and use the fluorescence with high efficiency.

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。 FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating the structure of the fluorescent light emitting member in the fifth embodiment of the fluorescent light source device of the present invention.
In this fluorescent light source device, the fluorescent plate 21 constituting the fluorescent light emitting member 20 is provided on a rectangular plate-like substrate 31 as shown in FIG. This fluorescent plate 21 has a rectangular flat fluorescent member 41. An uneven structure 42 is formed at the center of the surface of the fluorescent member 41 (upper surface in FIG. 7). The concavo-convex structure 42 is formed by periodically arranging substantially conical (specifically, conical) convex portions 43. Further, a region other than the region where the uneven structure 42 is formed on the surface of the fluorescent member 41 is a flat surface.
In the fluorescent plate 21, an excitation light incident region and a fluorescence extraction region are formed on the surface of the fluorescent plate 21, that is, on the surface of the fluorescent member 41. On the surface of the fluorescent member 41, the entire surface is an excitation light incident region, and a region where the concavo-convex structure 42 is formed is a fluorescence extraction region. That is, the excitation light incident area includes a fluorescence extraction area. In the excitation light incident region, a region other than the central portion where the concavo-convex structure 42 is formed is an incident region.
Further, on the upper side of the surface of the fluorescent plate 21 (the surface of the fluorescent member 41), a wavelength selection member 45 having a substantially rectangular flat plate shape and having a vertical and horizontal dimension larger than the surface of the fluorescent member 41 is supported by the support mechanism. Has been provided. The wavelength selection member 45 is formed by laminating a rectangular flat plate-shaped translucent substrate 46 and a rectangular frame-shaped multilayer filter 47 provided at the peripheral edge of the lower surface (the lower surface in FIG. 7) of the translucent substrate 46. It consists of the body. The multilayer filter 47 has an opening 47A having the same size as the fluorescence extraction region at the center. The wavelength selection member 45 is arranged so that the opening 47A of the multilayer filter 47 faces the fluorescence extraction region.
Further, a back light reflecting film (not shown) is provided on the back surface (lower surface in FIG. 7) of the fluorescent member 41, and a rectangular annular diffusion member 34 is in close contact with the side surface of the fluorescent member 41. It is provided in the state. Further, for example, a heat radiating member (not shown) is disposed on the back surface of the substrate 31, and the heat radiating means is constituted by the heat radiating member and the substrate. The configurations of the substrate 31 and the fluorescent member 41 are the same as those of the fluorescent light source device of FIG. 1 except that the concave-convex structure 42 is directly formed at the center of the surface of the fluorescent member 41.
As described above, the fluorescent light source device of FIG. 7 has the same configuration as the fluorescent light source device of FIG. 6 except that the wavelength selection member 45 is provided in the fluorescent light source device of FIG.
In the example of this figure, the fluorescence extraction region is rectangular. Further, the wavelength selection member 45 is disposed to face the surface of the fluorescent member 41 and the surface of the diffusing member 34 (upper surface in FIG. 7).

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。   It is preferable that the wavelength selection member 45 is in a state slightly separated from the fluorescent plate 21 from the viewpoint of the exhaust heat property of the fluorescent plate 21.

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。   The separation distance between the wavelength selection member 45 and the fluorescent plate 21 is preferably 0.1 to 1 mm.

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。 The translucent substrate 46 transmits the excitation light applied to the fluorescent light emitting member 20 and the fluorescence generated inside the fluorescent plate 21. In addition, since the translucent substrate 46 is disposed so as to cover the surface of the fluorescent plate 21 with a slight gap, it has a function of protecting the surface of the fluorescent plate 21 (the surface of the fluorescent member). doing.
As a material constituting the translucent substrate 46, quartz glass, BK7, sapphire, or the like can be used.

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。 The multilayer filter 47 transmits the excitation light applied to the fluorescent light emitting member 20 and reflects the fluorescent light generated inside the fluorescent plate 21.
As the multilayer filter 47, a filter made of a multilayer film exemplified as the surface fluorescent reflection film provided in the incident region in the fluorescent light source device 10 of FIG. 1 can be used.

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。   In the fluorescent light source device, excitation light that is laser light emitted from a semiconductor laser is converted into parallel rays by a collimator lens. Thereafter, the excitation light passes through the dichroic mirror and is irradiated substantially perpendicularly to the excitation light incident area of the fluorescent plate 21 in the fluorescent light emitting member 20, that is, the surface of the fluorescent member 41 via the wavelength selection member 45, The light enters the fluorescent member 41. And in the fluorescent member 41, the fluorescent substance which comprises the said fluorescent member 41 is excited. Thereby, fluorescence is emitted in the fluorescent member 41. Most of the fluorescence is emitted from the fluorescence extraction region, that is, the region where the concavo-convex structure 42 is formed on the surface of the fluorescent member 41, passes through the wavelength selection member 45, and is reflected in the vertical direction by the dichroic mirror. The light is emitted outside the fluorescent light source device.

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。   According to the fluorescent light source device of FIG. 7, similarly to the fluorescent light source device 10 of FIG. 1, even if the excitation light from the semiconductor laser has a large excitation energy, the excitation energy of the excitation light is effectively used. Thus, fluorescence can be generated with high efficiency inside the fluorescent plate, and the fluorescence can be used with high efficiency.

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。 In the fluorescent light source device of FIG. 7, since the wavelength selection member 45 is disposed above the surface of the fluorescent plate 21, the fluorescence generated inside the fluorescent plate 21 is a multilayer film of the wavelength selection member 45. Outgoing from the region where the filter 47 is disposed outward (upward in FIG. 7) can be prevented. Further, the fluorescence emitted to the outside from the incident region can be reflected by the multilayer filter 47 toward the fluorescence plate 21 and can be incident on the fluorescence plate 21. Therefore, the fluorescence generated inside the fluorescent plate 21 can be used with higher efficiency.
Furthermore, when the wavelength selection member 45 is provided, the surface of the fluorescent plate 21 is protected by the wavelength selection member 45. Therefore, for example, in the process of assembling the constituent members in the manufacturing process of the fluorescent light source device, the occurrence of damage due to the contact of the other constituent members (for example, the dichroic mirror) with the convex portion 43 is suppressed. .

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。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made.
For example, if the fluorescent plate has a fluorescence extraction region with a concavo-convex structure formed on the surface irradiated with excitation light, and the area of the fluorescence extraction region is smaller than the area of the excitation light incident region, various types can be used. The configuration can be adopted.
As a specific example, for example, the shape of the fluorescence extraction region in the fluorescent plate is not limited to the rectangular shape as shown in FIGS. 2 to 7, and various shapes can be used depending on the usage of the fluorescent light source device. can do. Specifically, the shape may be circular. For example, in the fluorescent light source device of FIG. 1, as an example in which the shape of the fluorescent light extraction region is circular, the area of the fluorescent light extraction region is 5.31 mm 2 (outside The diameter is 2.6 mm) and is 48% of the area of the excitation light incident area.
Further, the formation position of the fluorescence extraction region on the surface of the fluorescent plate is not limited to the central portion.

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。   Moreover, the structure of the whole fluorescence light source device is not limited to what is shown in FIG. 1, A various structure is employable. For example, in the fluorescent light source device according to FIG. 1, the light of one laser light source (for example, a semiconductor laser) is used. However, there are a plurality of laser light sources, and a condensing lens is arranged in front of the fluorescent plate to collect light. The form which irradiates light to a fluorescence plate may be sufficient. In addition, the excitation light is not limited to the light from the laser light source, but may be one that condenses the LED light as long as it can excite the fluorescent plate, and further from a lamp in which mercury, xenon, or the like is enclosed. It may be light. When a light source having a width in the radiation wavelength such as a lamp or LED is used, the wavelength of the excitation light is a main radiation wavelength region emitted from the lamp or the like. However, the present invention is not limited to this.

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。   Hereinafter, experimental examples performed for confirming the effects of the present invention will be described.

（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。 (Experimental example 1)
A fluorescent member (material: LuAG) having a rectangular flat plate shape with a vertical dimension of 4.4 mm, a horizontal dimension of 2.5 mm, and a thickness of 0.13 mm was prepared. A frustoconical projection (25) is periodically arranged in a region having a vertical dimension of 3.1 mm and a horizontal dimension of 1.7 mm at the center of the rectangular flat fluorescent member, and the period (d) is 460 nm. Then, by forming an uneven structure (42) having an aspect ratio of 0.8, a fluorescent plate (21) provided with a fluorescent member (41) was obtained.
And using the obtained fluorescence plate (21), the fluorescence light emission member (henceforth "fluorescence light emission member (A)") which has the structure of FIG. 6 was produced.

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。   Further, a fluorescent light emitting member (hereinafter referred to as “the fluorescent light emitting member (A)) having the same configuration as that of the fluorescent light emitting member (A) except that the uneven structure (42) is formed on the entire surface of the fluorescent plate (21) (surface of the fluorescent member (41)). A fluorescent light-emitting member (B) ") was prepared.

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。   The produced fluorescent light emitting member (A) and fluorescent light emitting member (B) are used as fluorescent light emitting members in the fluorescent light source device having the configuration of FIG. 1, and each of the fluorescent light emitting member (A) and the fluorescent light emitting member (B) Then, excitation light with various excitation energies was irradiated. And while measuring the fluorescent light beam radiate | emitted from the surface of the fluorescent member (41), the temperature (surface temperature) of the fluorescent member (41) was measured with the radiation thermometer. The results are shown in FIG. 8 and FIG. In FIG. 8 and FIG. 9, the measurement result concerning the fluorescent light emitting member (A) is shown by a solid line, and the measurement result concerning the fluorescent light emitting member (B) is shown by a one-dot chain line.

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。   As a result, in the fluorescent plate, on the surface irradiated with the excitation light, a fluorescence extraction region having a smaller area than the region irradiated with the excitation light is formed, and by forming an uneven structure in the fluorescence extraction region, It was confirmed that a temperature rise of the fluorescent plate can be suppressed and a high fluorescent light flux can be obtained.

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 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Fluorescent light source device 11 Semiconductor laser 15 Collimator lens 16 Dichroic mirror 20 Fluorescent light emitting member 21 Fluorescent plate 22 Fluorescent member 23 Translucent material layer 24 Concavity and convexity 25 Convex part 29 Fluorescent reflection layer 31 Substrate 34 Diffusion member 41 Fluorescent member 42 Concavity and convexity 43 Projection 45 Wavelength Selection Member 46 Translucent Substrate 47 Multilayer Filter 47A Opening

Claims (3)

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。 In a fluorescent light source device comprising a fluorescent plate that emits fluorescence by excitation light and a heat exhausting means that exhausts heat generated in the fluorescent plate,
In the fluorescent plate, a fluorescence extraction region is formed on the surface irradiated with excitation light, and the exhaust heat means is disposed on the back surface.
The fluorescence extraction region is formed by forming an uneven structure, and the area of the fluorescence extraction region is smaller than the area of the excitation light incident region irradiated with excitation light on the surface of the fluorescence plate. A fluorescent light source device. 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。   2. The fluorescent light source device according to claim 1, wherein an area of the fluorescence extraction region is 28 to 88% of an area of the excitation light incident region. 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。
2. The fluorescent light source device according to claim 1, wherein a region other than the fluorescence extraction region in the excitation light incident region has fluorescence reflectivity for reflecting fluorescence toward the inside of the fluorescent plate.
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