JP2017147049A

JP2017147049A - 発光装置

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Publication number: JP2017147049A
Application number: JP2016026139A
Authority: JP
Inventors: 要介前村; Yosuke Maemura; 宜幸高平; Yoshiyuki Takahira; 佳伸川口; Yoshinobu Kawaguchi; 一規安念; Kazunori Annen; 智洋坂上; Tomohiro Sakagami
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2016-02-15
Filing date: 2016-02-15
Publication date: 2017-08-24

Abstract

【課題】発光装置において高輝度の発光部を提供する。
【解決手段】発光装置（１００）において、ダイクロイック層（１８）は、発光部（１７）における青色光（Ｌｂ）の入射側の面に配されている。ダイクロイック層（１８）は、所定の波長範囲内にピーク波長を有する青色光（Ｌｂ）が法線を基準とした０°以上かつ所定角度以内の入射角で入射した場合に当該青色光（Ｌｂ）を反射する。また、ダイクロイック層（１８）は、青色光（Ｌｂ）が所定角度よりも大きい入射角で入射した場合に当該青色光（Ｌｂ）を透過し、上記波長範囲の上限値よりも長いピーク波長を有する光を透過する。
【選択図】図１

Description

本発明は、励起光を受けて蛍光を発する発光装置に関する。

近年、励起光源として発光ダイオード（ＬＥＤ，Light Emitting Diode）またはレーザダイオード（ＬＤ，Laser Diode）等の半導体発光素子と発光部（波長変換部材）とを組み合わせた様々な発光装置が開発されている。当該発光装置では、励起光源から発せられた励起光を、発光部（波長変換部材）に照射することによって発生した蛍光が利用される。

一例として、特許文献１には、プロジェクタ用に好適な光源として、所定の波長の光（すなわち蛍光）を高い効率で放射することを目的とした発光装置が開示されている。具体的には、特許文献１の図４に示される発光装置では、発光部が透光板上に形成されており、当該発光部の励起光が入射される側には、励起光を反射するとともに蛍光を透過するフィルタ部材が設けられている。なお、フィルタ部材には励起光を通過させる透過窓が形成されている。また、発光部の他面側（フィルタ部材が設けられている面の反対側）には、光反射部材が設けられている。

当該構成によれば、励起光源から出射された励起光の一部が発光部に含まれる蛍光体に吸収されなかった場合にも、当該励起光がフィルタ部材または光反射部材によって反射されて発光部に再度入射される。このように、特許文献１の発光装置は、励起光源からの励起光を効率的に蛍光に変換することを目的として構成されている。

特開２０１２−３８４５２号公報（２０１２年２月２３日公開）

しかしながら、特許文献１の発光装置において、フィルタ部材を透光板上に直接設けた場合には、発光部のサイズと透過窓のサイズをほぼ同じに設定する必要がある。このため、発光部に含まれる蛍光体に吸収されなかった励起光の多くが、透過窓を再び通過してしまう。このため、発光部の発光効率が低下してしまうため、高輝度の発光部を実現することが困難である。

他方、フィルタ部材を透光板からある程度離間させて設けた場合には、透過窓を通過する励起光の量は減るものの、フィルタ部材によって反射されて再び発光部に戻る励起光の光路長が長くなり、励起光が照射される面積が大きくなってしまう。そのため、発光部の面積が大きくなり、高輝度の発光部を実現することが困難である。このように、特許文献１の発光装置では、十分に高輝度の発光部を実現することができないという問題がある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、発光装置において高輝度の発光部を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る発光装置は、励起光を出射する励起光源と、所定の波長範囲内にピーク波長を有する光が、法線を基準とした０°以上かつ所定角度以内の入射角で入射した場合に当該光を反射するとともに、上記光が所定角度よりも大きい入射角で入射した場合に当該光を透過し、上記波長範囲の上限値よりも長いピーク波長を有する光を透過する光学フィルタと、上記励起光を受けて蛍光を発するとともに、上記光学フィルタが上記励起光の入射側の面に配された発光部と、光を反射する反射面を有し、当該反射面において上記発光部を支持する基板と、を備え、上記励起光は、上記波長範囲内にピーク波長を有するとともに、上記所定角度よりも大きい入射角で上記光学フィルタに入射する。

本発明の一態様に係る発光装置によれば、発光装置において高輝度の発光部を提供することが可能となるという効果を奏する。

本発明の実施形態１に係る発光装置の構成を示す図である。本発明の実施形態１に係る発光装置の別の構成を示す図である。（ａ）〜（ｃ）は、ダイクロイック層における光学特性の入射角度依存性を概略的に説明する図である。ガラス板上に設けられたダイクロイック層における光学特性の入射角度依存性の一例を示す図である。本発明の実施形態１に係る発光装置における、ホイールの周辺の一構成例を示す図である。本発明の実施形態１に係る発光装置における、ＬＤユニットおよびホイールの様々な構成例を示す図である。（ａ）は本発明の実施形態２に係る発光装置の構成を示す図であり、（ｂ）は（ａ）における傾斜面およびダイクロイック層付近の拡大図であり、（ｃ）および（ｄ）は当該発光装置における発光部の別の構成を示す図である。本発明の実施形態３に係る発光装置における、ホイールの周辺の一構成例を示す図である。

〔実施形態１〕
以下、本発明の実施形態１について、図１〜図６に基づいて詳細に説明する。はじめに、図１を参照して、本実施形態の発光装置１００の構成について述べる。なお、発光装置１００は、例えばプロジェクタ用の光源として利用されてよい。但し、発光装置１００の用途は特に限定されず、例えば照明装置として利用されてもよい。

図１は、発光装置１００の構成を示す図である。図１に示されるように、発光装置１００は、ＬＤユニット１０、集光レンズ１３ａ・１３ｂ、ミラー１４、軸１５、ホイール１６（基板）、発光部１７、ダイクロイック層１８（光学フィルタ）、および映像素子１９を備えている。はじめに、ダイクロイック層１８を除いた各部材について説明する。

（ＬＤユニット１０）
ＬＤユニット１０は、励起光を出射する光源ユニットである。ＬＤユニット１０は、レーザ光源１１ａ〜１１ｎ（励起光源）およびコリメートレンズ１２ａ〜１２ｎを備えている。

レーザ光源１１ａ〜１１ｎは、励起光としてのレーザ光を出射する発光素子（チップ）である。本実施形態では、レーザ光源１１ａ〜１１ｎは、レーザ光として青色光Ｌｂを出射する。レーザ光源１１ａ〜１１ｎから出射された青色光Ｌｂはそれぞれ、コリメートレンズ１２ａ〜１２ｎを通過して集光レンズ１３ａに向かう。

レーザ光源１１ａ〜１１ｎは、例えばＬＤであり、発光部１７に含まれる蛍光体を励起する励起光を発する励起光源として機能する。レーザ光源１１ａ〜１１ｎは、１チップに１つの発光点を有するものであっても、１チップに複数の発光点であってもよい。レーザ光源１１ａ〜１１ｎが出射する青色光Ｌｂのピーク波長は、例えば４４５ｎｍである。

但し、レーザ光源１１ａ〜１１ｎから出射される励起光のピーク波長はこれに限らず、発光装置１００の用途または発光部１７に含まれる蛍光体の種類等に応じて、適宜選択されてよい。

例えば、レーザ光源１１ａ〜１１ｎは、青色とは異なる色の可視光を出射してもよい。また、レーザ光源１１ａ〜１１ｎは、ピーク波長が４０５ｎｍである近紫外光を出射してもよい。

なお、青色光Ｌｂのピーク波長も、４４５ｎｍに限定されない。例えば、青色光Ｌｂのピーク波長は、４４０ｎｍ以上かつ４８０ｎｍ以下の範囲であればよい。このように、本発明の一態様において、励起光は、発光部１７に含まれる蛍光体を励起する光であって、所定の波長範囲内にピーク波長を有する光であればよい。

なお、励起光としてレーザ光を用いることにより、レーザ光でない光（例えばＬＥＤから出射された光）を励起光として用いる場合に比べて、発光部１７に含まれる蛍光体を効率的に励起することができる。励起効率を高めることにより、発光部１７を小型化することができる。但し、この点を考慮しなければ、励起光源として、レーザ光源１１ａ〜１１ｎとは別の発光素子（例えばＬＥＤ）を用いてもよい。

なお、レーザ光源１１ａ〜１１ｎは、不図示の放熱フィンに取り付けられてよい。また、図１では、ｎ個のレーザ光源が設けられているが、レーザ光源の個数は特に限定されない。一例として、レーザ光源の個数は１つであってもよい（後述の図２を参照）。

また、コリメートレンズ１２ａ〜１２ｎは、レーザ光源１１ａ〜１１ｎのそれぞれから出射された青色光Ｌｂを集光する光学素子である。コリメートレンズ１２ａ〜１２ｎは、レーザ光源１１ａ〜１１ｎと集光レンズ１３ａとの間に配置されており、レーザ光源１１ａ〜１１ｎから集光レンズ１３ａに向かう青色光Ｌｂを集光する。

コリメートレンズ１２ａ〜１２ｎが設けられることにより、青色光Ｌｂを発光部１７に効果的に照射することができる。但し、発光装置１００の光学系の設計次第では、コリメートレンズ１２ａ〜１２ｎを省略してもよい（後述の図２を参照）。

（集光レンズ１３ａおよびミラー１４）
集光レンズ１３ａは、コリメートレンズ１２ａ〜１２ｎを通過した青色光Ｌｂを集光する光学素子である。集光レンズ１３ａによって集光された青色光Ｌｂは、ミラー１４に向かう。

また、ミラー１４は、青色光Ｌｂを発光部１７（より具体的には、ダイクロイック層１８）に向けて反射する光学部材である。なお、発光装置１００の光学系の設計次第では、集光レンズ１３ａおよびミラー１４を省略してもよい（後述の図２を参照）。

（ホイール１６および軸１５）
ホイール１６は、発光部１７を支持する基板（支持部材）である。なお、ホイール１６は、蛍光体ホイールと称されてもよい。ホイール１６は、不図示のホイールモータによって駆動される。具体的には、ホイール１６は、軸１５によってホイールモータに接続されている。軸１５は、ホイールモータの回転によって生じるトルクを伝達する部材である。

このため、ホイール１６は、ホイールモータの駆動（回転）状態に応じて、所定の回転速度によって回転する。また、後述するように、ホイール１６は、熱伝導率に優れた材料（例えば金属またはセラミック）によって形成されていることが好ましい。

また、ホイール１６は、表面において光を反射することが好ましい。例えば、ホイール１６の表面に、全波長領域における可視光を好適に反射する誘電体多層膜ミラーが形成されてよい。また、ホイール１６の表面において、発光部１７が形成されている部分のみを、Ａｌ（アルミニウム）またはＡｇ（銀）等の金属によってコーティングしてもよい。なお、ホイール１６の表面において、光を反射する面は、反射面と称されてもよい。

ホイール１６の表面において光を反射させることにより、ホイール１６に向かう青色光Ｌｂのうち、発光部１７に含まれる蛍光体に吸収されなかった成分を反射させ、当該成分を再び発光部１７に向かわせることができる。従って、発光部１７に含まれる蛍光体をより効率的に励起することができるので、発光部１７の発光効率を向上させることができる。

加えて、発光部１７に含まれる蛍光体に青色光Ｌｂ（励起光）を効率良く吸収させることができるので、所定の蛍光の光量を得るために必要な発光部１７の厚さを低減させることができる。これにより、発光部１７の放熱特性をさらに向上させることができる。そして、発光部１７の放熱特性を向上させた場合には、蛍光体の温度消光を抑制することができるため、発光部１７の発光効率をさらに向上させることができる。

なお、本発明の一態様に係る発光装置における基板は、光を反射する反射面において発光部１７を支持する役割を果たすものであればよく、必ずしも回転可能である必要はない。ホイール１６の周辺の詳細な構成については、図５を参照して後述する。

（発光部１７）
発光部１７は、青色光Ｌｂ（励起光）を受光して、当該青色光Ｌｂよりも長い波長を有する蛍光を発する蛍光体を含んでいる。より具体的には、発光部１７は、後述する赤色蛍光体層１７ｒおよび緑色蛍光体層１７ｇを含んでいる（後述の図５を参照）。

発光部１７は、青色光Ｌｂを受光して蛍光を発する部材であると理解されてよい。また、発光部１７は、励起光を蛍光に変換する部材であると理解されてもよい。この点から、発光部１７は、波長変換部材と称されてもよい。

図１に示されるように、本実施形態の発光部１７は、赤色光Ｌｒ（蛍光）および緑色光Ｌｇ（蛍光）を発する。なお、発光部１７の受光面（青色光Ｌｂが入射する面）には、以下に示すダイクロイック層１８が設けられている。発光部１７の周辺の詳細な構成については、後述する。後に説明する通り、発光部１７には、赤色の蛍光（赤色光Ｌｒ）および緑色の蛍光（緑色光Ｌｇ）を発する蛍光体が含まれている。

なお、発光部１７は、封止材の内部に蛍光体粒子が分散されているもの（封止型）、蛍光体を固めたもの（結晶型）、または、熱伝導率の高い材質からなる基板上に蛍光体の粒子を塗布した（堆積させた）もの（薄膜型）のいずれであってもよい。

図１に示されるように、発光部１７では、励起光が主に照射される面と、蛍光が外部に主に出射される面とが同一の面である。このような発光部１７の構成を有する発光装置は、反射型の発光装置と称されてよい。

反射型の発光装置では、発光部１７を支持する基板として、熱伝導率に優れた金属基板またはセラミック基板等を使用することができる。こうした熱伝導率に優れた基板は、ヒートシンクとしても機能するため、発光部１７がレーザ光によって励起されることによって生じた熱を、効果的に放出することができるという利点がある。

なお、発光部１７は、レーザ光の照射による劣化を防止するために、蛍光体を含む部分が有機物を含まないように形成されていることが好ましい。

（封止型）
発光部１７が封止型である場合、蛍光体粒子を封止する封止材は、例えば、ガラス材（無機ガラス、有機無機ハイブリッドガラス）、シリコーン樹脂などの樹脂材料である。ガラス材として低融点ガラスを用いてもよい。封止材は、透明性の高いものが好ましく、レーザ光が高出力の場合には、耐熱性の高いものが好ましい。ゾルゲル法により、酸化ケイ素や酸化チタンにより封止する構造でもよい。

（薄膜型）
発光部１７が薄膜型である場合、基板の材料としては、熱伝導率および反射率がともに高い材料（例えば、ＡｌまたはＡｌ２Ｏ_３（アルミナ））を用いる。そして、当該基板の上に蛍光体の粒子を塗布あるいは堆積させる。この場合、蛍光体粒子同士の密着性、および、蛍光体と基板との密着性を高めるために、バインダを加えてもよい。

（結晶型）
結晶型の場合、蛍光体の内部に有する空隙の幅（空隙幅）が、可視光の波長の１０分の１以下である、空隙が小さい板状の蛍光体（小空隙蛍光部材（小空隙蛍光体板）と称する）を、発光部１７として用いることができる。すなわち、発光部１７を、小空隙蛍光部材から成る蛍光体として実現することができる。

具体的には、空隙幅は、４０ｎｍ以下であればよい。なお、空隙幅が０ｎｍのとき、空隙が存在しないことを意味する。このような蛍光体としては、単結晶、多結晶または焼結体等の蛍光体が挙げられる。

ここで、「空隙」とは、蛍光体板内の結晶間の隙間（換言すれば粒界）を意味する。一例として、空隙は、内部に空気のみが存在している空洞である。但し、空隙の内部には、何らかの異物（例：蛍光体板の原料であるアルミナ等）が入り込んでいてもよい。また、「空隙幅」とは、蛍光体板内において隣接する結晶（結晶粒）間の距離の最大値を意味する。

なお、結晶間の距離を測定するためには、蛍光体板の断面を切り出した後に、光学顕微鏡、ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope，走査型電子顕微鏡）、またはＴＥＭ（Transmission Electron Microscope，透過型電子顕微鏡）等の測定機器によって、当該断面の観察像を得ればよい。当該観察像を解析することにより、結晶間の距離を測定することができる。すなわち、空隙幅を測定することが可能となる。

また、「単結晶」とは、結晶内の全ての位置において、結晶軸の方向が不変である結晶を意味する。また、「多結晶」とは、複数の単結晶によって構成された結晶を意味する。なお、多結晶に含まれる各単結晶は、それぞれ個別の結晶軸の方向を向いている。このため、多結晶内の位置に応じて、結晶軸の方向は変化し得る。

多結晶内では、互いに隣接する単結晶間に界面が存在している。この界面は、粒界（結晶粒界）と呼称される。多結晶の蛍光体を用いて小空隙蛍光部材を形成した場合には、小空隙蛍光部材には粒界が存在することとなる。このため、当該小空隙蛍光部材における空隙幅は、０ｎｍより大きく、かつ４０ｎｍ以下である。

他方、単結晶の蛍光体を用いて小空隙蛍光部材を形成した場合には、当該小空隙蛍光部材には粒界が存在しない。このため、小空隙蛍光部材における空隙幅は、０ｎｍである。

このように、小空隙蛍光部材における粒界の存在の有無（換言すれば空隙幅の値）によって、小空隙蛍光部材を構成する蛍光体が単結晶であるか多結晶であるかを区別することができる。なお、小空隙蛍光体部材において、空隙幅が０ｎｍと見なせる程度に十分小さい場合にも、当該小空隙蛍光体部材を構成する蛍光体は単結晶であると区別されてよい。

なお、単結晶の蛍光体は、多結晶の蛍光体に比べて小さい空隙幅を有しているため、多結晶の蛍光体に比べて高い熱伝導率を有する。このため、単結晶の蛍光体は、多結晶の蛍光体に比べて熱を放出しやすい。但し、多結晶の蛍光体であっても、空隙幅が非常に小さければ、単結晶の蛍光体とほぼ同程度の熱伝導率を有し得る。

（集光レンズ１３ｂ）
集光レンズ１３ｂは、励起光である青色光Ｌｂと、蛍光である赤色光Ｌｒおよび緑色光Ｌｇとを集光する光学素子である。集光レンズ１３ａによって集光された青色光Ｌｂ、赤色光Ｌｒ、および緑色光Ｌｇは、映像素子１９に向かう。

（映像素子１９）
映像素子１９は、例えば公知のデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ，Digital Mirror Device）である。映像素子１９は、自身に入射する光（青色光Ｌｂ、赤色光Ｌｒ、および緑色光Ｌｇ）の一部を反射し、不図示の投影レンズに向かわせる。すなわち、映像素子１９は、光の輝度を調整する部材である。

そして、映像素子１９によって反射された光は、投影レンズ（不図示）を通過して発光装置１００の外部に出力される。従って、発光装置１００の外部に設けられた投影面（例えばスクリーンまたは壁面）に、投影レンズを通過した光を投影することにより、当該光によって結像された画像を当該投影面上に表示させることができる。従って、発光装置１００は、画像表示装置（プロジェクタ）であると理解されてもよい。

（ダイクロイック層１８）
続いて、ダイクロイック層１８およびその周辺の構成について説明する。以下、簡単のために、図２を参照して説明を行う。図２は、本発明の実施形態１に係る発光装置の別の構成を示す図である。ここで、上述の発光装置１００との区別のため、図２の発光装置を発光装置１００ａと称する。

発光装置１００ａでは、ＬＤユニット１０が１つのレーザ光源（便宜上、レーザ光源１１と称する）のみを有しており、コリメートレンズ１２ａ〜１２ｎ、集光レンズ１３ａ、およびミラー１４が省略されている。

すなわち、発光装置１００ａでは、レーザ光源１１から発せられた青色光Ｌｂが、ダイクロイック層１８に入射する。このように、発光装置１００ａは、発光装置１００の光学系を簡単化した構成であると理解されてよい。なお、図２では、映像素子１９の図示を省略している。

ダイクロイック層１８は、所定の波長の光を透過または反射する光学フィルタである。本実施形態において、ダイクロイック層１８は、誘電体多層膜（例えば、ＳｉＯ_２／ＴｉＯ_２の誘電体多層膜）によって形成されている。なお、ダイクロイック層１８の光学特性は、誘電体多層膜の各膜の厚さまたは種類を変更することによって、適宜変更可能である。

一般的に、光の反射特性は、互いに隣接する光の媒質の屈折率の差異に大きく左右される。従って、誘電体多層膜によってダイクロイック層１８を形成した場合には、ダイクロイック層１８の光学特性に入射角度依存性が付加されることが一般的である。このため、ダイクロイック層１８に入射する光の入射角に応じて、ダイクロイック層１８における当該光の透過率（または反射率）を変化させることができる。

図３は、ダイクロイック層１８における光学特性の入射角度依存性を概略的に説明する図である。まず、図３の（ａ）は、ダイクロイック層１８に入射する光の入射角θを示す図である。なお、図３では、光として青色光Ｌｂが例示されているが、光の種類は青色光に限定されず、任意のものであってよい。

図３の（ａ）に示されるように、入射角θは、ダイクロイック層１８の受光面の法線を基準とした角度として規定される。従って、青色光Ｌｂがダイクロイック層１８の受光面に垂直に入射した場合には、θ＝０°である。また、青色光Ｌｂがダイクロイック層１８の受光面に略平行な光である場合には、θ≒９０°である。

図３の（ｂ）は、入射角θが比較的小さい場合（θ＝θ１の場合）を示す図である。一例として、θ１＝３０°である。図３の（ｂ）に示されるように、入射角θが比較的小さい場合には、ダイクロイック層１８は、受光面において青色光Ｌｂを反射する。すなわち、ダイクロイック層１８は青色光Ｌｂを透過させない。従って、当該青色光Ｌｂは、発光部１７に入射しない。

なお、図３の（ｂ）では、簡単化のために、青色光Ｌｂはダイクロイック層１８の最表面で反射しているように図示されている。但し、実際には、ダイクロイック層１８は多層膜で形成されているため、青色光Ｌｂはダイクロイック層１８の最表面ではなく内部で反射する。

図３の（ｃ）は、入射角θが比較的大きい場合（θ＝θ２の場合）を示す図である。一例として、θ２＝６０°である。図３の（ｃ）に示されるように、入射角θが比較的大きい場合には、ダイクロイック層１８は青色光Ｌｂを透過させる。従って、当該青色光Ｌｂは、発光部１７に入射する。

なお、青色光Ｌｂがダイクロイック層１８を透過する場合、ダイクロイック層１８の界面においては、ダイクロイック層１８の屈折率と、当該界面においてダイクロイック層１８に隣接している光の媒質の屈折率との差異に応じて、青色光Ｌｂの屈折が生じる。但し、ダイクロイック層１８の層厚は青色光Ｌｂの波長と同程度であるので、青色光Ｌｂは、当該界面においてほぼ直進すると見なすことができる。

図４は、ガラス板上に設けられたダイクロイック層１８における光学特性の入射角度依存性の一例を示すグラフである。図４において、グラフの横軸はダイクロイック層１８に入射する光の波長（ｎｍ）であり、グラフの縦軸はダイクロイック層１８における当該光の透過率（％）である。図４には、θ＝０°，１５°，３０°，４０°，４５°，６０°，７０°という７通りの入射角θに対するグラフが示されている。

なお、ダイクロイック層１８において、光の吸収率はほぼ０％である。従って、ダイクロイック層１８における光の透過率をＴ（％）として表すと、ダイクロイック層１８における光の反射率Ｒ（％）は、Ｒ＝１００−Ｔとして表されると理解されてよい。

図４を参照すると、ダイクロイック層１８では、入射角θが大きくなるにつれて、短波長の光に対する透過率が高くなることが理解される。一例として、波長４４５ｎｍの青色光の場合には、θ＝０°、１５°、３０°という比較的小さい入射角において、ダイクロイック層１８における光の透過率は非常に小さい（ほぼ０％である）。他方、θ＝６０°という比較的大きい入射角において、ダイクロイック層１８における光の透過率は十分に大きい（約８５％以上である）。

従って、上述の図３の（ｃ）に示されるように、所定の角度よりも大きい入射角（例えば、θ＝６０°）としてダイクロイック層１８に青色光Ｌｂを入射させた場合には、当該青色光Ｌｂは、ダイクロイック層１８を透過する。このため、当該青色光Ｌｂによって、発光部１７の内部に含まれる蛍光体を励起することができる。なお、上記の所定の角度よりも大きい入射角は、高角と称されてもよい。

他方、上述の図３の（ｂ）に示されるように、所定の角度以内の入射角（例えば、θ＝０、１５°、３０°）としてダイクロイック層１８に青色光Ｌｂを入射させた場合には、当該青色光Ｌｂは、ダイクロイック層１８の受光面において反射される。なお、上記の所定の角度以内の入射角は、低角と称されてもよい。

このように、ダイクロイック層１８に入射する青色光Ｌｂの入射角θを変化させることによって、発光部１７に入射する青色光Ｌｂの光量を調整することが可能となる。換言すれば、青色光Ｌｂの光軸をダイクロイック層１８の受光面に対して平行に近付けるにつれて、より多くの青色光Ｌｂを発光部１７に入射させることができる。

一方で、ダイクロイック層１８は、青色光Ｌｂよりも波長が長い光（緑色光Ｌｇおよび赤色光Ｌｒ）については、入射角度にほぼ依存することなく、透過させることができる。

（ホイール１６の周辺の詳細な構成）
続いて、図５を参照し、ホイール１６の周辺の詳細な構成について述べる。図５は、発光装置１００におけるホイール１６の周辺の一構成例を示す図である。なお、簡単のために、図５ではダイクロイック層１８の図示を省略している。

上述の図１に示すように、ホイール１６の外周には、発光部１７が設けられている。図５には、発光部１７の詳細な構成が示されている。図５に示されるように、発光部１７は、赤色蛍光体層１７ｒおよび緑色蛍光体層１７ｇを含んでいる。また、ホイール１６の外周において、赤色蛍光体層１７ｒおよび緑色蛍光体層１７ｇ以外の領域には、拡散層１７０ｂが設けられている。

赤色蛍光体層１７ｒは、青色光Ｌｂによって励起され赤色の蛍光を発する赤色蛍光体を含んでいる。一例として、赤色蛍光体は、ＣＡＳＮ（ＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ）、ＳＣＡＳＮ（（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ）、またはＹＡＧ（Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ）等の、発光スペクトル幅が長い黄色の蛍光体であってよい。

また、緑色蛍光体層１７ｇは、青色光Ｌｂによって励起され緑色の蛍光を発する緑色蛍光体を含んでいる。一例として、緑色蛍光体は、ＬｕＡＧ（Ｌｕ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ）、ＹＡＧ、β−サイアロン：Ｅｕ、またはＢＳＯＮ（Ｂａ_３Ｓｉ_６Ｏ_１２Ｎ_２：Ｅｕ）等の蛍光体であってよい。

但し、赤色蛍光体層１７ｒおよび緑色蛍光体層１７ｇに含まれる蛍光体は、上述のものに限定されず、発光装置１００の用途等に応じて、その他の蛍光体が用いられてもよい。

なお、緑色蛍光体の温度特性の観点からは、ＬｕＡＧ：Ｃｅ、ＹＡＧ：Ｃｅ、またはβ−サイアロン：Ｅｕを、緑色蛍光体として用いることが好ましい。また、緑色光の色純度を高めるために、緑色の蛍光の長波長成分を、ダイクロイック層１８によって遮断してもよい。

また、ＹＡＧ：Ｃｅは、幅広い波長ピークを有する蛍光を発するため、当該蛍光には緑色成分、黄色成分、および赤色成分が含まれる。このため、ＹＡＧ：Ｃｅは、赤色蛍光体または緑色蛍光体のいずれとしても使用可能である。

但し、赤色蛍光体としてＹＡＧ：Ｃｅを使用する場合には、赤色光の色純度を高めるために、蛍光の緑色成分および黄色成分を遮断する必要がある。従って、映像素子１９の前面（例えば、映像素子１９と集光レンズ１３ｂとの間）に、蛍光の緑色成分および黄色成分を遮断するためのダイクロイックミラーまたはカラーホイールを設ける必要がある。これにより、赤色蛍光体としてのＹＡＧ：Ｃｅから発せられた蛍光を、赤色光として映像素子１９に入射させることができる。

なお、赤色蛍光体としてＣＡＳＮまたはＳＣＡＳＮを使用する利点については、後述の実施形態３において説明する。

また、発光部１７において、赤色蛍光体層１７ｒは必ずしも設けられなくともよい。この場合、例えば、発光装置１００に赤色レーザ光源を設けて、当該赤色レーザ光源から発せられる赤色光を映像素子１９に入射させてよい。これにより、発光装置１００の構成が複雑となるものの、赤色蛍光体層１７ｒを設けた場合に比べて、色純度が高い赤色光を効率良く出力させることができる。

拡散層１７０ｂは、青色光Ｌｂを拡散（散乱）する部材である。拡散層１７０ｂは、青色光Ｌｂを散乱させる散乱体粒子を積層することによって形成されてよい。散乱体粒子としては、例えばＢａＳＯ_４（硫酸バリウム）またはＡｌ_２Ｏ_３が用いられてよい。これらの散乱体粒子は、可視光の波長範囲における光吸収率が少ないため、特に好適である。

拡散層１７０ｂが設けられることにより、発光部１７に入射したものの、当該発光部１７内の蛍光体に吸収されなかった青色光Ｌｂを散乱させることができる。以下、拡散層１７０ｂを設ける利点について述べる。

一般的に、レーザ光（例えば青色光Ｌｂ）はコヒーレント性が高い。このため、レーザ光を励起光として使用した場合には、当該励起光の単位面積当たりのパワー密度は比較的高くなる。従って、発光装置１００において、青色光Ｌｂが散乱されずに発光装置１００の外部に出射された場合には、発光装置１００の安全性を害する可能性が懸念される。

しかしながら、発光装置１００では、拡散層１７０ｂが設けられているため、青色光Ｌｂを散乱させることができる。それゆえ、青色光Ｌｂの単位面積当たりのパワー密度を低下させることができる。従って、安全性がより高い青色光Ｌｂを、発光装置１００の外部に出射することができる。このように、拡散層１７０ｂは、発光装置１００の安全性を高めるために設けられた部材である。

なお、拡散層１７０ｂは、上述の散乱体粒子を樹脂によってコーティングすることによって形成されてもよい。この場合、樹脂材料は耐熱性に優れたものを使用することが好ましい。

また、青色光Ｌｂを拡散させるための拡散層は、必ずしもホイール１６上に設けられなくともよい。例えば、当該拡散層を、ホイール１６とは個別に設けてよい。この場合、ホイール１６上の拡散層と区別するために、当該拡散層を拡散板と称する。拡散板を用いる場合、当該拡散板に青色光Ｌｂを照射するためのＬＤユニットを、ＬＤユニット１０と個別に設ければよい。

（発光装置１００または１００ａの効果）
以上のように、本実施形態の発光装置１００または１００ａにおいて、ダイクロイック層１８は、所定の波長範囲内にピーク波長を有する光が、法線を基準とした０°以上かつ所定角度以内の入射角（低角）で入射した場合に当該光を遮断するとともに、上記光が所定角度よりも大きい入射角（高角）で入射した場合に当該光を透過し、上記波長範囲の上限値よりも長いピーク波長を有する光を透過するように構成されている。

ここで、「光を遮断する」とは、ダイクロイック層１８における光の透過率が十分に小さく、ダイクロイック層１８において光の大部分が反射されることを意味する。また、「光を透過する」とは、ダイクロイック層１８における光の透過率が十分に大きく、光の大部分がダイクロイック層１８を透過することを意味する。

そして、発光部１７の受光面（励起光としての青色光Ｌｂが入射する面）には、ダイクロイック層１８が設けられている。また、青色光Ｌｂは、上記波長範囲内にピーク波長を有するように設定されている。

当該構成によれば、青色光Ｌｂを高角でダイクロイック層１８に入射させた場合にのみ、発光部１７に当該青色光Ｌｂを効率よく入射させることができる。この場合、発光部１７から発せられる蛍光である緑色光Ｌｇおよび赤色光Ｌｒは、ダイクロイック層１８を透過するのに対し、発光部１７に吸収されなかった青色光Ｌｂのうち、ダイクロイック層１８に低角で入射する青色光Ｌｂは、ダイクロイック層１８で再び反射する。

従って、図２に示されるように、集光レンズ１３ｂには、励起光である青色光Ｌｂに比べて、蛍光である緑色光Ｌｇおよび赤色光Ｌｒがより多く入射する。従って、集光レンズ１３ｂにおいて、蛍光（緑色光Ｌｇおよび赤色光Ｌｒ）を効率的に集光することができる。また、ダイクロイック層１８で再び反射した青色光Ｌｂは、発光部１７に再び入射する。このため、発光部１７に含まれる蛍光体をより効率的に励起することができるので、発光部１７の発光効率を向上させることができる。

なお、ダイクロイック層１８に反射された青色光Ｌｂの集光レンズ１３ｂへの入射をさらに低減するために、集光レンズ１３ｂの開口角は、青色光Ｌｂの入射角よりも小さく設定されることが好ましい。当該構成によれば、発光部１７に吸収されなかった青色光Ｌｂのうち、高角でダイクロイック層１８に再び入射する青色光Ｌｂは、ダイクロイック層１８を透過するが、集光レンズ１３ｂへ入射しない。従って、集光レンズ１３ｂにおいて、青色光Ｌｂに比べて蛍光をより効率的に集光することができる。

以上のように、本実施形態の発光装置１００または１００ａによれば、発光部１７における蛍光の取り出し効率を向上させることができるので、高輝度の発光部１７を実現することが可能となる。

（ＬＤユニットおよびホイールの様々な構成例）
なお、本実施形態におけるＬＤユニットおよびホイールの構成例は、上述のものに限定されない。図６は、発光装置１００または１００ａにおける、ＬＤユニットおよびホイールの様々な構成例を示す表である。

図６の表において、「ホイール（蛍光体）」とは、ある色（青色（Ｂ）、緑色（Ｇ）、または赤色（Ｒ））の光を発生させるための蛍光体層がホイール上に設けられていることを意味する。また、「ホイール（拡散層）」とは、ある色の光を拡散させるための拡散層がホイール上に設けられていることを意味する。また、「拡散板（ＬＤ）」とは、ある色の光を拡散させるための拡散板が、ホイールとは別体として設けられていることを意味する。また、ホイールの個数が２つである場合には、一方のホイールにａという番号を付し、他方のホイールにｂという番号を付すことによって、両者のホイールを区別している。

図６の表の構成では、緑色光はホイール上に設けられた蛍光体から発せられる。また、青色光は、青色ＬＤユニットから発せられ、拡散層または拡散板によって拡散される。また、赤色光は、（ｉ）ホイール上に設けられた蛍光体から発せられる、または、（ｉｉ）赤色ＬＤユニットから発せられ、拡散板によって拡散されるか、のいずれかである。

図６によれば、ホイールの個数の増加に伴って、青色ＬＤユニットの個数が増加する傾向があることが理解できる。ホイールおよび青色ＬＤユニットの個数を増加させた場合には、発光装置の構成は複雑となるものの、発光装置の発光効率をさらに向上させることができる。

さらに、赤色光の光源として、蛍光体に替えて赤色ＬＤユニットを用いた場合には、発光装置の構成は複雑となるものの、発光装置の発光効率および色純度をさらに向上させることができる。

〔実施形態２〕
本発明の実施形態２について、図７に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

（発光装置２００）
図７の（ａ）は、本実施形態の発光装置２００の構成を示す図である。本実施形態の発光装置２００は、実施形態１の発光装置１００において、（ｉ）ホイール１６をホイール２６（基板）に、（ｉｉ）発光部１７を発光部２７に、それぞれ置き換えた構成である。

発光部２７は、上述の小空隙蛍光部材である。すなわち、発光部２７は、単結晶または多結晶のバルク状の蛍光体である。従って、上述のように、発光部２７の空隙幅は４０ｎｍ以下である。

また、ホイール２６は、傾斜面２９（反射面）を有している。傾斜面２９は、ホイール２６の表面から突出した面であり、ホイール２６の表面に対して所定の角度を成す面である。すなわち、傾斜面２９は、ダイクロイック層１８の受光面と平行でない面である。

加えて、この傾斜面２９は、光を反射する反射面として設けられている。例えば、傾斜面２９の表面には、上述の誘電体多層膜ミラーが形成されてよい。なお、本実施形態では、ホイール２６の表面は、反射面として形成されなくともよい。

また、発光部２７は、傾斜面２９の上に形成される。このため、発光部２７の下面（発光部２７の受光面と反対の面）は、傾斜面２９と対応する形状として形成される。このように、傾斜面２９は、ホイール２６の反射面における発光部２７を支持する部分であり、ホイール２６の表面と比較して、ダイクロイック層１８に入射する青色光Ｌｂの光軸の側に傾いている。

図７の（ｂ）は、図７の（ａ）における傾斜面２９およびダイクロイック層１８付近の拡大図である。なお、図７の（ｂ）では、簡単化のために、ダイクロイック層１８および発光部２７を透過して傾斜面２９に入射する青色光Ｌｂのみが図示されている。

図７の（ｂ）に示されるように、青色光Ｌｂの光軸とダイクロイック層１８（より具体的には、ダイクロイック層１８の受光面）とがなす角度θａは、青色光Ｌｂの光軸と傾斜面２９とがなる角度θｂよりも小さい。なお、ここでの「青色光Ｌｂの光軸（励起光の光軸）」とは、青色光Ｌｂがダイクロイック層１８に入射するときの光軸を意味する。

ところで、本願の発明者は、発光部（小空隙蛍光部材）に入射した励起光（青色光Ｌｂ）は、発光部の内部において殆ど散乱されないことを見出した。この現象は、光を散乱する散乱体に光を照射した場合、散乱体のサイズが当該光の１０分の１程度以下になると、ミー散乱が起きないという一般的な見解と合致するものである。このように、小空隙蛍光体部材においては、光の散乱効果が全く発生しないか、または非常に発生しにくい。

また、後述するように、発光部の受光面にダイクロイック層を設ける場合には、当該受光面を鏡面加工することが好ましいが、本願の発明者は、発光部の受光面が鏡面加工されている場合、小空隙蛍光部材に入射した励起光は、発光部の表面および内部のいずれにおいても殆ど散乱しないことを見出した。

そこで、本願の発明者は、発光部として小空隙蛍光部材を利用した場合にも、励起光の利用効率をさらに向上させることを目的として、上述の傾斜面２９を設けた。

図７の（ａ）に示されるように、傾斜面２９は、ホイール２６の表面と比較して、ダイクロイック層１８に入射する青色光Ｌｂの光軸の側に傾いている。すなわち、図７の（ｂ）に示されるように、角度θａが角度θｂよりも小さくなるように、傾斜面２９が設けられている。それゆえ、ダイクロイック層１８および発光部２７を透過した青色光Ｌｂは、比較的小さい入射角（低角）で傾斜面２９に入射する。このため、青色光Ｌｂは、傾斜面２９において低角で反射される。

従って、傾斜面２９において反射された青色光Ｌｂを、低角でダイクロイック層１８の上記受光面とは反対の面（以下、対向面）に入射させることができる。このため、ダイクロイック層１８の対向面に入射した青色光Ｌｂを反射させ、発光部２７に再び向かわせることができる。

このように、傾斜面２９を設けることにより、発光部２７が小空隙蛍光部材である場合にも、発光部２７に含まれる蛍光体をより効率的に励起することができるので、発光部２７の発光効率を向上させることができる。

また、本実施形態における発光部の構成は、図７の（ａ）の発光部２７の構成に限定されない。図７の（ｃ）は、発光装置２００における発光部の別の構成を示す図である。なお、発光部２７との区別のため、図７の（ｃ）の発光部を発光部２７ａと称する。

図７の（ｃ）に示されるように、発光部２７ａでは、受光面の面積が、対向面の面積よりも小さくなるように、側面が傾斜している。ここで、発光部２７ａの側面とは、発光部２７ａの面のうち、受光面と対向面とを除く面である。

発光部２７ａでは、受光面の面積が、対向面の面積よりも小さいため、当該発光部２７の側面から出射される蛍光（赤色光Ｌｒおよび緑色光Ｌｇ）の光量が低減される。従って、より多くの蛍光を、発光部２７ａの受光面から集光レンズ１３ｂに向けて出射することができる。従って、発光部における蛍光の取り出し効率を向上させることが可能となる。

また、図７の（ｄ）は、発光装置２００における発光部のさらに別の構成を示す図である。なお、発光部２７および発光部２７ａとの区別のため、図７の（ｃ）の発光部を発光部２７ｂと称する。

図７の（ｄ）に示されるように、発光部２７ｂでは、光を反射する反射膜２７０が側面に形成されている。反射膜２７０は、誘電体多層膜ミラーであってもよいし、ＡｌまたはＡｇ等の金属膜であってもよい。

発光部２７ｂでは、反射膜２７０が設けられているため、発光部２７ｂの側面に向かう蛍光は、反射膜２７０によって反射される。従って、側面が傾斜していない場合（換言すれば、受光面の面積が対向面の面積と同じである場合）であっても、当該側面から出射される蛍光の光量を低減することができる。このため、上述の発光部２７ａと同様に、蛍光の取り出し効率を向上させることが可能となる。

〔変形例〕
なお、発光部２７における蛍光の取り出し効率を向上させるためには、発光部２７の受光面以外（例えば、発光部２７の側面および対向面）の面を、当該受光面と比較してより粗い面となるように形成してもよい。当該構成によれば、受光面以外の面において励起光および蛍光を散乱させることができるため、発光部２７の表面での蛍光の全反射を低減でき、蛍光の取り出し効率を向上させることが可能となる。

但し、発光部２７の受光面以外の全ての面を、当該受光面と比較してより粗い面とする必要はない。発光部２７の受光面以外の面のうち少なくとも１つの面が、当該受光面と比較してより粗い面であれば、蛍光の取り出し効率を向上させることができる。

〔実施形態３〕
本発明の実施形態３について、図８に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、上述の発光装置１００、１００ａ、および２００との区別のため、本実施形態の発光装置を発光装置３００と称する。

本実施形態の発光装置３００は、実施形態１の発光装置１００または１００ａのホイール１６において、赤色蛍光体層１７ｒを赤色蛍光体層３７ｒに置き換えた構成である。図８は、発光装置３００におけるホイール１６の周辺の一構成例を示す図である。

赤色蛍光体層３７ｒは、赤色光Ｌｒを発する赤色蛍光体として、ＣＡＳＮまたはＳＣＡＳＮの少なくとも一方の蛍光体を含んでいる。ＣＡＳＮまたはＳＣＡＳＮは、ＹＡＧ：Ｃｅに比べて発光スペクトルの波長範囲が狭い蛍光を発する。このため、ＣＡＳＮまたはＳＣＡＳＮから発せられる蛍光には、緑色成分および黄色成分は殆ど含まれない。

従って、ＣＡＳＮまたはＳＣＡＳＮを赤色蛍光体として使用した場合には、ＹＡＧ：Ｃｅを赤色蛍光体として使用した場合と異なり、蛍光の緑色成分および黄色成分を遮断するためのダイクロイックミラーまたはカラーホイールを、集光レンズ１３ｂと映像素子１９との間に設ける必要がない。それゆえ、発光装置３００の構成を簡単化することができる。

発光装置３００では、青色光Ｌｂ、緑色光Ｌｇ、および赤色光Ｌｒを、１つのホイールから取り出すことができるため、集光レンズおよび青色ＬＤユニットの個数も１つのみでよい。

このように、発光装置３００によれば、高コストな部材である青色ＬＤユニットおよび蛍光体ホイールの個数の増加を抑制することができる。加えて、集光レンズ１３ｂと映像素子１９との間に、高コストな部材であるダイクロイックミラーまたはカラーホイールを設けなくともよい。それゆえ、発光装置３００は、発光装置のコストの低減という点においても有益である。

なお、発光装置３００をプロジェクタ用の光源として用いる場合には、青色光Ｌｂ、緑色光Ｌｇ、および赤色光Ｌｒのそれぞれを、映像素子１９に対して、時間的に分離して入射させる必要がある。しかしながら、上述のように、発光装置３００において、ホイール１６の外周には、赤色蛍光体層３７ｒ、緑色蛍光体層１７ｇ、および拡散層１７０ｂが設けられている。

従って、ホイール１６を回転させることにより、集光レンズ１３ｂと映像素子１９との間に、ダイクロイックミラーまたはカラーホイールを設けることなく、青色光Ｌｂ、緑色光Ｌｇ、および赤色光Ｌｒのそれぞれを、映像素子１９に対して、時間的に分離して入射させることができる。このように、発光装置３００によれば、プロジェクタ用の光源を低コストで実現できるという点において、特に有益である。

〔変形例〕
但し、ＣＡＳＮまたはＳＣＡＳＮを赤色蛍光体として使用した場合にも、発光装置３００のコスト低減に比べて、赤色光の色純度の向上が要求される場合が考えられる。このような場合には、赤色光の色純度をより一層高めるために、上述のダイクロイックミラーまたはカラーホイールを発光装置３００に設けて、ＣＡＳＮまたはＳＣＡＳＮから発せられる蛍光の緑色成分および黄色成分を遮断してもよい。

〔実施形態４〕
続いて、本発明の実施形態４について説明する。本実施形態では、本発明の一態様に係る発光装置における発光部の製造方法の一例について述べる。

（結晶型の場合）
上述のように、結晶型の場合には、発光部として小空隙蛍光体部材（すなわち、単結晶または多結晶のバルク状の蛍光体）を用いることができる。発光部が小空隙蛍光体部材である場合、研磨によって発光部の受光面を容易に鏡面加工することができる。このため、結晶型の場合には、発光部の受光面上にダイクロイック層を形成することが容易となる。

（封止型の場合）
封止型の場合には、蛍光体粉末を無機ガラスに分散させた発光部を製造することができる。例えば、蛍光体粉末をゾル状の無機ガラスの前駆体に分散させた後に、当該前駆体を加熱して加水分解を生じさせる。これにより、蛍光体粉末を無機ガラスに分散させた発光部が得られる。封止型の場合にも、発光部の受光面上にダイクロイック層を形成するために、発光部の受光面を研磨して鏡面加工を行う。

（薄膜型の場合）
薄膜型の場合には、スクリーン印刷法、電気泳動法、ディスペンサ法等の方法を用いて、基板上に蛍光体層を形成する。そして、当該蛍光体層に対して、ゾル状のシリカガラスの前駆体を添加し加熱することで、当該蛍光体層をシリカガラスでコーティングすることができる。これにより、薄膜状の発光部が得られる。薄膜型の場合には、発光部の密度を高くすることができるので、発光部の膜厚を薄くすることができる。このため、放熱性に優れた発光部を実現することができる。

〔まとめ〕
本発明の態様１に係る発光装置（１００）は、励起光（青色光Ｌｂ）を出射する励起光源（レーザ光源１１ａ〜１１ｎ）と、所定の波長範囲内にピーク波長を有する光が、法線を基準とした０°以上かつ所定角度以内の入射角で入射した場合に当該光を反射するとともに、上記光が所定角度よりも大きい入射角で入射した場合に当該光を透過し、上記波長範囲の上限値よりも長いピーク波長を有する光を透過する光学フィルタ（ダイクロイック層１８）と、上記励起光を受けて蛍光（赤色光Ｌｒおよび緑色光Ｌｇ）を発するとともに、上記光学フィルタが上記励起光の入射側の面に配された発光部（１７）と、光を反射する反射面を有し、当該反射面において上記発光部を支持する基板（ホイール１６）と、を備え、上記励起光は、上記波長範囲内にピーク波長を有するとともに、上記所定角度よりも大きい入射角で上記光学フィルタに入射する。

上記の構成によれば、光学フィルタは、光が所定角度よりも大きい入射角（高角）で入射した場合に当該光を透過する。従って、励起光を高角で光学フィルタに入射させた場合に、当該励起光を透過させて発光部に入射させることができる。

加えて、基板の反射面で反射し、発光部に吸収されなかった励起光であって、光学フィルタに再入射する励起光は、光学フィルタに対する入射角が低角であれば、光学フィルタにおいて反射される。従って、当該励起光を再度発光部に入射させることができる。このため、発光部に対してより効率的に励起光を入射させることができるので、発光部の発光効率を向上させることができる。それゆえ、高輝度の発光部を実現することが可能となるという効果を奏する。

本発明の態様２に係る発光装置は、上記態様１において、上記発光部は、蛍光体であり、上記蛍光体は、内部に存在する空隙の幅が、上記励起光の波長の１０分の１以下であることが好ましい。

上記の構成によれば、発光部は単結晶または多結晶の蛍光体である。このため、放熱性および発光効率に優れた発光部を実現することが可能となるという効果を奏する。

本発明の態様３に係る発光装置は、上記態様２において、上記空隙の幅は、４０ｎｍ以下であることが好ましい。

本発明の態様４に係る発光装置は、上記態様１から３のいずれか１つにおいて、上記励起光の光軸と上記光学フィルタとがなす角度が、上記励起光の光軸と上記反射面（傾斜面２９）とのなす角度よりも小さいことが好ましい。

上記の構成によれば、反射面において反射された励起光を、光学フィルタに対して低角で入射させることができる。このため、光学フィルタに入射した励起光を反射させ、当該励起光を再度発光部に入射させることができる。それゆえ、発光部の発光効率をさらに向上させることが可能となるという効果を奏する。

本発明の態様５に係る発光装置は、上記態様１から４のいずれか１つにおいて、上記発光部の上記光学フィルタが配されている側の面と、その対向面とを除く面である側面に、反射膜（２７０）が形成されていることが好ましい。

上記の構成によれば、反射膜によって蛍光を反射することができるので、発光部の側面から出射する蛍光の光量を低減させることができる。従って、より多くの蛍光を、発光部の光学フィルタが配されている側の面（受光面）から外部に向けて出射することができる。それゆえ、発光部における蛍光の取り出し効率を向上させることができるという効果を奏する。

本発明の態様６に係る発光装置は、上記態様１から５のいずれか１つにおいて、上記発光部の上記光学フィルタが配されている側の面の面積が、その対向面の面積よりも小さいことが好ましい。

上記の構成によれば、発光部の側面から出射される蛍光の光量を低減させることができる。それゆえ、発光部における蛍光の取り出し効率を向上させることが可能となるという効果を奏する。

本発明の態様７に係る発光装置は、上記態様１から６のいずれか１つにおいて、上記発光部の上記光学フィルタが配されている側の面以外の面のうちの少なくとも１つは、上記光学フィルタが配されている側の面と比較してより粗い面であることが好ましい。

上記の構成によれば、受光面以外の面において励起光および蛍光を散乱させることができるため、発光部の表面での蛍光の全反射を低減できる。このため、発光部における蛍光の取り出し効率を向上させることが可能となるという効果を奏する。

本発明の態様８に係る発光装置は、上記態様１から７のいずれか１つにおいて、上記発光部は、赤色の蛍光を発する赤色蛍光体として、ＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ蛍光体または（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ蛍光体の少なくとも一方を含んでいることが好ましい。

上述のように、ＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ（ＣＡＳＮ）蛍光体または（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ（ＳＣＡＳＮ）蛍光体は、ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体に比べて発光スペクトルの波長範囲が狭い赤色の蛍光を発する。このため、当該蛍光には、緑色成分および黄色成分は殆ど含まれない。

従って、上記の構成によれば、赤色の蛍光から緑色成分および黄色成分を遮断するためのダイクロイックミラーまたはカラーホイールを発光装置に設ける必要がない。それゆえ、発光装置の構成を簡単化することができるという効果を奏する。

本発明の態様９に係る発光装置は、上記態様１から８のいずれか１つにおいて、上記励起光および上記蛍光を集光する集光レンズ（１３ｂ）をさらに備えており、上記集光レンズの開口角は、上記励起光が上記光学フィルタに入射する入射角よりも小さいことが好ましい。

上記の構成によれば、励起光に比べて蛍光をより効果的に集光することができるため、高輝度の発光部を実現することが可能となるという効果を奏する。

本発明の態様１０に係る発光装置は、上記態様１から９のいずれか１つにおいて、上記励起光は、レーザ光であり、上記基板には、上記レーザ光を拡散させる拡散層（１７０ｂ）が形成されていることが好ましい。

上記の構成によれば、励起光がコヒーレント性の高いレーザ光である場合に、拡散層によってレーザ光を拡散（散乱）させることができる。従って、レーザ光の単位面積当たりのパワー密度を低下させて、当該レーザ光を発光装置の外部に出射することができる。それゆえ、発光装置の安全性を高めることが可能となるという効果を奏する。

本発明の態様１１に係る発光装置は、上記態様１から１０のいずれか１つにおいて、上記基板は、回転可能なホイールであることが好ましい。

上記の構成によれば、本発明の一態様に係る発光装置を、プロジェクタ用の光源として好適に利用することが可能となるという効果を奏する。

本発明の態様１２に係る発光装置は、上記態様１から１１のいずれか１つにおいて、上記発光部に対して上記励起光が照射される面は、当該発光部において上記蛍光が出射される面と同一の面であることが好ましい。

上記の構成によれば、本発明の一態様に係る発光装置として、反射型の発光装置を実現することが可能となるという効果を奏する。

〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

〔本発明の別の表現〕
なお、本発明は、以下のようにも表現できる。

すなわち、本発明の一態様に係る発光装置または画像表示装置は、光を出射する半導体発光素子と、発光素子からの光を異なる色に変換する蛍光体を含む、反射率の高い基板上に設置された蛍光部材とを備え、蛍光部材の表面に蛍光を透過し、励起光を低角度側では反射し、高角度側では透過するダイクロイック層が形成され、励起光を高角度側から斜めから入射する。

１１，１１ａ〜１１ｎレーザ光源（励起光源）
１３ａ，１３ｂ集光レンズ
１６，２６ホイール（基板）
１７，２７，２７ａ，２７ｂ発光部
１８ダイクロイック層
１７０ｂ拡散層
２７０反射膜
２９傾斜面（反射面）
１００，１００ａ，２００，３００発光装置
Ｌｂ青色光（励起光）
Ｌｒ赤色光（蛍光）
Ｌｇ緑色光（蛍光）

Claims

励起光を出射する励起光源と、
所定の波長範囲内にピーク波長を有する光が、法線を基準とした０°以上かつ所定角度以内の入射角で入射した場合に当該光を反射するとともに、上記光が所定角度よりも大きい入射角で入射した場合に当該光を透過し、上記波長範囲の上限値よりも長いピーク波長を有する光を透過する光学フィルタと、
上記励起光を受けて蛍光を発するとともに、上記光学フィルタが上記励起光の入射側の面に配された発光部と、
光を反射する反射面を有し、当該反射面において上記発光部を支持する基板と、を備え、
上記励起光は、上記波長範囲内にピーク波長を有するとともに、上記所定角度よりも大きい入射角で上記光学フィルタに入射することを特徴とする発光装置。
上記発光部は、蛍光体であり、
上記蛍光体は、内部に存在する空隙の幅が、上記励起光の波長の１０分の１以下であることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
上記励起光の光軸と上記光学フィルタとがなす角度が、上記励起光の光軸と上記反射面とのなす角度よりも小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
上記発光部は、赤色の蛍光を発する赤色蛍光体として、ＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ蛍光体または（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ蛍光体の少なくとも一方を含んでいることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の発光装置。
上記励起光および上記蛍光を集光する集光レンズをさらに備えており、
上記集光レンズの開口角は、上記励起光が上記光学フィルタに入射する入射角よりも小さいことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の発光装置。