CN110187593A - 光源装置、照明设备及投影装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光源装置、照明设备及投影装置，其中，光源装置包括：激光元件，其发出一次光；波长变换部，其中，在被照射区域被照射一次光并波长变换为二次光；以及光取出部，其取出二次光，被照射区域的面积大于光取出部的面积，光取出部的面积为7mm2以下。

Description

光源装置、照明设备及投影装置
关于申请/优先权的援引
本申请请求基于2018年2月23日在日本申请的特愿2018-030533号的优先权。通过在此提及，由此其全部内容被援引于本申请中。
技术领域
本发明涉及光源装置、照明设备及投影装置，特别是涉及将来自激光元件的一次光利用波长变换部进行波长变换为二次光的光源装置、照明设备及投影装置。
背景技术
近年，以从蓝色半导体激光器射出的一次光激励荧光体而发出二次光，获得白色或者单色的高亮度光源的技术发展。对于白色光源来说，以激光前灯(Laser headlight)被商品化，通过有效使用高亮度光源的光学设计，实现了白光相比于LED(Light EmittingDiode)到达远处的投光。在使用该技术的激光前灯中，若实现几百至2000流明级的白色光源就能够进行投光器的设计。
使用相似技术的单色高亮度光源作为投影用的光源装置被商品化。作为水银灯的替代品将激光器作为光源使用，实现能够输出在LED未能实现的高光束的投影。在使用该技术的投影中，需要远超过激光前灯的几千到几万流明级的光源装置。
在使用该激光元件和荧光体的光源装置中，前灯用途及投影用途中的任一个均能够通过使激光在荧光体上汇聚成很小并进行波长变换，获得无法由LED实现的高亮度光源。所谓高亮度光源即能够从小面积获得大光束(光强)的光源，必须使光取出部的面积很小。
但是，在使激光在荧光体上汇聚成很小的情况下，荧光体的发热变得强烈。若是激光前灯中的几百至2000流明级的光源，则通过荧光体发光部的构造设计进行散热，但对于投影需求的几千至几万流明级的光源中，很难实现从荧光体发光部的散热。因此，采用下述构造：使用轮状的波长变换部并利用马达使波长变换部旋转，伴随旋转使激光所照射的区域变化，使来自波长变换部的发热不集中于一点而使之分散(例如参照日本特开2010-237443号公报等)。
但是，在上述的以往技术中，为利用马达等使波长变换部件机械地旋转，仅向波长变换部件的一部分照射激光(一次光)的构造，另外，需要用于控制马达等的旋转的控制系统电路或传递动力的机构，因此很难实现光源装置的小型化和轻量化。另外，若马达等旋转机构发生异常，则波长变换部件的旋转停止，源自波长变换部件的激光所照射的区域的散热被阻碍，存在波长变换部件发生劣化或损伤的可能。
另一方面，在未使用马达等旋转机构的情况下，需要抑制激光所照射的区域的温度上升并防止劣化、损伤，所照射的激光的高亮度化存在极限。
因此，本发明的课题在于，提供一种不使用旋转机构而以简单的构造却能够实现高亮度化和小型化的光源装置、照明设备及投影装置。
发明内容
为了解决上述课题，本发明的光源装置的特征在于，包括；激光元件，其发出一次光；波长变换部，其中，在被照射区域被照射所述一次光并波长变换为二次光；以及光取出部，其取出所述二次光，所述被照射区域的面积大于所述光取出部的面积，所述光取出部的面积为7mm2以下。
在这种光源装置中，一次光所照射的被照射区域的面积大于光取出部的面积，光取出部的面积为7mm2以下，因此能够不使用旋转机构而以简单的构造实现高亮度化和小型化。
另外，为了解决上述课题，本发明的光源装置的特征在于，包括：激光元件，其发出一次光；波长变换部，其中，在被照射区域被照射所述一次光并波长变换为二次光；以及光取出部，其取出所述二次光，所述被照射区域的面积大于所述光取出部的面积，所述光取出部处的所述二次光的亮度为1000Mcd/m2以上。
在这种光源装置中，一次光所照射的被照射区域的面积大于光取出部的面积，光取出部处的二次光的亮度为1000Mcd/m2以上，因此能够不使用旋转机构而以简单的构造实现高亮度化和小型化。
另外，在本发明的一方案中，所述一次光从所述激光元件向所述被照射区域扩大照射。
另外，在本发明的一方案中，所述被照射区域的主要的面的法线与从所述光取出部射出所述二次光的主要方向不同。
另外，在本发明的一方案中，所述被照射区域的主要的面的法线与从所述光取出部射出所述二次光的主要方向大致正交。
另外，在本发明的一方案中，所述波长变换部具有大量的荧光体粒子实质接触而形成的荧光体层。
另外，在本发明的一方案中，所述一次光被均匀地向所述被照射区域照射。
另外，在本发明的一方案中，所述一次光利用扩散部件而被扩散并向所述被照射区域照射。
另外，为了解决上述课题，本发明的照明设备的特征在于，使用上述任一项所述的光源装置。
另外，为了解决上述课题，本发明的投影装置使用上述任一项所述的光源装置。
根据本发明，能够提供不使用旋转机构而以简单的构造却能够实现高亮度化和小型化的光源装置、照明设备及投影装置。
附图说明
图1A是表示使用第一实施方式的光源装置的设备的构成的框图，表示用于照明设备的例子。
图1B是表示使用第一实施方式的光源装置的设备的构成的框图，表示应用于投影装置的例子。
图2是表示第一实施方式的光源装置的构成的示意剖视图。
图3A是表示第一实施方式的变形例的示意剖视图，是光取出部B侧较小的圆台形状的例子。
图3B是表示第一实施方式的变形例的示意剖视图，是光取出部B侧较大的圆台形状的例子。
图4A是表示第二实施方式的光源装置的图，表示示意剖视图。
图4B是表示第二实施方式的光源装置的图，表示激光部20的俯视图。
图5A是表示第三实施方式的光源装置的图，表示在散热部31的凹部内表面形成有荧光体层32的例子。
图5B是表示第三实施方式的光源装置的图，表示减小了光取出部的面积的例子。
图5C是表示第三实施方式的光源装置的图，表示底部较宽的凹部的例子。
图5D是表示第三实施方式的光源装置的图，表示大致球状的凹部的例子。
图6是表示第四实施方式的光源装置的示意剖视图。
图7A是表示第四实施方式的变形例子的示意剖视图，是在透光性部件的表面形成有荧光体层的例子。
图7B是表示第四实施方式的变形例子的示意剖视图，是在散热部31的凹部内表面形成荧光体层并填充透光性部件的例子。
图7C是表示第四实施方式的变形例子的示意剖视图，是在透光性部件的局部表面形成有荧光体层的例子。
图8A是表示第五实施方式的光源装置的示意剖视图，表示半球状的例子。
图8B是表示第五实施方式的光源装置的示意剖视图，表示抛物面状的例子。
图9是表示第六实施方式的光源装置的构成的示意剖视图。
图10A是表示第六实施方式的变形例的示意剖视图，是光取出部B侧较小的圆台形状的例子。
图10B是表示第六实施方式的变形例的示意剖视图，是光取出部B侧较大的圆台形状的例子。
具体实施方式
＜第一实施方式＞
以下参照附图详细说明本发明的实施方式。并且，在本说明书及附图中，对实质上具有相同功能构成的构成要素标注相同的附图标记而省略重复说明。图1A及图1B是表示使用本实施方式的光源装置的设备的构成的框图，图1A表示用于照明设备的例子，图1B表示用于投影装置例子。
图1A所示的照明设备包括电力供给源10、激光部20、波长变换部30、控制部40和投光光学系统50。
电力供给源10对应于来自控制部40的控制信号，将激光部20的发光所需的电流值及电压值的电力向激光部20供给。作为电力供给源10能够使用一次电池或二次电池、商用电源等，包含电压变换电路或整流电路等电路。
激光部20对应于来自电力供给源10的电力而激光振荡规定波长的一次光，向波长变换部30照射。在激光部20中测量发光状态，将测量结果向控制部40传递。激光部20发出的一次光的波长并不特别限定，能够对应于波长变换部30的吸收频带使用蓝色波长或紫色波长、近紫外光等公知的激光元件。
波长变换部30是含有荧光体材料的部件，将来自激光部20的一次光进行波长变换为二次光，向投光光学系统50照射。波长变换部30含有的荧光体材料并不特别限定，在一次光为蓝色的情况下，作为二次光使用发出黄色光的YAG荧光体等公知的材料，可以通过一次光与二次光的混色照射白光。另外，在一次光为紫色或近紫外的情况下，作为二次光使用发出蓝色、红色、绿色的多种公知的荧光体材料，也可以通过二次光的混色照射白光。
控制部40是对应于激光部20的发光状态或预先设定的光量等对电力供给源10的输出进行控制的信息处理装置。控制部40的控制并无限定，也可以将APC(Automatic PowerControl)控制或PWM(Pulse Width Moduration)控制等公知的激光器控制组合使用。
投光光学系统50是向外部照射光的光学部件的组合，能够使用例如反射镜、透镜等。在将照明设备作为前灯等车辆用灯具使用的情况下，也可以包含进行远光灯和近光灯的切换、配光分布的控制等的公知构成。
在图1A所示的照明设备中，利用从电力供给源10供给的电力使激光部20发出一次光，照射到波长变换部30的一次光被变换为二次光，经由投光光学系统50将一次光和二次光取出到外部，从而照射白光。
图1B所示的投影装置包括电力供给源10、激光部20、波长变换部30、控制部40、投光光学系统50、单色分离合成部60和图像显示元件70。在投影装置的情况下，预先准备红色、绿色、蓝色各种颜色的波长变换部30，利用单色分离合成部60合成或分离并向图像显示元件70照射，经由投光光学系统50向外部照射图像。
单色分离合成部60是使用半反射镜或分色镜进行光的合成或分离的光学要素。图像显示元件70是基于图像信号对像素的光的反射方向进行控制的元件，例如能够举出DMD(Digital Micromirror Device)等。在这里示出来自波长变换部30的二次光经由单色分离合成部60射入图像显示元件70的例子，但也可以在向图像显示元件70照射了二次光之后，借助单色分离合成部60经由投光光学系统50向外部照射图像。
图2是表示本实施方式的光源装置的构成的示意剖视图。本实施方式的光源装置构成为，激光部20包括激光元件21和透镜22，波长变换部30包括散热部31、荧光体层32和滤波器33。在图2中示出使用一个激光部20的例子，但也可以使用多个激光部20向荧光体层32的不同区域照射一次光L1。
激光元件21包含供给电力并使一次光L1激光振荡的半导体激光器。一次光L1的波长并无限定，但能够使用对例如波长450nm左右的蓝色光进行振荡的构造。在图2中示出了CAN型封装的情况，但封装的形状和尺寸并无限定，可以是树脂封固型也可以是开放型，能够使用公知的构造。
透镜22是用于对从激光元件21照射的一次光L1的配光进行控制，并向波长变换部30射入的光学要素。如后所述，为了使波长变换部30中的一次光所照射的被照射区域的面积增大，优选使用一次光L1的光束直径扩大的透镜22。
散热部31是用于保持荧光体层32并将在荧光体层32产生的热量向外部散热的部件。构成散热部31的材料并无限定，优选具有良好热传导性和适当刚性，优选由铝或铜等金属构成。特别是，由于散热部31的内表面形成荧光体层32，因此优选使用良好地对一次光L1和二次光L2进行反射的铝。另外，也可以在铜等热传导率高的金属的内表面，镀敷铝或银等反射率高的膜。
图2所示的本实施方式的散热部31为大致圆筒形状的铝制，一个端部为光射入部A，另一端部为光取出部B。另外，在光射入部A配置有滤波器33。在这里，作为散热部31例示了大致圆筒状的构造，但截面形状也可以是其他形状，例如也可以是矩形或多边形。另外，也可以采用在散热部31的外周使用散热片或风扇的空冷、水冷、使用热管的热传输或热扩散等公知的散热构造。
荧光体层32形成在散热部31的内表面，是被照射一次光L1并含有对其一部分进行波长变换而照射二次光L2的荧光体材料的部件。荧光体层32含有的荧光体材料的种类并无限定，能够适当地从公知材料中选择吸收一次光L1并发出二次光L2的材料，例如能够使用由蓝色光激励发出黄色光的YAG系荧光体等。另外，荧光体层32中含有大量荧光体粒子，该荧光体粒子将荧光体材料形成为微粒子状。荧光体层32中的荧光体粒子的含有方式并无限定，能够举出在树脂或玻璃中分散有荧光体粒子的方式，和使荧光体粒子与透光性微粒子彼此接触的方式。
为了良好地将荧光体层32产生的热量向散热部31传递，作为荧光体层32优选大量荧光体粒子实质上接触形成的方式。在这里，荧光体粒子实质上接触是指，邻接的荧光体粒子彼此直接接触的情况、在荧光体粒子的间隙作为粘结剂填充有SiO2或TiO2等透光性微粒子的情况。
滤波器33设置在散热部31的光射入部A，是使一次光L1透过而使除此以外的波长反射的带通滤波器。将滤波器33配置在光射入部A，经由滤波器33将一次光L1取入到波长变换部30内部，从而防止二次光L2从光射入部A侧向外部照射。
在图2所示的本实施方式的光源装置中，激光元件21发出的一次光L1经由透镜22将光束直径扩大，透过滤波器33，大致均匀地向荧光体层32照射。此时，激光元件21及一次光L1的光轴从散热部31的圆筒中心轴倾斜，向在散热部31的内表面形成的荧光体层32的宽阔区域照射。若将荧光体层32中的从激光元件21直接照射一次光L1的区域设为被照射区域，则在散热部31的内表面的一个半圆筒状处，在大致全长范围内成为被照射区域。
在荧光体层32的被照射区域中，一次光L1的一部分波长变换而成为二次光L2，未波长变换的一次光L1和二次光L2一边由散热部31的内表面及荧光体层32反射一边从光取出部B向外部照射。从而，荧光体层32的被照射区域的主要的面的法线与从光取出部B射出白光的方向不同，相互大致正交。按照这种方式，通过区分将一次光L1进行波长变换为二次光L2的被照射区域和光取出部B，从而能够增大被照射区域的面积而发出大光量的光，同时能够减小光取出部B的面积。
例如，若使用以波长450nm的蓝色光使激光元件21振荡的GaN系，作为荧光体层32使用YAG系荧光体粒子，获得以黄色为最大值的宽波长范围的二次光L2，则将一次光L1和二次光L2混色而成的白光被从光取出部B向外部照射。荧光体层32含有的荧光体粒子例如平均粒径(D50)为5μm左右，将其涂布到散热部31的内表面，使得平均层厚为12μm。另外，作为散热部31使用例如内周直径为2mm的圆筒状且全长为10mm的构造，被照射区域的面积为30mm2左右，光取出部B的截面积为3mm2左右。在这里，作为将光源装置用于照明设备的例子，示出了照射白光的情况，但在用于投影的情况下，也可以将红色、绿色、蓝色的单色光从光取出部向外部照射。
按照这种方式，通过使荧光体层32的被照射面积大于光取出部B的面积，从而在被照射区域伴随波长变换而产生的热量被良好地向散热部31传递，并向光源装置的外部散热。因此，即使从激光元件21照射的一次光L1的光量增加，也能够抑制荧光体层32的被照射区域的温度上升，防止荧光体层32的劣化和损伤，能够从光取出部B以近似于朗伯的配光照射4万流明的白光。另外，由于从截面积7mm2以下的光取出部B取出，因此光取出部B的亮度与4000Mcd/m2左右相当，为1000Mcd/m2以上的高亮度。因此，在本实施方式的光源装置中，能够不使用旋转机构而以简单的构造实现高亮度化和小型化。
图3A及图3B是表示本实施方式的变形例的示意剖视图，图3A是光取出部B侧较小的圆台形状的例子，图3B是光取出部B侧较大的圆台形状的例子。如图3A及图3B所示，散热部31及荧光体层32的内径不一定从光射入部A到光取出部B恒定，也可以采用内径逐渐缩小或扩大的圆台形状。在图3A所示的变形例中，可以使光射入部A的截面积增大，容易向波长变换部30照射一次光L1，并能够减小光取出部B的截面积，提高亮度。另外，在图3B所示的变形例中，由于沿光取出部B方向内径增大，因此能够良好地将一次光L1及二次光L2向光取出部B侧反射，提高光取出效率。
＜第二实施方式＞
接下来，使用附图对本发明的第二实施方式进行说明。对与第一实施方式重复的构成省略说明。图4A及图4B是表示本实施方式的光源装置的图，图4A表示意剖视图，图4B表示激光部20的俯视图。本实施方式的光源装置构成为，激光部20包括激光元件21、透镜22和激光器保持部23，波长变换部30包括散热部31、荧光体层32和反射部34。
如图4A及图4B所示，在本实施方式中，多个激光元件21由激光器保持部23保持，多个透镜22分别将来自激光元件21的一次光L1向荧光体层32照射。激光器保持部23的直径与散热部31的光射入部的内径为大致相同程度。
另外，在散热部31的一端配置有激光部20，在另一端配置有对一次光L1和二次光L2进行反射的反射部34。散热部31为大致圆筒状或朝向反射部34而内径稍微变小的筒状。来自激光部20的各激光元件21的一次光L1由透镜22控制，在散热部31的全长范围内向荧光体层32照射。由此，在本实施方式中，从各激光元件21沿荧光体层32照射一次光L1的区域成为被照射区域。
在图4A所示的本实施方式的光源装置中，从激光部20照射的一次光L1向沿荧光体层32的长边方向的被照射区域照射，并且一部分被波长变换为二次光L2。另外，未波长变换的一次光L1和二次光L2由散热部31的内表面或荧光体层32反射，并由反射部34反射而从配置有激光部20的一侧向外部照射。按照这种方式，在本实施方式中，光射入部与光取出部在同侧，波长变换部30的光取出部的面积与光射入部的面积相同。
在本实施方式中，荧光体层32的被照射区域的主要的面的法线也与白光从光取出部射出的方向不同，彼此大致正交。按照这种方式，区分将一次光L1进行波长变换为二次光L2的被照射区域和光取出部，能够增大被照射区域的面积而能够发出大光量的光，同时能够减小光取出部的面积。
另外，由于使用多个激光元件21向荧光体层32照射一次光L1，因此能够使波长变换部30中包含的荧光体层32中的未被照射一次光L1的区域的面积减小，使被照射区域的面积增加。由此，能够使被照射区域分散至荧光体层32整体，提高散热性。
在本实施方式中，也能够通过使荧光体层32的被照射面积大于光取出部的面积，从而能够将被照射区域中与波长变换相伴而产生的热量良好地向散热部31传递，并向光源装置的外部散热。因此，即使从激光元件21照射的一次光L1的光量增加，也能够抑制荧光体层32的被照射区域中的温度上升，防止荧光体层32的劣化和损伤。另外，由于从截面积为7mm2以下的光取出部取出，因此成为1000Mcd/m2以上的高亮度，能够不使用旋转机构而以简单的构造实现高亮度化和小型化。
＜第三实施方式＞
接下来，使用附图对本发明的第三实施方式进行说明。对与第一实施方式重复的构成省略说明。图5A至图5D是表示本实施方式的光源装置的图，图5A表示在散热部31的凹部内表面形成有荧光体层32的例子，图5B表示减小光取出部的面积的例子，图5C表示底部较宽的凹部的例子，图5D表示大致球状的凹部的例子。本实施方式的光源装置的波长变换部30包括散热部31、荧光体层32和凹部35。
在本实施方式中，如图5A至图5D所示，散热部31由块状的金属部件构成，将块状的一部分去除而形成凹部35，在凹部35的内表面形成有荧光体层32。凹部35的内表面与第一实施方式同样地，构成为反射一次光L1和二次光L2的反射面。如图5A至图5D所示，本实施方式的光源装置由于作为散热部31使用块状的金属部件，因此散热部31的热容量变大，荧光体层32的发热能够良好地向外部传递而散热。
在本实施方式的光源装置中，来自激光部20的一次光L1从凹部35的开口向荧光体层32的被照射区域照射，一部分被波长变换为二次光L2。未波长变换的一次光L1和二次光L2由凹部35内表面反射，从凹部35的开口作为白光被取出。因此，凹部35的开口面积为本实施方式中的光取出部的面积。
在图5A所示的例子中，由于凹部35的内径恒定，因此光取出部的面积与形成有荧光体层32的凹部35的截面积相同，在图5B至图5D所示的例子中，能够使凹部35的光取出部面积小于形成有荧光体层32的部分的截面积，适合于实现进一步的高亮度化。
在本实施方式中，通过使荧光体层32的被照射面积大于光取出部的面积，也能够将被照射区域中与波长变换相伴而产生的热量良好地向散热部31传递，并向光源装置的外部散热。因此，即使从激光元件21照射的一次光L1的光量增加，也能够抑制荧光体层32的被照射区域中的温度上升，防止荧光体层32的劣化和损伤。另外，由于从截面积为7mm2以下的光取出部取出，因此能够成为1000Mcd/m2以上的高亮度，能够不使用旋转机构而以简单的构造实现高亮度化和小型化。
＜第四实施方式＞
接下来，使用附图对本发明的第四实施方式进行说明。对与第一实施方式重复的构成省略说明。图6是表示本实施方式的光源装置的示意剖视图。本实施方式的光源装置构成为包括激光部20、波长变换部30和单色分离合成部60，波长变换部30包括散热部31、荧光体层32和凹部35，单色分离合成部60包括分色镜61和透镜62。
本实施方式是将光源装置用于投影装置的例子，从激光部20作为一次光L1照射波长450nm左右的蓝色光，作为荧光体层32中含有的荧光体粒子的材料使用掺铈镥铝石榴石(LuAG：Ce)系的绿色荧光体。
分色镜61是反射规定波长的光并使其他波长的光透过的光学部件。在本实施方式中，按照使一次光L1的蓝色光反射并使二次光L2的绿色光透过的方式预先设计波长特性。透镜62是将平行光聚光在焦点位置并使来自焦点位置的光成为平行光的光学部件，能够使用公知的聚光透镜。
在本实施方式中，从激光部20照射的一次光L1由分色镜61反射，经由透镜62向凹部35内的荧光体层32照射。在荧光体层32的被照射区域中，一次光L1的一部分被波长变换为二次光L2，未波长变换的一次光L1和二次光L2从作为凹部35的开口的光取出部到达透镜62。从光取出部取出的一次光L1和二次光L2由透镜62控制，仅二次光L2透过分色镜61向外部照射。
在投影装置中，除了图6所示的光源装置以外，预先准备蓝色激光器和红色激光器，交替地向DMD等的图像显示元件70照射红色、绿色、蓝色的平行光，经由投光光学系统50向外部进行图像投影。
在图6所示的光源装置中，在例如由块状的铝构成的散热部31上形成的直径2.5mm的凹部35内形成有荧光体层32，透镜62的焦点位置设计在凹部35的射出口(光取出部B)的中央。由此，来自激光部20的一次光L1均匀地向凹部35内表面的荧光体层32整体照射，能够将很大的面积设为被照射区域进行波长变换。
图7A至图7C是表示本实施方式的变形例的示意剖视图，图7A是在透光性部件的表面形成有荧光体层的例子，图7B是在散热部31的凹部内表面形成有荧光体层并填充透光性部件的例子，图7C是在透光性部件的局部表面形成有荧光体层的例子。如图7A至图7C所示，在本变形例的光源装置中，设有激光部20、波长变换部30和分色镜61，波长变换部30包含透光性部件37。
透光性部件37是具有大致抛物面外表面的炮弹型部件，由使一次光L1和二次光L2透过的材料构成。具体的材料并不特别限定，例如能够使用玻璃或蓝宝石等，具有透光性和热传导性的蓝宝石尤其优选。在透光性部件37的大致抛物面外周形成有荧光体层32，在与分色镜61对置的圆形的开口截面未形成荧光体层32。透光性部件37的开口截面是例如直径为3mm的圆形，经由该开口进行光的射入射出。由此，透光性部件37的开口是光射入部且成为光取出部。
本变形例是将光源装置用于照明设备的例子，从激光部20作为一次光L1照射可见性低的波长405nm左右的近紫外光，作为荧光体层32使用由近紫外激励并混合有发出红色、绿色、蓝色的光作为二次光L2的多种荧光体粒子的构造。因此，分色镜以使近紫外光反射并使可见光透过的方式预先设计波长特性。
在本变形例中，来自激光部20的一次光L1由分色镜61反射后射入透光性部件37，均匀地射入在透光性部件37的曲面部的表面形成的荧光体层32整体。射入荧光体层32的被照射区域的一次光L1，一部分被波长变为二次光L2，未波长变换的一次光L1和二次光L2从透光性部件37的开口到达分色镜61。分色镜61使一次光L1反射，因此作为二次光L2的红色光、绿色光、蓝色光混色而成的白光被向外部取出。
在图7A及图7C所示的变形例子中，由于荧光体层32形成在透光性部件37的表面，因此被照射区域中与波长变换相伴而产生的热量良好地向透光性部件37传递，并向光源装置的外部散热。在图7C所示的例子中，由于仅在透光性部件37的一部分区域形成有荧光体层32，因此，考虑由荧光体层32由于波长变换而产生的热量和基于透光性部件37的体积的热容量间的平衡，能够对波长变换部30整体的散热特性进行优化。
另外，在图7B所示的变形例子中，在块状的散热部31形成有凹部35，在凹部35的内表面形成有荧光体层32，进而在荧光体层32的内部填充透光性部件37。凹部35的内表面与第一实施方式同样地，作为使一次光L1和二次光L2反射的反射面构成。由此，荧光体层32处的发热经由散热部31及透光性部件37良好地向外部传递而散热。图7A至图7C的变形例均在荧光体层32的膜厚方向上并在被照射一次光L1的一侧以接触方式设置透光性部件37，透光性部件37作为散热器发挥作用。由此，能够将荧光体层32中由于波长变换而产生的热量更高效地向外部向传递而散热。
在本实施方式中，通过使荧光体层32的被照射面积大于光取出部的面积，也能够将被照射区域中与波长变换相伴而产生的热量良好地向透光性部件37传递，并向光源装置的外部散热。因此，即使从激光元件21照射的一次光L1的光量增加，也能够抑制荧光体层32在被照射区域的温度上升，防止荧光体层32的劣化和损伤。另外，由于从截面积为7mm2以下的光取出部取出，因此成为1000Mcd/m2以上的高亮度，能够不使用旋转机构而以简单的构造实现高亮度化和小型化。
＜第五实施方式＞
接下来，使用附图对发明的第五实施方式进行说明。对与第一实施方式重复的构成省略说明。图8A及图8B是表示施方式的光源装置的示意剖视图，图8A表示半球状的例子，图8B表示抛物面状的例子。本实施方式的光源装置包括激光部20和波长变换部30，波长变换部30包括荧光体层32、透光性部件37和漫射体38。
漫射体38配置在透光性部件37的开口截面的大致中央，是使一次光L1漫射的部件。漫射体38的形状并无限定，但为了将一次光L1均匀地向荧光体层32照射，优选半球状的穹顶形状。另外，优选是在漫射体38的半球面形成有微小凹凸的漫射面。构成漫射体38的材料并无限定，可以是反射率高的金属，也可以是在透光性部件37形成凹部并在凹部内表面形成有反射率高的铝等金属膜的材料。
如图8A及图8B所示，在本实施方式中，在半球状或抛物面状的透光性部件37的除了顶点以外的曲面的大致整个面内形成有荧光体层32。另外，透光性部件37的与激光部20相反侧为大致平坦的开口截面，在截面的中心配置有漫射体38。
来自激光部20的一次光L1从未形成荧光体层32的顶点部分向透光性部件37内照射，由漫射体38漫射而向荧光体层32的大致整个面均匀地照射。在被照射了一次光L1的荧光体层32的被照射区域中，一次光L1的一部分进行波长变换为二次光L2，未波长变换的一次光L1和二次光L2被从透光性部件37的开口向外部取出。因此，透光性部件37的开口截面与光取出部相当。另外，由于漫射体38利用将一次光L1均匀地漫射并向荧光体层32照射，因此能够使荧光体层32的大致整个面成为被照射区域。
由此，在本实施方式中，通过使被照射区域的面积大于光取出部的面积而均匀地照射一次光L1，从而也能够抑制荧光体层32的局部发热。另外，被照射区域中与波长变换相伴而产生的热量良好地向透光性部件37传递，并向光源装置的外部散热。因此，即使从激光元件21照射的一次光L1的光量增加，也能够抑制荧光体层32的被照射区域中的温度上升，防止荧光体层32的劣化和损伤。另外，由于从截面积为7mm2以下的光取出部取出，因此成为1000Mcd/m2以上的高亮度，能够不使用旋转机构而以简单的构造实现高亮度化和小型化。
＜第六实施方式＞
接下来，使用附图对本发明的第六实施方式进行说明。对与第一实施方式重复的构成省略说明。图9是表示本实施方式的光源装置的构成的示意剖视图。本实施方式的光源装置构成为，激光部20包括激光元件21和透镜22，波长变换部30包括荧光体层32、反射部34和透光性部件37。
如图9所示，在本实施方式中，透光性部件37呈大致圆筒形状，在一个端部C配置反射部34，另一端部成为光取出部B。另外，在透光性部件37的内表面有形成荧光体层32。也可以在反射部34的内表面也形成荧光体层32。
在图9所示的本实施方式的光源装置中，激光元件21发出的一次光L1经由透镜22而使光束直径扩大，透过透光性部件37而大致均匀地向荧光体层32照射。此时，激光元件21及一次光L1的光轴从透光性部件37的圆筒中心轴倾斜，向在透光性部件37的内表面形成的荧光体层32的宽阔区域照射。若将荧光体层32中的从激光元件21直接照射一次光L1的区域设为被照射区域，则在透光性部件37的内表面的一个半圆筒状中，在大致全长范围内成为被照射区域。
另外，也可以在透光性部件37与荧光体层32之间，设置仅使一次光L1透过而使二次光L2反射的电介质多层膜过滤器。从透光性部件37的外部照射的一次光L1透过透光性部件37及电介质多层膜过滤器向荧光体层32照射，而在荧光体层32的被照射区域进行了波长变换的二次光L2由电介质多层膜过滤器反射。由此，在荧光体层32波长变换的二次光L2不会经由透光性部件37泄漏到外部，而能够在筒状的透光性部件37的内部反复反射，良好地从光取出部B取出二次光L2，提高光取出效率。
在荧光体层32的被照射区域中，一次光L1的一部分波长变换成为二次光L2，未波长变换的一次光L1和二次光L2一边由透光性部件37的内表面或荧光体层32反射，一边从光取出部B向外部照射。例如，作为一次光L1使用波长450nm左右的蓝色光，作为荧光体层32使用YAG系的黄色荧光体，从而能够通过一次光L1与二次光L2的混色照射白光。另外，作为一次光L1使用波长405nm的近紫外光，作为荧光体层32使用将红色荧光体、绿色荧光体、蓝色荧光体混合而成的部件，能够通过二次光L2的混色照射白光。
在本实施方式中，在荧光体层32的膜厚方向上且在被照射一次光L1的一侧以接触的方式设置透光性部件37，透光性部件37作为散热器发挥作用。由此，能够将由于荧光体层32处的波长变换而产生的热量更高效地向外部传递而散热。另外，通过使荧光体层32的被照射面积大于光取出部B的面积，从而被照射区域中与波长变换相伴而产生的热量良好地向透光性部件37传递，并向光源装置的外部散热。因此，即使从激光元件21照射的一次光L1的光量增加，也能够抑制荧光体层32的被照射区域中的温度上升，能够防止荧光体层32的劣化和损伤。另外，由于从截面积为7mm2以下的光取出部取出，因此成为1000Mcd/m2以上的高亮度，能够不使用旋转机构而以简单的构造实现高亮度化和小型化。
图10A及图10B是表示本实施方式的变形例的示意剖视图，图10A是光取出部B侧较小的圆台形状的例子，图10B是光取出部B侧较大的圆台形状的例子。如图10A及图10B所示，透光性部件37及荧光体层32的内径并非从端部C到光取出部B恒定，也可以设为使内径逐渐缩小或扩大的圆台形状。在图10A所示的变形例中，能够减小光取出部B的截面积而提高亮度。另外，在图10B所示的变形例中，由于在光取出部B方向上内径增大，因此能够将一次光L1及二次光L2良好地向光取出部B侧反射，提高光取出效率。
并且，本次公开的实施方式在各方面为例示，并非作为限定性解释的根据。因此，本发明的技术范围并非仅由上述实施方式解释，而使基于权利要求书的记载而确定。另外，包含与权利要求书等同含义及范围内的全部变更。

Claims (10)

1.一种光源装置，其特征在于，包括：
激光元件，其发出一次光；
波长变换部，其中，在被照射区域被照射所述一次光并波长变换为二次光；以及
光取出部，其取出所述二次光，
所述被照射区域的面积大于所述光取出部的面积，所述光取出部的面积为7mm2以下。
2.一种光源装置，其特征在于，包括：
激光元件，其发出一次光；
波长变换部，其中，在被照射区域被照射所述一次光并波长变换为二次光；以及
光取出部，其取出所述二次光，
所述被照射区域的面积大于所述光取出部的面积，
所述光取出部处的所述二次光的亮度为1000Mcd/m2以上。
3.根据权利要求1或2所述的光源装置，其特征在于，
所述一次光从所述激光元件向所述被照射区域扩大照射。
4.根据权利要求1或2所述的光源装置，其特征在于，
所述被照射区域的主要的面的法线与从所述光取出部射出所述二次光的主要方向不同。
5.根据权利要求4所述的光源装置，其特征在于，
所述被照射区域的主要的面的法线与从所述光取出部射出所述二次光的主要方向大致正交。
6.根据权利要求1或2所述的光源装置，其特征在于，
所述波长变换部具有大量的荧光体粒子实质接触而形成的荧光体层。
7.根据权利要求1或2所述的光源装置，其特征在于，
所述一次光被均匀地向所述被照射区域照射。
8.根据权利要求7所述的光源装置，其特征在于，
所述一次光利用扩散部件而被扩散并向所述被照射区域照射。
9.一种照明设备，其特征在于，
使用权利要求1至8中任一项所述的光源装置。
10.一种投影装置，其特征在于，
使用权利要求1至8中任一项所述的光源装置。
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