JPWO2017038176A1 - 発光体および照明装置 - Google Patents

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Abstract

照明光のスポット性および色ムラを同時に改善可能な発光体を提供する。本発明の一実施形態に係る発光体（６）は、レーザ光（Ｌ１）が照射される光照射面（６１ａ）と、レーザ光（Ｌ１）および蛍光（Ｌ２）を出射する光出射面（６１ｂ）とを有する蛍光体層（６１）と、光出射面（６１ｂ）から出射されたレーザ光（Ｌ１）および蛍光（Ｌ２）を遮光する光吸収層（６２）と、光吸収層（６２）によって遮光されないレーザ光（Ｌ１）および蛍光（Ｌ２）を散乱させる散乱層（６３）とを含んでいる。

Description

本発明は、励起光を受けて蛍光を発する発光体、および当該発光体を備える照明装置に関する。
励起光源から出射した励起光により蛍光体層に含まれる蛍光体を励起し、当該蛍光体から蛍光を発生させる照明装置などの開発が進められている。このような照明装置は、特許文献１から３に開示されている。
特許文献１には、蛍光体層から出射される照明光のスポット性を改善した照明装置が開示されている。この照明装置では、蛍光体層を層内伝搬する光を中空体によって屈折させることにより、照明光のスポット性を改善している。
特許文献２および３には、照明光の色ムラを改善した照明装置が開示されている。特許文献２には、蛍光体層の光出射面側に、光を散乱する散乱層を配置した照明装置が提案されている。この照明装置では、照射光に含まれる励起光および蛍光を散乱層によって散乱させることにより、照明光の色ムラを改善している。
また、特許文献３には、厚み方向に貫通した複数の穴が設けられた蛍光体層を備える照明装置が提案されている。この照明装置では、蛍光体層に設けられた穴によって一部の光の伝搬を遮ることにより、蛍光体層の外周部にイエローリングが発生することを防止し、照明光の色ムラを改善している。
日本国公開特許公報「特開２０１５−１７０９（２０１５年１月５日公開）」 日本国公開特許公報「特開２０１４−１５４３１３（２０１４年８月２５日公開）」 日本国公開特許公報「特開２０１３−１７１８４４（２０１３年９月２日公開）」
しかしながら、特許文献１の技術では、照明光のスポット性を改善することはできるが、照射光の色ムラを改善することができないという課題がある。一方、特許文献２および３の技術では、照射光の色ムラを改善することはできるが、照明光のスポット性を改善することができないという課題がある。
そのため、照明光のスポット性および色ムラを同時に改善することができる新たな技術の開発が望まれている。
本発明は上記従来の課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、照明光のスポット性および色ムラを同時に改善することができる発光体および照明装置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体は、励起光が照射される光照射面および当該光照射面とは反対側に位置する光出射面を有し、前記励起光および当該励起光の一部を波長変換した蛍光を前記光出射面から出射する蛍光体層と、前記光出射面から出射する前記励起光および前記蛍光を遮光する遮光層と、前記光出射面側に設けられ、前記遮光層によって遮光されない前記励起光および前記蛍光を散乱させる散乱層と、を含むことを特徴としている。
本発明の一態様によれば、照明光のスポット性および色ムラを同時に改善可能な発光体および当該発光体を備えた照明装置を提供することができるという効果を奏する。
本発明の実施形態１に係る照明装置の構成を示す断面図である。 図１に示される発光体の構成を示す断面図である。 図２に示される蛍光体層の一例である小空隙蛍光体板内における空隙幅について説明するための概略図である。 図２に示される発光体の作用を説明するための断面図である。 本発明の実施形態２に係る発光体の構成を示す断面図である。 図５に示される発光体の作用を説明するための断面図である。 本発明の実施形態３に係る発光体の構成を示す断面図である。 本発明の実施形態４に係る発光体の構成を示す断面図である。 本発明の実施形態５に係る発光体の構成を示す断面図である。 本発明の実施形態６に係る発光体の構成を示す断面図である。 本発明の実施形態７に係る発光体の構成を示す断面図である。 本発明の実施形態８に係る発光体の構成を示す断面図である。
〔実施形態１〕
本発明の実施の一形態について図１から図４に基づいて説明すれば、以下のとおりである。本実施形態では、本発明に係る発光体を備える照明装置（スポットライト、車両用前照灯など）の一例について説明する。
［照明装置１の構成］
図１は、本実施形態に係る照明装置１の構成を示す断面図である。照明装置１は、レーザ素子２から出射されたレーザ光と、該レーザ光の一部を波長変換して得られた蛍光とを混色した光を照明光として出射するものである。
図１に示すように、照明装置１は、レーザ素子（励起光源）２、光ファイバ３、フェルール４、フェルール固定部５、発光体６、金属ベース７、投光レンズ８およびレンズ固定部９を備えている。
（レーザ素子２）
レーザ素子２は、レーザ光（励起光）を出射する励起光源である。本実施形態では、照明装置１は、複数のレーザ素子２を備えている。レーザ素子２から出射されるレーザ光は、空間的および時間的に位相が揃っており、その波長は単一波長である。そのため、励起光としてレーザ光を用いることにより、発光体６に含まれる蛍光体を効率的に励起することが可能になり、高輝度な照明光を得ることができる。
このレーザ素子２は、発光体６に含まれる蛍光体の種類に応じて、出射するレーザ光の波長および光出力が適宜設定される。例えば４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の波長範囲のレーザ光を励起光として選択することが可能である。
複数のレーザ素子２のそれぞれから出射されたレーザ光は、光ファイバ３の入射端部３ａに入射し、入射端部３ａとは反対側に位置する出射端部３ｂから出射して、発光体６に照射される。発光体６に照射されたレーザ光は、その一部が発光体６に含まれる蛍光体によって蛍光に変換される。
レーザ素子２から出射されたレーザ光を光ファイバ３の入射端部３ａに入射させる場合、入射端部３ａにレーザ光を適切に入射させるために、非球面レンズ２１を用いることが好ましい。非球面レンズ２１は、レーザ素子２から出射されるレーザ光の透過率が高く、かつ耐熱性の優れた材料からなることが好ましい。
なお、使用するレーザ素子２の個数は、必要な出力に応じて適宜選択可能である。したがって、レーザ素子２を１つのみ使用してもよい。ただし、高出力のレーザ光を得る必要性がある場合には、本実施形態のように、複数のレーザ素子２を使用することが好ましい。
また、励起光源として、レーザ素子２に代えて発光ダイオード（ＬＥＤ；Light Emitting Diode）などを備えていてもよい。励起光源は、発光体６に含まれる蛍光体を励起可能な励起光を出射するものであればよく、その種類は特に限定されない。
（光ファイバ３）
光ファイバ３は、レーザ素子２から出射されたレーザ光を導光する導光部材である。本実施形態では、光ファイバ３は、複数の光ファイバを束ねたバンドルファイバである。
光ファイバ３は、レーザ光を入射させる入射端部３ａと、入射端部３ａから入射したレーザ光を出射する出射端部３ｂとを含んでいる。光ファイバ３の入射端部３ａ側は、レーザ素子２に接続されている。また、光ファイバ３の出射端部３ｂ側は、フェルール４に保持されており、フェルール固定部５を介して金属ベース７に接続されている。
（フェルール４）
フェルール４は、光ファイバ３の出射端部３ｂ側を保持する保持部材である。フェルール４は、光ファイバ３の出射端部３ｂ側の周面に取り付けられている。フェルール４は、例えば出射端部３ｂを挿入可能な複数の孔が形成されたものである。
なお、１つの光ファイバ３を用いる場合には、フェルール４を省略することも可能である。ただし、１つの光ファイバ３を用いる場合であっても、出射端部３ｂを適切な位置に固定するために、フェルール４を設けることが好ましい。
（フェルール固定部５）
フェルール固定部５は、金属ベース７にフェルール４を固定する固定部材である。フェルール固定部５は、遮光性を有する筒状の部材である。フェルール固定部５は、金属ベース７の厚み方向に形成された励起光通過孔７１の一端側から貫入されて、金属ベース７に固定されている。フェルール固定部５は、光ファイバ３の出射端部３ｂから出射するレーザ光が、励起光通過孔７１の他端側に配置された発光体６に適切に照射される角度で、フェルール４を金属ベース７に固定する。
フェルール固定部５は、光を吸収しない部材であることが好ましく、例えばアルミニウムなどによって構成される。
（発光体６）
発光体６は、レーザ光の照射により、レーザ光およびレーザ光の一部を波長変換した蛍光を含む照明光を放出する積層構造体である。発光体６は、蛍光体層６１、光吸収層６２および散乱層６３を含んでいる。発光体６は、励起光通過孔７１を覆うように、金属ベース７の表面７ｂに蛍光体層６１を当接させて配置されている。発光体６は、レーザ光および蛍光を含む照明光を、投光レンズ８へ向けて放出する。なお、発光体６の詳細は、後述する。
（金属ベース７）
金属ベース７は、発光体６を支持する支持部材である。金属ベース７は、金属（例えば、アルミニウム、銅または鉄など）からなっている。そのため、金属ベース７は、熱伝導性が高く、蛍光体層６１で発生した熱を効率的に放熱することができる。
金属ベース７には、金属ベース７の中心部を厚み方向（図１の紙面左右方向）に貫通した励起光通過孔７１が形成されている。励起光通過孔７１の一端は、金属ベース７の裏面７ａで開口している。また、励起光通過孔７１の他端は、金属ベース７の表面７ｂで開口している。
励起光通過孔７１の一端（金属ベース７の裏面７ａ）側の開口部には、光ファイバ３の出射端部３ｂが配置されている。また、励起光通過孔７１の他端（金属ベース７の表面７ｂ）側の開口部には、当該開口部を覆うように発光体６が配置されている。そのため、光ファイバ３の出射端部３ｂから出射するレーザ光は、金属ベース７の励起光通過孔７１を通過して、発光体６の蛍光体層６１に照射される。
金属ベース７は、蛍光体層６１で発生した熱を、放熱フィン７２などを介して放熱する。放熱フィン７２は、金属ベース７の裏面７ａに複数設けられており、金属ベース７の熱を空気中に放熱させる放熱機構として機能する。
放熱フィン７２は、大気との接触面積を増加させることにより放熱効率を高めている。放熱フィン７２には、金属ベース７と同様に、熱伝導率の高い材料を用いることが好ましい。
（投光レンズ８）
投光レンズ８は、発光体６から放出（出射）されたレーザ光および蛍光を含む照明光を投光する光学部材である。投光レンズ８は、発光体６から放出されたレーザ光および蛍光を含む照明光を屈折させることにより、所定の角度範囲に照明光を投光する。
投光レンズ８は、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネイト、シリコーン、ホウケイ酸ガラス、ＢＫ７または石英などから構成される。投光レンズ８は、発光体６に対向する位置に、レンズ固定部９によって支持されている。
なお、投光レンズ８の個数は、１つであってもよく、複数であってもよい。また、投光レンズ８の形状は、非球面レンズまたは球面レンズのどちらであってもよい。使用する投光レンズ８の数および形状は、必要に応じて適宜選択される。
（レンズ固定部９）
レンズ固定部９は、投光レンズ８を金属ベース７に固定する固定部材である。レンズ固定部９は、遮光性を有する筒状の部材からなる。レンズ固定部９は、その内面で金属ベース７の周面と投光レンズ８の周面とを保持する。このようなレンズ固定部９を用いることにより、発光体６から放出されたレーザ光および蛍光を含む照明光を外部へ漏出させずに、投光レンズ８に入射させることができる。
このレンズ固定部９は、放熱性の高い材料からなることが好ましく、特にアルミニウム製で表面にアルマイト処理を施したものを好適に用いることができる。
［発光体６の詳細］
図２は、図１に示される発光体６の構成を示す断面図である。図２に示すように、発光体６は、蛍光体層６１、光吸収層６２および散乱層６３を含んでいる。発光体６は、蛍光体層６１の光出射面６１ｂに、光吸収層６２および散乱層６３がパターニングされた構成である。
（蛍光体層６１）
蛍光体層６１は、光ファイバ３の出射端部３ｂから出射されたレーザ光Ｌ１の照射により蛍光Ｌ２（図４参照）を発生させる層である。蛍光体層６１は、レーザ光Ｌ１の照射により蛍光Ｌ２を発生させる蛍光体を含んでいる。
蛍光体層６１は、光ファイバ３の出射端部３ｂと対向する下面である光照射面６１ａ、および光照射面６１ａとは反対側に位置する表面である光出射面６１ｂを有している。蛍光体層６１は、光照射面６１ａにレーザ光Ｌ１が照射され、レーザ光Ｌ１の一部を波長変換した蛍光Ｌ２を発生させて、レーザ光Ｌ１と蛍光Ｌ２とを光出射面６１ｂから出射する。すなわち、蛍光体層６１は、レーザ光Ｌ１が照射される光照射面６１ａと、レーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２を出射する光出射面６１ｂとが互いに対向する透過型の波長変換部材である。
この蛍光体層６１は、ガーネット系の小空隙蛍光体板からなることが好ましい。小空隙蛍光体板とは、蛍光体板中に存在する空隙の幅（以下、空隙幅と称する）が、可視光の波長の１０分の１以下である蛍光体板を意味する。より具体的には、小空隙蛍光体板とは、空隙幅が０ｎｍ以上かつ４０ｎｍ以下である蛍光体板を意味する。すなわち、空隙幅を記号ｔとして表せば、０ｎｍ≦ｔ≦４０ｎｍである。なお、「小空隙蛍光体板」は、「小空隙蛍光部材」と称されてもよい。
なお、「小空隙蛍光体板」という用語の意味には、空隙が存在している（０ｎｍ＜ｔ≦４０ｎｍである）蛍光体板のみならず、空隙が存在していない（ｔ＝０ｎｍである）蛍光体板もが包含されていることに留意されたい。すなわち、本発明の一態様において、「小空隙」という文言には、「空隙が存在していない」という意味が包含されている。
また、上述の「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。ただし、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など）が入り込んでいてもよい。
また、上述の「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。図３は、小空隙蛍光体板内における空隙幅について説明するための概略図である。図３には、隣接する結晶間の距離として、距離ｄ１〜ｄ４が示されている。例えば、距離ｄ１〜ｄ４のうち、距離ｄ１が最大の距離であれば、この距離ｄ１が空隙幅である。
なお、上述の距離ｄ１〜ｄ４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）など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、距離ｄ１〜ｄ４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。
小空隙蛍光体板は、空隙幅が０ｎｍ≦ｔ≦４０ｎｍであるため、熱伝導率に優れている。そのため、高密度のレーザ光Ｌ１を照射した場合であっても、蛍光体層６１の温度が上昇しにくく、発光効率が低下しにくい。したがって、蛍光体層６１として小空隙蛍光体板を用いることにより、高輝度かつ高効率な発光体６を実現することができる。
特に、空隙幅がｔ＝０である小空隙蛍光体板（蛍光体単結晶板）は、結晶性がよい（欠陥が少ない）ため、温度特性がよく、高温になっても発光効率がより低下しにくい。したがって、空隙幅がｔ＝０である小空隙蛍光体板を蛍光体層６１として用いることが好ましく、これにより、高輝度かつ高効率な発光体６を好適に実現することができる。
小空隙蛍光体板を多結晶の蛍光体で構成する場合、まず、サブミクロンサイズの酸化物の粉末を原料として、液相法または固相法により蛍光体原料粉末を得る。例えば、蛍光体原料粉末がＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体である場合、酸化物は酸化イットリウム、酸化アルミニウム、および酸化セリウムなどである。その後、蛍光体原料粉末を金型などで成型し、真空焼結させる。
上述の方法を用いることで、空隙幅が０ｎｍより大きく、かつ４０ｎｍ以下（すなわち、０ｎｍ＜ｔ≦４０ｎｍ）である小空隙蛍光体板が得られる。この小空隙蛍光体板は、空隙幅が狭いため、熱伝導率が高くなる。そのため、小空隙蛍光体板の温度は、高密度の励起光を照射しても上昇しにくい。したがって、多結晶の蛍光体から構成される小空隙蛍光体板を蛍光体層６１として用いることにより、蛍光体層６１の発光効率の低下を抑制することができるので、高輝度かつ高効率の発光体６を実現することができる。
また、小空隙蛍光体板を単結晶の蛍光体で構成する場合、小空隙蛍光体板を製造する方法の例としては、液相法、例えばＣＺ（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ；チョクラルスキー）法が挙げられる。具体的には、まず、酸化物粉末を乾式混合などにより混合粉末にし、当該混合粉末をるつぼに入れて加熱することで、融液を得る。次に、蛍光体の種結晶（例えばＹＡＧの場合、ＹＡＧ単結晶）を用意し、当該種結晶を上記融液に接触させた後、回転させながら引き上げる。この時、引き上げ温度は２０００℃程度とする。これにより、例えば＜１１１＞方向の単結晶インゴットを育成することができる。その後、当該インゴットを所望の大きさに切り出す。この時、切り出し方によっては、＜００１＞または＜１１０＞方向などの単結晶インゴットを得ることもできる。
上述の方法で得られた単結晶インゴットは、空隙がない（すなわち、ｔ＝０）ため、多結晶の蛍光体で形成された小空隙蛍光体板と比較して、さらに熱伝導率が高くなる（１０Ｗ／ｍ・Ｋ程度）。そのため、この小空隙蛍光体板の温度は、高密度の励起光を照射した場合に、より上昇しにくくなる。したがって、単結晶の蛍光体から構成される小空隙蛍光体板を蛍光体層６１として用いることにより、さらに高輝度および高効率の発光体６を実現することができる。また、上述の方法によれば、単結晶インゴットは、蛍光体の融点以上の温度で融液から得られるため、高い結晶性を有する。すなわち、小空隙蛍光体板における欠陥が少なくなる。そのため、小空隙蛍光体板の温度特性が向上し、温度の上昇による発光効率の低下を抑制することができる。
ただし、蛍光体層６１として、蛍光体単結晶板および蛍光体多結晶板などの小空隙蛍光体板以外のものを用いてもよい。例えば、蛍光体層６１として、封止材の内部に蛍光体が分散されているものなどを用いることができる。
この場合、蛍光体層６１の封止材は、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Ｌ１が高出力の場合には、耐熱性の高いものが好ましい。
蛍光体層６１に含まれる蛍光体の種類は、照射されるレーザ光Ｌ１の波長に応じて適宜選択される。例えば、ＹＡＧ：Ｃｅ（黄色）、ＧＡＧＧ：Ｃｅ（黄色）、ＬｕＡＧ：Ｃｅ（緑）系の蛍光体単結晶板または蛍光体多結晶板などを好適に用いることができる。
ここで、照明装置１を車両用のヘッドランプ（車両用前照灯）として用いる場合、照明光Ｌ３（図４参照）を、所定の範囲の色度を有する白色にすることが求められる。この場合、照明装置１の照明光を白色とするために、レーザ光Ｌ１と蛍光体との組み合わせが適宜選択される。
例えば、ＹＡＧ系の蛍光体単結晶板または蛍光体多結晶板である蛍光体層６１に青色のレーザ光Ｌ１を照射することにより、白色の照明光Ｌ３を好適に得ることができる。
（光吸収層６２）
光吸収層６２は、光出射面６１ｂから出射されたレーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２を吸収する層である。光吸収層６２は、例えば、黒色のセラミックス板、黒アルミナなどの粒子を堆積した膜、シリコーンやアクリルなどの樹脂中に黒アルミナなどの粒子を封止した膜などである。
光吸収層６２は、蛍光体層６１の光出射面６１ｂの周縁部を覆うように設けられている。換言すれば、光吸収層６２は、蛍光体層６１の光照射面６１ａに照射されるレーザ光Ｌ１の光軸上に、蛍光体層６１の光出射面６１ｂから出射されたレーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２を通過させる光通過孔６２１を有している。
光通過孔６２１の中心軸は、蛍光体層６１の光照射面６１ａに照射されるレーザ光Ｌ１の光軸と略一致している。これにより、光照射面６１ａに照射されたレーザ光Ｌ１、および蛍光体層６１が発生させた蛍光Ｌ２を、光通過孔６２１へ効率的に入射させることができる。
また、光通過孔６２１の寸法（直径）は、蛍光体層６１の光照射面６１ａに照射されるレーザ光Ｌ１のビーム径と同一、または当該ビーム径よりも大きくなっている。換言すれば、光通過孔６２１の寸法は、蛍光体層６１の光照射面６１ａに照射されるレーザ光Ｌ１の照射スポットの寸法（直径）と同一、または当該照射スポットの寸法よりも大きくなっている。これにより、光照射面６１ａに照射されたレーザ光Ｌ１、および蛍光体層６１が発生させた蛍光Ｌ２を、光通過孔６２１へ効率的に入射させることができる。
（散乱層６３）
散乱層６３は、光吸収層６２によって遮光されないレーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２を散乱させる層である。散乱層６３は、表面に微小な凸凹が形成された光透板、アルミナなどの粒子を堆積させた層、シリコーンやアクリルなどの樹脂中にアルミナなどの粒子を封止した膜、またはｓＣＡＳＮ：Ｅｕ（橙色）やＣＡＳＮ：Ｅｕ（赤色）の蛍光体を堆積した膜である。
特に、光吸収層６２がシリコーンやアクリルなどの樹脂中にアルミナなどの粒子を封止した膜である場合、レーザ光Ｌ１の照射により蛍光体層６１で発生した熱を光吸収層６２によって効率的に放熱することが可能となる。そのため、熱による蛍光体層６１の劣化を抑制することができる。
散乱層６３は、光吸収層６２の光通過孔６２１に埋設されている。そのため、光通過孔６２１を通過するレーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２は必ず散乱層６３によって散乱される。したがって、レーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２を確実に混色することができる。
また、光吸収層６２の光通過孔６２１に散乱層６３を埋設することにより、発光体６全体の厚みを小さくすることが可能となる。したがって、発光体６の薄型化を図ることができる。
このように、発光体６は、光吸収層６２が、蛍光体層６１の光出射面６１ｂの周縁部を覆うように設けられることにより光通過孔６２１を形成しており、散乱層６３が、光通過孔６２１を塞ぐように埋設された構成である。換言すれば、発光体６は、散乱層６３が、蛍光体層６１の光照射面６１ａに照射されるレーザ光Ｌ１の光軸上に設けられており、光吸収層６２が、散乱層６３を囲むように周設された構成である。
図４は、図２に示される発光体６の作用を説明するための断面図である。図４に示すように、発光体６は、蛍光体層６１の光照射面６１ａにレーザ光Ｌ１が照射されることにより、レーザ光Ｌ１とレーザ光Ｌ１の一部を波長変換した蛍光Ｌ２とを混色して得られる照明光Ｌ３を散乱層６３から放出する。
ここで、蛍光体層６１の光出射面６１ｂから出射するレーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２のうち、光吸収層６２の光通過孔６２１に入射したレーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２は、散乱層６３によって散乱された後、投光レンズ８へ向けて放出される。
一方、蛍光体層６１の光出射面６１ｂから出射するレーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２のうち、光通過孔６２１に入射しないレーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２、すなわち、蛍光体層６１の層内方向へ伝搬したレーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２である迷光Ｌ４は、光吸収層６２によって吸収される。これにより、光出射面６１ｂから迷光Ｌ４が出射することを抑制することができる。
このように、発光体６では、光吸収層６２の光通過孔６２１を通過したレーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２が投光レンズ８へ向けて放出され、照明光Ｌ３として利用される。そのため、光通過孔６２１の寸法（直径）を調整することにより、発光体６における照明光Ｌ３の出射領域の大きさを変更することが可能となる。例えば、光通過孔６２１の寸法を小さくすることにより、発光体６における照明光Ｌ３の出射領域を小さなスポット形状にすることができる。これにより、照明光Ｌ３のスポット性を改善することができる。
また、発光体６では、光通過孔６２１が散乱層６３によって塞がれているため、光通過孔６２１を通過するレーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２は、散乱層６３によって必ず散乱される。そのため、レーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２を十分に混色することが可能となり、照明光Ｌ３の色ムラを改善することができる。
なお、レーザ光Ｌ１は、ＬＥＤなどの光に比べて配光が狭いため、励起光としてレーザ光Ｌ１を用いた場合、照明光Ｌ３の色ムラが生じやすい。
また、蛍光体単結晶板または蛍光体多結晶板などの小空隙蛍光体板において、上述のように空隙幅が４０ｎｍ以下の場合、レーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２に対する散乱（内部散乱）効果は、全く発生しないか、または非常に発生しにくいことが、検討の結果、分かった。上記「４０ｎｍ以下」とは、励起光であるレーザ光Ｌ１（青色光の場合：４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下）の波長または蛍光Ｌ２（励起光よりも長波長の光）の波長に対して、空隙幅が１０分の１程度かそれ以下となる値である。上記検討の結果は、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、小空隙蛍光体板においては、上記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。そのため、蛍光体層６１として小空隙蛍光体板を用いた場合、照明光Ｌ３のスポット性の低下および色ムラが顕著になる。
しかしながら、発光体６では、光吸収層６２および散乱層６３によって、照明光Ｌ３のスポット性の低下および色ムラを好適に改善することができる。したがって、発光体６は、レーザ光Ｌ１と、蛍光体単結晶板または蛍光体多結晶板などの小空隙蛍光体板とを組み合わせた場合において特に有効であり、照明光Ｌ３のスポット性および色ムラを同時に改善しつつ、高輝度な発光を実現することができる。
［照明装置１の効果］
本実施形態に係る照明装置１は、発光体６を備えている。発光体６は、レーザ光Ｌ１が照射される光照射面６１ａおよび光照射面６１ａとは反対側に位置する光出射面６１ｂを有し、レーザ光Ｌ１およびレーザ光Ｌ１の一部を波長変換した蛍光Ｌ２を光出射面６１ｂから出射する蛍光体層６１と、光出射面６１ｂ側に設けられ、当該光出射面６１ｂから出射されたレーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２を通過させる光通過孔６２１を有する光吸収層６２と、光通過孔６２１を塞ぐように埋設され、レーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２を散乱させる散乱層６３とを含んでいる。
発光体６では、光出射面６１ｂから出射するレーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２のうち、光通過孔６２１に入射したレーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２は、光通過孔６２１を通過して、発光体６の外部へ放出される。一方、光出射面６１ｂから出射するレーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２のうち、光通過孔６２１に入射しないレーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２、すなわち、蛍光体層６１の層内方向へ伝搬したレーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２である迷光Ｌ４は、光吸収層６２によって遮光される。
そのため、光通過孔６２１の寸法（直径）を調整することにより、発光体６における照明光Ｌ３の出射領域の大きさを変更することが可能となり、照明光Ｌ３のスポット性を改善することができる。
また、発光体６では、光通過孔６２１が散乱層６３によって塞がれている。そのため、光通過孔６２１を通過するレーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２は、散乱層６３によって必ず散乱されるので、照明光Ｌ３の色ムラを改善することができる。
したがって、本実施形態によれば、照明光Ｌ３のスポット性および色ムラを同時に改善可能な発光体６および発光体６を備えた照明装置１を実現することができる。
なお、照明装置１のように、発光体６から放出された照明光Ｌ３を投光する投光レンズ８を、発光体６の直近に設置した場合、投光レンズ８によって照明光Ｌ３の一部が反射されることにより、投光レンズ８から発光体６へ向かう反射成分が生じる。このような反射成分が、発光体６で再反射して投光レンズ８に入射した場合、投光レンズ８によって投光される照明光Ｌ３の照度が不均一になる。
発光体６では、投光レンズ８から発光体６へ向かう反射成分を光吸収層６２によって吸収収することができる。そのため、照明装置１では、投光レンズ８に入射する反射成分の光量が大幅に低減するので、投光レンズ８によって投光される照明光Ｌ３の照度の不均一性を改善することができる。
〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、図５および図６に基づいて説明すれば、以下のとおりである。本実施形態では、本発明に係る発光体の他の構成例について説明する。
なお、説明の便宜上、前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。
［発光体１６の構成］
図５は、本実施形態に係る発光体１６の構成を示す断面図である。図５に示すように、発光体１６は、蛍光体層６１、反射層（遮光層）１６２および散乱層６３を含んでいる。発光体１６は、光吸収層６２に代えて反射層１６２を含んでいる点において、前記実施形態にて説明した発光体とは異なっている。
（反射層１６２）
反射層１６２は、光出射面６１ｂから出射されたレーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２を反射する層である。反射層１６２は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）または銀（Ａｇ）からなる膜、白色のセラミックス板、アルミナなどの粒子を堆積した膜、シリコーンやアクリルなどの樹脂中にアルミナなどの粒子を封止した膜などである。
反射層１６２は、蛍光体層６１の光照射面６１ａに照射されるレーザ光Ｌ１の光軸上に、蛍光体層６１の光出射面６１ｂから出射されたレーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２を通過させる光通過孔６２１を有している。この光通過孔６２１は、散乱層６３によって塞がれている。
図６は、図５に示される発光体１６の作用を説明するための断面図である。図６に示すように、発光体１６では、蛍光体層６１の光出射面６１ｂから出射するレーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２のうち、反射層１６２の光通過孔６２１に入射したレーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２は、散乱層６３によって散乱された後、投光レンズ８へ向けて放出される。
一方、蛍光体層６１の光出射面６１ｂから出射するレーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２のうち、蛍光体層６１の層内方向へ伝搬したレーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２である迷光Ｌ４は、反射層１６２によって反射される。これにより、光出射面６１ｂから迷光Ｌ４が出射することを抑制することができる。
このように、発光体１６では、反射層１６２の光通過孔６２１を通過したレーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２が投光レンズ８へ向けて放出され、照明光Ｌ３として利用される。ここで、光通過孔６２１に入射したレーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２の一部は、反射層１６２によって反射されつつ、光通過孔６２１を通過する。そのため、光通過孔６２１に入射したレーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２をロスすることなく、光通過孔６２１を通過させることができる。
また、発光体１６では、反射層１６２によって蛍光体層６１の光出射面６１ｂからの出射が抑制された迷光Ｌ４のうち、レーザ光Ｌ１の一部は、蛍光体層６１において蛍光Ｌ２に変換される。この蛍光Ｌ２のうちの一部は、蛍光体層６１を層内伝搬し、光通過孔６２１を通過して外部に放出される。このように、発光体１６では、迷光Ｌ４となったレーザ光Ｌ１の一部を励起光として再利用することが可能となる。そのため、レーザ光Ｌ１の利用効率が向上し、より高輝度な発光体１６を得ることができる。
［発光体１６の効果］
本実施形態に係る発光体１６は、レーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２を反射する反射層１６２を遮光層として含んでいる。
発光体１６では、蛍光体層６１の層内方向へ伝搬したレーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２である迷光Ｌ４は反射層１６２によって反射される。そのため、光出射面６１ｂから迷光Ｌ４が出射することを抑制することができる。
また、光通過孔６２１に入射したレーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２の一部は、反射層１６２によって反射されつつ、光通過孔６２１を通過する。そのため、光通過孔６２１に入射したレーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２をロスすることなく、光通過孔６２１を通過させることができる。
したがって、本実施形態によれば、照明光Ｌ３のスポット性および色ムラを同時に改善しつつ、光の利用効率を向上させた発光体１６を実現することができる。
〔実施形態３〕
本発明の他の実施形態について、図７に基づいて説明すれば、以下のとおりである。本実施形態では、本発明に係る発光体のさらに他の構成例について説明する。
なお、説明の便宜上、前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。
［発光体２６の構成］
図７は、本実施形態に係る発光体２６の構成を示す断面図である。図７に示すように、発光体２６は、蛍光体層６１、光吸収層６２、散乱層６３、ダイクロイックミラー（光学層）６４および第１反射膜６５を含んでいる。
（ダイクロイックミラー６４）
ダイクロイックミラー６４は、特定の波長範囲の光を選択的に反射し、それ以外の波長範囲の光を透過する光学素子である。ダイクロイックミラー６４は、誘電体層が積層された積層構造体である。
ダイクロイックミラー６４は、蛍光体層６１の光照射面６１ａを覆うように設けられている。ダイクロイックミラー６４は、光ファイバ３の出射端部３ｂから出射されたレーザ光Ｌ１を透過させる。また、ダイクロイックミラー６４は、蛍光体層６１の内部で発生した蛍光Ｌ２を光照射面６１ａへ向けて反射する。そのため、蛍光体層６１の内部で発生した蛍光Ｌ２が光照射面６１ａから漏出することをダイクロイックミラー６４によって抑制することが可能となる。
（第１反射膜６５）
第１反射膜６５は、レーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２を反射する反射部材である。第１反射膜６５は、アルミニウムまたは銀からなる膜などで構成される。
第１反射膜６５は、光照射面６１ａと光出射面６１ｂとを繋ぐ蛍光体層６１の側面６１ｃに設けられている。そのため、蛍光体層６１の側面６１ｃからレーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２が漏出することを第１反射膜６５によって抑制することが可能となる。
［発光体２６の効果］
本実施形態に係る発光体２６は、蛍光体層６１の光照射面６１ａ側に配置され、光ファイバ３の出射端部３ｂから出射されたレーザ光Ｌ１を透過させ、かつ蛍光体層６１の内部で発生した蛍光Ｌ２を光照射面６１ａへ向けて反射するダイクロイックミラー６４を含んでいる。
発光体２６では、蛍光体層６１の内部で発生した蛍光Ｌ２が光照射面６１ａから漏出することをダイクロイックミラー６４によって抑制することが可能となる。そのため、光通過孔６２１に入射するレーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２の光量を増加させることができる。
また、発光体２６では、蛍光体層６１の側面６１ｃからレーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２が漏出することを第１反射膜６５によって抑制することが可能となる。そのため、光通過孔６２１に入射するレーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２の光量を増加させることができる。
したがって、本実施形態によれば、照明光Ｌ３のスポット性および色ムラを同時に改善しつつ、光の利用効率を向上させた発光体２６を実現することができる。
〔実施形態４〕
本発明の他の実施形態について、図８に基づいて説明すれば、以下のとおりである。本実施形態では、本発明に係る発光体のさらに他の構成例について説明する。
なお、説明の便宜上、前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。
［発光体３６の構成］
図８は、本実施形態に係る発光体３６の構成を示す断面図である。図８に示すように、発光体３６は、蛍光体層６１、光吸収層６２、散乱層６３、ダイクロイックミラー６４および第２反射膜６６を含んでいる。
（第２反射膜６６）
第２反射膜６６は、レーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２を反射する反射部材である。第２反射膜６６は、アルミニウムまたは銀からなる膜などで構成される。
第２反射膜６６は、蛍光体層６１の光照射面６１ａの縁端に沿って形成された切欠部６１ｄに設けられている。第２反射膜６６は、切欠部６１ｄ、または、切欠部６１ｄと光照射面６１ａに設けられたダイクロイックミラー６４の側面６４ｃとを覆っている。そのため、蛍光体層６１の光照射面６１ａの縁端からレーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２が漏出することを第２反射膜６６によって抑制することが可能となる。
この第２反射膜６６は、例えば、蛍光体層６１に予め切欠部６１ｄをエッチングや切削などで形成し、切欠部６１ｄに第２反射膜６６を成膜することによって容易に構成することができる。
［発光体３６の効果］
本実施形態に係る発光体３６は、光照射面６１ａの縁端に沿って形成された切欠部６１ｄに、レーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２を反射する第２反射膜６６が設けられている。
発光体３６では、蛍光体層６１の光照射面６１ａの縁端からレーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２が漏出することを第２反射膜６６によって抑制することが可能となる。そのため、光通過孔６２１に入射するレーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２の光量を増加させることができる。
したがって、本実施形態によれば、照明光Ｌ３のスポット性および色ムラを同時に改善しつつ、光の利用効率を向上させた発光体３６を実現することができる。
また、上述のとおり、第２反射膜６６は、例えば、小空隙蛍光体板などの蛍光体層６１に予め切欠部６１ｄをエッチングや切削などで形成しておいてから、第２反射膜６６を成膜することによって容易に構成することが可能である。
したがって、本実施形態によれば、照明光Ｌ３のスポット性および色ムラを同時に改善しつつ、光の利用効率を向上させた発光体３６を簡便に作製することができる。
〔実施形態５〕
本発明の他の実施形態について、図９に基づいて説明すれば、以下のとおりである。本実施形態では、本発明に係る発光体のさらに他の構成例について説明する。
なお、説明の便宜上、前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。
［発光体４６の構成］
図９は、本実施形態に係る発光体４６の構成を示す断面図である。図９に示すように、発光体４６は、蛍光体層６１、光吸収層（遮光層）２６２、散乱層６３、ダイクロイックミラー６４を含んでいる。この発光体４６は、蛍光体層の６１の光照射面６１ａの縁端が固定治具１０に支持されている。
（光吸収層２６２）
光吸収層２６２は、蛍光体層６１の光出射面６１ｂから出射されたレーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２を吸収する層である。光吸収層２６２は、光出射面６１ｂの周縁部のほか、光照射面６１ａと光出射面６１ｂとを繋ぐ蛍光体層６１の側面６１ｃおよびダイクロイックミラー６４の側面６４ｃを覆っている。また、光吸収層２６２の一部は、発光体４６を支持する固定治具１０に接している。
（固定治具１０）
固定治具１０は、発光体４６を支持する支持部材である。固定治具１０は、金属（例えば、アルミニウム、銅または鉄など）からなっている。そのため、固定治具１０は、熱伝導性が高く、蛍光体層６１の発熱を効率的に放熱することができる。
［発光体４６の効果］
本実施形態に係る発光体４６では、光吸収層２６２が、蛍光体層６１の光照射面６１ａと光出射面６１ｂとを繋ぐ蛍光体層６１の側面６１ｃを覆っている。
発光体４６では、蛍光体層６１の側面６１ｃからレーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２が漏出することを光吸収層２６２によって抑制することができる。そのため、光通過孔６２１に入射するレーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２の光量を増加させることができる。
また、発光体４６では、光吸収層２６２の一部が、発光体４６を支持する固定治具１０に接している。そのため、光吸収層２６２を介して、蛍光体層６１で発生した熱を固定治具１０に伝えることにより、効率的に放熱することができる。
したがって、本実施形態によれば、照明光Ｌ３のスポット性および色ムラを同時に改善しつつ、光の利用効率を向上させた発光体４６を実現することができる。
〔実施形態６〕
本発明の他の実施形態について、図１０に基づいて説明すれば、以下のとおりである。本実施形態では、本発明に係る発光体のさらに他の構成例について説明する。
なお、説明の便宜上、前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。
［発光体５６の構成］
図１０は、本実施形態に係る発光体５６の構成を示す断面図である。図１０に示すように、発光体５６は、蛍光体層６１、光吸収層６２、散乱層６３、ダイクロイックミラー６４および光透過性基板６７を含んでいる。
（光透過性基板６７）
光透過性基板６７は、蛍光体層６１を支持する透明基板である。光透過性基板６７は、例えば、ガラス、サファイアなどから構成される。特に、光透過性基板６７の材質は、蛍光体層６１で発生した熱を放熱するために、サファイアなどの熱伝導率の高い材質が好ましい。
光ファイバ３の出射端部３ｂから出射されたレーザ光Ｌ１は、光透過性基板６７を透過して蛍光体層６１の光照射面６１ａに照射される。
［発光体５６の効果］
本実施形態に係る発光体５６は、蛍光体層６１の光照射面６１ａ側に設けられ、蛍光体層６１を支持する光透過性基板６７をさらに含んでいる。
発光体５６では、光透過性基板６７によって蛍光体層６１が支持されているため、蛍光体層６１の厚みを１００μｍ以下にすることができる。通常、蛍光体層６１の厚みが１００μｍ以下である場合、蛍光体層６１の機械的強度が大幅に低下する。そのため、照明装置１内に、厚みが１００μｍ以下である蛍光体層６１を固定することは困難であった。そこで、光透過性基板６７によって蛍光体層６１を支持することにより、蛍光体層６１の機械的強度の低下を補うことが可能となるため、蛍光体層６１の厚みを１００μｍ以下にすることができる。
このように蛍光体層６１の厚みを小さくすることにより、レーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２の蛍光体層６１における層内伝搬が抑制される。そのため、レーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２が光出射面６１ｂから出射されやすくなる。
したがって、本実施形態によれば、照明光Ｌ３のスポット性および色ムラを同時に改善しつつ、光の利用効率を向上させた発光体５６を実現することができる。
〔実施形態７〕
本発明の他の実施形態について、図１１に基づいて説明すれば、以下のとおりである。本実施形態では、本発明に係る発光体のさらに他の構成例について説明する。
なお、説明の便宜上、前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。
［発光体７６の構成］
図１１は、本実施形態に係る発光体７６の構成を示す断面図である。図１１に示すように、発光体７６は、蛍光体層６１、光吸収層６２、および散乱層６３を含んでいる。具体的には、発光体７６は、蛍光体層６１と光吸収層６２との間に、散乱層６３が設けられている。
発光体７６では、蛍光体層６１の光出射面６１ｂから出射するレーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２は、散乱層６３に入射して散乱される。そして、散乱層６３によって散乱されたレーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２のうち、光吸収層６２の光通過孔６２１に入射したレーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２が投光レンズ８へ向けて放出される。一方、散乱層６３によって散乱されたレーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２のうち、光通過孔６２１に入射しないレーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２は、光吸収層６２によって吸収される。
［発光体７６の効果］
本実施形態に係る発光体７６は、蛍光体層６１、光吸収層６２および散乱層６３を含み、蛍光体層６１と光吸収層６２との間に、散乱層６３が設けられている。
このような層構造を有する発光体７６であっても、蛍光体層６１の光出射面６１ｂから出射するレーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２を、光吸収層６２で吸収、散乱層６３で散乱することによって、照明光Ｌ３のスポット性および色ムラを同時に改善することが可能である。
したがって、本実施形態によれば、照明光Ｌ３のスポット性および色ムラを同時に改善可能な発光体７６を実現することができる。
また、発光体７６では、蛍光体層６１の光出射面６１ｂ全体を覆うように散乱層６３が形成されるため、散乱層６３をエッチングする必要性がない。そのため、発光体７６の製造時におけるパターニング工程を減らすことができる。例えば、マスクなどを用いてパターニング（塗り分け）する方法の場合、散乱層６３を形成するためのマスクの位置合わせ工程が必要なくなるので、発光体７６を簡便に作製することができる。
したがって、本実施形態によれば、照明光Ｌ３のスポット性および色ムラを同時に改善しつつ、光の利用効率を向上させた発光体７６を簡便に作製することができる。
なお、本実施形態では、発光体７６は、蛍光体層６１、散乱層６３および光吸収層６２がこの順で積層された構成であるが、本発明はこの構成に限定されない。発光体７６は、蛍光体層６１、光吸収層６２および散乱層６３がこの順で積層された構成であってもよい。
また、本実施形態では、発光体７６は、遮光層として光吸収層６２を含んでいるが、本発明はこの構成に限定されない。発光体７６は、光吸収層６２に代えて、反射層１６２を含んでいてもよい。
〔実施形態８〕
本発明の他の実施形態について、図１２に基づいて説明すれば、以下のとおりである。本実施形態では、本発明に係る発光体のさらに他の構成例について説明する。
なお、説明の便宜上、前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。
［発光体８６の構成］
図１２は、本実施形態に係る発光体８６の構成を示す断面図である。図１２に示すように、発光体８６は、蛍光体層６１、光吸収層６２および散乱層１６３を含んでいる。
（散乱層１６３）
散乱層１６３は、光吸収層６２によって遮光されないレーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２を散乱させる層である。散乱層１６３は、光通過孔６２１に埋設される第１領域１６３ａと、第１領域１６３ａおよび光吸収層６２を覆う第２領域１６３ｂとを含んでいる。
そのため、発光体８６では、光通過孔６２１に入射したレーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２は、光通過孔６２１の内部において散乱層１６３の第１領域１６３ａによって散乱される。また、光通過孔６２１から出射したレーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２は、散乱層１６３の第２領域１６３ｂによってさらに散乱される。したがって、発光体８６では、レーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２を十分に混色することが可能となる。
［発光体８６の効果］
本実施形態に係る発光体８６は、散乱層１６３が、光通過孔６２１に埋設される第１領域１６３ａと、第１領域１６３ａおよび光吸収層６２を覆う第２領域１６３ｂとを含んでいる。
発光体８６では、光通過孔６２１に入射したレーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２は、散乱層１６３の第１領域１６３ａおよび第２領域１６３ｂによって散乱される。そのため、光通過孔６２１に入射したレーザ光Ｌ１および蛍光Ｌ２を十分に混色することが可能となる。
したがって、本実施形態によれば、照明光Ｌ３の色ムラを効果的に改善可能な発光体８６を実現することができる。
また、発光体８６では、散乱層１６３をエッチングする必要性がないため、発光体８６の製造時におけるパターニング工程を減らすことができる。例えば、マスクなどを用いてパターニング（塗り分け）する方法の場合、散乱層１６３を形成するためのマスクの位置合わせ工程が必要なくなるので、発光体８６を簡便に作製することができる。
したがって、本実施形態によれば、照明光Ｌ３のスポット性および色ムラを同時に改善しつつ、光の利用効率を向上させた発光体８６を簡便に作製することができる。
なお、本実施形態では、発光体８６は、遮光層として光吸収層６２を含んでいるが、本発明はこの構成に限定されない。発光体８６は、光吸収層６２に代えて、反射層１６２を含んでいてもよい。
〔まとめ〕
本発明の態様１に係る発光体は、励起光が照射される光照射面および当該光照射面とは反対側に位置する光出射面を有し、前記励起光（レーザ光Ｌ１）および当該励起光の一部を波長変換した蛍光を前記光出射面から出射する蛍光体層と、前記光出射面から出射する前記励起光および前記蛍光を遮光する遮光層（光吸収層６２・２６２，反射層１６２）と、前記光出射面側に設けられ、前記遮光層によって遮光されない前記励起光および前記蛍光を散乱させる散乱層と、を含むことを特徴としている。
上記の構成では、光出射面から出射する励起光および蛍光のうち、遮光層に遮光されない励起光および蛍光が発光体の外部へ放出され、照明光として利用される。すなわち、蛍光体層の光出射面側から見た場合、遮光層が設けられていない領域が、照明光（励起光および蛍光）の出射領域として機能する。そのため、例えば、照明光の出射領域が小さなスポット形状となるように遮光層を設けることにより、照明光のスポット性を改善することが可能となる。
また、上記の構成では、遮光層によって遮光されない励起光および蛍光が散乱層によって散乱される。そのため、照明光として利用される励起光および蛍光を十分に混色することが可能となり、照明光の色ムラを改善することができる。
したがって、上記の構成によれば、照明光のスポット性および色ムラを同時に改善することが可能な発光体を実現することができる。
本発明の態様２に係る発光体は、上記態様１において、前記蛍光体層は、前記励起光の照射により前記蛍光を発生させる小空隙蛍光体板からなっていてもよい。
例えば蛍光体単結晶板または蛍光体多結晶板などの小空隙蛍光体板からなる蛍光体層は、熱伝導率および温度特性に優れている。そのため、高密度の励起光を照射した場合であっても、蛍光体層の温度が上昇しにくく、また、高温になっても発光効率が低下しにくい。したがって、小空隙蛍光体板からなる蛍光体層を用いることにより、高輝度な発光体を実現することができる。一方、小空隙蛍光体板からなる蛍光体層は散乱（内部散乱）が生じにくい。そのため、小空隙蛍光体板からなる蛍光体層を用いた場合、照明光のスポット性の低下および色ムラが顕著になる。
上記の構成では、小空隙蛍光体板からなる蛍光体層を用いた場合であっても、遮光層および散乱層によって、照明光のスポット性および色ムラを同時に改善することが可能となる。
したがって、上記の構成によれば、照明光のスポット性および色ムラを同時に改善しつつ、高輝度な発光体を実現することができる。
本発明の態様３に係る発光体では、上記態様２において、前記蛍光体層には、空隙が存在しなくてもよい。
例えば蛍光体単結晶板などの空隙が存在しない蛍光体層は、熱伝導率が特に優れている。そのため、高密度の励起光を照射した場合であっても、蛍光体層で発生した熱をより効果的に放熱することができる。
したがって、上記の構成によれば、より高輝度な発光体を実現することができる。
本発明の態様４に係る発光体では、上記態様１から３において、前記遮光層は、前記光出射面から出射する前記励起光および前記蛍光を通過させる光通過孔を有し、前記光通過孔は、前記散乱層によって塞がれていてもよい。
上記の構成では、光出射面から出射する励起光および蛍光のうち、光通過孔に入射する励起光および蛍光は、発光体の外部へ放出され、照明光として利用される。一方、光通過孔に入射しない励起光および蛍光、すなわち、蛍光体層の層内方向へ伝搬した励起光および蛍光（迷光）は、光通過孔を塞ぐように設けられた遮光層によって遮光される。そのため、蛍光体層の光出射面から迷光が出射することを抑制することができる。また、励起光および蛍光は必ず散乱層によって散乱されるため、励起光および蛍光を確実に混色することができる。
したがって、上記の構成によれば、照明光のスポット性および色ムラを同時に改善すること可能な発光体を好適に実現することができる。
本発明の態様５に係る発光体は、上記態様４において、前記光通過孔の中心軸と前記光照射面に照射される前記励起光の光軸とが略一致していてもよい。
上記の構成では、光照射面に照射された励起光、および蛍光体層が発生させた蛍光を、光通過孔へ効率的に入射させることができる。
したがって、上記の構成によれば、光の利用効率を向上させることができる。
本発明の態様６に係る発光体では、上記態様１から５において、前記遮光層は、前記励起光および前記蛍光を吸収する光吸収層、または前記励起光および前記蛍光を反射する反射層であってもよい。
遮光層が光吸収層である場合、蛍光体層の層内方向へ伝搬した励起光および蛍光は、光吸収層によって吸収される。また、遮光層が反射層である場合、蛍光体層の層内方向へ伝搬した励起光および蛍光は、反射層によって反射される。
したがって、上記の構成によれば、蛍光体層の光出射面から迷光が出射することを抑制することができる。
本発明の態様７に係る発光体では、上記態様１から６において、前記光照射面側に配置される光学層（ダイクロイックミラー６４）をさらに含み、前記光学層は、励起光源から出射された前記励起光を透過させ、かつ前記蛍光体層の内部で発生した前記蛍光を前記光照射面へ向けて反射してもよい。
上記の構成では、光照射面から蛍光が漏出することを光学層によって抑制することが可能となる。
したがって、上記の構成によれば、蛍光の利用効率を向上させることができる。
本発明の態様８に係る発光体では、上記態様１から７において、前記遮光層は、前記光照射面と前記光出射面とを繋ぐ前記蛍光体層の側面を覆っていてもよい。
上記の構成では、蛍光体層の側面から励起光および蛍光が漏出することを遮光層によって抑制することができる。
したがって、上記の構成によれば、励起光および蛍光の利用効率を向上させることができる。
本発明の態様９に係る発光体は、上記態様１から７において、前記光照射面と前記光出射面とを繋ぐ前記蛍光体層の側面に、前記励起光および前記蛍光を反射する第１反射膜が設けられていてもよい。
上記の構成では、蛍光体層の側面から励起光および蛍光が漏出することを第１反射膜によって抑制することが可能となる。
したがって、上記の構成によれば、光の利用効率を向上させることができる。
本発明の態様１０に係る発光体は、上記態様１から９において、前記蛍光体層は、前記光照射面の縁端に沿って切欠部が形成されており、前記切欠部に、前記励起光および前記蛍光を反射する第２反射膜が設けられていてもよい。
上記の構成によれば、光照射面の縁端から励起光および蛍光が漏出することを第２反射膜によって抑制することが可能となる。
したがって、上記の構成によれば、励起光および蛍光の利用効率を向上させることができる。
本発明の態様１１に係る発光体は、上記態様１から１０において、前記光照射面側に設けられ、前記蛍光体層を支持する光透過性基板をさらに含んでいてもよい。
上記の構成では、光透過性基板によって蛍光体層が支持されているため、蛍光体層の厚みを小さくすることが可能となる。蛍光体層の厚みを小さくすることにより、励起光および蛍光の蛍光体層における層内伝搬が抑制されるため、励起光および蛍光が光出射面から出射されやすくなる。
したがって、上記の構成によれば、励起光および蛍光の利用効率を向上させることができる。
本発明の態様１２に係る照明装置は、上記態様１から１１の発光体と、前記光照射面に前記励起光を照射する励起光源と、を備えていてもよい。
上記の構成によれば、照明光のスポット性および色ムラを同時に改善することが可能な照装置を実現することができる。
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。
１ 照明装置
２ レーザ素子（励起光源）
６，１６，２６，３６，４６，５６，７６，８６ 発光体
６１ 蛍光体層
６１ａ 光照射面
６１ｂ 光出射面
６１ｃ 側面
６２，２６２ 光吸収層（遮光層）
６３，１６３ 散乱層
６４ ダイクロイックミラー（光学層）
６５ 第１反射膜
６６ 第２反射膜
１６２ 反射層（遮光層）
１６３ａ 第１領域（散乱層）
１６３ｂ 第２領域（散乱層）
Ｌ１ レーザ光（励起光）
Ｌ２ 蛍光
Ｌ３ 照明光
Ｌ４ 迷光
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体は、励起光が照射される光照射面および当該光照射面とは反対側に位置する光出射面を有し、前記励起光および当該励起光の一部を波長変換した蛍光を前記光出射面から出射する蛍光体層と、前記光出射面から出射する前記励起光および前記蛍光を遮光する遮光層と、前記光出射面側に設けられ、前記遮光層によって遮光されない前記励起光および前記蛍光を散乱させる散乱層と、を含み、前記蛍光体層は、前記励起光の照射により前記蛍光を発生させる小空隙蛍光体板からなり、前記励起光は、４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の波長範囲のレーザ光であることを特徴としている。

Claims (12)

  1. 励起光が照射される光照射面および当該光照射面とは反対側に位置する光出射面を有し、前記励起光および当該励起光の一部を波長変換した蛍光を前記光出射面から出射する蛍光体層と、
    前記光出射面から出射する前記励起光および前記蛍光を遮光する遮光層と、
    前記光出射面側に設けられ、前記遮光層によって遮光されない前記励起光および前記蛍光を散乱させる散乱層と、を含むことを特徴とする発光体。
  2. 前記蛍光体層は、前記励起光の照射により前記蛍光を発生させる小空隙蛍光体板からなることを特徴とする請求項１に記載の発光体。
  3. 前記蛍光体層には、空隙が存在しないことを特徴とする請求項２に記載の発光体。
  4. 前記遮光層は、前記光出射面から出射する前記励起光および前記蛍光を通過させる光通過孔を有し、
    前記光通過孔は、前記散乱層によって塞がれていることを特徴とする請求項１から３までのいずれか一項に記載の発光体。
  5. 前記光通過孔の中心軸と前記光照射面に照射される前記励起光の光軸とが略一致していることを特徴とする請求項４に記載の発光体。
  6. 前記遮光層は、前記励起光および前記蛍光を吸収する光吸収層、または前記励起光および前記蛍光を反射する反射層であることを特徴とする請求項１から５までのいずれか一項に記載の発光体。
  7. 前記光照射面側に設けられる光学層をさらに含み、
    前記光学層は、励起光源から出射された前記励起光を透過させ、かつ前記蛍光体層の内部で発生した前記蛍光を前記光照射面へ向けて反射することを特徴とする請求項１から６までのいずれか一項に記載の発光体。
  8. 前記遮光層は、前記光照射面と前記光出射面とを繋ぐ前記蛍光体層の側面を覆うことを特徴とする請求項１から７までのいずれか一項に記載の発光体。
  9. 前記光照射面と前記光出射面とを繋ぐ前記蛍光体層の側面に、前記励起光および前記蛍光を反射する第１反射膜が設けられていることを特徴とする請求項１から７までのいずれか一項に記載の発光体。
  10. 前記蛍光体層は、前記光照射面の縁端に沿って切欠部が形成されており、
    前記切欠部に、前記励起光および前記蛍光を反射する第２反射膜が設けられていることを特徴とする請求項１から９までのいずれか一項に記載の発光体。
  11. 前記光照射面側に設けられ、前記蛍光体層を支持する光透過性基板をさらに含むことを特徴とする請求項１から１０までのいずれか一項に記載の発光体。
  12. 請求項１から１１までのいずれか一項に記載の発光体と、
    前記光照射面に前記励起光を照射する励起光源と、を備えることを特徴とする照明装置。
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