WO2016035437A1 - 発光装置、照明装置、スポットライト、車両用前照灯、および内視鏡 - Google Patents

発光装置、照明装置、スポットライト、車両用前照灯、および内視鏡 Download PDF

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light emitting
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高橋　幸司
要介 前村
宜幸 高平
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シャープ株式会社
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    • F21V9/30—Elements containing photoluminescent material distinct from or spaced from the light source

Definitions

  • the present invention relates to a light emitting device including a light emitting unit that emits fluorescence in response to excitation light.
  • Patent Documents 1 to 5 disclose configurations of light-emitting devices that emit fluorescence generated by irradiating a fluorescent material with excitation light.
  • Patent Documents 1 and 2 use phosphor particles bonded to a support base material with a binder as a light-emitting source.
  • the stimulable phosphor panel of Patent Document 3 uses a phosphor layer disposed on a metal substrate via an inorganic oxide film as a light source.
  • the radiation image conversion panel of Patent Document 4 uses a phosphor layer further formed as an emission source on an oxide layer formed on a substrate made of metal or the like.
  • the light-emitting device of Patent Document 5 uses a fluorescent material disposed on a semiconductor light-emitting element via a conductive member as a light-emitting source.
  • a light-emitting device configured to irradiate a light-emitting unit containing a fluorescent material with excitation light and extract mainly fluorescence from an excitation-light irradiation surface that is a surface of the light-emitting unit irradiated with the excitation light is referred to as a “reflective” light-emitting device. I will decide. In other words, in the light emitting unit included in the reflective light emitting device, the surface on which the excitation light is irradiated coincides with the surface from which fluorescence is mainly extracted.
  • the surface of the light emitting portion opposite to the excitation light irradiation surface is supported by a support member (for example, a metal substrate). That is, the light emitting unit is in contact with the support member. And the heat dissipation effect of a light emission part can be heightened by making this support member a member with high heat conductivity.
  • the reflective light emitting device a part of the fluorescence emitted from the light emitting part is reflected at the interface between the light emitting part and the support member and returns to the light emitting part. Unlike the excitation light, the fluorescence reflected back to the light emitting part cannot excite the phosphor and is attenuated inside the light emitting part. Therefore, in the conventional reflective light emitting device, the use efficiency of fluorescence is lowered.
  • the inventors of the present invention have found such a problem for the first time.
  • Patent Documents 1 to 5 do not disclose that the use efficiency of fluorescence decreases in the reflection type light emitting device.
  • An object of the present invention is to improve the use efficiency of fluorescence in a reflective light emitting device.
  • a light-emitting device includes a light-emitting portion including a fluorescent substance that emits fluorescence when receiving excitation light, the light-emitting portion, and a support member that supports the light-emitting portion.
  • a transparent material film with an end exposed and a light projecting member facing the end, and the excitation light is opposite to the side of the light emitting part facing the transparent material film Irradiated to the excitation light irradiation surface on the side.
  • the use efficiency of fluorescence can be increased in a reflective light-emitting device.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a light emitting unit according to Embodiment 1.
  • FIG. It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the light emission unit shown by FIG. It is sectional drawing for demonstrating the effect of the light emission unit shown by FIG.
  • FIG. It is sectional drawing and the top view which show the manufacturing method of the light emission unit of Embodiment 3.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of the light emitting unit 1 of the present embodiment.
  • the light emitting unit 1 is a main unit of a light source used in the “reflective light emitting device”.
  • the “reflective light-emitting device” refers to a light-emitting unit containing a fluorescent material that is irradiated with excitation light, and fluorescence is mainly extracted from the excitation-light irradiation surface that is the surface of the light-emitting unit irradiated with the excitation light. It means a light emitting device having a configuration.
  • a headlight will be described as an example.
  • the present invention may be realized as a headlamp of a vehicle / moving object other than an automobile (for example, a human, a ship, an aircraft, a submersible, a rocket), or may be realized as another lighting device.
  • Examples of other lighting devices include a searchlight, a projector, a home lighting device, a commercial lighting device, and an outdoor lighting device.
  • the light emitting unit 1 includes a light emitting unit 11, a substrate 12 (supporting member), and a transparent material film 13. As will be described later with reference to FIG. 4, the light emitting unit 1 is a unit provided in a headlight 5 (light emitting device, lighting device, vehicle headlamp).
  • the headlight 5 includes a light projecting member in addition to the light emitting unit 1.
  • the light emitting unit 11 includes phosphor particles P (fluorescent substance) that emits fluorescence upon receiving laser light E (excitation light).
  • the phosphor particles P include a YAG (Yttrium Aluminum Garnet) phosphor and a CASN (Calcium Aluminum Silicon Nitrogen) phosphor.
  • the light emitting unit 11 is obtained by sealing the phosphor particles P with the low melting point glass Q.
  • the excitation light irradiation surface S of the light emitting unit 11 is, for example, 1.0 mm ⁇ 0.5 mm.
  • the thickness of the light emitting unit 11 is, for example, 0.1 mm.
  • the light emitting unit 11 may include a plurality of types of phosphor materials having different absorption wavelength ranges.
  • the phosphor particles P in the light emitting portions 11, 11 a to e are omitted, and only the outer shapes of the light emitting portions 11, 11 a to e are shown.
  • the substrate 12 is a support member that supports the light emitting unit 11 and is, for example, aluminum whose surface facing the transparent material film 13 is mirror-finished.
  • the substrate 12 may be another metal substrate or a substrate made of copper or iron.
  • the substrate 12 which is a metal substrate has high thermal conductivity, and can efficiently dissipate heat generated by the light emitting unit 11.
  • the transparent material film 13 is a film that is disposed between the light emitting unit 11 and the substrate 12 and guides the fluorescence emitted from the light emitting unit 11.
  • the transparent material film 13 has an exposed end A, and the fluorescence incident on the transparent material film 13 propagates through the transparent material film 13 and is emitted from the end A.
  • the transparent material film 13 is, for example, an aluminum oxide (Al 2 O 3 ) film (dielectric film), and the thickness thereof is, for example, 0.5 ⁇ m.
  • the transparent material film 13 may include a dielectric material.
  • the laser light applied to the light emitting unit 11 may pass through the light emitting unit 11 without being converted into fluorescence and may enter the transparent material film 13.
  • the light emitted from the end A of the transparent material film 13 is a mixed light of fluorescence and excitation light.
  • the light projecting member provided in the headlight 5 is an optical member that controls light distribution of the fluorescence emitted from the light emitting unit 11, and has a portion (for example, a reflective surface) facing the end A of the transparent material film 13. Yes.
  • the light projecting member is disposed at a position where the fluorescence emitted from the end A can be received. A specific example of the light projecting member will be described later.
  • FIG. 1 ⁇ 2A and 2B are cross-sectional views showing a method for manufacturing the light emitting unit 1 shown in FIG. 1, where FIG. 2A shows the laminated body 10 before the light emitting unit 1 is cut out, and FIG. 2B is cut out from the laminated body 10. The light emitting unit 1 is shown, and (c) shows the direction in which the manufactured light emitting unit 1 is irradiated with laser light.
  • the laminate 10 is manufactured.
  • the laminated body 10 is divided (cut) into a plurality of light emitting units 1 by, for example, 1 mm ⁇ 0.5 mm by a dicing saw.
  • the entire surface of the excitation light irradiation surface S of the light emitting unit 11 is irradiated with a laser beam E having a wavelength of 450 nm, as shown in FIG. Thereby, the fluorescent substance particle P of the light emission part 11 is excited and emits fluorescence.
  • the manufacturing method of the light emitting unit 1 is not limited to the above-mentioned thing, You may form the laminated structure of the light emission part 11 and the transparent material film
  • the fluorescence emitted from the phosphor particles P of the light emitting unit 11 toward the substrate 12 is reflected at the interface between the light emitting unit 11 and the substrate 12.
  • a part of the fluorescence reflected by the substrate 12 returns to the light emitting unit 11 without being emitted to the outside.
  • the fluorescence that has returned to the light emitting unit 11 is absorbed by the same or different phosphor particles P (loss of fluorescence).
  • the phosphor particles P when the phosphor particles P include a plurality of types of phosphors having different absorption wavelength bands, the phosphor particles P significantly absorb fluorescence. Specifically, light emission of one phosphor is absorbed by the other phosphor.
  • Light-emitting device of this embodiment In the light emitting device using the light emitting unit 1, a part of the fluorescence emitted from the light emitting unit 11 is guided to the exposed end A of the transparent material film 13, so that the interface between the transparent material film 13 and the substrate 12 is used. Is prevented from returning to the light emitting unit 11.
  • the guided fluorescence is emitted from the end A of the transparent material film 13. Since the light projecting member faces the end A, it can receive light emitted from the end A and project it in a desired direction.
  • the use efficiency of the fluorescence emitted by the light emitting unit 11 can be increased as compared with the conventional case.
  • the external quantum efficiency of the light-emitting unit 1 is 14% higher than the external quantum efficiency of the light-emitting unit that does not include the transparent material film 13 (the light-emitting unit 11 and the substrate 12 are in contact).
  • the external quantum efficiency was obtained by measuring the intensity ratio between the laser beam E and the light emitted from the light emitting unit 1 to the outside using an integrating sphere.
  • the laser beam E was vertically irradiated on the entire surface of the excitation light irradiation surface S of the light emitting unit 11 to excite the phosphor particles P of the light emitting unit 11.
  • the use efficiency of fluorescence in the reflection type light emitting device can be increased as compared with the conventional case.
  • the light-emitting device of this embodiment has a particularly advantageous effect that fluorescence can be effectively extracted outside.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining the effect of the light emitting unit 1 shown in FIG. 1, wherein (a) shows a model in which the transparent material film 13 guides the light emitted from the light emitting unit 11. (B) shows the light emitting unit having a configuration in which the transparent material film 13 is not exposed.
  • the fluorescence L is emitted from the excitation light irradiation surface S side of the light emitting unit 11. Further, the fluorescence La is emitted from the surface of the light emitting unit 11 opposite to the excitation light irradiation surface S.
  • the fluorescence La propagates inside the transparent material film 13 and is emitted to the outside. That is, the transparent material film 13 functions as a fluorescent La waveguide.
  • the area of the excitation light irradiation surface S of the light emitting unit 11 (hereinafter referred to as “light emitting area”) and the area of the surface of the transparent material film 13 facing the light emitting unit 11 (hereinafter referred to as “light guiding area”) are approximately the same. It is preferable. If the light guide area is larger than the light emission area, the substantial light source size is defined by the light guide area, so that the light emission area becomes larger than the light emission area and apparently a plurality of light emission points (excitation light irradiation surface S). And the end A) of the transparent material film 11 may exist.
  • the light emitting unit 1 By making the light emission area and the light guide area substantially the same area, the emission position of the fluorescence L (see FIG. 3A) emitted from the light emitting unit 11 and the fluorescence emitted from the end A of the transparent material film 13 Since the emission position of La can be regarded as substantially the same position, the light emitting unit 1 can be easily handled optically (for example, the position of the light emitting unit 11 can be easily determined with respect to the focal point of the light projecting member).
  • the substantial light source size of the light emitting unit 1 can be reduced.
  • the substantial size of the light source of the light emitting unit 1 is determined by the outermost part of the light emitting part.
  • the light guide area is the size of the substantial light source of the light emitting unit 1. It can be said that the smaller the size of the light emitting source, the more optically preferable that a desired light can be projected with a small light projecting member (lens, reflector, etc.).
  • the laser beam E is preferably irradiated on the entire excitation light irradiation surface S of the light emitting unit 11.
  • the laser light E When the laser light E is applied to only a part of the light emitting unit 11 (for example, the center of the light emitting unit 11), only a part of the light emitting unit 11 that has been irradiated with the laser light E emits light.
  • the light emitting unit 1 when the light emitting unit 1 is viewed from the normal direction side of the excitation light irradiation surface S, the two light emitting portions of the light emitting portion 11 and the end portion A of the transparent material film 13 are observed as separate light emitting portions. Is done. That is, the light emitting unit 1 apparently has a plurality of light emitting points.
  • the light emitting unit 1 is a light emitting source having one light emitting point.
  • the present invention also includes a configuration in which the laser beam is irradiated on substantially the entire excitation light irradiation surface S. Further, the laser beam may be irradiated in a wider range than the excitation light irradiation surface S.
  • the refractive index of the transparent material film 13 is preferably higher than the average refractive index of the light emitting part 11.
  • the average refractive index refers to the refractive index of each substance included in the member (the light emitting unit 11 or the transparent material film 13), the volume content of the substance with respect to the member (when there are voids between contained particles, This is a weighted average value based on the ratio of voids.
  • the refractive index of the YAG phosphor is about 1.83.
  • the refractive index of the CASN phosphor is about 2.0.
  • the refractive index of the low melting point glass is about 1.47 to 1.5.
  • the light emitting unit 11 is obtained by sealing a mixture of a YAG phosphor and a CASN phosphor at a predetermined ratio with a low-melting glass, and the average refractive index of the light emitting unit 11 is about 1.65. is there.
  • the transparent material film 13 contains aluminum oxide (so-called alumina), the refractive index of the transparent material film 13 is about 1.76.
  • the average refractive index of the transparent material film 13 is higher than the average refractive index of the light emitting unit 11, the light incident on the transparent material film 13 from the light emitting unit 11 is easily confined in the transparent material film 13. . Therefore, the light incident on the transparent material film 13 can be reliably guided in the lateral direction (direction toward the end portion A).
  • the film thickness of the transparent material film 13 is preferably 0.1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
  • the upper limit value of the preferable film thickness of the transparent material film 13 depends on the material included in the transparent material film 13 and the usage pattern of the light emitting unit 1 (for example, the amount of heat generated by the light emitting unit 11). As the film thickness of the transparent material film 13 increases, the amount of heat radiated from the light emitting unit 11 to the substrate 12 through the transparent material film 13 decreases. When the film thickness is 10 ⁇ m or less, the transparent material film 13 can sufficiently transfer the heat generated by the light emitting unit 11 to the substrate 12.
  • the lower limit value of the preferable film thickness of the transparent material film 13 depends on the optical property values of the material included in the transparent material film 13 and the material included in the members disposed above and below the transparent material film 13. And the light quantity which the transparent material film 13 guides decreases, so that the film thickness of the transparent material film 13 becomes small.
  • the transparent material film 13 can sufficiently guide light. That is, it functions as a slab waveguide having the transparent material film 13 as a core.
  • the light emitting unit 1 described above can be used as a light source for a headlight of an automobile, for example.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration of a headlight 5 (light emitting device, lighting device, vehicle headlamp) using the light emitting unit 1 shown in FIG.
  • the headlight 5 includes a laser element 21 (excitation light source), an optical fiber 22, a housing 23, a convex lens 24, a support base 25, the light emitting unit 1, and a concave mirror as a light projecting member. 31 (reflecting mirror) and a convex lens 32 are provided.
  • the laser element 21 is a semiconductor laser element that emits laser light having a wavelength of 450 nm (blue) and an output of 4 W.
  • the laser element 21 is attached to a heat sink (not shown) for heat dissipation.
  • the laser element 21 is connected to a driving power supply circuit (not shown).
  • the optical fiber 22 is a multimode optical fiber having a core with a rectangular cross section. One end of the optical fiber 22 is connected to the light emitting point of the laser element 21. The other end of the optical fiber 22 is connected to the housing 23. Laser light emitted from the laser element 21 propagates to the inside of the housing 23 through the optical fiber 22.
  • the housing 23 is connected to the outer surface of the bottom portion (the Z-axis negative direction side portion) of the concave mirror 31.
  • the convex lens 24 is provided inside the housing 23.
  • the convex lens 24 forms an image of the laser light emitted from the optical fiber 22 on the entire surface of the excitation light irradiation surface S of the light emitting unit 11 of the light emitting unit 1.
  • the support base 25 is a base that supports the light emitting unit 1.
  • One end of the support base 25 is connected to the inner surface of the bottom of the concave mirror 31.
  • the other end of the support base 25 has the light emitting unit 1 in a desired posture (the posture where the end A of the transparent material film 13 of the light emitting unit 1 faces a part of the reflecting surface of the concave mirror 31). 1 is supported.
  • the material of the support base 25 is preferably a highly thermally conductive material such as aluminum or ceramics so that heat generated by the light emitting unit 1 can be dissipated by heat conduction.
  • the concave mirror 31 is a concave mirror based on a part of a spheroid.
  • the spheroid has two focal points.
  • the light emitting unit 1 is arranged at the first focal point of the spheroid. Therefore, the light emitted from the light emitting unit 1 is reflected by the concave mirror 31 and then collected at the second focal point F of the spheroid.
  • the convex lens 32 projects the light condensed at the second focal point F toward the Z axis positive direction.
  • the headlight 5 operates as follows. As shown by a two-dot chain line in FIG. 4, blue (wavelength 450 nm) laser light is irradiated on the entire surface of the excitation light irradiation surface S of the light emitting unit 11 of the light emitting unit 1. As shown by a thin broken line in FIG. 4, a white color in which yellow fluorescent light (fluorescent light L shown in FIG. 3A) emitted from the light emitting unit 11 of the light emitting unit 1 and blue laser light are mixed. Light is projected as illumination light I. As shown by a thick broken line in FIG. 4, yellow fluorescence (fluorescence La shown in FIG. 3A) and blue laser light emitted from the end A of the transparent material film 13 of the light emitting unit 1 The white light mixed with is projected as illumination light Ia.
  • FIG. 5 is a view showing a method for manufacturing the light emitting unit 1a of the present embodiment, wherein (a) to (b) are cross-sectional views showing a process of manufacturing the light emitting unit 1a, and (c) is (b). (D) is sectional drawing which shows the manufactured light emission unit 1a.
  • a titanium dioxide (TiO 2 ) film is vacuum-deposited on the entire surface of the substrate 12 to form a transparent material film 13a.
  • the film thickness of the transparent material film 13a is, for example, 0.3 ⁇ m.
  • the refractive index of the transparent material film 13a is about 2.5 to 2.7.
  • the transparent material film 13a is formed in a circular pattern by, for example, photolithography and wet etching.
  • a paste containing a YAG phosphor is applied onto the circular transparent material film 13a by, for example, screen printing to form the light emitting portion 11a.
  • the light emitting portion 11a is formed in accordance with the position of the transparent material film 13a so that the end A of the transparent material film 13a is exposed.
  • the light emitting unit 1a including the light emitting unit 11a, the substrate 12, and the transparent material film 13a can be manufactured.
  • laser light having a wavelength of 450 nm is irradiated on the entire surface of the excitation light irradiation surface S of the light emitting unit 11a, whereby the YAG phosphor in the light emitting unit 11a is excited and emits fluorescence.
  • the light emitting unit 11 is formed in a linear shape because it uses dicing.
  • the light emitting unit 11 can be formed into an arbitrary shape (for example, a circle).
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration of a headlight 5a (light emitting device, lighting device, vehicle headlamp) using the light emitting unit 1a shown in FIG.
  • the headlight 5a includes a laser element 21, an optical fiber 22a, a housing 23, a convex lens 24, a support base 25a, a light emitting unit 1a, and a concave mirror 31a (reflecting mirror) as a light projecting member. ).
  • the optical fiber 22 a has the same function as the optical fiber 22.
  • the cross-sectional shape of the core of the optical fiber 22a is circular, unlike the cross-sectional shape of the core of the optical fiber 22. Thereby, circular laser beam can be irradiated to the circular light emission part 11a of the light emission unit 1a.
  • the support base 25a is such that the end A of the transparent material film 13a of the light emitting unit 1a is oriented in the direction in which the xy plane extends (the direction perpendicular to the central axis of the concave mirror 31a). Support.
  • the concave mirror 31a is a concave mirror based on a part of the paraboloid of revolution.
  • the paraboloid of revolution has one focal point inside the paraboloid of revolution.
  • the light emitting unit 1a is arranged at the focal point of the paraboloid of revolution. Therefore, the light emitted from the light emitting unit 1a is reflected as the substantially parallel light after being reflected by the concave mirror 31a.
  • the headlight 5a operates as listed below.
  • blue (wavelength 450 nm) laser light is irradiated on the entire surface of the excitation light irradiation surface S of the light emitting unit 11a of the light emitting unit 1a.
  • white light emitted from the light emitting unit 11 a of the light emitting unit 1 a and mixed with yellow fluorescence and blue laser light is projected as illumination light I.
  • white light emitted from the end A of the transparent material film 13a of the light emitting unit 1a and mixed with yellow fluorescent light and blue laser light is projected as illumination light Ia.
  • illumination light Ia a part of the fluorescence (illumination light Ia) that has been conventionally emitted from the light emitting unit 11a and then returned to the light emitting unit 11a and not projected to the outside of the light emitting unit 11a is transmitted through the transparent material film 13a. The light is projected outside 11a.
  • the shape of the illumination light projected by the headlight 5a is circular, similar to the shape of the light emitting unit 11a of the light emitting unit 1a. As described above, since the shape of the light emitting unit 11a can be processed into an arbitrary shape, the headlight 5a can project illumination light of an arbitrary shape.
  • the light emitting unit 1a is disposed inside the concave mirror 31a that is a light projecting member of the light emitting unit 1a, and the end A of the transparent material film 13a of the light emitting unit 1a is directed in a direction perpendicular to the central axis of the concave mirror 31a.
  • all the end portions A can reliably face a part of the reflecting surface of the concave mirror 31a.
  • a part of the fluorescent light that was conventionally emitted from the light emitting unit 11a and then returned to the light emitting unit 11a and was not projected to the outside of the light emitting unit 11a is transmitted through the transparent material film 13a. The light is reliably emitted to the outside.
  • FIG. 7 is a view showing a method for manufacturing the light emitting unit 1b of the present embodiment, in which (a) to (b) are cross-sectional views showing a process of manufacturing the light emitting unit 1b, and (c) is a diagram (b). (D) is sectional drawing which shows the manufactured light emission unit 1b.
  • the entire surface of the substrate 12 is coated with, for example, aluminum (Al) or silver (Ag) to form a coating layer 121 (support member).
  • the substrate 12 may have the coating layer 121.
  • a glass frit-containing paste is formed into a square shape by printing, and the glass frit is melted by baking and cured by cooling to obtain a glass film 13b ( A transparent material film).
  • the thickness of the glass film 13b is, for example, 10 ⁇ m.
  • the refractive index of the glass film 13b was about 1.5 to 1.6.
  • a glass film is prepared by mixing a CASN phosphor and a cerium (Ce) activated ⁇ -sialon (SiAlON; Silicon Aluminium Oxygen Nitrogen) phosphor and sealing them with a silicone resin. 13b is formed to form the light emitting portion 11b.
  • the phosphor plate was attached on the glass film 13b in accordance with the position of the glass film 13b so that the end A of the glass film 13b was exposed.
  • the average refractive index of the light emission part 11b was about 1.45.
  • the light emitting unit 1b including the light emitting unit 11b, the substrate 12, the coating layer 121, and the glass film 13b can be manufactured.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing the configuration of a headlight 5b (light emitting device, lighting device, vehicle headlamp) using the light emitting unit 1b shown in FIG. 7 (d).
  • (B) shows an enlarged view of the periphery of the light emitting unit 1b.
  • the headlight 5b includes a light guide member 22b, a housing 23b, a convex lens 24, a light emitting unit 1b, an upper housing 31b as a light projecting member, and a wavelength selection mirror. 33, a transparent member 34, and a convex lens 32.
  • the headlight 5b also includes a semiconductor laser element that emits a laser beam E as excitation light.
  • the light guide member 22b is a prismatic optical rod, and its cross-sectional shape is square, unlike the cross-sectional shape of the core of the optical fiber 22. Thereby, the laser beam E can be irradiated to the light emission part 11b of the light emission unit 1b as a square spot.
  • the light guide member 22b is made of glass.
  • One end of the light guide member 22b is inserted into an internal path of a casing 23b described later, and guides the laser light E emitted from the semiconductor laser element into the internal path.
  • the housing that houses the light emitting unit 1b in the headlight 5b includes a housing 23b and an upper housing 31b.
  • the coating layer 121 and the substrate 12 of the light emitting unit 1b are embedded in a surface (referred to as a bonding surface) that contacts the upper housing 31b of the housing 23b.
  • the light emitting unit 11b and the glass film 13b of the light emitting unit 1b protrude from the joint surface, and are exposed inside the light projecting space formed in the upper housing 31b for projecting illumination light.
  • the upper casing 31b is formed with a cavity that forms the light projecting space, and the inner wall K that is the surface of the cavity is a mirror surface that reflects light.
  • the end A of the glass film 13b of the light emitting unit 1b faces the inner wall K.
  • the inner wall K is inclined with respect to the direction in which light is emitted from the end portion A, and can receive light emitted from the end portion A and project it in a desired direction (the direction of the convex lens 32).
  • an internal path through which the laser light emitted from the light guide member 22b passes is formed in the housing 23b and the upper housing 31b.
  • the convex lens 24 is disposed in an internal path formed inside the housing 23b. The convex lens 24 condenses the laser light E emitted from the light guide member 22 b and irradiates the wavelength selection mirror 33.
  • the wavelength selection mirror 33 is a light-transmitting multilayer coating layer that is disposed to face the excitation light irradiation surface S of the light emitting unit 11b.
  • the wavelength selection mirror 33 is a thin film layer formed on one surface of the transparent member 34 by a vacuum vapor deposition method, a sputtering method, or the like, and is disposed substantially parallel to the excitation light irradiation surface S of the light emitting unit 11b. .
  • the wavelength selection mirror 33 reflects the laser light E that has passed through the internal path, and transmits fluorescence emitted from the light emitting unit 11b. That is, the wavelength selection mirror 33 has the wavelength selectivity of reflecting the laser beam E and transmitting the fluorescence emitted from the light emitting unit 11b.
  • the transparent member 34 is a substrate that transmits the fluorescence emitted from the light emitting unit 11b and has the wavelength selection mirror 33 formed on the surface thereof.
  • the transparent member 34 is a transparent member that supports the multilayer coating layer that functions as the wavelength selection mirror 33.
  • the transparent member 34 for example, BK7, synthetic quartz, white plate glass (for example, B270, D263Teco, BSL7) or the like can be suitably used.
  • the headlight 5b operates as listed below.
  • the entire surface of the excitation light irradiation surface S of the light emitting unit 11b of the light emitting unit 1b is irradiated with the blue-violet laser light E (wavelength 405 nm).
  • E blue-violet laser light
  • white light emitted from the light emitting unit 11b of the light emitting unit 1b and mixed with red fluorescent light and blue green fluorescent light is projected as illumination light I.
  • FIG. 9 is a view showing a method for manufacturing the light emitting unit 1c of the present embodiment, in which (a) and (c) are cross-sectional views showing a process of manufacturing the light emitting unit 1c, and (b) is (a). (D) is sectional drawing which shows the manufactured light emission unit 1c.
  • the substrate 12c (support member) is, for example, an aluminum substrate provided with a circular convex portion H on the surface.
  • a transparent material film 13c which is a silicon dioxide (SiO 2 ) film, is formed on the entire surface of the substrate 12c by, eg, sputtering.
  • the film thickness of the transparent material film 13c is, for example, 0.1 ⁇ m.
  • the refractive index of the transparent material film 13c is about 1.46.
  • a phosphor paste obtained by mixing europium (Eu) activated ⁇ SiAlON phosphor and ⁇ SiAlON phosphor is applied to the convex portion H of the substrate 12c by a dispenser (silicone potting), and baking is performed. By doing so, the light emitting portion 11c is formed. At this time, the light emitting portion 11c is not formed on the slope portion Ac of the convex portion H.
  • the slope portion Ac can be regarded as an exposed end portion of the transparent material film 13c.
  • a part of the fluorescence emitted from the light emitting part 11c enters the transparent material film 13c and is guided to the sloped part Ac.
  • the guided fluorescence is emitted from the slope portion Ac.
  • the light emitting unit 1c including the light emitting unit 11c, the substrate 12c, and the transparent material film 13c can be manufactured.
  • laser light having a wavelength of 450 nm is irradiated on the entire surface of the excitation light irradiation surface S of the light emitting unit 11c, so that the Eu activated ⁇ SiAlON phosphor and ⁇ SiAlON phosphor in the light emitting unit 11c are excited and fluorescent.
  • the Eu activated ⁇ SiAlON phosphor and ⁇ SiAlON phosphor in the light emitting unit 11c are excited and fluorescent.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a configuration of a spotlight 5c (light emitting device, lighting device) using the light emitting unit 1c shown in FIG.
  • the spotlight 5c includes a laser element 21, a convex lens 24, a folding mirror 26, a light emitting unit 1c, and a concave mirror 31c (reflecting mirror) as a light projecting member.
  • the folding mirror 26 reflects and condenses the light emitted from the laser element 21 and transmitted through the convex lens 24 to the entire surface of the light emitting unit 1c excitation light irradiation surface S.
  • the concave mirror 31c is a concave mirror (that is, a mortar shape) based on a part of the paraboloid of revolution.
  • the paraboloid of revolution has one focal point inside the paraboloid of revolution.
  • the light emitting unit 1c is arranged at the bottom (Z-axis negative direction side portion) of the paraboloid so that the light emitting unit 11c of the light emitting unit 1c is arranged at the focal point. Therefore, the light emitted from the light emitting unit 1a is reflected as the substantially parallel light after being reflected by the concave mirror 31c.
  • the spotlight 5c operates as listed below.
  • blue (wavelength 450 nm) laser light is irradiated on the entire surface of the excitation light irradiation surface S of the light emitting unit 11c of the light emitting unit 1c.
  • white light emitted from the light emitting unit 11c of the light emitting unit 1c and mixed with red and green fluorescence and blue laser light is projected as illumination light I.
  • white light which is emitted from the end A of the transparent material film 13c of the light emitting unit 1c and mixed with red and green fluorescence and blue laser light, is the illumination light Ia.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing the light emitting unit 1d of the present embodiment, in which (a) to (c) show the process of manufacturing the light emitting unit 1d, and (d) shows the manufactured light emitting unit 1d. Indicates.
  • a silicon dioxide (SiO 2 ) film is formed as a lower layer (a layer in contact with the substrate 12) by sputtering, for example, over the entire surface of the substrate 12, and titanium dioxide.
  • a transparent material film 13d including two types of dielectric films with the (TiO 2 ) film as an upper layer (layer stacked on the lower layer) is formed.
  • the refractive index of the silicon dioxide film is about 1.46.
  • the refractive index of the titanium dioxide film is about 2.5 to 2.7.
  • a lower layer in which a phosphor dispersion liquid containing CASN phosphor is precipitated on the entire surface of one surface of the transparent material film 13d, and a phosphor dispersion liquid containing ⁇ SiAlON phosphor are applied to the lower layer.
  • a laminated body 10d is formed by sequentially laminating an intermediate layer settled over the entire surface and an upper layer in which a phosphor dispersion liquid containing BAM (Eu-activated BaMgAl 10 O 17 ) phosphor is precipitated over the entire surface of the intermediate layer. To do. And the laminated body 10d is baked and the light emission part 11d is formed.
  • grooves 14 are formed in the laminated body 10d by scribing (groove stripes).
  • the groove 14 is provided so as to reach the substrate 12 from the excitation light irradiation surface S of the light emitting unit 11d.
  • channel 14 is provided so that the excitation light irradiation surface S of the light emission part 11d may become square, for example (in the position corresponded to four sides of a square).
  • the light emitting unit 1d including the light emitting unit 11d, the substrate 12, and the transparent material film 13d can be manufactured.
  • the transparent material film 13d has a multilayer structure of two or more layers, and in these layers, the refractive index of the layer on the substrate 12 side (hereinafter “lower layer 132”) is set to the layer on the light emitting portion 11d side (hereinafter “upper layer 131”).
  • lower layer 132 the refractive index of the layer on the substrate 12 side
  • upper layer 131 the layer on the light emitting portion 11d side
  • FIG. 12 is a cross-sectional view for explaining the effect of the light emitting unit 1d shown in FIG.
  • the transparent material film 13d includes an upper layer 131 (main layer) and a lower layer 132 (first auxiliary layer) having a refractive index lower than that of the upper layer 131
  • the light emitting unit 11d has the upper layer 131.
  • the fluorescence Lb emitted into the light is emitted from the upper layer 131 to the substrate 12 through the lower layer 132 and is less reflected by the substrate 12 (suppression of fluorescence absorption). Therefore, the ratio of the fluorescence Lb guided by the upper layer 131 increases.
  • the utilization efficiency of the fluorescence emitted by the light emitting portion 11d can be increased as compared with the configuration in which the transparent material film 13d is a single layer.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing a configuration of a lighting fixture light source 5d (light emitting device, lighting device) using the light emitting unit 1d shown in FIG. 11 (d).
  • the light source 5d for a lighting fixture includes a laser element 21d (excitation light source), an optical fiber 22, a housing 23d, a convex lens 24, a folding mirror 26d, a light emitting unit 1d, and a light projecting member. And ground glass 35.
  • the laser element 21d is a semiconductor laser element that emits laser light having a wavelength of 405 nm (blue purple).
  • the laser element 21d is attached to a heat sink (not shown) for heat dissipation.
  • the laser element 21 is connected to a driving power supply circuit (not shown).
  • the housing 23d is a housing that supports the light emitting unit 1d, the convex lens 24, and the ground glass 35.
  • the substrate 12 of the light emitting unit 1d is embedded in the housing 23d.
  • the light emitting unit 11d and the transparent material film 13d of the light emitting unit 1d are exposed from the housing 23d.
  • the convex lens 24 is provided in the internal path of the housing 23d.
  • the convex lens 24 images the laser beam emitted from the optical fiber 22 on the entire surface of the excitation light irradiation surface S of the light emitting unit 11d of the light emitting unit 1d.
  • the folding mirror 26d reflects and condenses the light emitted from the laser element 21d and transmitted through the convex lens 24 to the entire surface of the excitation light irradiation surface S of the light emitting unit 11d of the light emitting unit 1d.
  • the ground glass 35 is a hollow spherical glass member.
  • the light emitting unit 11d and the transparent material film 13d of the light emitting unit 1d are covered with ground glass 35. Therefore, the lighting fixture light source 5d functions as a lighting device that emits light in a so-called light bulb shape.
  • Fluorescence emitted from the end A of the transparent material film 13d of the light emitting unit 1d passes through the ground glass 35 and is emitted to the outside as illumination light Ia.
  • the use efficiency of the fluorescence emitted by the light emitting unit 11d can be increased as compared with the configuration in which the transparent material film 13d of the light emitting unit 11d is a single layer, the light emission efficiency of the light source 5d for lighting fixtures can be increased. it can.
  • the ground glass 35 is preferably a UV (ultraviolet) cut member having a low transmittance with respect to light having a wavelength of 405 nm and a high transmittance with respect to the fluorescence emitted by the light emitting portion 11d.
  • a UV (ultraviolet) cut member having a low transmittance with respect to light having a wavelength of 405 nm and a high transmittance with respect to the fluorescence emitted by the light emitting portion 11d.
  • a transparent or translucent light projecting member may be used instead of the ground glass 35.
  • the shape of the lighting fixture light source 5d is generally spherical, but is not limited to this shape, and may be a line shape or a planar shape.
  • the lighting fixture light source 5d operates as listed below.
  • blue-violet (wavelength 405 nm) laser light is irradiated on the entire surface of the excitation light irradiation surface S of the light emitting unit 11 d of the light emitting unit 1 d.
  • white light emitted from the light emitting unit 11 d of the light emitting unit 1 d is projected as illumination light I.
  • the white light is generated by mixing red fluorescence, yellow fluorescence, and blue fluorescence inside the light emitting unit 11d.
  • the white light emitted from the end A of the transparent material film 13d of the light emitting unit 1d is projected as illumination light Ia.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing the light emitting unit 1e of the present embodiment, wherein (a) to (c) show the process of manufacturing the light emitting unit 1e, and (d) shows the manufactured light emitting unit 1e. Indicates.
  • the substrate 12e (support member) is, for example, an aluminum substrate provided with an inverted trapezoidal convex portion He.
  • silver (Ag) may be coated on the entire surface of the substrate 12e to form a coating layer (not shown).
  • the first aluminum oxide (Al 2 O 3 ) film 131e (the first aluminum oxide (Al 2 O 3 ) film 131e) is formed on the entire surface from one side of the substrate 12e by, eg, sputtering.
  • Auxiliary layer titanium dioxide (TiO 2 ) film 132e (main layer), second aluminum oxide (Al 2 O 3 ) film 133e (second auxiliary layer), and (three-layer dielectric film)
  • the transparent material film 13e is formed by stacking in this order.
  • the refractive index of the first aluminum oxide film 131e and the refractive index of the second aluminum oxide film 133e are about 1.76.
  • the refractive index of the titanium dioxide film 132e is about 2.5 to 2.7.
  • the area of the convex surface which is the surface facing the transparent material film 13e of the convex portion He, is larger than the area of the cross section of the convex portion He parallel to the convex surface. That is, since the vertical cross-sectional shape of the convex portion He is an inverted trapezoidal shape, the transparent material film 13e is not deposited on the side surface of the convex portion He.
  • the transparent material film 13e is divided into an upper part (central part) and a lower part (peripheral part) of the convex part He, and has a discontinuous structure.
  • a paste containing a YAG phosphor and glass frit is applied to the upper portion of the convex portion He and baked to form the light emitting portion 11e.
  • the transparent material film 13e has a discontinuous structure, the end A of the transparent material film 13a is exposed even after the light emitting portion 11e is formed.
  • the light emitting unit 1e including the light emitting unit 11e, the substrate 12e, and the transparent material film 13e can be manufactured.
  • a part of the fluorescence emitted by the light emitting part is absorbed by the support member (fluorescence absorption) when reflected at the interface between the light emitting part and the support member.
  • the transparent material film 13e includes a three-layer dielectric film in which a high refractive index layer is sandwiched between low refractive index layers, the above-described fluorescence attenuation and fluorescence absorption are suppressed, and the light emitting section 11e emits light. A part of the fluorescent light can be efficiently extracted from the end of the transparent material film 13e (particularly, titanium dioxide film).
  • FIG. 15 is a cross-sectional view showing a configuration of an endoscope light source 5e (light emitting device, illumination device) using the light emitting unit 1e shown in FIG.
  • the endoscope light source 5e includes a laser element 21, a housing 23, a convex lens 24, a support base 25, a light emitting unit 1e, a concave mirror 31 as a light projecting member, and an optical fiber 36.
  • the laser element 21 is fitted into an opening formed in the housing 23.
  • the laser beam emitted from the laser element 21 is emitted directly into the housing 23.
  • the convex lens 24 disposed inside the housing 23 forms an image of the laser light emitted from the laser element 21 on the entire surface of the excitation light irradiation surface S of the light emitting unit 11e of the light emitting unit 1e.
  • the concave mirror 31 is an optical member that controls the light distribution of the fluorescence emitted from the light emitting unit 11e and condenses it at the second focal point F. As described above, since the concave mirror 31 is based on a part of a spheroid, it has two focal points.
  • the light emitting unit 1 e is disposed at the first focal point of the concave mirror 31, and the fluorescence emitted from the light emitting unit 1 e is collected at the second focal point of the concave mirror 31.
  • One end (incident end) of the optical fiber 22e is disposed at the second focal point. Therefore, the fluorescence emitted from the light emitting unit 1e is condensed on the core at the incident end of the optical fiber 22e and guided to the inside of the optical fiber 22e.
  • the light is collected near the second focal point as it exits from the first focal point of the concave mirror 31. Therefore, if the light emitting unit 1e is sufficiently small, it becomes easy to arrange the whole of the light emitting unit 1e near the first focal point. Therefore, the light emitted from the light emitting unit 1e is efficiently emitted to the second focal point (incident end of the optical fiber 22e). It can concentrate near
  • optical fiber 22e One end of the optical fiber 22e is disposed at the second focal point F of the spheroid forming the concave mirror 31 as described above.
  • the light emitted from the light emitting unit 1 e is reflected by the concave mirror 31 and then condensed on the incident end of the optical fiber 22 e located at the second focal point F.
  • the optical fiber 22e guides light incident from the incident end to the other end (exit end), and projects the light toward the positive Z-axis direction in FIG.
  • the endoscope light source 5e operates as listed below.
  • blue (wavelength 450 nm) laser light is irradiated on the entire surface of the excitation light irradiation surface S of the light emitting unit 11 e of the light emitting unit 1 e.
  • white light emitted from the light emitting unit 11 e of the light emitting unit 1 e and mixed with yellow fluorescence and blue laser light is projected as illumination light I.
  • illumination light Ia white light emitted from the end A of the transparent material film 13e of the light emitting unit 1e and mixed with yellow fluorescent light and blue laser light is projected as illumination light Ia. Lighted. The illumination light I / Ia is projected from one end (incident end) of the optical fiber 22e.
  • the size of the light emitting point of the light emitting unit 1e is set to the core of the optical fiber 22e. Preferably it is smaller than the size.
  • the size of the light emitting point means the diameter of the light emitting point.
  • the size of the light emitting point means the length of the side of the light emitting point.
  • the white light emitted from the light emitting unit 1e is condensed on the incident end of the optical fiber 22e located at the second focal point of the concave mirror 31.
  • the area size is also reduced.
  • the luminance can be made higher than that of the existing light source.
  • a large luminous flux can be obtained from a light source smaller than an existing light source. For this reason, it becomes easy to concentrate white light efficiently on the core of the optical fiber 22e.
  • the above white light source is suitable as optical fiber illumination.
  • the optical member for condensing the white light emitted from the light emitting unit 1e on the incident end of the optical fiber 22e is not limited to the concave mirror 31, and may be other optical members such as a combination of a hemispherical mirror and a lens. .
  • the light emitting device headlights 5 ⁇ 5a to 5e
  • a light emitting unit 11 including a fluorescent material (phosphor particles P) that emits fluorescence L ⁇ La ⁇ Lb upon receiving excitation light (laser light E).
  • Transparent material films 13 and 13a that are arranged between 11a to 11e, the light-emitting part, and a support member (substrate 12, 12c, 12e, and coating layer 121) that supports the light-emitting part and whose end portions are exposed.
  • a light-emitting device configured to irradiate a light-emitting unit containing a fluorescent material with excitation light and extract mainly fluorescence from an excitation-light irradiation surface that is a surface of the light-emitting unit irradiated with the excitation light is referred to as a “reflective” light-emitting device. I will decide.
  • a part of the fluorescence emitted from the light emitting part is reflected by a support member (for example, a substrate) that supports the light emitting part and enters the light emitting part.
  • Fluorescence cannot excite a fluorescent substance, unlike excitation light. And the fluorescence which returned to the light emission part attenuate
  • a part of the fluorescence emitted from the light emitting part enters the transparent material film and is guided to the exposed end of the transparent material film.
  • the guided fluorescence is emitted from the end of the transparent material film. Since the light projecting member faces the end, it can receive light emitted from the end and project it in a desired direction.
  • the excitation light may be applied to the entire surface of the excitation light irradiation surface.
  • the fluorescence emitted from the light emitting part and the fluorescence emitted from the end of the transparent material film are observed as light emitted from one point. That is, the light emitting device is a light emitting source having one light emitting point.
  • the area of the excitation light irradiation surface and the area of the surface of the transparent material film facing the light emitting part may be the same. .
  • the substantial size of the light emitting source of the light emitting device is larger than the light emitting area. As the size of the light emitting device increases, a plurality of light emitting points of the light emitting device may appear apparently.
  • the emission position of the fluorescence emitted from the light emitting section and the emission position of the fluorescence emitted from the end of the transparent material film can be regarded as substantially the same position, it is easy to handle the light emitting device optically. (For example, it becomes easier to determine the position of the light emitting unit with respect to the focal point of the light projecting member).
  • the thickness of the transparent material film may be 0.1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
  • the film thickness of the transparent material film increases, the amount of heat radiated from the light emitting part to the substrate through the transparent material film decreases.
  • the smaller the film thickness of the transparent material film the smaller the amount of light guided by the transparent material film.
  • the transparent material film when the film thickness is 10 ⁇ m or less, the transparent material film can sufficiently transmit the heat generated by the light emitting portion to the support member. Further, when the film thickness is 0.1 ⁇ m or more, the transparent material film can sufficiently guide light.
  • the average refractive index of the transparent material film may be higher than the average refractive index of the light emitting part.
  • the average refractive index is a value obtained by weighted averaging the refractive index of each substance included in the member (light emitting portion or transparent material film) based on the volume content of the substance with respect to the member.
  • the light incident on the transparent material film from the light emitting part is easily confined in the transparent material film. Therefore, the light incident on the transparent material film can be reliably guided in the direction toward the end of the transparent material film.
  • the light emitting unit may include a plurality of types of phosphor materials having different absorption wavelength ranges.
  • the main layer (upper layer 131; titanium dioxide film 132e)
  • the refractive index is lower than that of the main layer, and the support is provided.
  • a first auxiliary layer (lower layer 132; first aluminum oxide film 131e) disposed on the member side.
  • a part of the fluorescence emitted from the light emitting part is absorbed by the support member when reflected by the support member (fluorescence absorption).
  • the fluorescence incident on the main layer is difficult to be emitted to the first auxiliary layer. Since the first auxiliary layer is disposed between the main layer and the support member, the fluorescence is not easily emitted to the support substrate. Therefore, since the above-described fluorescence absorption is suppressed, a part of the fluorescence emitted by the light emitting portion can be efficiently extracted from the end portion of the transparent material film.
  • the second auxiliary layer (second aluminum oxide film 133e) having a refractive index lower than that of the main layer and disposed on the light emitting part side. May further be included.
  • the main layer may include titanium dioxide.
  • the refractive index of the transparent material film is particularly high, a part of the fluorescence emitted by the light emitting part can be taken out more efficiently from the end of the transparent material film.
  • the transparent material film may include a dielectric material.
  • the transparent material film may include glass.
  • the end portion may be formed by cutting the transparent material film.
  • the support member has convex portions H and He, the light-emitting portion is supported by the convex portions, and The transparent material film may be disposed between the light emitting part and the convex part.
  • the light guided by the transparent material film can be emitted from the side of the convex portion, it is not necessary to process the end of the transparent material film.
  • the area of the convex surface that is the surface of the convex portion that faces the transparent material film is larger than the area of the cross section of the convex portion that is parallel to the convex surface. It's okay.
  • the light projecting member may be a reflecting mirror (concave mirror 31, 31a, 31c).
  • the shape of the reflecting mirror is a mortar shape, and the inner surface of the reflecting mirror and the end portion may be opposed to each other.
  • the shape of the reflecting mirror may include a part of a spheroid or a paraboloid of revolution.
  • the shape of the reflecting mirror includes a part of a spheroid, the light emitting unit is disposed at a first focal point of the reflecting mirror, and the reflecting A convex lens having a focal point located at the second focal point F of the mirror may be further provided.
  • An illumination device includes the light emitting device according to any one of aspects 1 to 18 and an excitation light source (laser elements 21 and 21d) that irradiates the excitation light.
  • an excitation light source laser elements 21 and 21d
  • a spotlight or a vehicular headlamp according to aspect 20 of the present invention includes the illumination device (headlights 5, 5a, 5b; spotlight 5c; light source 5d for lighting fixture; light source 5e for endoscope) according to aspect 19 above. .
  • An endoscope according to aspect 21 of the present invention guides light subjected to light distribution control by the light emitting device according to any one of aspects 1 to 18, an excitation light source that irradiates the excitation light, and the light projecting member. And an optical fiber 36 that emits light.
  • the present invention can be used for light sources such as automotive headlamps, spotlights, and endoscopes.

Abstract

　反射型の発光装置において、蛍光の利用効率を向上させる。発光装置（１）は、レーザ光（Ｅ）を受け蛍光を発する蛍光体粒子（Ｐ）を含む発光部（１１）と、発光部（１１）と発光部（１１）を支持する基板（１２）との間に配され、端部（Ａ）が露出された透明材料膜（１３）と、端部（Ａ）に対向する投光部材とを備え、レーザ光（Ｅ）は、発光部（１１）の、透明材料膜（１３）と対向する側とは反対側の励起光照射面（Ｓ）に照射される。

Description

発光装置、照明装置、スポットライト、車両用前照灯、および内視鏡
　本発明は、励起光を受けて蛍光を発する発光部を備える発光装置などに関する。
　蛍光物質に励起光を照射することによって生じる蛍光を出射する発光装置の構成が、特許文献１～５に開示されている。
　特許文献１～２の発光素子は、支持基材に結合材で結合された蛍光体粒子を発光源として利用している。
　特許文献３の輝尽性蛍光体パネルは、金属基板に無機酸化物皮膜を介し配された蛍光体層を発光源として利用している。
　特許文献４の放射線像変換パネルは、金属などにより構成された基板上に形成された酸化物層上に、さらに形成された蛍光体層を発光源として利用している。
　特許文献５の発光装置は、半導体発光素子に導電部材を介し配された蛍光物質を発光源として利用している。
日本国公開特許公報「特開２０１２－１８５４０２号公報（２０１２年９月２７日公開）」 日本国公開特許公報「特開２０１２－１８５４０３号公報（２０１２年９月２７日公開）」 日本国公開特許公報「特開２００６－２６７０１３号公報（２００６年１０月５日公開）」 日本国公開特許公報「特開２００６－１１９１２４号公報（２００６年５月１１日公開）」 日本国公開特許公報「特開２００６－２１０４９１号公報（２００６年８月１０日公開）」
　蛍光物質を含む発光部に励起光を照射し、当該励起光が照射された発光部の面である励起光照射面から主に蛍光を取り出す構成の発光装置を「反射型」の発光装置と称することにする。換言すれば、反射型の発光装置が備える発光部では、励起光が照射される面と、蛍光が主に取り出される面とが、一致している。
　反射型の発光装置では、発光部の、励起光照射面とは反対側の面を支持部材（例えば、金属基板）にて支持する。つまり、発光部は、支持部材に接した状態になっている。そして、この支持部材を熱伝導性の高い部材とすることにより、発光部の放熱効果を高めることができる。
　しかし、反射型の発光装置では、発光部が発した蛍光の一部は、発光部と支持部材との界面で反射し発光部に戻る。発光部へ反射して戻った蛍光は、励起光とは異なり蛍光体を励起できず、発光部の内部で減衰する。そのため、従来の反射型の発光装置では、蛍光の利用効率が低下する。このような課題があることを本発明の発明者らが初めて見出した。
　実際に、特許文献１～５には、反射型の発光装置において蛍光の利用効率が低下することについては開示されていない。
　本発明は、反射型の発光装置において、蛍光の利用効率を向上させることを目的とする。
　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、励起光を受け蛍光を発する蛍光物質を含む発光部と、上記発光部と、当該発光部を支持する支持部材との間に配され、端部が露出された透明材料膜と、上記端部に対向する投光部材とを備え、上記励起光は、上記発光部の、上記透明材料膜と対向する側とは反対側の励起光照射面に照射される。
　本発明の一態様によれば、反射型の発光装置において、蛍光の利用効率を高めることができる。
実施形態１の発光ユニットの構成を示す断面図である。 図１に示される発光ユニットの製造方法を示す断面図である。 図１に示される発光ユニットの効果を説明するための断面図である。 図１に示される発光ユニットを利用したヘッドライトの構成を示す断面図である。 実施形態２の発光ユニットの製造方法を示す断面図および上面図である。 図５に示される発光ユニットを利用したヘッドライトの構成を示す断面図である。 実施形態３の発光ユニットの製造方法を示す断面図および上面図である。 図７に示される発光ユニットを利用したヘッドライトの構成を示す断面図である。 実施形態４の発光ユニットの製造方法を示す断面図および上面図である。 図９に示される発光ユニットを利用したスポットライトの構成を示す断面図である。 実施形態５の発光ユニットの製造方法を示す断面図である。 図１１に示される発光ユニットの効果を説明するための断面図である。 図１１に示される発光ユニットを利用した照明器具用光源の構成を示す断面図である。 実施形態６の発光ユニットの製造方法を示す断面図である。 図１４に示される発光ユニットを利用した内視鏡用光源の構成を示す断面図である。
　〔実施形態１〕
　本発明の第一実施形態について、図１～図４に基づいて説明する。
　≪発光ユニット１の構成≫
　図１は、本実施形態の発光ユニット１の構成を示す断面図である。発光ユニット１は、「反射型の発光装置」において用いられる光源の主要ユニットである。本明細書において「反射型の発光装置」とは、蛍光物質を含む発光部に励起光を照射し、当該励起光が照射された発光部の面である励起光照射面から主に蛍光を取り出す構成の発光装置を意味する。
　以下では、本発明の実施形態として、ヘッドライトを例に挙げて説明する。ただし、本発明は、自動車以外の車両・移動物体（例えば、人間・船舶・航空機・潜水艇・ロケットなど）のヘッドランプとして実現されてもよいし、その他の照明装置として実現されてもよい。その他の照明装置として、例えば、サーチライト、プロジェクター、家庭用照明器具、商業用照明装置、屋外照明装置を挙げることができる。
　図１に示されるように、発光ユニット１は、発光部１１と、基板１２（支持部材）と、透明材料膜１３とを備える。この発光ユニット１は、図４を用いて後述するように、ヘッドライト５（発光装置、照明装置、車両用前照灯）が備えるユニットである。ヘッドライト５は、発光ユニット１の他に、投光部材を備えている。
　（発光部１１）
　発光部１１は、レーザ光Ｅ（励起光）を受け蛍光を発する蛍光体粒子Ｐ（蛍光物質）を含む。蛍光体粒子Ｐは、ＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）蛍光体と、ＣＡＳＮ（Calcium Aluminum Silicon Nitrogen）蛍光体とを含む。発光部１１は、蛍光体粒子Ｐを低融点ガラスＱで封止したものである。発光部１１の励起光照射面Ｓは、例えば１．０ｍｍ×０．５ｍｍである。発光部１１の厚さは、例えば０．１ｍｍである。
　このように、発光部１１は、吸収波長域が異なる複数の種類の蛍光体物質を含んでよい。
　なお、図１以外の図において、発光部１１・１１ａ～ｅにおける蛍光体粒子Ｐは省略されており、発光部１１・１１ａ～ｅなどの外形のみが、示されている。
　（基板１２）
　基板１２は、発光部１１を支持する支持部材であり、例えば、透明材料膜１３に対向する表面が鏡面加工されたアルミニウムである。基板１２は、その他の金属基板であってもよく、銅または鉄からなる基板であってもよい。金属基板である基板１２は、熱伝導性が高く、発光部１１の発熱を効率的に放熱することができる。
　（透明材料膜１３）
　透明材料膜１３は、発光部１１と基板１２との間に配されており、発光部１１から出射された蛍光を導光する膜である。この透明材料膜１３は、露出した端部Ａを有しており、透明材料膜１３に入射した蛍光は、透明材料膜１３の内部を伝搬し、端部Ａから出射される。
　また、透明材料膜１３は、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）膜（誘電体膜）であり、その厚さは、例えば、０．５μｍである。このように、透明材料膜１３は、誘電体材料を含んでよい。
　なお、発光部１１に照射されたレーザ光の一部が蛍光に変換されずに発光部１１を透過し、透明材料膜１３に入射することもあり得る。この場合には、透明材料膜１３の端部Ａから出射される光は、蛍光と励起光との混合光となる。
　（投光部材）
　ヘッドライト５が備える投光部材は、発光部１１が出射した蛍光を配光制御する光学部材であり、透明材料膜１３の、端部Ａと対向する部分（例えば、反射面）を有している。換言するならば、上記投光部材は、端部Ａから出射された蛍光を受光できる位置に配されている。投光部材の具体例については後述する。
　≪発光ユニット１の製造方法≫
　図２は、図１に示される発光ユニット１の製造方法を示す断面図であって、（ａ）は発光ユニット１を切り出す前の積層体１０を示し、（ｂ）は積層体１０から切り出された後の発光ユニット１を示し、（ｃ）は製造された発光ユニット１に対してレーザ光が照射される方向を示す。
　図２の（ａ）に示されるように、基板１２の一面の全体に、酸化アルミニウムを真空蒸着し透明材料膜１３を形成する。透明材料膜１３の基板１２と対向する側とは反対側の面の全体に、上述の蛍光体粒子Ｐ（図１参照）が低融点ガラスに封止されたものを塗布して発光部１１を形成する。以上のようにして、積層体１０が製造される。
　図２の（ｂ）に示されるように、積層体１０は、ダイシングソーにより、例えば、１ｍｍ×０．５ｍｍで、複数の発光ユニット１に分割（切断）される。
　発光ユニット１をヘッドライト５において使用する場合には、図２の（ｃ）に示されるように、波長４５０ｎｍのレーザ光Ｅを発光部１１の励起光照射面Ｓの全面に照射する。これにより、発光部１１の蛍光体粒子Ｐが励起されて蛍光を発する。
　このように、発光ユニット１に対してレーザ光Ｅを照射することにより、反射型の発光装置を実現できる。
　なお、発光ユニット１の製造方法は、上述のものに限定されず、所定の形状に予め整形された基板１２の表面に、発光部１１および透明材料膜１３の積層構造を形成してもよい。
　≪発光ユニット１の比較≫
　（従来の発光装置）
　発光部１１から出射する光の輝度または光束が大きくなるほど、発光部１１が発する熱は大きくなる。このため、従来では、発光部１１が発する熱を、基板１２を通じて熱伝導により排熱するために、発光部１１は、基板１２に直接形成されることが多かった。
　しかし、発光部１１と基板１２とが接触している場合、発光部１１の蛍光体粒子Ｐから基板１２側へ出射された蛍光は、発光部１１と基板１２との界面で反射する。そして、基板１２で反射された蛍光の一部は、外部に出射されず、発光部１１に戻る。発光部１１に戻った蛍光は、同種または異種の蛍光体粒子Ｐによって吸収される（蛍光の損失）。
　特に、蛍光体粒子Ｐは、異なる吸収波長帯を有する複数の種類の蛍光体を含むとき、蛍光を顕著に吸収する。具体的には、一方の蛍光体の発光が、他方の蛍光体に吸収される。
　そのため、従来では、発光部１１が発した蛍光の利用効率が低かった。
　（本実施形態の発光装置）
　発光ユニット１を用いた発光装置では、発光部１１から出射された蛍光の一部は、透明材料膜１３の露出した端部Ａまで導光されるため、透明材料膜１３と基板１２との界面で反射して発光部１１に戻ることが防止される。
　導光された蛍光は、透明材料膜１３の端部Ａから出射する。投光部材は、端部Ａに対向するため、端部Ａから出射する光を受け所望の方向へ投光できる。
　そのため、発光ユニット１を用いた発光装置では、従来よりも、発光部１１が発した蛍光の利用効率を高めることができる。
　具体的には、発光ユニット１の外部量子効率は、透明材料膜１３を備えない（発光部１１と基板１２とを接触させた）発光ユニットの外部量子効率よりも１４％向上した。
　外部量子効率は、積分球により、レーザ光Ｅと、発光ユニット１が外部へ出射する光との強度比を測定して求めた。測定では、積分球中にて、レーザ光Ｅを発光部１１の励起光照射面Ｓの全面に垂直に照射し発光部１１の蛍光体粒子Ｐを励起させた。
　以上のように、発光ユニット１では、反射型の発光装置における蛍光の利用効率を従来よりも高めることができる。
　そして、蛍光体粒子Ｐが、異なる吸収波長帯を有する複数の種類の蛍光体を含むときであっても、一方の蛍光体の発光が、他方の蛍光体に吸収されることが少なくなる。このため、本実施形態の発光装置は、蛍光を効果的に外部に取り出すことができるという、特に有利な効果を奏する。
　≪発光ユニット１の効果の説明≫
　図３は、図１に示される発光ユニット１の効果を説明するための断面図であって、（ａ）は透明材料膜１３が発光部１１から出射された光を導光するモデルを示し、（ｂ）は透明材料膜１３が露出していない構成の発光ユニットを示す。
　（導光モデル）
　図３の（ａ）に示されるように、発光部１１の励起光照射面Ｓ側から、蛍光Ｌが出射する。さらに、発光部１１の励起光照射面Ｓとは反対側の面から、蛍光Ｌａが出射する。この蛍光Ｌａは、透明材料膜１３の内部を伝搬し、外部へ出射する。つまり、透明材料膜１３は、蛍光Ｌａの導波路として機能する。
　以上のように、蛍光Ｌに加え、蛍光Ｌａが発光ユニット１の外部へ出射するため、発光ユニット１を備えた発光装置の蛍光利用効率は、従来よりも高くなる。
　（導光モデルの妥当性）
　図３の（ｂ）に示されるように、透明材料膜１３の端部Ａに遮光部材ａを設けると、発光ユニット１の蛍光利用効率は、透明材料膜１３の端部Ａが露出されている場合よりも下がることを、本発明の発明者らは実験によって確認している。つまり、図３の（ａ）に示される導光モデルは妥当であることが、実験によって証明されている。
　≪発光ユニット１の効果をより高める構成≫
　（透明材料膜１３の面積）
　発光部１１の励起光照射面Ｓの面積（以下「発光面積」）と、透明材料膜１３の、発光部１１と対向する面の面積（以下「導光面積」）とは、同程度であることが好ましい。導光面積が、発光面積よりも大きければ、実質的な発光源のサイズは、導光面積で規定されるため、発光面積よりも大きくなるとともに、発光点が見かけ上複数（励起光照射面Ｓと透明材料膜１１の端部Ａ）存在してしまう可能性がある。
　発光面積と導光面積とをほぼ同じ面積とすることにより、発光部１１から出射する蛍光Ｌ（図３の（ａ）参照）の出射位置と、透明材料膜１３の端部Ａから出射する蛍光Ｌａの出射位置とが、概ね同一位置であるとみなせるため、発光ユニット１を光学的に扱いやすくなる（例えば、投光部材が有する焦点に対して発光部１１の位置を決めやすくなる）。
　さらに、発光ユニット１の実質的な発光源のサイズを小さくできる。ここで、発光ユニット１の実質的な発光源のサイズは、発光している部分の最外部によって決まる。このため、導光面積は、発光ユニット１の実質的な発光源のサイズとなる。当該発光源のサイズが小さいほど、小さな投光部材（レンズ・反射鏡など）で所望の投光が可能となるなど、光学的にはより好ましいと言える。
　（レーザ光Ｅが照射される面積）
　レーザ光Ｅは、発光部１１の励起光照射面Ｓの全面に照射されることが好ましい。
　レーザ光Ｅが、発光部１１の一部（例えば発光部１１の中央）のみに照射された場合、レーザ光Ｅの照射を受けた発光部１１の一部のみが発光する。このとき、発光ユニット１を励起光照射面Ｓの法線方向側から見た場合、発光部１１の発光部位と、透明材料膜１３の端部Ａとの二箇所が、別々の発光部位として観測される。つまり、発光ユニット１は、見かけ上、複数の発光点を有することになる。
　しかし、レーザ光Ｅが、発光部１１の励起光照射面Ｓの全面に照射される場合、発光ユニット１の正面から出射される光（図３の（ａ）に示される蛍光Ｌ）と、発光ユニット１の側面から出射される光（図３の（ａ）に示される蛍光Ｌａ）とは、一点から出射した光として観測される。つまり、発光ユニット１は、一つの発光点を有する発光源となる。
　そのため、単一の発光点を有する、点光源に好適な光源を実現できる。
　なお、発光ユニット１の発光点が単一であると見なせるようにするために、厳密に励起光照射面Ｓの全面にレーザ光Ｅを照射する必要は必ずしもない。レーザ光が、励起光照射面Ｓの概ね全面（例えば、９５％以上）に照射される場合でも、発光ユニット１の正面から出射される光と、発光ユニット１の側面から出射される光とを、一つの発光源由来の光としてみなせることがある。よって、レーザ光が励起光照射面Ｓの概ね全面に照射される構成も、本発明に含まれる。また、レーザ光が励起光照射面Ｓよりも広い範囲に照射されてもよい。
　（透明材料膜１３の屈折率）
　透明材料膜１３の屈折率は、発光部１１の平均屈折率よりも高いことが好ましい。
　ここで、平均屈折率とは、部材（発光部１１または透明材料膜１３）が含む各物質の屈折率を、物質の部材に対する体積含有率（含有された粒子間に空隙がある場合には、この空隙の割合も考慮）に基づいて加重平均した値である。
　ＹＡＧ蛍光体の屈折率は、１．８３程度である。ＣＡＳＮ蛍光体の屈折率は、２．０程度である。低融点ガラスの屈折率は、１．４７～１．５程度である。そして、発光部１１は、ＹＡＧ蛍光体とＣＡＳＮ蛍光体とを所定の割合で混合したものを低融点ガラスで封止したものであり、発光部１１の平均的屈折率は、１．６５程度である。一方、透明材料膜１３は、酸化アルミニウム（いわゆる、アルミナ）を含むため、透明材料膜１３の屈折率は、１．７６程度である。
　このように、透明材料膜１３の平均屈折率が、発光部１１の平均屈折率よりも高くなる場合、発光部１１から透明材料膜１３に入射した光は、透明材料膜１３に閉じ込められやすくなる。そのため、透明材料膜１３に入射した光を、横方向（端部Ａへ向かう方向）により確実に導波することができる。
　（透明材料膜１３の膜厚）
　透明材料膜１３の膜厚は、０．１μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。
　透明材料膜１３の好ましい膜厚の上限値は、透明材料膜１３が含む材料や、発光ユニット１の使用形態（例えば、発光部１１の発熱量）に依存する。そして、透明材料膜１３の膜厚が大きくなるほど、透明材料膜１３を介し発光部１１から基板１２へ放熱される熱量が少なくなる。膜厚が１０μｍ以下である場合、透明材料膜１３は、発光部１１が発した熱を充分に基板１２へ伝えることができる。
　また、透明材料膜１３の好ましい膜厚の下限値は、透明材料膜１３が含む材料や、透明材料膜１３の上下に配される部材が含む材料の、光学物性値に依存する。そして、透明材料膜１３の膜厚が小さくなるほど、透明材料膜１３が導光する光量は少なくなる。膜厚が０．１μｍ以上である場合、透明材料膜１３は、光を充分に導光できる。つまり、透明材料膜１３をコアとしたスラブ導波路として機能する。
　≪発光ユニット１を利用したヘッドライト５の構成≫
　上述の発光ユニット１を、例えば自動車のヘッドライト用の光源として利用できる。
　図４は、図１に示される発光ユニット１を利用したヘッドライト５（発光装置、照明装置、車両用前照灯）の構成を示す断面図である。
　図４に示されるように、ヘッドライト５は、レーザ素子２１（励起光源）と、光ファイバー２２と、筐体２３と、凸レンズ２４と、支持台２５と、発光ユニット１と、投光部材として凹面鏡３１（反射鏡）と、凸レンズ３２とを備える。
　（レーザ素子２１）
　レーザ素子２１は、波長４５０ｎｍ（青色）・出力４Ｗのレーザ光を出射する半導体レーザ素子である。レーザ素子２１は、放熱用のヒートシンク（非図示）に取り付けられている。また、レーザ素子２１は、駆動用の電源回路（非図示）に接続されている。
　（光ファイバー２２）
　光ファイバー２２は、断面が長方形のコアを有するマルチモード光ファイバーである。光ファイバー２２の一端は、レーザ素子２１の発光点に接続されている。また、光ファイバー２２の他端は、筐体２３に接続されている。レーザ素子２１が出射したレーザ光は、光ファイバー２２を介して筐体２３の内部まで伝搬する。
　（筐体２３・凸レンズ２４）
　筐体２３は、凹面鏡３１の底部（Ｚ軸負方向側の部分）の外面に接続されている。
　凸レンズ２４は、筐体２３の内部に備えられている。そして、凸レンズ２４は、光ファイバー２２から出射したレーザ光を、発光ユニット１の発光部１１の励起光照射面Ｓの全面に結像する。
　（支持台２５）
　支持台２５は、発光ユニット１を支持する台である。支持台２５の一端は、凹面鏡３１の底部の内面に接続されている。支持台２５の他端は、発光ユニット１が所望の姿勢（発光ユニット１の透明材料膜１３の端部Ａが、凹面鏡３１の反射面の一部に対向する姿勢）となるように、発光ユニット１を支持している。支持台２５の材料は、発光ユニット１が発する熱を熱伝導により放熱できるように、アルミニウムまたはセラミックスなどの、高熱伝導性材料であることが好ましい。
　（凹面鏡３１・凸レンズ３２）
　凹面鏡３１は、回転楕円体の一部をベースにした凹面鏡である。そして、回転楕円体は、焦点を二つ有する。発光ユニット１は、回転楕円体の第一焦点に配されている。よって、発光ユニット１が出射した光は、凹面鏡３１で反射された後、概ね回転楕円体の第二焦点Ｆに集光される。
　凸レンズ３２は、第二焦点Ｆに集光された光を、Ｚ軸正方向側へ投光する。
　≪ヘッドライト５の動作および効果≫
　ヘッドライト５は、以下のように動作する。
・図４に二点鎖線で示されるように、青色（波長４５０ｎｍ）のレーザ光が、発光ユニット１の発光部１１の励起光照射面Ｓの全面に照射される。
・図４に細い破線で示されるように、発光ユニット１の発光部１１から出射した、黄色の蛍光（図３の（ａ）に示される蛍光Ｌ）と、青色のレーザ光とが混色した白色光が、照明光Ｉとして投光される。
・図４に太い破線で示されるように、発光ユニット１の透明材料膜１３の端部Ａから出射した、黄色の蛍光（図３の（ａ）に示される蛍光Ｌａ）と、青色のレーザ光とが混色した白色光が、照明光Ｉａとして投光される。
　以上の動作により、従来では発光部１１から出射された後に発光部１１へ戻り発光部１１の外部へ投光されなかった蛍光の一部（照明光Ｉａ）が、透明材料膜１３を介し発光部１１の外部へ投光される。
　〔実施形態２〕
　本発明の第二実施形態について、図５～図６に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、上述の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。
　≪発光ユニット１ａの製造方法≫
　図５は、本実施形態の発光ユニット１ａの製造方法を示す図であって、（ａ）～（ｂ）は発光ユニット１ａを製造する過程を示す断面図であり、（ｃ）は（ｂ）の上面図であり、（ｄ）は製造された発光ユニット１ａを示す断面図である。
　図５の（ａ）に示されるように、基板１２の一面の全体に、例えば、二酸化チタン（ＴｉＯ２）膜を真空蒸着し、透明材料膜１３ａを形成する。透明材料膜１３ａの膜厚は、例えば、０．３μｍである。透明材料膜１３ａの屈折率は、２．５～２．７程度である。
　図５の（ｂ）～（ｃ）に示されるように、透明材料膜１３ａは、例えば、フォトリソグラフィとウエットエッチングとにより円形にパターン形成される。
　図５の（ｄ）に示されるように、ＹＡＧ蛍光体を含むペーストを、例えば、スクリーン印刷により円形の透明材料膜１３ａの上に塗布し、発光部１１ａを形成する。ここで、透明材料膜１３ａの端部Ａが露出するように、透明材料膜１３ａの位置に合わせて発光部１１ａを形成する。
　以上のように、発光部１１ａと、基板１２と、透明材料膜１３ａとを備えた発光ユニット１ａを製造できる。
　発光ユニット１ａでは、波長４５０ｎｍのレーザ光が、発光部１１ａの励起光照射面Ｓの全面に照射されることにより、発光部１１ａ中のＹＡＧ蛍光体が励起されて蛍光を発する。
　上述の発光ユニット１では、発光部１１は、ダイシングを利用しているため、直線状に成形された。しかし、発光ユニット１ａでは、発光部１１は、任意の形状（例えば円形）に成形され得る。
　≪発光ユニット１ａを利用したヘッドライト５ａの構成≫
　図６は、図５の（ｄ）に示される発光ユニット１ａを利用したヘッドライト５ａ（発光装置、照明装置、車両用前照灯）の構成を示す断面図である。
　図６に示されるように、ヘッドライト５ａは、レーザ素子２１と、光ファイバー２２ａと、筐体２３と、凸レンズ２４と、支持台２５ａと、発光ユニット１ａと、投光部材として凹面鏡３１ａ（反射鏡）とを備える。
　（光ファイバー２２ａ）
　光ファイバー２２ａは、光ファイバー２２と同様の機能を備える。しかし、光ファイバー２２ａのコアの断面形状は、光ファイバー２２のコアの断面形状とは異なり、円形である。これにより、発光ユニット１ａの円形の発光部１１ａに、円形のレーザ光を照射できる。
　（支持台２５ａ）
　支持台２５ａは、支持台２５とは異なり、発光ユニット１ａの透明材料膜１３ａの端部Ａが、ｘｙ平面が伸びる方向（凹面鏡３１ａの中心軸に垂直な方向）へ向くように、発光ユニット１ａを支持している。
　（凹面鏡３１ａ）
　凹面鏡３１ａは、凹面鏡３１とは異なり、回転放物面の一部をベースにした凹面鏡である。そして、回転放物面は、回転放物面の内部に焦点を一つ有する。発光ユニット１ａは、回転放物面の焦点に配されている。よって、発光ユニット１ａが出射した光は、凹面鏡３１ａに反射された後、概ね平行光として投光される。
　≪ヘッドライト５ａの動作および効果≫
　ヘッドライト５ａは、以下に列挙するように動作する。
・図６に二点鎖線で示されるように、青色（波長４５０ｎｍ）のレーザ光が、発光ユニット１ａの発光部１１ａの励起光照射面Ｓの全面に照射される。
・図６に細い破線で示されるように、発光ユニット１ａの発光部１１ａから出射した、黄色の蛍光と、青色のレーザ光とが混色した白色光が、照明光Ｉとして投光される。
・図６に太い破線で示されるように、発光ユニット１ａの透明材料膜１３ａの端部Ａから出射した、黄色の蛍光と、青色のレーザ光とが混色した白色光が、照明光Ｉａとして投光される。
　以上の動作により、従来では発光部１１ａから出射された後に発光部１１ａへ戻り発光部１１ａの外部へ投光されなかった蛍光の一部（照明光Ｉａ）が、透明材料膜１３ａを介し発光部１１ａの外部へ投光される。
　また、ヘッドライト５ａが投光する照明光の形状は、発光ユニット１ａの発光部１１ａの形状と同様に、円形になる。上述のように、発光部１１ａの形状は任意形状に加工できるため、ヘッドライト５ａは、任意形状の照明光を投光できる。
　さらに、発光ユニット１ａが、発光ユニット１ａの投光部材である凹面鏡３１ａの内部に配され、発光ユニット１ａの透明材料膜１３ａの端部Ａが、凹面鏡３１ａの中心軸と垂直な方向へ向けられることで、すべての端部Ａが、確実に凹面鏡３１ａの反射面の一部に対向できる。これにより、ヘッドライト５ａでは、従来では発光部１１ａから出射された後に発光部１１ａへ戻り発光部１１ａの外部へ投光されなかった蛍光の一部が、透明材料膜１３ａを介し発光部１１ａの外部へ確実に投光される。
　〔実施形態３〕
　本発明の第三実施形態について、図７～図８に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、上述の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。
　≪発光ユニット１ｂの製造方法≫
　図７は、本実施形態の発光ユニット１ｂの製造方法を示す図であって、（ａ）～（ｂ）は発光ユニット１ｂを製造する過程を示す断面図であり、（ｃ）は（ｂ）の上面図であり、（ｄ）は製造された発光ユニット１ｂを示す断面図である。
　図７の（ａ）に示されるように、基板１２の一面の全体に、例えば、アルミニウム（Ａｌ）や銀（Ａｇ）などをコーティングしコーティング層１２１（支持部材）を形成する。このように、基板１２は、コーティング層１２１を有してよい。
　図７の（ｂ）～（ｃ）に示されるように、例えば、ガラスフリット含有ペーストを印刷により正方形に形成し、ベーキングによりガラスフリットを溶融して、冷却することにより硬化させ、ガラス膜１３ｂ（透明材料膜）を形成する。ガラス膜１３ｂの厚さは、例えば、１０μｍである。ガラス膜１３ｂの屈折率は、１．５～１．６程度とした。
　図７の（ｄ）に示されるように、ＣＡＳＮ蛍光体と、セリウム（Ｃｅ）賦活αサイアロン（ＳｉＡｌＯＮ；Silicon Aluminium Oxygen Nitrogen）蛍光体とが混合されてシリコーン樹脂に封止されたものをガラス膜１３ｂ上に形成し、発光部１１ｂを形成する。ここで、ガラス膜１３ｂの端部Ａが露出するように、ガラス膜１３ｂの位置に合わせて蛍光体板をガラス膜１３ｂ上に貼り付けた。そして、発光部１１ｂの平均屈折率を１．４５程度とした。
　以上のように、発光部１１ｂと、基板１２と、コーティング層１２１と、ガラス膜１３ｂとを備えた発光ユニット１ｂを製造できる。
　≪発光ユニット１ｂを利用したヘッドライト５ｂの構成≫
　図８は、図７の（ｄ）に示される発光ユニット１ｂを利用したヘッドライト５ｂ（発光装置、照明装置、車両用前照灯）の構成を示す断面図であって、（ａ）は全体図を示し、（ｂ）は発光ユニット１ｂ周辺の拡大図を示す。
　図８の（ａ）に示されるように、ヘッドライト５ｂは、導光部材２２ｂと、筐体２３ｂと、凸レンズ２４と、発光ユニット１ｂと、投光部材として上部筐体３１ｂと、波長選択ミラー３３と、透明部材３４と、凸レンズ３２とを備える。また、図示されていないが、ヘッドライト５ｂは、励起光としてのレーザ光Ｅを出射する半導体レーザ素子も備えている。
　（導光部材２２ｂ）
　導光部材２２ｂは、角柱形状の光学ロッドであり、その断面形状は、光ファイバー２２のコアの断面形状とは異なり、正方形である。これにより、発光ユニット１ｂの発光部１１ｂに、正方形のスポットとしてレーザ光Ｅを照射できる。また、導光部材２２ｂの材質は、ガラスである。
　この導光部材２２ｂの一方の端部は、後述する筐体２３ｂの内部経路内に挿入されており、上記半導体レーザ素子から出射されたレーザ光Ｅを上記内部経路内に導光する。
　（筐体２３ｂ・上部筐体３１ｂ・凸レンズ２４）
　ヘッドライト５ｂにおいて発光ユニット１ｂを収納する筐体は、筐体２３ｂおよび上部筐体３１ｂから構成される。筐体２３ｂの、上部筐体３１ｂと接する面（接合面と称する）に、発光ユニット１ｂのコーティング層１２１と基板１２とが埋め込まれている。発光ユニット１ｂの発光部１１ｂとガラス膜１３ｂとは、上記接合面より突出しており、上部筐体３１ｂに形成された、照明光を投光するための投光空間の内部において露出している。
　上部筐体３１ｂには、上記投光空間を形成する空洞部が形成されており、この空洞部の表面である内壁Ｋは、光を反射する鏡面になっている。
　図８の（ｂ）に示されるように、発光ユニット１ｂのガラス膜１３ｂの端部Ａは、内壁Ｋに対向している。さらに、内壁Ｋは、端部Ａから光が出射される方向に対して傾斜しており、端部Ａから出射した光を受け所望の方向（凸レンズ３２の方向）へ投光できる。
　また、筐体２３ｂおよび上部筐体３１ｂには、導光部材２２ｂから出射されたレーザ光を通過させる内部経路が形成されている。凸レンズ２４は、筐体２３ｂの内部に形成された内部経路内に配置されている。そして、この凸レンズ２４は、導光部材２２ｂから出射したレーザ光Ｅを集光し、波長選択ミラー３３に照射する。
　（波長選択ミラー３３）
　波長選択ミラー３３は、発光部１１ｂの励起光照射面Ｓに対向して配置された透光性を有する多層膜コーティング層である。波長選択ミラー３３は、透明部材３４の一方の面に真空蒸着法やスパッタ法などで形成された薄膜層であり、発光部１１ｂの励起光照射面Ｓに対向して略平行に配置されている。
　この波長選択ミラー３３は、上記内部経路を通過したレーザ光Ｅを反射させる一方、発光部１１ｂが発する蛍光を透過させる。すなわち、波長選択ミラー３３は、レーザ光Ｅを反射させ、且つ、発光部１１ｂが発する蛍光を透過させるという、波長選択性を有している。
　（透明部材３４）
　透明部材３４は、発光部１１ｂが発する蛍光を透過し、かつ、その表面に波長選択ミラー３３が形成された基板である。換言するならば、透明部材３４は、波長選択ミラー３３として機能する多層膜コーティング層を支持する透明部材である。透明部材３４としては、例えば、ＢＫ７、合成石英、白板ガラス（例えば、Ｂ２７０、Ｄ２６３Ｔｅｃｏ、ＢＳＬ７）などを好適に用いることができる。
　≪ヘッドライト５ｂの動作および効果≫
　ヘッドライト５ｂは、以下に列挙するように動作する。
・図８の（ａ）に二点鎖線で示されるように、青紫色（波長４０５ｎｍ）のレーザ光Ｅが、発光ユニット１ｂの発光部１１ｂの励起光照射面Ｓの全面に照射される。
・図８の（ａ）に細い破線で示されるように、発光ユニット１ｂの発光部１１ｂから出射した、赤色の蛍光と青緑色の蛍光とが混色した白色光が、照明光Ｉとして投光される。
・図８の（ａ）に太い破線で示されるように、発光ユニット１ｂのガラス膜１３ｂの端部Ａから出射した、赤色の蛍光と青緑色の蛍光とが混色した白色光が、照明光Ｉａとして投光される。
　以上の動作により、従来では発光部１１ｂから出射された後に発光部１１ｂへ戻り発光部１１ｂの外部へ投光されなかった蛍光の一部（照明光Ｉａ）が、ガラス膜１３ｂを介し発光部１１ｂの外部へ投光される。
　〔実施形態４〕
　本発明の第四実施形態について、図９～図１０に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、上述の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。
　≪発光ユニット１ｃの製造方法≫
　図９は、本実施形態の発光ユニット１ｃの製造方法を示す図であって、（ａ）および（ｃ）は発光ユニット１ｃを製造する過程を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）の上面図であり、（ｄ）は製造された発光ユニット１ｃを示す断面図である。
　図９の（ａ）～（ｂ）に示されるように、基板１２ｃ（支持部材）は、例えば、表面に円形の凸部Ｈが設けられたアルミニウム基板である。
　図９の（ｃ）に示されるように、基板１２ｃの一面の全体に、例えば、スパッタ法により、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）膜である透明材料膜１３ｃを形成する。透明材料膜１３ｃの膜厚は、例えば、０．１μｍである。透明材料膜１３ｃの屈折率は、１．４６程度になる。
　図９の（ｄ）に示されるように、ユーロピウム（Ｅｕ）賦活αＳｉＡｌＯＮ蛍光体とβＳｉＡｌＯＮ蛍光体とを混合した蛍光体ペーストをディスペンサにより基板１２ｃの凸部Ｈに塗布（シリコーンポッティング）し、ベーキングを行うことで発光部１１ｃを形成する。このとき、凸部Ｈの斜面部Ａｃには発光部１１ｃが形成されないようにした。
　ここで、斜面部Ａｃは、透明材料膜１３ｃの露出した端部であると見なすことができる。そして、発光部１１ｃから出射された蛍光の一部は、透明材料膜１３ｃに入射し、斜面部Ａｃまで導光される。導光された蛍光は、斜面部Ａｃから出射する。
　以上のように、発光部１１ｃと、基板１２ｃと、透明材料膜１３ｃとを備えた発光ユニット１ｃを製造できる。
　発光ユニット１ｃでは、波長４５０ｎｍのレーザ光が、発光部１１ｃの励起光照射面Ｓの全面に照射されることにより、発光部１１ｃ中のＥｕ賦活αＳｉＡｌＯＮ蛍光体とβＳｉＡｌＯＮ蛍光体とが励起されて蛍光を発する。
　≪発光ユニット１ｃを利用したスポットライト５ｃの構成≫
　図１０は、図９の（ｄ）に示される発光ユニット１ｃを利用したスポットライト５ｃ（発光装置、照明装置）の構成を示す断面図である。
　図１０に示されるように、スポットライト５ｃは、レーザ素子２１と、凸レンズ２４と、折り返しミラー２６と、発光ユニット１ｃと、投光部材として凹面鏡３１ｃ（反射鏡）とを備える。
　（折り返しミラー２６）
　折り返しミラー２６は、レーザ素子２１から出射し凸レンズ２４を透過した光を、発光ユニット１ｃ励起光照射面Ｓの全面へ反射・集光する。
　（凹面鏡３１ｃ）
　凹面鏡３１ｃは、凹面鏡３１とは異なり、回転放物面の一部をベースにした凹面鏡（つまり、すり鉢形状）である。そして、回転放物面は、回転放物面の内部に焦点を一つ有する。発光ユニット１ｃは、発光ユニット１ｃの発光部１１ｃが当該焦点に配されるように、回転放物面の底部（Ｚ軸負方向側の部位）に配されている。よって、発光ユニット１ａが出射した光は、凹面鏡３１ｃに反射された後、概ね平行光として投光される。
　≪スポットライト５ｃの動作および効果≫
　スポットライト５ｃは、以下に列挙するように動作する。
・図１０に二点鎖線で示されるように、青色（波長４５０ｎｍ）のレーザ光が、発光ユニット１ｃの発光部１１ｃの励起光照射面Ｓの全面に照射される。
・図１０に細い破線で示されるように、発光ユニット１ｃの発光部１１ｃから出射した、赤色および緑色の蛍光と、青色のレーザ光とが混色した白色光が、照明光Ｉとして投光される。
・図１０に太い破線で示されるように、発光ユニット１ｃの透明材料膜１３ｃの端部Ａから出射した、赤色および緑色の蛍光と、青色のレーザ光とが混色した白色光が、照明光Ｉａとして投光される。
　以上の動作により、従来では発光部１１ｃから出射された後に発光部１１ｃへ戻り発光部１１ｃの外部へ投光されなかった蛍光の一部（照明光Ｉａ）が、透明材料膜１３ｃを介し発光部１１ｃの外部へ投光される。
　〔実施形態５〕
　本発明の第五実施形態について、図１１～図１３に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、上述の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。
　≪発光ユニット１ｄの製造方法≫
　図１１は、本実施形態の発光ユニット１ｄの製造方法を示す断面図であって、（ａ）～（ｃ）は発光ユニット１ｄを製造する過程を示し、（ｄ）は製造された発光ユニット１ｄを示す。
　図１１の（ａ）～（ｂ）に示されるように、基板１２の一面の全体に、例えば、スパッタ法により、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）膜を下層（基板１２に接する層）とし、二酸化チタン（ＴｉＯ２）膜を上層（下層の上に積層される層）とした二種類の誘電体膜を含む透明材料膜１３ｄを形成する。
　二酸化ケイ素膜の屈折率は、１．４６程度である。また、二酸化チタン膜の屈折率は、２．５～２．７程度である。
　図１１の（ｃ）に示されるように、ＣＡＳＮ蛍光体を含む蛍光体分散液を透明材料膜１３ｄの一面の全面に沈降させた下層と、βＳｉＡｌＯＮ蛍光体を含む蛍光体分散液を当該下層の一面の全体に沈降させた中層と、ＢＡＭ（Ｅｕ賦活ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７）蛍光体を含む蛍光体分散液を当該中層の一面の全面に沈降させた上層とを、順に積層させ積層体１０ｄを形成する。そして、積層体１０ｄをベーキングし、発光部１１ｄを形成する。
　図１１の（ｄ）に示されるように、スクライブにより積層体１０ｄに溝１４を形成する（溝ストライプ）。溝１４は、発光部１１ｄの励起光照射面Ｓから基板１２まで達するように設けられる。また、溝１４は、発光部１１ｄの励起光照射面Ｓが例えば正方形になるように（正方形の四辺に相当する位置に）、設けられる。
　以上のように、発光部１１ｄと、基板１２と、透明材料膜１３ｄとを備えた発光ユニット１ｄを製造できる。
　（発光ユニット１ｄの効果）
　発光部１１ｄが発した蛍光の一部は、基板１２で反射するときに、基板１２により吸収される（蛍光の吸収）。しかし、透明材料膜１３ｄを２層以上の多層構造とし、これらの層において、基板１２側の層（以下「下層１３２」）の屈折率を、発光部１１ｄ側の層（以下「上層１３１」）の屈折率よりも低くすることにより、下層１３２から基板１２へ向かって蛍光が出射することを防止できる。そのため、発光部１１ｄが発した蛍光の一部を、透明材料膜１３ｄの端部Ａから効率的に取り出すことができる。
　図１２は、図１１に示される発光ユニット１ｄの効果を説明するための断面図である。
　図１２に示されるように、透明材料膜１３ｄが、上層１３１（主層）と、上層１３１よりも屈折率が低い下層１３２（第一の補助層）とを備えるとき、発光部１１ｄが上層１３１の中へ発した蛍光Ｌｂは、上層１３１から下層１３２を介して基板１２に向かって出射し、基板１２に反射されることが少なくなる（蛍光吸収の抑制）。そのため、蛍光Ｌｂは、上層１３１によって導波される割合が多くなる。
　以上のように、透明材料膜１３ｄが単層である構成よりも、発光部１１ｄが発する蛍光の利用効率を高めることができる。
　≪発光ユニット１ｄを利用した照明器具用光源５ｄの構成≫
　図１３は、図１１の（ｄ）に示される発光ユニット１ｄを利用した照明器具用光源５ｄ（発光装置、照明装置）の構成を示す断面図である。
　図１３に示されるように、照明器具用光源５ｄは、レーザ素子２１ｄ（励起光源）と、光ファイバー２２と、筐体２３ｄと、凸レンズ２４と、折り返しミラー２６ｄと、発光ユニット１ｄと、投光部材としてスリガラス３５とを備える。
　（レーザ素子２１ｄ）
　レーザ素子２１ｄは、波長４０５ｎｍ（青紫色）のレーザ光を出射する半導体レーザ素子である。レーザ素子２１ｄは、放熱用のヒートシンク（非図示）に取り付けられている。また、レーザ素子２１は、駆動用の電源回路（非図示）に接続されている。
　（筐体２３ｄ・凸レンズ２４・折り返しミラー２６ｄ）
　筐体２３ｄは、発光ユニット１ｄ、凸レンズ２４およびスリガラス３５を支持する筐体である。発光ユニット１ｄの基板１２は、筐体２３ｄに埋め込まれている。発光ユニット１ｄの発光部１１ｄと透明材料膜１３ｄとは、筐体２３ｄから露出している。
　この筐体２３ｄには、光ファイバー２２から出射したレーザ光を通過させる内部経路が形成されている。凸レンズ２４は、筐体２３ｄの上記内部経路内に備えられている。そして、凸レンズ２４は、光ファイバー２２から出射したレーザ光を発光ユニット１ｄの発光部１１ｄの励起光照射面Ｓの全面に結像する。
　折り返しミラー２６ｄは、レーザ素子２１ｄから出射し凸レンズ２４を透過した光を、発光ユニット１ｄの発光部１１ｄの励起光照射面Ｓの全面へ反射・集光する。
　（スリガラス３５）
　スリガラス３５は、中空の球体状のガラス部材である。そして、発光ユニット１ｄの発光部１１ｄと透明材料膜１３ｄとは、スリガラス３５により覆われている。そのため、照明器具用光源５ｄは、いわゆる電球状に発光する照明装置として機能する。
　発光ユニット１ｄの透明材料膜１３ｄの端部Ａから出射した蛍光は、スリガラス３５を透過して外部に照明光Ｉａとして放出される。上述のように、発光部１１ｄの透明材料膜１３ｄが単層である構成よりも、発光部１１ｄが発する蛍光の利用効率を高めることができるため、照明器具用光源５ｄの発光効率を高めることができる。
　スリガラス３５は、波長４０５ｎｍの光に対する透過率が低く、かつ、発光部１１ｄが発する蛍光に対する透過率が高い、ＵＶ（ultraviolet）カット部材であることが好ましい。これにより、発光部１１ｄの表面で散乱された４０５ｎｍのレーザ光は、スリガラス３５にて吸収されるため、当該レーザ光の外部への放出が抑制される。
　なお、スリガラス３５の代わりに、透明または半透明の投光部材を用いてもよい。
　（照明器具用光源５ｄの形状）
　照明器具用光源５ｄの形状は、全体的に球体状であるがこの形状に限定されず、ライン状または平面状であってもよい。
　≪照明器具用光源５ｄの動作および効果≫
　照明器具用光源５ｄは、以下に列挙するように動作する。
・図１３に二点鎖線で示されるように、青紫色（波長４０５ｎｍ）のレーザ光が、発光ユニット１ｄの発光部１１ｄの励起光照射面Ｓの全面に照射される。
・図１３に細い破線で示されるように、発光ユニット１ｄの発光部１１ｄから出射した、白色光が、照明光Ｉとして投光される。上記白色光は、赤色の蛍光と、黄色の蛍光と、青色の蛍光とが発光部１１ｄの内部で混色されることによって生成される。
・図１３に太い破線で示されるように、発光ユニット１ｄの透明材料膜１３ｄの端部Ａから出射した、上記白色光が、照明光Ｉａとして投光される。
　以上の動作により、従来では発光部１１ｄから出射された後に発光部１１ｄへ戻り発光部１１ｄの外部へ投光されなかった蛍光の一部（照明光Ｉａ）が、透明材料膜１３ｄを介し発光部１１ｄの外部へ投光される。
　〔実施形態６〕
　本発明の第六実施形態について、図１４～図１５に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、上述の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。
　≪発光ユニット１ｅの製造方法≫
　図１４は、本実施形態の発光ユニット１ｅの製造方法を示す断面図であって、（ａ）～（ｃ）は発光ユニット１ｅを製造する過程を示し、（ｄ）は製造された発光ユニット１ｅを示す。
　図１４の（ａ）に示されるように、基板１２ｅ（支持部材）は、例えば、逆台形状の凸部Ｈｅが設けられたアルミニウム基板である。なお、基板１２ｅの一面の全体に、例えば、銀（Ａｇ）をコーティングしコーティング層（非図示）を形成してもよい。
　図１４の（ｂ）～（ｃ）に示されるように、基板１２ｅの一面側から、その全体に、例えば、スパッタ法により、第一の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）膜１３１ｅ（第一の補助層）と、二酸化チタン（ＴｉＯ２）膜１３２ｅ（主層）と、第二の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）膜１３３ｅ（第二の補助層）と（三層の誘電体膜）を記載の順に積層し、透明材料膜１３ｅを形成する。
　第一の酸化アルミニウム膜１３１ｅの屈折率と、第二の酸化アルミニウム膜１３３ｅの屈折率とは、１．７６程度である。また、二酸化チタン膜１３２ｅの屈折率は、２．５～２．７程度である。
　凸部Ｈｅの透明材料膜１３ｅに対向する面である凸面の面積は、当該凸面と平行な凸部Ｈｅの断面の面積よりも大きい。つまり、凸部Ｈｅの縦断面形状が逆台形状であるため、凸部Ｈｅの側面には、透明材料膜１３ｅが堆積しない。そして、透明材料膜１３ｅは、凸部Ｈｅの上部（中央部）と下部（周辺部）とに分かれ、不連続な構造となる。
　図１４の（ｄ）に示されるように、ＹＡＧ蛍光体とガラスフリットとを含有したペーストを凸部Ｈｅの上部に塗布しベーキングを行い、発光部１１ｅを形成する。ここで、透明材料膜１３ｅは不連続な構造であるため、発光部１１ｅが形成された後でも、透明材料膜１３ａの端部Ａは露出している。
　以上のように、発光部１１ｅと、基板１２ｅと、透明材料膜１３ｅとを備えた発光ユニット１ｅを製造できる。
　（透明材料膜１３ｅを三層の誘電体膜とすることの効果）
　従来の発光ユニットでは、発光部から出射された蛍光の一部が、発光部と、発光部を支持する基板などの支持部材との界面で反射し、発光部へ戻る。蛍光は、レーザ光などの励起光とは異なり蛍光物質を励起できない。そして、発光部へ戻った蛍光は、発光部の内部で減衰する（蛍光の減衰）。
　また、発光部が発した蛍光の一部は、発光部と支持部材との界面で反射するときに、支持部材により吸収される（蛍光の吸収）。
　しかし、高い屈折率の層へ入射した光は、低い屈折率の層へ出射し難い。よって、透明材料膜１３ｅが、高い屈折率の層を低い屈折率の層で挟んだ三層の誘電体膜を含めば、上述の蛍光の減衰・蛍光の吸収が抑制され、発光部１１ｅが発した蛍光の一部を、透明材料膜１３ｅ（特に、二酸化チタン膜）の端部から効率的に取り出すことができる。
　≪発光ユニット１ｅを利用した内視鏡用光源５ｅの構成≫
　図１５は、図１４の（ｄ）に示される発光ユニット１ｅを利用した内視鏡用光源５ｅ（発光装置、照明装置）の構成を示す断面図である。
　図１５に示されるように、内視鏡用光源５ｅは、レーザ素子２１と、筐体２３と、凸レンズ２４と、支持台２５と、発光ユニット１ｅと、投光部材として凹面鏡３１と、光ファイバー３６とを備える。
　（レーザ素子２１・筐体２３）
　レーザ素子２１は、筐体２３に形成された開口部に嵌め込まれている。レーザ素子２１が出射したレーザ光は、筐体２３の内部に直接出射される。そして、筐体２３の内部に配された凸レンズ２４は、レーザ素子２１から出射したレーザ光を、発光ユニット１ｅの発光部１１ｅの励起光照射面Ｓの全面に結像する。
　（凹面鏡３１）
　凹面鏡３１は、発光部１１ｅから出射された蛍光を配光制御し、その第二焦点Ｆに集光する光学部材である。上述のように、凹面鏡３１は、回転楕円体の一部をベースにしているため、焦点を二つ有する。発光ユニット１ｅは、凹面鏡３１の第一焦点に配置されており、発光ユニット１ｅから出射した蛍光は、凹面鏡３１の第二焦点に集光される。この第二焦点に光ファイバー２２ｅの一端（入射端）が配置されている。そのため、発光ユニット１ｅから出射した蛍光は、光ファイバー２２ｅの入射端部のコアに集光され、光ファイバー２２ｅの内部へ導光される。
　そして、光は、凹面鏡３１の第一焦点の近くから出射するほど、第二焦点の近くに集光される。ゆえに、発光ユニット１ｅが充分に小さければ、その全体を第一焦点の近くに配することも容易になるため、発光ユニット１ｅが発する光を、効率的に第二焦点（光ファイバー２２ｅの入射端）の近くに集光できる。
　（光ファイバー２２ｅ）
　光ファイバー２２ｅの一端は、上述のように凹面鏡３１の形状をなす回転楕円体の第二焦点Ｆに配されている。発光ユニット１ｅが出射した光は、凹面鏡３１で反射された後、第二焦点Ｆに位置する光ファイバー２２ｅの入射端へ集光される。光ファイバー２２ｅは、入射端から入射した光を、他端（出射端）へと導光し、図１５におけるＺ軸正方向側へ投光する。
　≪内視鏡用光源５ｅの動作および効果≫
　内視鏡用光源５ｅは、以下に列挙するように動作する。
・図１５に二点鎖線で示されるように、青色（波長４５０ｎｍ）のレーザ光が、発光ユニット１ｅの発光部１１ｅの励起光照射面Ｓの全面に照射される。
・図１５に細い破線で示されるように、発光ユニット１ｅの発光部１１ｅから出射した、黄色の蛍光と、青色のレーザ光とが混色した白色光が、照明光Ｉとして投光される。
・図１５に太い破線で示されるように、発光ユニット１ｅの透明材料膜１３ｅの端部Ａから出射した、黄色の蛍光と、青色のレーザ光とが混色した白色光が、照明光Ｉａとして投光される。
・照明光Ｉ・Ｉａは、光ファイバー２２ｅの一端（入射端）から投光される。
　以上の動作により、従来では発光部１１ｅから出射された後に発光部１１ｅへ戻り発光部１１ｅの外部へ投光されなかった蛍光の一部（照明光Ｉａ）が、透明材料膜１３ｅを介し発光部１１ｅの外部へ投光される。
　（レーザ光による励起と光ファイバーによる投光とを利用する構成の効果）
　特に、図１５に示されるように、発光ユニット１ｅから発せられる白色光を、光ファイバー２２ｅの入射端に効率的に入射させるためには、発光ユニット１ｅの発光点のサイズは、光ファイバー２２ｅのコアのサイズよりも小さいことが好ましい。
　ここで、発光点が円形の場合には、発光点のサイズは、発光点の直径を意味する。また、発光点が矩形の場合には、発光点のサイズは、発光点の辺の長さを意味する。
　凹面鏡３１の第一焦点に位置する発光ユニット１ｅの発光点のサイズが小さいほど、発光ユニット１ｅから発せられる白色光が、凹面鏡３１の第二焦点に位置する光ファイバー２２ｅの入射端に集光される領域のサイズも小さくなる。
　レーザ光が蛍光体を含む発光部１１ｅを励起することにより得られる白色光源では、その輝度を既存の光源の輝度よりも高くすることができる。換言するならば、既存の光源よりも小さな光源から、大きな光束を得ることができる。このため、白色光を光ファイバー２２ｅのコアへ、効率的に集光することが容易となる。以上の白色光源は、光ファイバー照明として好適である。
　（変更例）
　発光ユニット１ｅから発せられる白色光を光ファイバー２２ｅの入射端に集光するための光学部材は、凹面鏡３１に限定されず、半球面ミラーとレンズとの組み合わせなど、その他の光学部材であってもよい。
　〔まとめ〕
　本発明の態様１に係る発光装置（ヘッドライト５・５ａ～５ｅ）は、励起光（レーザ光Ｅ）を受け蛍光Ｌ・Ｌａ・Ｌｂを発する蛍光物質（蛍光体粒子Ｐ）を含む発光部１１・１１ａ～１１ｅと、上記発光部と、当該発光部を支持する支持部材（基板１２・１２ｃ・１２ｅ・コーティング層１２１）との間に配され、端部が露出された透明材料膜１３・１３ａ・１３ｃ～１３ｅ（ガラス膜１３ｂ）と、上記端部に対向する投光部材（凹面鏡３１・３１ａ・３１ｃ；上部筐体３１ｂ；凸レンズ３２；スリガラス３５）とを備え、上記励起光は、上記発光部の、上記透明材料膜と対向する側とは反対側の励起光照射面Ｓに照射される。
　蛍光物質を含む発光部に励起光を照射し、当該励起光が照射された発光部の面である励起光照射面から主に蛍光を取り出す構成の発光装置を「反射型」の発光装置と称することにする。
　反射型の発光装置では、発光部から出射された蛍光の一部が、発光部を支持する支持部材（例えば、基板）に反射し、発光部へ入射する。蛍光は、励起光とは異なり蛍光物質を励起できない。そして、発光部へ戻った蛍光は、発光部の内部で減衰する。そのため、従来では、蛍光の利用効率が低下するという問題があった。
　上記構成によれば、発光部から出射された蛍光の一部は、透明材料膜に入射し、透明材料膜の露出した端部まで導光される。導光された蛍光は、透明材料膜の端部から出射する。投光部材は、端部に対向しているため、端部から出射した光を受け所望の方向へ投光できる。
　そのため、発光部から出射された蛍光が、透明材料膜と、発光部を支持する支持部材との界面で反射して発光部に戻ることにより蛍光のロスが発生することを防止でき、蛍光の利用効率を高めることができる。
　本発明の態様２に係る発光装置では、上記態様１において、上記励起光は、上記励起光照射面の全面に照射されてよい。
　上記構成によれば、発光部から出射する蛍光と、透明材料膜の端部から出射する蛍光とは、一点から出射した光として観測される。つまり、発光装置は、一つの発光点を有する発光源となる。
　そのため、単一の発光点を有する、点光源に好適な光源を実現できる。
　本発明の態様３に係る発光装置では、上記態様１または２において、上記励起光照射面の面積と、上記透明材料膜の、上記発光部と対向する面の面積とは、同じであってよい。
　導光面積（透明材料膜の発光部と対向する面の面積）が、発光面積（励起光照射面の面積）よりも大きければ、実質的な発光装置の発光源のサイズは、発光面積よりも大きくなるとともに、発光装置の発光点が見かけ上複数存在してしまう可能性がある。
　上記構成によれば、発光部から出射する蛍光の出射位置と、透明材料膜の端部から出射する蛍光の出射位置とが、概ね同一位置であるとみなせるため、発光装置を光学的に扱いやすくなる（例えば、投光部材が有する焦点に対して発光部の位置を決めやすくなる）。
　本発明の態様４に係る発光装置では、上記態様１から３のいずれか一態様において、上記透明材料膜の厚さは、０．１μｍ以上１０μｍ以下であってよい。
　透明材料膜の膜厚が大きくなるほど、透明材料膜を介し発光部から基板へ放熱される熱量が少なくなる。一方、透明材料膜の膜厚が小さくなるほど、透明材料膜が導光する光量は少なくなる。
　上記構成によれば、膜厚が１０μｍ以下であることにより、透明材料膜は、発光部が発した熱を充分に支持部材へ伝えることができる。また、膜厚が０．１μｍ以上であることにより、透明材料膜は、光を充分に導光できる。
　本発明の態様５に係る発光装置では、上記態様１から４のいずれか一態様において、上記透明材料膜の平均屈折率は、上記発光部の平均屈折率よりも高くてよい。
　平均屈折率とは、部材（発光部または透明材料膜）が含む各物質の屈折率を、物質の部材に対する体積含有率に基づいて加重平均した値である。
　ここで、所定の媒質に入射した光は、屈折率が低い他の媒質へは出射し難い。
　上記構成によれば、透明材料膜の平均屈折率が、発光部の平均屈折率よりも高くなる場合、発光部から透明材料膜に入射した光は、透明材料膜に閉じ込められやすくなる。そのため、透明材料膜に入射した光を、透明材料膜の端部へ向かう方向により確実に導波することができる。
　本発明の態様６に係る発光装置では、上記態様１から５のいずれか一態様において、上記発光部は、吸収波長域が異なる複数の種類の蛍光体物質を含んでよい。
　本発明の態様７に係る発光装置では、上記態様１から６のいずれか一態様において、主層（上層１３１；二酸化チタン膜１３２ｅ）と、屈折率が当該主層よりも低く、かつ、上記支持部材側に配された第一の補助層（下層１３２；第一の酸化アルミニウム膜１３１ｅ）とを含んでよい。
　従来の発光装置では、発光部が発した蛍光の一部は、支持部材で反射するときに、支持部材により吸収される（蛍光の吸収）。
　上述のように、所定の媒質に入射した光は、屈折率が低い他の媒質へは出射し難い。
　上記構成によれば、主層へ入射した蛍光は、第一の補助層へ出射し難くなる。第一の補助層は、主層と、支持部材との間に配されているので、当該蛍光は、支持基板へも出射し難くなる。よって、上述の蛍光の吸収が抑制されるため、発光部が発した蛍光の一部を、透明材料膜の端部から、効率的に取り出すことができる。
　本発明の態様８に係る発光装置では、上記態様７において、屈折率が上記主層よりも低く、かつ、上記発光部側に配された第二の補助層（第二の酸化アルミニウム膜１３３ｅ）をさらに含んでよい。
　本発明の態様９に係る発光装置では、上記態様７または８において、上記主層は、二酸化チタンを含んでよい。
　上記構成によれば、透明材料膜の屈折率が特に高くなるため、発光部が発した蛍光の一部を、透明材料膜の端部から、さらに効率的に取り出すことができる。
　本発明の態様１０に係る発光装置では、上記態様１から９のいずれか一態様において、上記透明材料膜は、誘電体材料を含んでよい。
　本発明の態様１１に係る発光装置では、上記態様１から１０のいずれか一態様において、上記透明材料膜は、ガラスを含んでよい。
　本発明の態様１２に係る発光装置では、上記態様１から１１のいずれか一態様において、上記端部は、上記透明材料膜を切断することにより形成されてよい。
　本発明の態様１３に係る発光装置では、上記態様１から１２のいずれか一態様において、上記支持部材は、凸部Ｈ・Ｈｅを有し、上記発光部は、上記凸部によって支持され、上記透明材料膜は、上記発光部と、上記凸部との間に配されてよい。
　上記構成によれば、透明材料膜が導光した光を凸部の側部から出射できるので、透明材料膜の端部を加工する必要がなくなる。
　本発明の態様１４に係る発光装置では、上記態様１３において、上記凸部の上記透明材料膜に対向する面である凸面の面積は、上記凸面と平行な上記凸部の断面の面積よりも大きくてよい。
　本発明の態様１５に係る発光装置では、上記態様１から１４のいずれか一態様において、上記投光部材は、反射鏡（凹面鏡３１・３１ａ・３１ｃ）であってよい。
　本発明の態様１６に係る発光装置では、上記態様１５において、上記反射鏡の形状は、すり鉢形状であり、上記反射鏡の内面と、上記端部とは、対向してよい。
　本発明の態様１７に係る発光装置では、上記態様１５または１６において、上記反射鏡の形状は、回転楕円体または回転放物面、の一部を含んでよい。
　本発明の態様１８に係る発光装置では、上記態様１７において、上記反射鏡の形状は、回転楕円体の一部を含み、上記発光部は、上記反射鏡の第一焦点に配され、上記反射鏡の第二焦点Ｆに位置する焦点を有する凸レンズをさらに備えてよい。
　本発明の態様１９に係る照明装置は、上記態様１から１８のいずれか一態様における発光装置と、上記励起光を照射する励起光源（レーザ素子２１・２１ｄ）とを備える。
　本発明の態様２０に係るスポットライトまたは車両用前照は、上記態様１９における照明装置（ヘッドライト５・５ａ・５ｂ；スポットライト５ｃ；照明器具用光源５ｄ；内視鏡用光源５ｅ）を備える。
　本発明の態様２１に係る内視鏡は、上記態様１から１８のいずれか一態様における発光装置と、上記励起光を照射する励起光源と、上記投光部材によって配光制御された光を導光する光ファイバー３６とを備える。
　〔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。
　本発明は、自動車用前照灯、スポットライト、内視鏡などの発光源に利用できる。
１　発光ユニット
１ａ　発光ユニット
１ｂ　発光ユニット
１ｃ　発光ユニット
１ｄ　発光ユニット
１ｅ　発光ユニット
５　ヘッドライト（発光装置、照明装置、車両用前照灯）
５ａ　ヘッドライト（発光装置、照明装置、車両用前照灯）
５ｂ　ヘッドライト（発光装置、照明装置、車両用前照灯）
５ｃ　スポットライト（発光装置、照明装置）
５ｄ　照明器具用光源（発光装置、照明装置）
５ｅ　内視鏡用光源（発光装置、照明装置）
１１　発光部
１１ａ　発光部
１１ｂ　発光部
１１ｃ　発光部
１１ｄ　発光部
１１ｅ　発光部
１２　基板（支持部材）
１２１　コーティング層（支持部材）
１２ｃ　基板（支持部材）
１２ｅ　基板（支持部材）
１３　透明材料膜
１３ａ　透明材料膜
１３ｂ　ガラス膜（透明材料膜）
１３ｃ　透明材料膜
１３ｄ　透明材料膜
１３１　上層（主層）
１３２　下層（第一の補助層）
１３ｅ　透明材料膜
１３１ｅ　第一の酸化アルミニウム膜（第一の補助層）
１３２ｅ　二酸化チタン膜（主層）
１３３ｅ　第二の酸化アルミニウム膜（第二の補助層）
２１　レーザ素子（励起光源）
２１ｄ　レーザ素子（励起光源）
３１　凹面鏡（投光部材、反射鏡）
３１ａ　凹面鏡（投光部材、反射鏡）
３１ｂ　上部筐体（投光部材）
３１ｃ　凹面鏡（投光部材、反射鏡）
３２　凸レンズ（投光部材）
３５　スリガラス（投光部材）
３６　光ファイバー
Ａ　端部
Ｅ　レーザ光（励起光）
Ｆ　第二焦点
Ｈ　凸部
Ｈｅ　凸部
Ｌ　蛍光
Ｌａ　蛍光
Ｌｂ　蛍光
Ｐ　蛍光体粒子（蛍光物質）
Ｓ　励起光照射面

Claims (21)

  1. 　励起光を受け蛍光を発する蛍光物質を含む発光部と、
    　上記発光部と、当該発光部を支持する支持部材との間に配され、端部が露出された透明材料膜と、
    　上記端部に対向する投光部材と、を備え、
    　上記励起光は、上記発光部の、上記透明材料膜と対向する側とは反対側の励起光照射面に照射されることを特徴とする発光装置。
  2. 　上記励起光は、上記励起光照射面の全面に照射されることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
  3. 　上記励起光照射面の面積と、上記透明材料膜の、上記発光部と対向する面の面積とは、同じであることを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
  4. 　上記透明材料膜の厚さは、０．１μｍ以上１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の発光装置。
  5. 　上記透明材料膜の平均屈折率は、上記発光部の平均屈折率よりも高いことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の発光装置。
  6. 　上記発光部は、吸収波長域が異なる複数の種類の蛍光体物質を含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の発光装置。
  7. 　上記透明材料膜は、主層と、屈折率が当該主層よりも低く、かつ、上記支持部材側に配された第一の補助層とを含むことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の発光装置。
  8. 　上記透明材料膜は、屈折率が上記主層よりも低く、かつ、上記発光部側に配された第二の補助層をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の発光装置。
  9. 　上記主層は、二酸化チタンを含むことを特徴とする請求項７または８に記載の発光装置。
  10. 　上記透明材料膜は、誘電体材料を含むことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の発光装置。
  11. 　上記透明材料膜は、ガラスを含むことを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の発光装置。
  12. 　上記端部は、上記透明材料膜を切断することにより形成されたことを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の発光装置。
  13. 　上記支持部材は、凸部を有し、
    　上記発光部は、上記凸部によって支持され、
    　上記透明材料膜は、上記発光部と、上記凸部との間に配されていることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の発光装置。
  14. 　上記凸部の上記透明材料膜に対向する面である凸面の面積は、上記凸面と平行な上記凸部の断面の面積よりも大きいことを特徴とする請求項１３に記載の発光装置。
  15. 　上記投光部材は、反射鏡であることを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載の発光装置。
  16. 　上記反射鏡の形状は、すり鉢形状であり、
    　上記反射鏡の内面と、上記端部とは、対向していることを特徴とする請求項１５に記載の発光装置。
  17. 　上記反射鏡の形状は、回転楕円体または回転放物面、の一部を含むことを特徴とする請求項１５または１６に記載の発光装置。
  18. 　上記反射鏡の形状は、回転楕円体の一部を含み、
    　上記発光部は、上記反射鏡の第一焦点に配され、
    　上記反射鏡の第二焦点に位置する焦点を有する凸レンズをさらに備えることを特徴とする請求項１７に記載の発光装置。
  19. 　請求項１から１８のいずれか一項に記載する発光装置と、
    　上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。
  20. 　請求項１９に記載の照明装置を備えることを特徴とするスポットライトまたは車両用前照灯。
  21. 　請求項１から１８のいずれか一項に記載の発光装置と、
    　上記励起光を照射する励起光源と、
    　上記投光部材によって配光制御された光を導光する光ファイバーと、を備えることを特徴とする内視鏡。
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