JP2018077462A - 波長変換のための装置 - Google Patents

Abstract

【課題】波長変換器、第１の反射体、第２の反射体、第３の反射体、及び第１のレンズを備えた波長変換のための装置を提供する。【解決手段】第１の反射体は曲率を有し、複数の入力光ビームを第２の反射体の上に反射するように構成される。第２の反射体は入力光を第３の反射体の上に反射するように構成される。第１のレンズは波長変換器と第３の反射体との間に配置される。第３の反射体は、入力光を第１のレンズを通して波長変換器の上に反射するように構成され、次にこの波長変換器が励起されて放出光を放射する。第１のレンズは、放出光の少なくとも一部分を受け取り、その発散を減らし、それを少なくとも部分的に透過して、第３の反射体に向かって伝搬する出力光を形成するように構成され、この第３の反射体は出力光を少なくとも部分的に透過するように構成される。【選択図】図１

Description

本明細書は波長変換のための装置、具体的には、湾曲した反射体を備えた波長変換のための装置に関する。

多くの光源は、レーザ・ポンプ光を用いてフォトルミネッセンス材料を励起し、ルミネッセンス光を放射させ、次にこのルミネッセンス光が集められ、画像をスクリーンの上に投影するなどのさらなる用途のために用いられる。多くの場合、そのような光源は多数のレーザ・ダイオードを必要とし、それらのビームを集め、所定のエタンデュー限界内でフォトルミネッセンス材料の上に向ける必要がある。そのような多数のレーザ・ビームを集めること及び向けることは、多数の反射表面を必要とする可能性があり、光学系をかさばったものにし、製造及び適切に位置合わせすることを困難にする可能性がある。さらに、追加のレーザ・ダイオードを加えることは対応する追加の反射表面を必要とする可能性があり、このことが結果として光学系の複雑さを増すと共に光源のエタンデューを増加させる可能性がある。

ポンプ光をフォトルミネッセンス材料の上に向けることの課題に加えて、ルミネッセンス光を収集し調整することもまた課題をもたらす可能性がある。例えば、ルミネッセンス光がランバート・プロファイルを有し、ルミネッセンス光を効率的に捕捉するために集光光学系をフォトルミネッセンス材料の非常に近くに配置することが必要となり得る。さらに、集光光学系は、ルミネッセンス光を調整及び／又はコリメートするために付加的なレンズを必要とする可能性がある。しかし、そのような集光光学系は、フォトルミネッセンス材料に到達するポンプ光の邪魔となり妨害となり得る。

本明細書は、波長変換のための装置に向けられる。この装置は、波長変換材料、第１の反射体、第２の反射体、第３の反射体、及び第１のレンズを備えた波長変換器を備える。第１の反射体は、複数の入力光ビームを第２の反射体の上に反射するように構成される。さらに、第１の反射体は、第１の反射体から反射される入力光ビームの収束性を高めるように構成された曲率を有する。

第２の反射体は、入力光ビームを第３の反射体の上に反射するように構成される。さらに、第１のレンズが波長変換器と第３の反射体との間に、さらに波長変換器に接近して配置される。第３の反射体は、入力光ビームを第１のレンズを通して波長変換材料の上に反射するように構成される。入力光ビームは次に波長変換材料を励起して、入力光ビームに対して波長シフトされた放出光を放射させるように構成される。

第１のレンズは、放出光の少なくとも一部分を受け取り、放出光の該部分の発散を減らし、放出光の該部分を少なくとも部分的に透過して、第３の反射体に向かって伝搬する出力光を形成するように構成される。次に、第３の反射体が、出力光を少なくとも部分的に透過するようにさらに構成される。

湾曲した第１の反射体の使用は、多数の入力光ビームを、多数の反射表面を必要とせずに、波長変換材料の方向に向け及び収束させることを可能にする。さらに、例えば、励起入力光の出力及び／又は輝度を増加させるために追加の光源を収容するために、単により大きい湾曲した第１の反射体を使用することができる。これは、結果として、追加の光源を収容するための追加の反射体の必要性を無くす。

さらに、この装置内で、第２及び第３の反射体は、入力光ビームを、波長変換材料に至るそれらの光路上の１つのレンズ、即ち第１のレンズのみを通過するように、向けるように協働する。このように、複数のレンズを有する集光光学系を波長変換材料の極近くに配置して、入力光を通過させる必要なく、さらに付加的なレンズで変形／劣化する可能性なしに、放出光を集光し調整することができる。

本明細書において、要素は、１つまたはそれ以上の機能を行うように「構成される」又はそれらの機能のために「構成される」と説明されることがある。一般に、機能を実行するために構成される、又は機能を実行するように構成される要素は、その機能を実行することができ、又はその機能を実行するのに適しており、又はその機能を実行するように適合され、又はその機能を実行するように動作可能であり、又は別様にその機能を実行することができる。

本明細書の目的に関して、「Ｘ、Ｙ、及びＺの少なくとも１つ」並びに「Ｘ、Ｙ、及びＺの１つ又はそれ以上」の用語は、Ｘのみ、Ｙのみ、Ｚのみ、又は項目Ｘ、Ｙ、及びＺの２つまたはそれ以上の任意の組み合わせ（例えば、ＸＹＺ、ＸＹ、ＹＺ、ＺＺなど）として解釈することができることを理解されたい。同様の論理は、「少なくとも１つの…」及び「１つまたはそれ以上の…」の用語が出現するどの場合にも、２つまたはそれ以上の項目に適用することができる。

本明細書の一態様は、波長変換のための装置であって、波長変換材料を備えた波長変換器、第１の反射体、第２の反射体、第３の反射体、及び第１のレンズを備え、第１の反射体は複数の入力光ビームを第２の反射体の上に反射するように構成され、第１の反射体は、第１の反射体から反射される入力光ビームの収束性を高めるように構成された曲率を有し、第２の反射体は入力光ビームを第３の反射体の上に反射するように構成され、第１のレンズは波長変換器と第３の反射体の間に配置され、第１のレンズは波長変換器の近傍に配置され、第３の反射体は、入力光ビームを第１のレンズを通して波長変換材料の上に反射するように構成され、入力光ビームは、波長変換材料を励起して、入力光ビームに対して波長シフトされた放出光を放射させるように構成され、第１のレンズは放出光の少なくとも一部分を受け取り、放出光の該部分の発散を減らし、放出光の該部分を少なくとも部分的に透過させて、第３の反射体に向かって伝搬する出力光を形成するように構成され、第３の反射体は、出力光を少なくとも部分的に透過するようにさらに構成される、波長変換のための装置を提供する。

本装置は、第１のレンズから伝搬する出力光を受け取るように構成された第２のレンズであって、出力光の発散をさらに減らすように構成された第２のレンズをさらに備えることができる。

第２のレンズは、出力光を受け取るように構成された平坦面、及び平坦面と向き合う凸面を備えることができ、平坦面は第３の反射体である。

平坦面は、入力光ビームを反射し、出力光を透過するように構成されたダイクロイックコーティングを備えることができる。

本装置はさらに、第２のレンズから伝搬する出力光を受け取るように構成された第３のレンズであって、出力光の発散をさらに減らすように構成された第３のレンズを備えることができる。

第１のレンズは、放出光の一部分を受け取るように構成された第１の面、及び第１の面と向き合う対応する凸面を備えることができる。

第３のレンズは、第２のレンズから出力光を受け取るように構成された対応する平坦面、及び対応する平坦面と向き合う対応する凸面を備えることができる。

第１の面は、対応する平坦面及び凹面のうちの１つまたはそれ以上を備えることができる。

第１のレンズ、第２のレンズ、及び第３のレンズのうちの１つまたはそれ以上は、半球形にすることができる。

第１の反射体は、放物面反射体を備えることができる。

放物面反射体は、出力光の通過のための開口を定めることができる。

第１の反射体、第２の反射体、第３の反射体、及び第１のレンズは、入力光ビームを波長変換材料において収束させるように構成することができる。

波長変換材料は第２の反射体の上に配置することができ、第２の反射体は放熱板の表面を備えることができる。

第２の反射体と第１のレンズとの間の第１の距離は、波長変換材料と第１のレンズとの間の第２の距離に等しく又はそれより小さくすることができる。

本装置は、各々が入力光ビームのうちの対応する１つを放射するように構成された、複数の光源をさらに備えることができる。

複数の光源は、放熱板に熱的に結合された共通表面の上に取り付けることができる。

入力光ビームは、互いに概ね平行にすることができる。

第１のレンズは、波長変換器から隙間を空けることができる。

この隙間は約１ｍｍ〜約２ｍｍの範囲にすることができる。

波長変換材料は、蛍光体及び量子ドットのうちの１つを備えることができる。

波長変換材料は、リングとして成形することができ、波長変換器はリングの中心の周りに回転可能にすることができる。

本明細書の別の態様は、波長変換のための装置であって、波長変換材料を励起して放出光を放射させるように構成された１つ又はそれ以上の入力光ビームの第１の部分を吸収し、１つ又はそれ以上の入力光ビームの第２の部分を反射して１つ又はそれ以上の未吸収光ビームを形成するように構成された波長変換材料を備えた波長変換器と、ベース反射体と、差分反射体と、逆反射体と、第１のレンズとを備えた、装置を提供する。第１のレンズは波長変換材料と差分反射体との間に配置される。波長変換材料、差分反射体、ベース反射体、及び逆反射体は、波長変換材料から、第１のレンズを通り、差分反射体の上まで、ベース反射体の上まで、及び逆反射体の上まで延びる未吸収光路を定める。ベース反射体は、１つ又はそれ以上の入力光ビームを差分反射体の上に反射するように構成される。差分反射体は、１つ又はそれ以上の入力光ビームを第１のレンズを通して波長変換材料の上に反射するように構成される。第１のレンズは、放出光の少なくとも一部分を受け取り、放出光の該部分の発散を減らし、さらに、放出光の該部分を少なくとも部分的に透過させて、差分反射体に向かって伝搬する出力光を形成するように構成される。差分反射体は、少なくとも部分的に出力光を透過するようにさらに構成される。第１のレンズは、波長変換材料から逆反射体に向かう未吸収光路に沿って伝搬する１つ又はそれ以上の未吸収光ビームを受け取り透過させるようにさらに構成され、逆反射体は、１つ又はそれ以上の未吸収光ビームを反射して、未吸収光路に沿って波長変換材料に向かって戻すように構成される。

本装置は、第１のレンズから伝搬する出力光を受け取るように構成された第２のレンズであって、出力光の発散をさらに減らすように構成された第２のレンズをさらに備えることができる。

第２のレンズは、出力光を受け取るように構成された平坦面と、平坦面と向き合う凸面とを備えることができ、平坦面は差分反射体である。

平坦面は、１つ又はそれ以上の入力光ビーム及び１つ又はそれ以上の未吸収光ビームを反射し、出力光を透過するように構成されたダイクロイックコーティングを備えることができる。

本装置は、第２のレンズから伝搬する出力光を受け取るように構成された第３のレンズであって、出力光の発散をさらに減らすように構成された第３のレンズをさらに備えることができる。

第１のレンズは、放出光の該部分を受け取るように構成された第１の面と、第１の面と向き合う対応する凸面とを備えることができる、及び、第３のレンズは、第２のレンズから出力光を受け取るように構成された対応する平坦面と、対応する平坦面と向き合う対応する凸面とを備えることができる、のうちの１つまたはそれ以上である。

第１の面は、対応する平坦面及び凹面のうちの１つ又はそれ以上を備えることができる。

波長変換材料は、ベース反射体の上に配置することができる。

第１のレンズは、波長変換器から隙間を空けることができる。

この隙間は約１ｍｍ〜約２ｍｍの範囲にすることができる。

本装置は、１つ又はそれ以上の入力光ビームをベース反射体の上に反射するように構成された第１の反射体であって、第１の反射体から反射された１つ又はそれ以上の入力光ビームの収束性を高めるように構成された形状を有する第１の反射体をさらに備えることができ、未吸収光路は第１の反射体によってさらに定めることができ、ここで未吸収光路は、波長変換材料から、第１のレンズを通って、差分反射体の上まで、ベース反射体の上まで、第１の反射体の上まで、及び逆反射体の上まで延びる。

第１の反射体は、放物面反射体、階段状反射体、ファセット化反射体のうちの１つを備えることができる。

第１の反射体は、出力光の通過のための開口を定めることができる。

第１の反射体、ベース反射体、差分反射体、及び第１のレンズは、１つまたはそれ以上の入力光ビームを波長変換材料に収束させるように構成することができる。

本装置は、さらに、支持台と、支持台の上に配置された複数の収容バンクであって、各々が１つ又はそれ以上の入力光ビームのうちの対応する１つを放射するように構成された光源を、収容するように各々が構成された複数の収容バンクと、支持台の上に配置された１つ又はそれ以上のさらに別の逆反射体とを備えることができる。各々の所与の収容バンクは、所与の収容バンク内に収容可能な光源によって放射された１つ又はそれ以上の入力光ビームによって生成される１つ又はそれ以上の未吸収光ビームを反射するように構成された対応する逆反射体を有することができる。

支持台は環状部材を備えることができ、収容バンク及び逆反射体は環状部材の上に放射状に配置することができ、収容バンク及び逆反射体は環状部材の上に、各々の収容バンクが対応する逆反射体に直径方向で向き合うように配置される代替の配列において、配置することができる。

波長変換材料は、蛍光体及び量子ドットのうちの１つを備えることができる。

本明細書の別の態様は、波長変換のための装置であって、波長変換材料を励起して放出光を放射させるように構成された入力光ビームの第１の部分を吸収し、入力光ビームの第２の部分を反射して未吸収光ビームを形成するように構成された波長変換材料を備えた波長変換器と、第４の反射体と、第５の反射体と、第４のレンズとを備え、第４のレンズは第４の反射体と第５の反射体との間に配置される、装置を提供する。第４の反射体は、波長変換材料から未吸収光ビームを受け取り、未吸収光ビームを第４のレンズを通して第５の反射体の上に反射するように構成され、第５の反射体は、第４の反射体から未吸収光ビームを受け取り、未吸収光ビームを波長変換材料の上に反射して第１の逆反射された光ビームを形成するように、構成される。

本装置はさらに、第６の反射体及び第５のレンズを備えることができ、第５のレンズは波長変換材料と第６の反射体の間に配置される。波長変換材料は、第１の逆反射された光ビームの第３の部分を吸収し、第１の逆反射された光ビームの第４の部分を反射して、第５のレンズを通り、第６の反射体に向かって伝搬する第２の未吸収光ビームを形成するようにさらに構成することができる。第６の反射体は、第２の未吸収光ビームを第５のレンズを通して波長変換材料の上に反射して、第２の逆反射された光ビームを形成するように構成することができる。波長変換材料はさらに、第２の逆反射された光ビームの第５の部分を吸収し、第２の逆反射された光ビームの第６の部分を反射して、第５の反射体に向かって伝搬する第３の未吸収光ビームを形成するように構成することができる。第５の反射体はさらに、第３の未吸収光ビームを、第４のレンズを通して第４の反射体の上に反射するように構成することができ、第４の反射体はさらに、第５の反射体から第３の未吸収光ビームを受け取り、第３の未吸収光ビームを波長変換材料の上に反射して第３の逆反射された光ビームを形成するように構成することができる。

第４のレンズ及び第５のレンズのうちの１つまたはそれ以上は、両凸レンズを含むことができる。

次に、本明細書の幾つかの実施について、添付の図面を参照しながら、例としてのみ説明するであろう。

非限定的な実施による、波長変換のための装置の断面斜視図を示す。 図１の装置の部分断面図を示す。 図１の装置の全断面図を示す。 図１の装置の全断面図を示す。 図１の装置の、図を明瞭にするために幾つかの構成要素を省略した完成予想図の斜視図を示す。 図５の完成予想図の断面図を示す。 非限定的な実施による、波長変換のための別の装置の部分断面図を示す。 非限定的な実施による、波長変換のためのさらに別の装置の全断面図を示す。 非限定的な実施による、波長変換のための装置の中で使用されるレンズの断面図を示す。 非限定的な実施による、波長変換のための別の装置の断面図を示す。 非限定的な実施による、波長変換のためのさらに別の装置の断面図を示す。 非限定的な実施による、波長変換のためのさらに別の装置の断面図を示す。 図１２の装置の集光光学系の断面図を示す。 非限定的な実施による、波長変換のためのさらに別の装置の断面図を示す。 非限定的な実施による、波長変換のためのさらに別の装置の断面図を示す。 図１５の装置の切開された上斜視図を示す。 図１５の装置の上面図を示す。 非限定的な実施による、波長変換のためのさらに別の装置の上面図を示す。 非限定的な実施による、波長変換のためのさらに別の装置の上斜視図を示す。 非限定的な実施による、波長変換のためのさらに別の装置の上面図を示す。 図２０の装置の側面図を示す。 非限定的な実施による、波長変換のためのさらに別の装置の断面図を示す。 非限定的な実施による、波長変換のためのさらに別の装置の断面図を示す。

多数の入力光ビームを波長変換材料に向けて、集光光学系を波長変換材料の非常に近くに配置しながら、集光し方向付ける課題に対処するために、図１に示すような装置１００が提供される。図１は、装置１００の内部構成要素をより良く示すために、装置１００の切開された斜視図を示す。装置１００は、各々が複数の収容位置１１０を有し、さらに各々がレーザ・ダイオードなどの光源を収容するように構成された、収容バンク１０５を備える。レーザ・ダイオードは図１には示されていない。収容バンク１０５は、収容バンク支持台１１５の上に放射状に配列される。

装置１００はさらに、中心又はその近くに開口１２５を定める第１の反射体１２０を備える。第１の反射体１２０は、レーザ・ダイオードによって放射された入力光ビームの収束性を高めるように構成された曲率を有する。装置１００はさらに波長変換材料１３０を備え、これは波長変換材料支持台１３５の上に堆積させるか又は別様に波長変換材料支持台１３５によって支持することができる。波長変換材料１３０は、蛍光体、量子ドット、又は任意の他の適切な材料を含むことができる。装置１００の中で、波長変換材料は、波長変換材料支持台１３５の上に支持されるリングの形状である。支持台１３５は、軸収容サイト１４０を備えることができ、軸収容サイト１４０内に収容可能な軸（図示せず）の周りに回転可能とすることができる。そのような回転は、波長変換材料のリングを、リングの中心の周りに回転させることができる。

波長変換材料１３０及び波長変換材料支持台１３５は、一緒に波長変換器を構成することができる。幾つかの実施において、波長変換材料１３０単独で、即ち支持台１３５無しに、波長変換器を構成することができる。

装置１００はさらに、第２の反射体１４５、第１のレンズ１５０、第２のレンズ１５５、及び第３のレンズ１６０を備える。第１のレンズ１５０、第２のレンズ１５５、及び第３のレンズ１６０は、波長変換材料１３０によって放射された光の少なくとも一部分を集光し、放出光の発散を減らして、開口１２５に向かって伝搬する出力光を形成する、集光光学系を構成することができる。

図２は装置１００の部分断面図を示し、入力光２１０の例示的なビームが波長変換材料１３０に向かって進み、次に波長変換材料１３０が励起されて例示的な放出光２２０を放射するときの、経路を示す。次に放出光２２０は、開口１２５に向かって様々な光学素子を通る。入力光２１０は、収容バンク１０５のうちの１つの中の対応する収容位置１１０に収容することができる光源２０５によって放射することができる。収容位置１１０及び収容バンク１０５は図２には示さないが、図１に示す。

光源２０５によって生成された入力光２１０のビームは第１の反射体１２０に向かって伝搬し、それにより、第２の反射体１４５に向かって反射される。次に、第２の反射体１４５は、入力光２１０を第２のレンズ１５５の平坦面２１５に向かって反射する。平坦面２１５は、入力光２１０を反射するように構成されたダイクロイックコーティングで被覆することができる。従って、平坦面２１５は、第２の反射体１４５から入力光２１０を受け取り、入力光２１０を第１のレンズ１５０を通して波長変換材料１３０の上に反射する第３の反射体を構成する。

入力光２１０は波長変換材料１３０を励起して、波長変換材料１３０から離れるように伝搬する放出光２２０を放射させる。放出光２２０は、入力光２１０から波長シフトする、即ち、放出光２２０の波長プロファイルの少なくとも一部分が、入力光２１０に対してより長波長側にシフト（即ち、レッド・シフト）する。図２には、放出光２２０の１つだけの例示的ビームを示すが、放出光２２０は波長変換材料１３０から離れる多数の方向に伝搬することができる、即ち、放出光２２０はランバート・プロファイルを有することができると考えられる。

第１のレンズ１５０が波長変換器と平坦面２１５、即ち第３の反射体との間に配置される。第１のレンズ１５０は、第１の面２２５と、第１の面２２５と向き合う凸面２３０とを備える。第１のレンズ１５０は、波長変換材料１３０の近傍に配置され、放出光２２０の最大部分を受け取り及び／又は捕捉し、これが波長変換材料１３０から離れる多数の方向に伝搬することができる。

装置１００において、第１のレンズ１５０の第１の面２２５は、波長変換材料１３０から隙間２５５を空けられる。幾つかの実施において、隙間２５５は、約０．５ｍｍ〜約４ｍｍの範囲にすることができる。他の実施において、隙間２５５は、約１ｍｍ〜約２ｍｍの範囲にすることができる。さらに他の実施において、図示しないが、第１の面２２５と波長変換材料１３０との間に隙間がなくてもよく、即ち、レンズ１５０の第１の面２２５が波長変換材料１３０に当接することができる。

放出光２２０の例示的なビームは、第１のレンズ１５０により第１の面２２５を通して受け取られる。第１のレンズ１５０の形状、即ち、凸面２３０の曲率に相対的な第１の面２２５の曲率は、第１のレンズ１５０が、第１のレンズ１５０内に第１の面２２５を通して受け取られ、レンズ１５０を透過して凸面２３０を出る、放出光ビームの発散を減らすことを可能にする。図２は、放出光２２０の１つの例示的なビームだけを示すので、この発散の減少は、装置１００の光軸２５０からの放出光２２０の発散が次第に小さくなるように示されている。

第１のレンズ１５０によって受け取られてそれを透過する放出光の部分が出力光２２２を形成することができ、この出力光は、開口１２５に至る途中で平坦面２１５（即ち、第３の反射体）に向かって伝搬する。平坦面２１５のダイクロイックコーティングが、出力光２２２を完全に又は少なくとも部分的に透過する。第２のレンズ１５５は、平坦面２１５と向き合う対応する凸面２３５を備える。平坦面２１５に相対的な凸面２３５の曲率は、第２のレンズ１５５が、出力光２２２が平坦面２１５を通して第２のレンズ１５５に入り、凸面２３５を通して第２のレンズ１５５から出る際に、出力光２２２の発散を減らすことを可能にすることができる。図２において、発散のこの減少は、光軸２５０からの出力光２２２の発散の減少として示される。

装置１００はさらに、対応する平坦面２４０及び平坦面２４０と向き合う対応する凸面２４５を有する第３のレンズ１６０を備える。平坦面２４０に相対的な凸面２４５の曲率は、第３のレンズ１６０が、平坦面２４０を通してレンズ１６０に入り、凸面２４５を通してレンズ１６０から出る出力光２２２の発散を減らすことを可能にすることができる。図２において、発散のこの減少は、出力光２２２の例示的なビームの光軸２５０からの発散の減少として示される。第１のレンズ１５０、第２のレンズ１５５、及び第３のレンズ１６０の組み合わせが、出力光の発散を減らすことができるので、出力光はコリメート光により近づく。出力光２２２は第１の反射体１２０の開口１２５を通して装置１００から出ることができる。

図２は、第１のレンズ１５０が第２のレンズ１５５から間隔を空けられ、次に第２のレンズ１５５が第３のレンズ１６０から間隔を空けられることを示す。他の実施において、第１のレンズ及び第２のレンズ、並びに／又は、第２のレンズ及び第３のレンズを互いから間隔を空けなくてもよく、互いに当接することができることも考えられる。第１のレンズ１５０、第２のレンズ１５５、及び第３のレンズ１６０の形状は一般に、出力光が第１のレンズ１５０に入り、開口１２５に向かって第２のレンズ１５５及び第３のレンズ１６０を通る際に、出力光の発散を減らすように構成される。幾つかの実施において、第１のレンズ１５０、第２のレンズ１５５、及び第３のレンズ１６０のうちの１つ又はそれ以上を半球形又は実質的に半球形にすることができる。第１のレンズ１５０の可能な形状は、図９に関連してより詳細に論じることになる。

図２は、第２の反射体１４５が第１のレンズ１５０の第１の面２２５と位置合わせされことを示す。しかし、第２の反射体１４５を、図２に示すよりも平坦面２１５により近く又はそれからより遠くにすることができると考えられる。換言すれば、第２の反射体１４５と第１のレンズ１５０の第１の面２２５との間の距離は、波長変換材料１３０と第１の面２２５との間の距離に等しくすることができ、又はより小さくすることができ、又はより大きくすることができる。第２の反射体１４５は、ミラー、研磨された反射性金属表面、及び／又は任意の他の適切な反射体を備えることができる。幾つかの実施において、第２の反射体は、波長変換材料支持台１３５と同じにすることができ、この実施は、図７に関連してより詳細に論じることになる。

第１の反射体１２０は放物面形、階段形、ファセット化形、又は、入力光２１０のビームの収束性を高めるのに適した任意の他の形状を有することができる。収束性を高めることは、入力光２１０のビームを焦点又は焦点領域に向かって集束させ及び／又は向けることを含むことができる。第１の反射体１２０、第２の反射体１４５、第３の反射体（即ち、平坦面２１５）及び第１のレンズ１５０の組み合わせは、入力光２１０のビームを波長変換材料１３０に収束させるように構成することができる。

さらに、図面は第１の反射体１２０が開口１２５を定めるように示すが、第１の反射体が何も開口を有する必要がないことも考えられる。第１の反射体の中に開口がない実施において、出力光は、出力光の経路内に配置された反射体、レンズ、及び任意の他の適切な光学素子などの付加的な光学素子を用いて、装置１００から出るように誘導することができる。

第２の反射体１４５及び第３の反射体（即ち、平坦面２１５）の使用は、入力光２１０が、波長変換材料１３０に至るまでに、３つのレンズのうちの１つ、即ち第１のレンズ１５０、のみを通過することを可能にする。入力光ビームが通過しなければならないレンズの数を減らすことは、入力光ビームのレンズとの相互作用から生じ得る歪み及び損失を減らす。このことが、次に、波長変換材料の上に収束される入力光の形状、均一性、及び／又は強度の何らかの歪みを最小にすることができる。

入力光の歪みを最小にするこの光学機構の結果として、波長変換材料に達する入力光の品質を著しく損なうことなしに、集光光学系を波長変換材料に非常に近く又は当接するようにさえも配置することができる。波長変換材料に近接又は当接するように配置される集光光学系、例えば、第１のレンズは、次に、より多くの放出光を捕捉して出力光を形成することができ、従って、波長変換装置をより高い変換効率で動作させることができる。

上述のように、入力光が波長変換材料に至るまでに通過するレンズの数を減らすことは、特定の利点を有するが、幾つかの実施（図示せず）において、入力光が波長変換材料に至るまでに第２のレンズ及び第１のレンズの両方を通過することができると考えられる。そのような実施においては、平坦面２４０をダイクロイックコーティングで被覆して平坦面２１５の代わりに第３の反射体として機能させることができる。

次に、集光レンズを考えると、装置１００は３つのレンズを有するように図示されているが、波長変換装置は第１及び第２のレンズだけを有し得ると考えられる。第１及び第２のレンズの形状が３レンズ実施から修正されない場合、第３のレンズがなければ出力光のビームはより発散し得る、即ち、３レンズ構成の場合よりも、コリメートされにくくなる可能性がある。幾つかの実施において、波長変換装置が第２及び第３のレンズを有さないことも考えられる。そのような装置は、第１のレンズと、第２のレンズ１５５の平坦面２１５の代わりの差分反射体、例えば、ダイクロイックミラーとだけを有することができる。そのような実施は、図８に示し、図８に関連してさらに論じることになる。

上述のように、装置１００の中で、第２のレンズ１５５の平坦面２１５はダイクロイックコーティングで覆われる。他の実施においては、他の適切なタイプの差分反射体、例えば、偏光ビーム・スプリッタ、フォトニック結晶、又はブラッグ積層体などを使用することができる。一般に、第３の反射体は、全ての又は実質的に全ての入力光を反射し、その一方で、入力光から波長シフトされた放出光及び／又は出力光を全て、実質的に全て、又は少なくとも一部分透過するように、構成される。

図１及び２は、平坦面２１５が平坦であるように示しているが、幾つかの実施（図示せず）において、出力光がそれを通して第２のレンズに入る第２のレンズの面は部分的に又は完全に凹面とすることができると考えられる。この凹面は、入力光を波長変換材料１３０の上に、よりしっかりと収束させることができる。同様に、幾つかの実施（図示せず）において、出力光がそれを通して第３のレンズに入る第３のレンズの面もまた、部分的に又は完全に凹面とすることができる。

次に、光源２０５について考えると、それらは、レーザ・ダイオード、蛍光光源、エレクトロルミネッセンス光源、及び白熱光源などの固体光源を含むがそれらに限定されない任意の適切な光源を備えることができる。上述のように、図１は、装置１００が、光源２０５のような光源を収容するためのいくつかの収容バンク１０５を備えるように示している。図１は、収容バンク支持台１１５の上に放射状に配列された、幾つかの２×４収容バンク１０５を示すが、収容バンクは任意の適切な形状及び／又は収容能力のものとすることができ、収容バンク支持台１１５の上に任意の適切な仕方で配列することができると考えられる。

収容バンク支持台は、光源を整列させ及び支持するための共通平面又は表面として機能することができる。さらに、１つ又はそれ以上の収容バンク１０５及び収容バンク支持台１１５は放熱板として機能するように構成することができ、能動的に冷却することができ、並びに／或いは、受動的及び／又は能動的に冷却される放熱板に熱的に結合することができる。例えば、収容バンク支持台１１５は、受動的又は能動的に冷却される放熱板を備えるか、又はそれに熱的に結合することができ、収容バンク１０５及びその中に収容された光源を冷却するのに使用することができる。

幾つかの実施において、波長変換装置は、何も収容バンクを有さなくてもよく、光源を、収容バンク支持台１１５のような共通支持台の中に及び／又はその上に、直接収容することができる。幾つかの実施において、光源は、光源から第１の反射体に向かって伝搬する入力光ビームが互いに平行又は実質的に平行となるように、配置することができる。複数の光源を共通平面に、直接にまたは収容バンクを用いて間接に固定することは、光源の冷却及び位置調整の両方を容易にすることができる。

次に、図１に示す波長変換材料支持台１３５を考えると、この支持台１３５は、受動放熱板及び／又は能動的に冷却される放熱板を備えることができ、及び／又はそれに熱的に結合することができる。これは、波長変換材料１３０からの熱の散逸を促進することができる。さらに、リング状の波長変換材料１３０をリングの中心の周り（即ち、軸収容サイト１４０の周り）に回転させることは、さらに、入力光からの熱エネルギーを波長変換材料のリングに空間的に分散させ、それにより、波長変換材料の熱集中及び局部加熱を減らすことができる。

次に図３を参照すると、装置１００の断面全体が示されている。図３は、収容バンク１０５の中に収容される光源（図示せず）から伝搬する入力光２１０の複数の平行ビームを示す。入力光２１０のビームは第１の反射体１２０に向かって伝搬し、この第１の反射体が入力光を第２の反射体１４５に向けて反射しながらさらに、入力光２１０の反射されたビームの収束性を高める。次に入力光２１０は、第２の反射体１４５から第３の反射体（即ち、平坦面２１５）の上に反射され、次に、この第３の反射体が入力光を、第１のレンズ１５０を通して波長変換材料１３０に向けて反射する。

図４もまた、装置１００の断面全体を示し、第１のレンズ１５０によって集光され、第１のレンズ１５０、第２のレンズ１５５、及び第３のレンズ１６０によって調整される出力光２２２のビームを示す。調整は、出力光２２２のビームの発散を減らすこと、及び／又は実質的に若しくは完全に出力光２２２をコリメートすることを含む。次に、出力光２２２は開口１２５を通して装置１００から出てくる。

図５は、収容バンク１０５から伝搬し、第１の反射体１２０から反射される入力光２１０の複数のビームを示す、装置１００の完成予想図の斜視図を示す。図５には、集光光学系（即ち、第１、第２、及び第３のレンズ）、収容バンク支持台、及び波長変換材料は、図を明瞭にするために示されていない。

図６は、図５に示す装置１００の完成予想図の断面図を示す。図６は、第１の反射体１２０の曲率が、第１の反射体１２０から反射される入力光２１０のビームの収束性を高めることを示す。図５と同じく、図６には、集光光学系、収容バンク支持台、及び波長変換材料は、図を明瞭にするために示されていない。

図７は、波長変換装置の別の実施の部分断面図を示す。図７は、装置１００に概ね類似する波長変換装置７００を示し、同じ構成要素に同じ番号が与えられている。装置７００と装置１００の間の違いは、装置７００には第２の反射体１４５がないことである。装置７００においては、波長変換材料支持台７０５が第２の反射体として機能する。支持台７０５は、研磨された金属若しくは金属合金、又は任意の他の適切な材料を備えることができる。

波長変換材料が、光軸２５０から外れた軸の周りに回転可能なリングの形状を有する実施において（例えば、図１参照）、波長変換材料のリングの一部分が、入力光２１０のビームの一部分の支持台７０５からの反射を妨害する可能性がある。この妨害は、第１の反射体１２０から波長変換材料１３０で覆われた支持台７０５の部分に反射される入力光２１０のビームの数を減らすように、収容バンク支持台１１５（図７には図示せず）の上の光源２０５の位置、分布、及び／又は整列を調節することによって、少なくとも部分的に軽減することができる。

図８は、波長変換装置のさらに別の実施の断面図を示す。図８は、装置１００に概ね類似する波長変換装置８００を示し、同じ構成要素に同じ番号が与えられている。装置８００と装置１００の間の違いは、装置８００には第２及び第３のレンズがないことである。上述のように、装置８００は、第１のレンズ１５０と開口１２５の間に配置された差分反射体８０５を備える。差分反射体８０５は、装置１００のダイクロイックコーティングされた平坦面２１５に類似した機能及び構造を有することができる。

差分反射体８０５は、第２の反射体１４５から入力光を受け取り、受け取った入力光２１０の全て又は実質的に全てを、第１のレンズ１５０を通して波長変換材料１３０に向けて反射する。従って、差分反射体は装置８００の第３の反射体として機能する。差分反射体８０５はさらに、第１のレンズ１５０から開口１２５に向かって伝搬する出力光２２２の少なくとも一部分を透過する。

第１のレンズ１５０の形状及びコリメート能力に応じて、出力光２２２のビームは様々な程度の発散、即ち完全にコリメートされることからの異なる量の逸脱を有する可能性がある。第１のレンズ１５０の形状が、装置１００に使用された第１のレンズの形状と同じ場合、装置８００における第２及び第３のレンズの欠如は、出力光２２２のビームを発散させる、即ち、それらが第１のレンズ１５０及び差分反射体８０５から開口１２５に向かって伝搬する際に完全にはコリメートされない可能性がある。

次に図９を参照すると、第１のレンズの別の実施が断面図で示される。図９は、波長変換材料１３０に近接して配置された第１のレンズ９５０を示す。光軸２５０もまた示される。第１のレンズ９５０は、波長変換材料１３０により近い受光面、及び受光面と向き合う凸面９６５を備えることができる。波長変換材料１３０から放射された光は、受光面の全体又は少なくとも一部分を通して第１のレンズ９５０に入る。受光面は平坦部分９５５及び凹面部分９６０を備えることができる。凹面部分９６０は光軸２５０を中心とすることができ、平坦部分９５５は、凹面部分９６０の外周の周りのリングを形成する。幾つかの実施においては、図示しないが、第１のレンズ９５０の受光面は凹面部分のみを備えることができ、平坦部分は無くて良い。

次に図１０を参照すると、波長変換材料支持台１０１０の上に配置された波長変換材料１００５を備える、波長変換のための装置が示される。波長変換材料１００５は、上述の波長変換材料１３０に類似のものとすることができる。入力光ビーム１０１５が波長変換材料１００５に入射し、波長変換材料１００５を励起し、放出光１０２０を放射させる。放出光１０２０は、波長変換材料１００５から、図１０に示すように複数の方向に沿って伝搬することができ、例えば、放出光１０２０はランバート・プロファイルを有することができる。

波長変換材料１００５からの熱散逸を促進するために、波長変換材料１００５の厚さを減らすことができる。波長変換材料１００５の厚さは、波長変換材料支持台１０１０に垂直な方向に計測された寸法である。より薄い波長変換材料１００５は、波長変換材料１００５を損傷し得る高い局所温度を生じる可能性を低くすることができる（改善された熱散逸のため）。

そのようなより薄い波長変換材料１００５の１つの結果は、入力光ビーム１０１５の一部分が波長変換材料によって吸収されない可能性があり、波長変換材料１００５から反射されて未吸収光ビーム１０２５を形成し得ることである。さらに、波長変換材料支持台１０１０は少なくとも部分的に反射性の表面を有することができ、この反射性もまた入力光ビーム２１０の未吸収部分が波長変換材料１００５から反射されることに寄与し得る。

図１０の装置はさらに、未吸収光ビーム１０２５を遮って後方に反射し、波長変換材料１００５に向かって伝搬する逆反射された未吸収光ビーム１０３５を形成する、逆反射体１０３０を備える。この逆反射は、未吸収光ビーム１０２５中の少なくとも幾らかのエネルギーを、波長変換材料１００５をさらに励起するのに使用することを可能にする。種々の光ビームを示すために図１０に示される矢印は、各々のビームの正確な経路を示すことを意図したものではなく、各々の光ビームそれぞれの進行方向を単に示すものである。

図１１は、図１０に示す装置に類似の波長変換装置を示し、同じ構成要素が同じ番号を有する。図１１の装置は、図１１においてはレンズ１１０５が入力光ビーム１０１５を波長変換材料１００５の上に集束させるように使用される点で異なる。さらに別のレンズ１１１０が波長変換材料１００５と逆反射体１０３０との間に配置される。レンズ１１１０は、逆反射された未吸収光ビーム１０３５を波長変換材料１００５の上に集束させるのに使用することができる。

次に図１２を参照すると、波長変換のための装置１２００が断面図で示されている。装置１２００は、波長変換材料支持台１２１０の上に配置された波長変換材料１２０５を備える。波長変換材料１２０５は、波長変換材料１３０及び１００５に類似のものとすることができる。さらに、波長変換材料支持台１２１０は、波長変換材料支持台１３５及び１０１０に類似のものとすることができる。

装置１２００はさらに、ベース反射体１２１５、差分反射体（即ち、第２のレンズ１５５の平坦面２１５）、第１のレンズ１５０、及び逆反射体１２２０を備える。第１のレンズ１５０は波長変換材料１２０５と差分反射体、即ち、平坦面２１５との間に配置される。装置１２００はさらに、第２のレンズ１５５及び第３のレンズ１６０を備え、これらは第１のレンズ１５０と共に、例えば、図２に関連して上述した、３レンズ集光光学系を形成する。この集光光学系は波長変換材料１２０５によって放射された放出光を集光し、放出光の発散を減らして出力光２２２を生成するように構成される。

動作中、ベース反射体１２１５は入力光ビーム２１０を差分反射体（即ち、平坦面２１５）の上に反射し、次にこの差分反射体が入力光ビーム２１０を第１のレンズ１５０を通して波長変換材料１２０５の上に反射する。「入力光ビーム」は、「入力光」と交換可能に使用され、波長変換材料を励起するために光源によって生成される入力光２１０のビームを指す。波長変換材料１２０５は、入力光ビーム２１０の第１の部分を吸収し、励起され、放出光を放射する。放出光の少なくとも一部分が、３レンズ集光光学系の第１のレンズ１５０によって受け取られ、この光学系が放出光の該部分の発散を減らして出力光２２２を形成する。差分反射体は、出力光２２２を少なくとも部分的に透過するように構成される。

入力光ビーム２１０の第２の部分は、波長変換材料１２０５によって吸収されず、波長変換材料１２０５によって反射されて未吸収光ビーム１２２５を形成する。未吸収光ビーム１２２５は、波長変換材料１２０５から、第１のレンズ１５０を通り、差分反射体に向かって伝搬する。次に、差分反射体が未吸収光ビーム１２２５をベース反射体１２１５の上に反射し、次に、このベース反射体１２１５が未吸収光ビーム１２２５を逆反射体１２２０の上に反射する。

波長変換材料１２０５からの未吸収光ビームの経路は、第１のレンズ１５０を通り、差分反射体の上（即ち、平坦面２１５）に至り、次いで、ベース反射体１２１５の上、次に逆反射体１２２０の上に至って、未吸収光路を定める。この未吸収光路は波長変換材料１２０５と逆反射体１２２０との間に広がり、その際、第１のレンズ１５０を通過し、差分反射体及びベース反射体１２１５から反射する。

ひとたび、未吸収光ビーム１２２５が逆反射体１２２０に達すると、逆反射体１２２０は、未吸収光ビームを、未吸収光路に沿って波長変換材料１２０５に戻るように反射する。これは、未吸収光ビーム１２２５を再利用し、波長変換材料１２０５の上に再び向け、波長変換材料１２０５をさらに励起して光を放射させることを可能にすることができる。

未吸収光ビーム１２２５の再利用は、入力光ビーム２１０のより多くのエネルギーが波長変換材料１２０５に吸収され、放出光を発生するために使用されることを可能にすることによって、装置１２００の効率を向上させることができる。第１のレンズ１５０、及び第１のレンズがその一部分を形成する集光光学系を波長変換材料１２０５の近傍に配置することは、集光光学系によって集光／受け取ることができる放出光の部分を最大化するのを可能にし得るが、集光光学系は入力光ビーム２１０、及び未吸収光ビーム１２２５の再利用及び逆反射を妨害する可能性がある。ベース反射体１２１５及び差分反射体の使用は、入力光ビーム２１０を、集光光学系による妨害を減らして、即ち、集光光学系の３つのレンズ１５０、１５５、１６０のうちの第１のレンズ１５０のみを通過させることによって、波長変換材料１２０５の上に向けることを可能にすることができる。

さらに、差分反射体及びベース反射体１２１５の使用はまた、集光光学系と未吸収光ビーム１２２５の逆反射との干渉を減らすことを可能にすることができる。即ち、差分反射体及びベース反射体１２１５の使用により、未吸収光路を、集光光学系の３つのレンズ１５０、１５５、１６０のうちの第１のレンズ１５０のみを通過するように成形することができる。この干渉を減らすことの効果は、未吸収光ビーム１２２５が未吸収光路を２回通る、即ち、一度は逆反射体１２２０に至る経路、及び２回目は逆反射体１２２０から波長変換材料１２０５に向かって戻る経路を通ることが理由で、さらに増加する。

一般に、第１のレンズ１５０、第２のレンズ１５５、及び第３のレンズ１６０を備える集光光学系は、例えば図２に関連して上で説明した集光光学系に類似のものとすることができる。図１２に示すように、第１のレンズ１５０は第１の面２２５、及び第１の面２２５と向き合う凸面２３０を有することができる。第１の面２２５の全て又は一部分を凹面とすることができる。

さらに、図１２は、装置１２００を、３つのレンズ１５０、１５５、１６０を有するものとして示すが、装置１２００は、その集光光学系内により少数のレンズを有することができることも考えられる。例えば、装置１２００は、第１のレンズ１５０だけ、又は第１のレンズ１５０及び第２のレンズ１５５だけを有し得ると考えられる。さらに、装置１２００は、その集光光学系内に３つより多くのレンズを有し得ると考えられる。

さらに、装置１２００において、ベース反射体１２１５及び差分反射体が、入力光ビーム２１０及び未吸収光ビーム１２２５が３レンズ集光光学系の第１のレンズ１５０のみを通過するように配置されているが、他の実施においては、ベース及び差分反射体を、入力光ビーム及び未吸収光ビームのうちの１つ又はそれ以上が集光光学系の２つ又はそれ以上のレンズを通過することができるように、配置することができると考えられる。

さらに、図１２は、１つのみの入力光ビーム２１０及び１つの未吸収光ビーム１２２５を示すが、これは説明を容易にするためだけのものであり、複数の光ビームを入力光として使用することができ、これらのビームは次に複数の未吸収光ビームを生成することになると考えられる。

次に、未吸収光路を考えると、図１２は、未吸収光ビーム１２２５が波長変換材料１２０５から逆反射体１２２０に向かって伝搬するとき、逆反射体１２２０から波長変換材料１２０５に向かって逆方向に伝搬するときと同じ経路を辿ることを示す。このことは、逆反射体１２２０が、それに入射する未吸収光ビーム１２２５に垂直に、又は実質的に垂直に配向されるので可能になる。しかし、他の実施において、未吸収光ビームが逆反射体に向かって伝搬し及びそれから離れるように伝搬するのに同じ経路を進む必要がなく、非限定的な例として、未吸収光路は、未吸収光が波長変換材料から逆反射体に向かって伝搬し、次に逆反射体によって反射されて波長変換材料に向かって戻るように伝搬する際に、閉ループを辿ることができることも考えられる。

幾つかの実施において、逆反射体は、それに入射する未吸収光ビームに対して９０°以外の角度に配向させることができる。幾つかの実施において、付加的な光学構成要素を未吸収光路の中に配置することができ、及び／又はそれを用いて未吸収光路を定めることができることも考えられる。これらの付加的な光学構成要素の例は、レンズ、付加的な反射体などを含むが、それらに限定されない。

次に、装置１２００内で使用される差分反射体の構造及び／又は機能を考えると、この差分反射体は、前述の装置１００、７００、及び／又は８００に関連して説明した差分反射体及び／又は第３の反射体に類似のものとすることができる。幾つかの実施において、差分反射体は、任意のレンズと分離した又はそれに独立な反射体を含むことができることが考えられ、例えば、図８に示す差分反射体８０５を参照されたい。そのような実施において、装置１２００は第２のレンズ又は第３のレンズを有さなくてもよく、或いは、それらのレンズを差分反射体から分離することができる。それゆえに、未吸収光路が図１２に示すものとは異なり得る形状及び／又は長さを有することができると考えられる。

次に、ベース反射体１２１５及び差分反射体の配向及び／又は形状を考えると、１つ又はそれ以上のこれらの反射体は、図１２に示すのとは異なるように配置又は配向させることができると考えられる。例えば、幾つかの実施において、ベース反射体と差分反射体（即ち、平坦面２１５）との間の距離は、波長変換材料１２０５と差分反射体との間の距離よりも小さくすることができると考えられる。さらに、図１２は、ベース反射体１２１５を、波長変換材料支持台１２１０及び差分反射体に平行に配向された平坦反射体として示すが、ベース反射体１２１５を異なるように配向させることができ、並びに／又は、湾曲した及び／若しくは曲がった形状にすることができると考えられる。同様に、差分反射体が、図１２に示すのとは異なり得る配向及び／又は形状を有することができると考えられる。例えば、差分反射体は湾曲した及び／又は曲がった形状にすることができると考えられる。

次に、逆反射体１２２０を考えると、逆反射体１２２０は図１２に示すのと異なるように配置及び／又は配向させることができると考えられる。さらに、逆反射体１２２０は、平坦である必要はなく、湾曲した、ファセット化された、階段状、又は曲がった形状を含むが、それらに限定されない異なる形状を有することができると考えられる。

図１２に示すように、入力光ビーム２１０及び未吸収光ビーム１２２５はベース反射体１２１５と９０°以外の角度を成す。この角度は、これらのビームが波長変換材料１２０５に向かって反射され、及び／又は、波長変換材料１２０５から、３レンズ集光光学系の第１のレンズ１５０のみを通過するように反射されることを可能にすることができる。１つ又はそれ以上の入力光ビーム２１０及び未吸収光ビーム１２２５の、ベース反射体１２１５に対する角度は、図１２に示す角度と異なっても良いと考えられる。さらに又、入力光ビーム２１０のベース反射体１２１５に対する角度は、未吸収光ビーム１２２５のベース反射体１２１５に対する角度と、同じでも異なっても良いと考えられる。

次に、入力光ビーム２１０の波長変換材料１２０５からの、未吸収光ビーム１２２５を形成する部分的反射について考えると、図１２は、入力光ビーム２１０が波長変換材料１２０５の外表面から反射されることを示す。入力光ビーム２１０の部分的な又は全ての反射は、波長変換材料１２０５の外表面からのものであり得るが、入力光ビーム２１０の一部分は、波長変換材料１２０５の１つ又はそれ以上の内側部分により及び波長変換材料支持台１２１０の表面によっても反射され得ると考えられる。

次に図１３を参照すると、装置１２００の集光光学系、波長変換材料１２０５、及び波長変換材料支持台１２１０の断面図が示される。図１３は、第１のレンズ１５０の第１の面２２５と波長変換材料１２０５との間に隙間１３０５が存在し得ることを示す。隙間１３０５は、図２に関して上述した隙間２５５と類似のものとすることができる。図１２及び図１３は、第１のレンズ１５０の第１の面２２５と波長変換材料１２０５との間の隙間を示すが、いくつかの実施において、第１の面２２５と波長変換材料１２０５との間に隙間がなくても良い、即ち、レンズ１５０が波長変換材料１２０５に当接することができることも考えられる。

図１４は、波長変換のための別の装置１４００の断面図を示す。装置１４００は、装置１２００に類似したもので、同じ構成要素が同じ番号を有する。装置１４００と装置１２００の間の違いは、装置１４００が分離したベース反射体１２１５を備えていないことである。装置１４００において、波長変換材料支持台１２１０は反射表面（波長変換材料１２０５が堆積された表面の一部分）を備え、この反射表面がベース反射体として作用し、入力光ビーム２１０を差分反射体（即ち、平坦面２１５）の上に反射し、未吸収光ビーム１２２５を逆反射体１２２０の上に反射する。

図１５は、波長変換のための別の装置１５００の断面図を示す。装置１５００は、支持台の上の波長変換材料、ベース反射体、差分反射体、及び、装置１２００に類似の集光光学系を備え、同じ構成要素が同じ番号を有する。装置１５００と装置１２００との間の主要な違いは、装置１５００が、装置１２００の逆反射体１２２０の代わりに、第１の反射体１２０及び逆反射体１５１５を備えることである。

第１の反射体１２０は、装置１００に関して説明した第１の反射体に類似のものとすることができる。装置１５００内では、１つ又はそれ以上の入力光ビーム２１０を、収容バンク１０５内に収容された１つ又はそれ以上の対応する光源（図示せず）によって生成することができる。収容バンク１０５はまた、装置１００に関して説明したのと類似のものとすることができる。第１の反射体が、入力光ビーム２１０を遮り、それらをベース反射体１２１５の上に反射するように配置される。第１の反射体１２０の形状は、第１の反射体１２０から反射された入力光ビーム２１０の収束性を高めるように構成される。

入力光ビーム２１０は、次にベース反射体１２１５から差分反射体（即ち、平坦面２１５）の上に反射され、この差分反射体が次に入力光ビーム２１０を、第１のレンズ１５０を通して波長変換材料１２０５の上に反射する。入力光ビーム２１０の第１の部分が波長変換材料１２０５によって吸収され、それを励起して放出光を放射させ、この放出光が少なくとも部分的に集光光学系（即ち、レンズ１５０、１５５、及び１６０）によって受け取られて出力光２２２を形成する。

入力光ビーム２１０の第２の部分は、波長変換材料１２０５から反射して未吸収光ビーム１２２５を形成する。第１のレンズ１５０が未吸収光ビーム１２２５を受け取り、これらを差分反射体に向けて透過させ、この差分反射体が次に未吸収光ビーム１２２５をベース反射体１２１５の上に反射する。次に、ベース反射体１２１５が未吸収光ビーム１２２５を第１の反射体１２０の上に反射し、この第１の反射体が次に未吸収光ビームを逆反射体１５１５の上に反射する。

装置１５００は、波長変換材料１２０５から、第１のレンズ１５０を通り、差分反射体の上、ベース反射体１２１５の上、第１の反射体１２０の上、及び逆反射体１５１５の上まで延びる未吸収光路を定める。ひとたび未吸収光ビーム１２２５が逆反射体１５１５に達すると、それらは、未吸収光路に沿って波長変換材料１２０５に戻るように反射される。装置１５００の中には複数の未吸収光ビーム１２２５が存在できるため、各々の未吸収光ビーム１２２５は僅かに異なる未吸収光路を有することができ、これらの光路の全ては、同じ光学構成要素、即ち、波長変換材料１２０５、第１のレンズ１５０、差分反射体、ベース反射体１２１５、第１の反射体１２０、及び逆反射体１５１５によって定められる。本明細書における議論では、これらの未吸収光路の各々を個別に、及び未吸収光路を集合的に指すために「未吸収光路」を使用する。

他の実施において、未吸収光路は図１５に示すのとは異なる形及び／又は長さを有することができると考えられる。例えば、未吸収光路を定める光学構成要素は、異なる位置及び／又は向きにすることができ、並びに／又は、付加的な光学素子を未吸収光路内に配置することができる。さらに、幾つかの実施において、未吸収光路は、未吸収光ビーム１２２５が逆反射体１５１５に向かって及びそれから離れるように伝搬するときに同じ光路を通る代わりに、閉ループを備えることができることも考えられる。

次に逆反射体１５１５を考えると、図１５は逆反射体１５１５がベース反射体１２１５と同一平面にあるように示すが、他の実施においては、逆反射体１５１５を異なる位置及び／又は向きにすることができること、例えば、制限なしに、逆反射体１５１５を、ベース反射体１２１５よりも、第１の反射体１２０により近く又はより遠くにすることができると考えられる。幾つかの実施において、逆反射体１５１５は、ベース反射体１２１５と平行である以外の他の向きにすることができる。幾つかの実施において、逆反射体１５１５は、平坦プレート以外の、湾曲した、ファセット化された、階段状の、又は曲がった形状を含むが、それらに限定されない形状を有することできる。

第１の反射体１２０もまた、湾曲した、ファセット化された、又は階段状のものとすることができる。いくつかの実施において、第１の反射体１２０は放物面形にすることができる。第１の反射体１２０、ベース反射体１２１５、差分反射体、及び第１のレンズ１５０の組み合わせは、入力光ビーム２１０及び逆反射された未吸収光ビーム１２２５の両方を、波長変換材料１２０５において収束させるように構成することができる。さらに、幾つかの実施において、第１の反射体１２０は、出力光２２２の通過のための開口１２５を定めることができる。

図１５に示すように、幾つかの実施において、入力光ビーム２１０を放射する光源（図示せず）を収容バンク１０５の中に収容することができる。幾つかの実施において、収容バンク１０５は冷却板１５０５の上に配置するか又は別様に熱的に結合することができる。さらに、幾つかの実施において、第１の反射体１２０は、装置１５００の光軸１５１０の周りに回転対称である形状を有することができる。そのような実施において、逆反射体１５１５は、収容バンク１０５の直径方向反対側（光軸１５１０に関して）に配置して、逆反射体１５１５が、収容バンク１０５内に収容された光源（図示せず）によって放射された入力光ビーム２１０によって生成される未吸収光ビーム１２２５を受け取り及び反射することを可能にすることができる。逆反射体の位置調整は、図１６〜１８に関連してさらに説明する。

図１６は、装置１５００の切開された上面斜視図を示す。図１６は、収容バンク１０５を収容バンク支持台１１５の上に配置できることを示す。図１５は、収容バンク支持台１１５の代わりに冷却板１５０５を示すが、装置１５００は、収容バンク支持台１１５及び／又は冷却板１５０５のいずれかを備えることができると考えられる。幾つかの実施において、収容バンク支持台１１５は、図１５に示す冷却板１５０５のような冷却板を含むことができ、及び／又はそれに熱的に結合することができる。図を簡単にするために、図１６は逆反射体１５１５の収容バンク支持台１１５への結合を示さないが、逆反射体１５１５は、当技術分野で既知の任意の適切な手段を用いて、収容バンク支持台１１５に固定することができると考えられる。

さらに、図１６は２×４配列の収容位置１１０を有する収容バンク１０５を示すが、収容バンク１０５は任意の他の形状及び／又は収容位置の配列サイズを有することができると考えられる。同様に、逆反射体１５１５が、任意の他の適切な形状及び／又はサイズを有することができると考えられる。図１６は、収容バンク支持台１１５が、環状部材の上に放射状に配置された収容バンク１０５及び逆反射体１５１５を伴う環状部材を備えることを示す。さらに、図１６は、収容バンク１０５及び対応する逆反射体１５１５の交互の配列であって、逆反射体１５１５が、各々の対応する収容バンク１０５の直径方向反対側（光軸１５１０に対して）にある、配置を示す。

図１７は、装置１５００の、別の場合であれば第１の反射体１２０で見えない構成要素を示すために、第１の反射体１２０を透視する方式で描いた上面図を示す。図１７は、逆反射体及び収容バンクの交互の配列を示す。さらに、図１７は、各々の収容バンクが、収容バンク支持台１１５の上に、対応する逆反射体の直径方向反対側（光軸１５１０に対して）に配置されること、例えば、収容バンク１０５ａが逆反射体１５１５ａと直径方向反対側にあり、同様に、収容バンク１０５ｂ及び１０５ｃが、それぞれ逆反射体１５１５ｂ及び１５１５ｃと直径方向反対側にあることを示す。

図１７は、収容バンク及び逆反射体の放射状配置を示すが、各々の収容バンク内に収容された光源によって放射された入力光ビームによって生成される未吸収光ビームが、対応する逆反射体に到達しそれによって反射されることができる限り、収容バンク及び逆反射体を収容バンク支持台１１５の上に、任意の他の適切な配列に配列することができると考えられる。図１８は、１つのそのような他の適切な配列を示し、ここで、収容バンクは収容バンク支持台１１５の一方の側の上に（及び光軸１５１０の一方の側に）互いに平行に配列され、逆反射体もまた互いに平行に、但し、収容バンク支持台１１５の反対側（及び光軸１５１０の反対側に）に配列される。

図１８は、装置１８００の、第１の反射体１２０を透視する方式で示された上面図を示す。装置１８００は、収容バンク支持台１１５の上の収容バンク及び逆反射体の配列を除いて、装置１５００に類似している。装置１８００においては、各々の収容バンクがその隣接する収容バンクに当接し、同様に各々の逆反射体もまたその隣接する逆反射体に当接する。各々の収容バンクは、収容バンク支持台１１５の上で、対応する逆反射体の直径方向反対側（光軸１５１０に対して）に配置され、例えば、収容バンク１０５ｄは、逆反射体１５１５ｄと直径方向反対側にあり、同様に収容バンク１０５ｅ及び１０５ｆはそれぞれ逆反射体１５１５ｅ及び１５１５ｆと直径方向反対側にある。

図１８は、互いに隣り合い互いに当接する分離した収容バンクの一群を示すが、装置１８００は、その代わりに、各々が収容バンク１０５ｄ、１０５ｅ、及び１０５ｆより大きい収容能力（即ち、収容位置の数）を有する１つ又はそれ以上のより大きい収容バンクを備えることができると考えられる。同様に、装置１８００は、各々が逆反射体１５１５ｄ、１５１５ｅ、及び１５１５ｆより大きい面積を有する、１つ又はそれ以上のより大きい逆反射体を備えることができることも考えられる。

次に図１９を参照すると、波長変換のための装置１９００が示される。装置１９００は、波長変換材料１９０５を励起して放出光（図１９には図示せず）を放射させるように構成された入力光ビーム１９２５の第１の部分を吸収するように、及び、入力光ビームの第２の部分を反射して未吸収光ビーム１９３０を形成するように、構成された波長変換材料１９０５を備えた波長変換器を備える。波長変換材料１９０５は、波長変換材料１３０、１００５、及び／又は１２０５と類似のものとすることができる。

装置１９００はさらに、反射体１９１０及び１９１５、並びに、反射体１９１０と反射体１９１５の間に配置されたレンズ１９２０を備える。反射体１９１０は、波長変換材料１９０５から未吸収光ビーム１９３０を受け取り、未吸収光ビーム１９３０を、レンズ１９２０を通して反射して、反射体１９１５の上に入射する反射された未吸収光ビーム１９３５を生成するように配置される。次に反射体１９１５が、反射体１９１０から反射された未吸収光ビーム１９３５を受け取り、反射された未吸収光ビーム１９３５を波長変換材料１９０５の上に反射して第１の逆反射された光ビーム１９４０を形成するように、配置される。

図１９に示すように、装置１９００は、第１の逆反射された光ビーム１９４０が、波長変換材料１９０５の上に、入力光ビーム１９２５又は未吸収光ビーム１９３０のいずれの経路とも異なる及び／又は重ならない経路に沿って入射することを可能にする。それゆえに、第１の逆反射された光ビーム１９４０の一部分が波長変換材料１９０５から反射する場合、その反射された部分は、入力光ビーム１９２５の経路及び／又は入力光ビーム１９２５の光源に向かう経路に沿って伝搬することはない。このことが、次に、第１の逆反射された光ビーム１９４０のいずれかの部分が波長変換材料１９０５から反射し、入力光ビーム１９２５を放射する光源に達し、その光源を潜在的に損傷することの可能性を減らす。

反射された未吸収光ビーム１９３５の経路及び第１の逆反射された光ビーム１９４０の経路は、反射体１９１０及び１９１５並びにレンズ１９２０の位置、配向、及び／又は光学的特性を調節することによって調整することができる。さらに、レンズ１９２０は、波長変換材料１９０５の上に未吸収光ビーム１９３０を、第１の逆反射された光ビーム１９４０の形態で再び集束させるための、両凸レンズ、及び／又は任意の他の適切なレンズを含むことができる。この再集束は、少なくとも部分的に、波長変換材料１９０５からの反射の結果として、未吸収光ビーム１９３０に導入された可能性のあるいずれかの発散を弱めることができる。さらに、レンズ１９２０による再集束は、未吸収光ビーム１９３０のエネルギーを波長変換材料１９０５の小さい面積に集中させ、それにより波長変換材料１９０５によって生成される放出光のより高い強度を達成することができる。

次に図２０を参照すると、波長変換のために使用することができる装置２０００が上面図で示される。装置２０００は、多くの構成要素を装置１９００と共有し、同じ／共有の構成要素は同じ番号を有する。装置２０００と装置１９００の間の違いは、装置２０００が付加的な構成要素、即ち、レンズ２００５及び反射体２０１０を備えることである。レンズ２００５は、反射体２０１０と波長変換材料１９０５との間に配置される。

動作中、装置１９００と同様に、装置２０００は、未吸収光ビーム１９３０から第１の逆反射された光ビーム１９４０を生成する。波長変換材料１９０５は、第１の逆反射された光ビーム１９４０の一部分を吸収することができ、さらに、第１の逆反射された光ビーム１９４０の別の部分を反射し、レンズ２００５を通って反射体２０１０に向かって伝搬する第２の未吸収光ビーム２０１５を形成することができる。

さらに、反射体２０１０は、第２の未吸収光ビーム２０１５を、レンズ２００５を通して波長変換材料１９０５の上に反射し、第２の逆反射された光ビーム２０２０を形成するように構成することができる。第２の逆反射された光ビーム２０２０の一部分を、波長変換材料１９０５が吸収することができ、別の部分を波長変換材料１９０５が反射して、反射体１９１５に向かって伝搬する第３の未吸収光ビーム２０２５を形成することができる。

反射体１９１５は、第３の未吸収光ビーム２０２５を受け取り、レンズ１９２０を通して反射し、反射体１９１０の上に入射する、反射された第３の未吸収光ビーム２０３０を形成するように配置することができる。反射体１９１０は、次に、第３の未吸収光ビーム２０３０を反射体１９１５から受け取り、第３の未吸収光ビーム２０３０を反射して、波長変換材料１９０５の上に入射する第３の逆反射された光ビーム２０３５を形成する。

装置２０００は、入力光ビーム１９２５のエネルギーを、波長変換材料１９０５によって放射される放出光へ変換する効率の向上を可能にすることができ、その理由は、１つの逆反射（装置１９００の場合のような）の代わりに、装置２０００においては、励起入力光の未吸収部分を波長変換材料１９０５の上に３回向け直すことを可能にする３つの逆反射が存在するためである。これらの逆反射サイクルの各々は、波長変換材料１９０５によってこれまで吸収されなかったエネルギーの付加的な部分を放出光に変換する。

各々の逆反射サイクルにおいて未吸収光ビームが辿る経路は、各々の逆反射サイクルにおけるそれぞれの光路を定める反射体及び／又はレンズの、位置、配向、及び／又は光学特性を調節することによって調整することができる。

次に図２１を参照すると、装置２０００の側面図が示される。図２１に示すように、反射体１９１０、１９１５、及び２０１０、並びにレンズ１９２０及び２００５が、波長変換材料１９０５の同じ側に配置される。さらに、レンズ２００５は、波長変換材料１９０５から第２の未吸収光ビーム２０１５を受け取るように配置された平坦面と、平坦面と向き合う凸面とを有するが、それらに限定されない任意の適切な形状を有することができる。様々な光ビームを示すために図２０及び２１に示される矢印は、各々のビームの正確な経路を示すことを意図したものではなく、各々それぞれの光ビームの進行方向を単に示すためのものである。

次に図２２を参照すると、波長変換のための別の装置２２００の断面図が示される。装置２２００は装置１００（例えば、図２に示す）に類似しており、同じ構成要素が同じ番号を有する。装置２２００と装置１００の間の主要な違いは、装置１００とは異なり、装置２２００は第１の反射体１２０を備えないことである。装置２２００において、光源２０５は、入力光ビーム２１０を直接第２の反射体１４５の上に向けるように配置及び／又は配向される。

図２２には１つのみの光源２０５が描かれているが、各々の光源が第２の反射体１４５に対して異なる角度において対応する入力光ビームを放射する複数の光源を使用することができると考えられる。これらの異なる入力光ビームの全体を、波長変換材料１３０の一点又は一区域に収束させることができる。

次に、図２３を参照すると、波長変換のための別の装置２３００の断面図が示される。装置２３００は装置１００（例えば、図２に示す）に類似しており、同じ構成要素が同じ番号を有する。装置２３００と装置１００の間の主要な違いは、装置１００とは異なり、装置２３００は第１の反射体１２０又は第２の反射体１４５を備えていないことである。装置２３００において、光源２０５は、入力光ビーム２１０を直接に第３の反射体、即ち第２のレンズ１５５の平坦面２１５、の上に向けるように配置及び／又は配向される。

図２３には１つのみの光源２０５が描かれているが、各々の光源が第３の反射体に対して異なる角度において対応する入力光ビームを放射する複数の光源を使用することができると考えられる。これらの異なる入力光ビームの全体を、波長変換材料１３０の一点又は一区域に収束させることができる。

上記の実施は例示的なものであり、当業者であれば、添付の特許請求の範囲によってのみ定められる本発明の範囲から逸脱せずに、変更及び修正を加えることができることが意図されている。

Claims (20)

1. 波長変換材料を備えた波長変換器、第１の反射体、第２の反射体、第３の反射体、及び第１のレンズ
   を備えた、波長変換のための装置であって、
   前記第１の反射体は、複数の入力光ビームを前記第２の反射体の上に反射するように構成され、前記第１の反射体は、前記第１の反射体から反射される前記入力光ビームの収束性を高めるように構成された曲率を有し、
   前記第２の反射体は、前記入力光ビームを前記第３の反射体の上に反射するように構成され、
   前記第１のレンズは、前記波長変換器と前記第３の反射体との間に配置され、前記第１のレンズは、前記波長変換器の近傍に配置され、
   前記第３の反射体は、前記入力光ビームを前記第１のレンズを通して前記波長変換材料の上に反射するように構成され、前記入力光ビームは、前記波長変換材料を励起し、前記入力光ビームに対して波長シフトされた放出光を放射させるように構成され、
   前記第１のレンズは、前記放出光の少なくとも一部分を受け取り、前記放出光の前記部分の発散を減らし、そして、前記放出光の前記部分を少なくとも部分的に透過して、前記第３の反射体に向かって伝搬する出力光を形成するように構成され、
   前記第３の反射体は、前記出力光を少なくとも部分的に透過するようにさらに構成される、
   装置。
2. 前記第１のレンズから伝搬する前記出力光を受け取るように構成された第２のレンズをさらに備え、前記第２のレンズは前記出力光の前記発散をさらに減らすように構成される、請求項１記載の装置。
3. 前記第２のレンズは、前記出力光を受け取るように構成された平坦面と、前記平坦面と向き合う凸面とを備え、前記平坦面は前記第３の反射体である、請求項２記載の装置。
4. 前記平坦面は、前記入力光ビームを反射し、前記出力光を透過するように構成されたダイクロイックコーティングを備える、請求項３記載の装置。
5. 前記第２のレンズから伝搬する前記出力光を受け取るように構成された第３のレンズをさらに備え、前記第３のレンズは前記出力光の前記発散をさらに減らすように構成される、請求項４記載の装置。
6. 前記第１のレンズは、前記放出光の前記部分を受け取るように構成された第１の面と、前記第１の面と向き合う対応する凸面とを備える、および
   前記第３のレンズは、前記第２のレンズから前記出力光を受け取るように構成された対応する平坦面と、前記対応する平坦面と向き合う対応する凸面とを備える、
   のうちの１つ又はそれ以上である、請求項５記載の装置。
7. 前記第１の面は、
   対応する平坦面、および
   凹面
   のうちの１つ又はそれ以上を備える、請求項６記載の装置。
8. 前記第１のレンズ、前記第２のレンズ、及び前記第３のレンズのうちの１つ又はそれ以上が半球形である、請求項６記載の装置。
9. 前記第１の反射体は放物面反射体を備える、請求項１記載の装置。
10. 前記放物面反射体は、前記出力光の通過のための開口を定める、請求項９記載の装置。
11. 前記第１の反射体、前記第２の反射体、前記第３の反射体、及び前記第１のレンズは、前記入力光ビームを前記波長変換材料において収束させるように構成される、請求項１記載の装置。
12. 前記波長変換材料は、前記第２の反射体の上に配置され、前記第２の反射体は放熱板の表面を備える、請求項１記載の装置。
13. 前記第２の反射体と前記第１のレンズとの間の第１の距離は、前記波長変換材料と前記第１のレンズとの間の第２の距離に等しいか又はそれより小さい、請求項１記載の装置。
14. 各々が前記入力光ビームのうちの対応する１つを放射するように構成された、複数の光源をさらに備える、請求項１記載の装置。
15. 前記複数の光源は、放熱板に熱的に結合された共通表面の上に取り付けられる、請求項１４記載の装置。
16. 前記入力光ビームは、互いに概ね平行である、請求項１４記載の装置。
17. 前記第１のレンズは、前記波長変換器から隙間を空けられる、請求項１記載の装置。
18. 前記隙間は約１ｍｍ〜約２ｍｍの範囲にある、請求項１７記載の装置。
19. 前記波長変換材料は、蛍光体及び量子ドットのうちの１つを備える、請求項１記載の装置。
20. 前記波長変換材料は、リングとして成形され、前記波長変換器は前記リングの中心の周りに回転可能である、請求項１記載の装置。