JP6432559B2 - Phosphor device, lighting apparatus and projector apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、蛍光体に励起光を照射して発光された発光光を出射させる蛍光体デバイス、
この蛍光体デバイスを用いて各色の照明光を出力する照明装置、及びこの照明装置から出
力される照明光を用いてカラー画像として投影するプロジェクタ装置に関する。
The present invention relates to a phosphor device that emits emitted light emitted by irradiating phosphor with excitation light,
The present invention relates to an illumination device that outputs illumination light of each color using this phosphor device, and a projector device that projects as a color image using illumination light output from the illumination device.
光源装置には、光源から出力された励起光を照射することにより当該励起光の波長と異
なる波長の光を発光する発光体を用いたものがある。この光源装置は、例えば照明装置や
画像表示装置等の種々の光源として利用されている。
このような光源装置は、一般的に光源として例えば半導体光源として発光ダイオード(
LED)、レーザダイオード(LD)が多く用いられている。蛍光体は、例えば透明なシ
リコーン又はエポキシ樹脂等を樹脂性バインダとし、この樹脂性バインダ中に複数散在さ
せることにより発光層を形成している。
Some light source devices use a light emitter that emits light having a wavelength different from the wavelength of the excitation light by irradiating the excitation light output from the light source. This light source device is used as various light sources such as a lighting device and an image display device.
Such a light source device generally has a light-emitting diode (for example, a semiconductor light source as a light source).
LED) and laser diode (LD) are often used. For example, a transparent phosphor or epoxy resin or the like is used as a resinous binder, and a plurality of phosphors are dispersed in the resinous binder to form a light emitting layer.
この樹脂性バインダは、半導体光源からの励起光によって劣化、或いは特に励起光の強
度が強い場合にダメージが加わる。又、蛍光体を散在するシリコーン又はエポキシ樹脂等
の樹脂は、熱伝導率が低いので、蛍光体の温度上昇が起こり、この温度上昇によって蛍光
体から発光される発光波長にシフトが生たり或いは発光強度が低下する温度消光等の現象
が発生する。このため、光源装置としての輝度が低下してしまう。
This resinous binder is deteriorated by excitation light from a semiconductor light source, or damaged when the intensity of excitation light is particularly strong. In addition, since the resin such as silicone or epoxy resin in which the phosphor is scattered has low thermal conductivity, the temperature of the phosphor increases, and the emission wavelength emitted from the phosphor shifts or emits light due to this temperature increase. Phenomena such as temperature quenching where the strength decreases occur. For this reason, the brightness | luminance as a light source device will fall.
このような樹脂性バインダの例えば透明なシリコーン又はエポキシ樹脂に代わる部材と
して例えば特許文献1は、透光性の無機材料、例えばガラスを用いることを開示し、特許
文献2、3は、それぞれ熱伝導の高いセラミクスを用いることを開示する。
For example,
しかしながら、上記透光性のセラミクスを用いたバインダ(透光性セラミクスバインダ
)を用いて形成した蛍光体の発光層は、先の樹脂性バインダを用いて形成した蛍光体の発
光層の置き換えで使用されることが多い。このため、透光性セラミクスバインダは、発光
体から発光光を発光させる光源装置として適した構造になっていない。
However, the phosphor light-emitting layer formed using the above-mentioned light-transmitting ceramic binder (translucent ceramic binder) is used to replace the phosphor light-emitting layer formed using the previous resinous binder. Often done. For this reason, the translucent ceramic binder does not have a structure suitable as a light source device that emits emitted light from a light emitter.
本発明の目的は、発光体から発光光を発光させるために適した構造を有し、発光体から
発光された発光光を効率高く出射できる蛍光体デバイス、照明装置及びプロジェクタ装置
を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a phosphor device, an illuminating device, and a projector device that have a structure suitable for emitting emitted light from a light emitter, and that can efficiently emit light emitted from the light emitter. is there.
本発明の主要な局面に係る蛍光体デバイスは、蛍光体と無機材料とが焼結されてなる焼結体が錐体形状に形成され、かつ前記錐体形状の側面を交差して互いに対向する第1と第2の底面を形成し、前記第1の底面と前記第2の底面のうち面積の小さい第1の底面と前記側面とに、励起光、及び前記励起光が前記蛍光体に照射されることにより励起されて発光する発光光とを反射する反射層を形成し、前記焼結体の前記第2の底面に、前記励起光及び前記発光光を透過する反射防止膜を直接形成し、前記第2の底面を励起光の入射口とすると共に前記蛍光体から発光された発光光の出射口とする。 Phosphor device according to the main aspect of the present invention, a sintered body in which the phosphor and an inorganic material formed by sintering is formed in cone shape, and face each other so as to intersect the side surface of the cone-shaped First and second bottom surfaces are formed , and excitation light and excitation light are applied to the phosphor on the first bottom surface and the side surface having a smaller area among the first bottom surface and the second bottom surface. A reflection layer that reflects the emitted light that is excited and emitted, and an antireflection film that transmits the excitation light and the emitted light is directly formed on the second bottom surface of the sintered body. The second bottom surface is used as an entrance for excitation light and an exit for emitted light emitted from the phosphor.
本発明の主要な局面に係る照明装置は、前記蛍光体デバイスと、励起光を出力する励起
光源と、前記励起光源から出力された前記励起光を前記蛍光体デバイスに照射する照射光
学系と、前記蛍光体デバイスから発光された前記発光光を照明光として取り出す発光光取
出光学系とを具備する。
An illumination apparatus according to a main aspect of the present invention includes the phosphor device, an excitation light source that outputs excitation light, an irradiation optical system that irradiates the phosphor device with the excitation light output from the excitation light source, A emitted light extraction optical system that extracts the emitted light emitted from the phosphor device as illumination light.
本発明の主要な局面に係るプロジェクタ装置は、前記照明装置と、前記照明装置から出
力された前記照明光を含む各色の光を用いてカラー画像を投影する投影光学系とを有する。
A projector apparatus according to a main aspect of the present invention includes the illumination apparatus and a projection optical system that projects a color image using light of each color including the illumination light output from the illumination apparatus.
本発明によれば、発光体から発光光を発光させるために適した構造を有し、発光体から
発光された発光光を効率高く出射できる蛍光体デバイス、照明装置及びプロジェクタ装置
を提供できる。
According to the present invention, it is possible to provide a phosphor device, an illumination device, and a projector device that have a structure suitable for emitting emitted light from a light emitter and can emit light emitted from the light emitter efficiently.
[第1の実施の形態]
以下、本発明の第1の実施の形態について図面を参照して説明する。
図1(a)(b)は蛍光体デバイスの構造図を示し、同図(a)は外観図、同図(b)
は断面構造図を示す。この蛍光体デバイス1は、例えばAl203等の透光性無機材料(以
下、無機バインダと称する)2と、YAG:Ce等の複数の蛍光体3とを焼結して形成さ
れている。複数の蛍光体3は、無機バインダ2中に例えば一様な間隔で散在している。こ
れら蛍光体3は、例えば青色(波長455〜492nm内の波長値)の励起光Eの照射に
より緑色(波長492〜577nm内の波長値)の発光光を発光する。
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
1A and 1B are structural views of a phosphor device. FIG. 1A is an external view, and FIG.
Shows a cross-sectional structure diagram. The
この蛍光体デバイス1は、無機バインダ2と各蛍光体3とを焼結して例えば四角錐台形
状等の錐台形状に形成されている。なお、蛍光体デバイス1は、錐台形状として四角錐台
形状に限らず、六角錐台形状又は円錐台形状でもよい。
具体的に蛍光体デバイス1は、四角錐台形状を形成するための4つの側面4−1〜4−
4と、互いに平行で対向する2つの底面である第1と第2の面4−5、4−6とから成る
。
4つの側面4−1〜4−4は、それぞれ四角錐台の形状を形成するための斜面を形成す
る。これら側面4−1〜4−4の傾斜角θ、例えば側面4−1と第1の面4−5との成す
角度θは、図1(b)に示すように例えば45°に形成されている。他の各側面4−2〜
4−4と第1の面4−5との成す各傾斜角θも例えば45°に形成されている。
The
Specifically, the
4 and two first and second surfaces 4-5 and 4-6, which are two bottom surfaces facing each other in parallel.
Each of the four side surfaces 4-1 to 4-4 forms a slope for forming a quadrangular frustum shape. The inclination angle θ of the side surfaces 4-1 to 4-4, for example, the angle θ formed by the side surface 4-1 and the first surface 4-5 is, for example, 45 ° as shown in FIG. Yes. Each other side 4-2
Each inclination angle θ formed by 4-4 and the first surface 4-5 is also set to 45 °, for example.
第1の面4−5と第2の面4−6とは、それぞれ錐台形状の斜面である各側面4−1〜
4−4と交差するように設けられている。このうち第1の面4−5は、面積S1を有する
。
第2の面4−6は、面積S2を有する。第1の面4−5の面積S1は、第2の面4−6
の面積S2よりも小さく形成されている。
The first surface 4-5 and the second surface 4-6 are each a side surface 4-1 that is a frustum-shaped inclined surface.
It is provided to cross 4-4. Of these, the first surface 4-5 has an area S1.
The second surface 4-6 has an area S2. The area S1 of the first surface 4-5 is the second surface 4-6.
Is smaller than the area S2.
第1の面4−5及び各側面4−1〜4−4の全面上には、反射層5が成膜されている。
この反射層5は、例えば銀、アルミニウム等の金属反射膜、又は金属酸化物や弗化物を積
層して成る多層光学反射膜により形成されている。この反射層5は、例えば波長455n
m〜577nmの可視領域の波長、すなわち青色の波長領域(455nm〜492nm)
の光及び緑色の波長領域(492nm〜577nm)の光を反射する。これにより、第1
の面4−5及び各側面4−1〜4−4は、反射層5の形成により可視光領域の波長を有す
る蛍光光、すなわち各蛍光体3により発光した発光光を反射する反射面となる。以下、第
1の面4−5を平面反射面4−5と称し、各側面4−1〜4−4を斜面反射面4−1〜4
−4と称する。
The
The
m to 577 nm, visible wavelength, ie blue wavelength range (455 nm to 492 nm)
And light in the green wavelength region (492 nm to 577 nm) are reflected. As a result, the first
The surface 4-5 and the side surfaces 4-1 to 4-4 become reflective surfaces that reflect fluorescent light having a wavelength in the visible light region by the formation of the
-4.
第2の面4−6は、当該蛍光体デバイス1の外部からの励起光Eを入射すると共に、各
蛍光体3により発光した発光光を当該蛍光体デバイス1の外部に出射する。この第2の面
4−6は、以下、入射・出射面4−6と称する。この入射・出射面4−6上には、薄膜の
反射防止膜6が形成されている。この反射防止膜6は、例えば波長400nm〜700n
mの可視領域の光の反射を防止する。この反射防止膜6は、例えば金属酸化物、弗化物等
から成る。これら金属酸化物、弗化物の代表的なものには、例えばTiO2、MgF2、
SiO2、Al2O3などがある。この反射防止膜6は、例えば可視光線の波長よりも小
さい波長のピッチの微細な凹凸形状の反射防止構造に形成してもよい。この反射防止膜6
は、例えば、蛍光体デバイス1を製造するときの焼結時に型から転写して形成したり、エ
ッチングにより形成される。
The second surface 4-6 receives excitation light E from the outside of the
Prevents reflection of light in the visible region of m. The antireflection film 6 is made of, for example, a metal oxide or fluoride. Typical examples of these metal oxides and fluorides include TiO2, MgF2,
There are SiO2, Al2O3, and the like. The antireflection film 6 may be formed, for example, in an antireflection structure having a fine concavo-convex shape with a pitch having a wavelength smaller than the wavelength of visible light. This antireflection film 6
Is formed, for example, by transferring from a mold at the time of sintering when manufacturing the
このような蛍光体デバイス1であれば、例えば青色(波長455〜492nm内の波長
値)の励起光Eが入射・出射面4−6から蛍光体デバイス1内に入射すると、この励起光
Eは、無機バインダ2中に散在している複数の蛍光体3に照射される。これら蛍光体3は
、それぞれ励起光Eの照射により励起されて任意の波長分布を持って発光する。例えば各
蛍光体3は、例えば緑色(波長492〜577nm内の波長値)の発光光を発光する。こ
れら蛍光体3は、それぞれ四方に均等な光量で発光するので、各蛍光体3から発光される
各発光光は、それぞれ無機バインダ2中の全方向に放射される。
In the case of such a
このうち各蛍光体3から入射・出射面4−6に向かった各発光光は、当該入射・出射面
4−6を透過して蛍光体デバイス1の外部に向けて出射する。
各蛍光体3から平面反射面4−5に向かって放射された各発光光は、当該平面反射面4
−5に形成されている反射層5で反射して入射・出射面4−6に向かい、この入射・出射
面4−6を透過して蛍光体デバイス1の外部に向けて出射する。
各蛍光体3から各斜面反射面4−1〜4−4に向かって放射された各発光光は、それぞ
れ各斜面反射面4−1〜4−4に形成されている反射層5で反射して入射・出射面4−6
に向かう。
又、各蛍光体3から放射された各発光光の中には、平面反射面4−5に形成されている
反射層5で反射し、続いて斜面反射面4−1〜4−4に形成されている反射層5で反射し
て入射・出射面4−6に向かい、この入射・出射面4−6を透過して蛍光体デバイス1の
外部に向けて出射する発光光もある。
これら斜面反射面4−1〜4−4は、それぞれ四角錐の各側面で例えば45°の斜面に
形成されているので、これら斜面反射面4−1〜4−4で反射した各発光光は、それぞれ
入射・出射面4−6に効率よく導かれ、入射・出射面4−6を透過して蛍光体デバイス1
の外部に向けて出射する。
Among these, each light emitted from each
Each emitted light emitted from each
The light is reflected by the
The emitted light emitted from the
Head for.
Further, each emitted light emitted from each
Since these slope reflecting surfaces 4-1 to 4-4 are formed on, for example, 45 ° slopes on the respective sides of the quadrangular pyramids, the emitted light reflected by these slope reflecting surfaces 4-1 to 4-4 is The
It emits toward the outside.
このように上記第1の実施の形態によれば、複数の蛍光体3が散在する無機バインダ2
を四角錐台形状に形成し、この四角錐台形状に4つの斜面反射面4−1〜4−4と、互い
に平行な平面反射面4−5と入射・出射面4−6とを設け、これら斜面反射面4−1〜4
−4と平面反射面4−5とに反射層5を形成したので、各蛍光体3から全方向に発光され
た発光光は、直接入射・出射面4−6から蛍光体デバイス1の外部に向けて出射されたり
、平面反射面4−5や各斜面反射面4−1〜4−4に形成されている反射層5でそれぞれ
反射してから入射・出射面4−6を通って蛍光体デバイス1の外部に向けて出射されるも
のとなり、各蛍光体3から発光された発光光を効率良く蛍光体デバイス1の外部に出射で
きる。
蛍光体デバイス1は、錐台形状として四角錐台形状に限らず、六角錐台形状又は円錐台
形状であっても、上記第1の実施の形態と同様の効果を奏することが出来る。
Thus, according to the first embodiment, the
Are formed in a quadrangular frustum shape, and four inclined surface reflecting surfaces 4-1 to 4-4, a plane reflecting surface 4-5 and an incident / exiting surface 4-6 parallel to each other are provided in the quadrangular frustum shape, These slope reflecting surfaces 4-1 to 4
-4 and the flat reflective surface 4-5 are formed with the
The
[第2の実施の形態]
次に、本発明の第2の実施の形態について図面を参照して説明する。
図2は蛍光体デバイス1を用いた照明装置10の構成図を示す。なお、図1(a)(b
)と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
励起光源としての半導体レーザ11が設けられている。この半導体レーザ11は、励起
光Eとして例えば青色の波長領域(455〜492nm)内の波長値の励起レーザ光(以
下、励起レーザ光Eと称する)を出力する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 2 shows a configuration diagram of an
The same parts as those in FIG.
A
この半導体レーザ11から出力される励起レーザ光Eの光路上には、コリメータレンズ
12と、発光光取出光学系としてのダイクロイックミラー13と、照射光学系としての集
光光学系14とが設けられている。
コリメータレンズ12は、半導体レーザ11から出力される励起レーザ光Eをコリメー
トする。
集光光学系14は、半導体レーザ11から出力された励起レーザ光Eを蛍光体デバイス
12に向けて集光して照射する。
A
The
The condensing
ダイクロイックミラー13は、コリメータレンズ12によりコリメートされた励起レー
ザ光Eを透過すると共に、蛍光体デバイス1で発光して当該蛍光体デバイス1の外部に出
射され、集光光学系14を通って入射する発光光Hを反射して照明光として取り出す。す
なわち、ダイクロイックミラー13は、青色の波長領域(455〜492nm)内の波長
値の励起レーザ光Eを透過すると共に、蛍光体デバイス1で発光した緑色の波長領域(4
92〜577nm)内の波長値の発光光を反射する。
The
92 to 577 nm) is reflected.
このような照明装置であれば、半導体レーザ11から青色の波長値の励起レーザ光Eが
出力されると、この励起レーザ光Eは、コリメータレンズ12によりコリメートされてダ
イクロイックミラー13に入射する。この励起レーザ光Eは、ダイクロイックミラー13
を透過し、集光光学系14により集光された蛍光体デバイス1に照射される。
With such an illumination device, when the excitation laser light E having a blue wavelength value is output from the
, And the
この蛍光体デバイス1では、上記同様に、励起光Eが入射・出射面4−6から蛍光体デ
バイス1内に入射すると、無機バインダ2中に散在している複数の蛍光体3は、それぞれ
例えば緑色の波長値の発光光を発光する。これら発光光は、直接入射・出射面4−6から
蛍光体デバイス1の外部に向けて出射されたり、平面反射面4−5や各斜面反射面4−1
〜4−4に形成されている反射層5でそれぞれ反射してから入射・出射面4−6を通って
される。
蛍光体デバイス1から出射された緑色の波長値の発光光は、集光光学系14を通ってダ
イクロイックミラー13に入射し、このダイクロイックミラー13で反射して照明光とし
て取り出す。
In this
The light is reflected by the
The emitted light of the green wavelength value emitted from the
このように上記第2の実施の形態によれば、蛍光体デバイス1を備え、半導体レーザ1
1から出力された青色の波長値の励起レーザ光Eをコリメータレンズ12、ダイクロイッ
クミラー13、集光光学系14を通して蛍光体デバイス1に照射し、この蛍光体デバイス
1から出射された緑色の波長値の発光光Hを集光光学系14を通してダイクロイックミラ
ー13により取り出すので、蛍光体デバイス1から効率良く取り出された各蛍光体3から
例えば緑色の波長値の発光光を照明光として出力できる。
Thus, according to the second embodiment, the
1 is emitted to the
[第3の実施の形態]
次に、本発明の第3の実施の形態について図面を参照して説明する。
図3は蛍光体デバイス1を用いた照明装置20の構成図を示す。なお、図1(a)(b
)及び図2と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
基板21上には、2つの蛍光体デバイス1、1が一体的に配置されている固定されてい
る。これら蛍光体デバイス1、1は、第2の面である各入射・出射面4−6を同一平面上
に配置し、かつ一体的に形成されている。これら蛍光体デバイス1、1は、励起レーザ光
Eの照射範囲内に配置されている。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 3 shows a configuration diagram of an
) And the same parts as those in FIG.
On the
このような照明装置であれば、半導体レーザ11から青色の波長値の励起レーザ光Eが
出力されると、この励起レーザ光Eは、コリメータレンズ12によりコリメートされてダ
イクロイックミラー13に入射する。この励起レーザ光Eは、ダイクロイックミラー13
を透過し、集光光学系14により集光された2つの蛍光体デバイス1、1に照射される。
With such an illumination device, when the excitation laser light E having a blue wavelength value is output from the
And the two
これら蛍光体デバイス1、1では、それぞれ上記同様に、励起レーザ光Eが入射・出射
面4−6から各蛍光体デバイス1、1内に入射すると、各蛍光体デバイス1、1の各無機
バインダ2中に散在している複数の蛍光体3は、それぞれ例えば緑色の波長値の発光光を
発光する。これら発光光は、それぞれ直接入射・出射面4−6から蛍光体デバイス1、1
の外部に向けて出射されたり、各平面反射面4−5や各斜面反射面4−1〜4−4でそれ
ぞれ反射してから各入射・出射面4−6を通って効率高く出射される。
各蛍光体デバイス1、1から出射された緑色の波長値の各発光光は、集光光学系14を
通ってダイクロイックミラー13に入射し、このダイクロイックミラー13で反射して照
明光として取り出す。
In these
Or is reflected by each flat reflecting surface 4-5 or each inclined reflecting surface 4-1 to 4-4, and then efficiently emitted through each incident / exiting surface 4-6. .
Each emitted light having a green wavelength value emitted from each
このように上記第3の実施の形態によれば、2つの蛍光体デバイス1、1を一体的に配
置し、かつ励起レーザ光Eの照射範囲内に配置したので、2つの蛍光体デバイス1、1か
ら効率良く取り出された各蛍光体3からの発光光を照明光として出力でき、かつ2つの蛍
光体デバイス1、1から効率良く取り出された各蛍光体3からの発光光を照明光として出
力することで、1つの蛍光体デバイス1から取り出された照明光よりも多くの照明光量の
照明光を取り出すことができる。
As described above, according to the third embodiment, since the two
ところで、照明装置では、励起光源としての半導体レーザ11は、例えば図4(a)に
示すように蛍光体3を含む無機バインダ30の外部に設けたり、同図(b)に示すように
無機バインダ30の内部に設けたものがある。なお、同図(a)において無機バインダ3
0は、基板31上に反射膜32を介して設けられている。又、同図(b)において無機バ
インダ30は、基板33に形成された傾斜面を有する穴部34内に設けられている。基板
33に形成された傾斜面には、反射膜35が形成されている。
このような照明装置において一般的に用いられる蛍光体3は、図5に示すように励起ス
ペクトルS1の長波長側の波長と、発光体3の発光スペクトルS2の短波長側の波長との
一部が重なり合っている。すなわち、発光体3は、発光光3aを発光するが、この発光光
3aは、図6に示すように無機バインダ30内を伝播して他の発光体3に照射されて当該
他の発光体3を励起、すなわち別の賦活原子を励起して蛍光体3の発光強度が低下すると
いう発光の自己吸収という現象が発生するおそれがある。
By the way, in the illumination device, the
0 is provided on the
As shown in FIG. 5, the
これに対して上記第3の実施の形態においては、2つの蛍光体デバイス1、1の各無機
バインダ2中に散在している複数の蛍光体3から発光される例えば緑色の波長値の発光光
は、それぞれ直接各入射・出射面4−6から各蛍光体デバイス1、1の外部に向けて出射
されたり、各平面反射面4−5や各斜面反射面4−1〜4−4でそれぞれ反射してから各
入射・出射面4−6を通って効率高く出射されるので、別の賦活原子を励起して蛍光体3
の発光強度が低下するという発光の自己吸収という現象が発生するおそれがない。なお、
上記第1、2の実施の形態においても発光の自己吸収という現象が発生するおそれがない
。
On the other hand, in the third embodiment, emitted light of, for example, a green wavelength value emitted from the plurality of
There is no possibility of the phenomenon of self-absorption of light emission that the light emission intensity of the light source decreases. In addition,
Also in the first and second embodiments, there is no possibility of the phenomenon of self-absorption of light emission.
[第4の実施の形態]
次に、本発明の第4の実施の形態について図面を参照して説明する。
上記第3の実施の形態では、基板21上に2つの蛍光体デバイス1を配置しているが、
これに限らず、2つ以上の複数の蛍光体デバイス1、1、…、1、例えば図7の外観図に
示すように4つの蛍光体デバイス1を格子状(マトリクス状)に配置されている固定して
もよい。これら蛍光体デバイス1、1、…、1は、図8に示すように第2の面である各入
射・出射面4−6を同一平面上に配置し、かつ一体的に形成されている。これら蛍光体デ
バイス1、1、…、1は、励起レーザ光Eの照射範囲内に配置されている。
なお、複数の蛍光体デバイス1、1、…、1は、4つに限らず、4つ以上を格子状(マ
トリクス状)に配置してもよい。又、複数の蛍光体デバイス1、1、…、1は、格子状(
マトリクス状)に配置するに限らず、一定の間隔毎に縦横方向に配置してもよいし、同心
円状に配置しても良いし、ランダムな位置に配置してもよい。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
In the third embodiment, two
Not limited to this, two or
The plurality of
It is not limited to being arranged in a matrix form, but may be arranged in the vertical and horizontal directions at regular intervals, may be arranged concentrically, or may be arranged at random positions.
このような照明装置であれば、半導体レーザ11から青色の波長値の励起レーザ光Eが
出力されると、この励起レーザ光Eは、コリメータレンズ12によりコリメートされてダ
イクロイックミラー13に入射する。この励起レーザ光Eは、ダイクロイックミラー13
を透過し、集光光学系14により集光された複数の蛍光体デバイス1、1、…、1、例え
ば4つの蛍光体デバイス1、1、…、1に照射される。
With such an illumination device, when the excitation laser light E having a blue wavelength value is output from the
, And the plurality of
これら蛍光体デバイス1、1、…、1では、それぞれ上記同様に、励起レーザ光Eが入
射・出射面4−6から各蛍光体デバイス1内に入射すると、各蛍光体デバイス1、1、…
、1の各無機バインダ2中に散在している複数の蛍光体3は、それぞれ例えば緑色の波長
値の発光光を発光する。これら発光光は、それぞれ直接入射・出射面4−6から蛍光体デ
バイス1の外部に向けて出射されたり、各平面反射面4−5や各斜面反射面4−1〜4−
4に形成されている反射膜5でそれぞれ反射してから各入射・出射面4−6を通って出射
される。
各蛍光体デバイス1、1、…、1から出射された緑色の波長値の各発光光は、集光光学
系14を通ってダイクロイックミラー13に入射し、このダイクロイックミラー13で反
射して照明光として取り出す。
In these
Each of the plurality of
Then, the light is reflected by the
Each emitted light having a green wavelength value emitted from each
このように上記第4の実施の形態によれば、複数、例えば4つの蛍光体デバイス1、1
、…、1を一体的に配置し、かつ励起レーザ光Eの照射範囲内に配置したので、複数の蛍
光体デバイス1、1、…、1から効率良く取り出された各蛍光体3からの発光光を照明光
として出力でき、かつ4つの蛍光体デバイス1、1、…、1から効率良く取り出された各
蛍光体3からの発光光を照明光として出力することで、1つの蛍光体デバイス1から取り
出された照明光よりも多くの照明光量の照明光を取り出すことができる。
As described above, according to the fourth embodiment, a plurality of, for example, four
,..., 1 are integrally disposed and are disposed within the irradiation range of the excitation laser beam E, so that the light emission from each
[第5の実施の形態]
次に、本発明の第5の実施の形態について図面を参照して説明する。
図9は上記図2に示す照明装置10等を用いたプロジェクタ装置40の構成図を示す。
このプロジェクタ装置40は、例えば半導体発光素子を用いたDLP(Digital Light
Processing:登録商標)方式を適用している。このプロジェクタ装置40は、CPU4
1を搭載する。このCPU41には、操作部42と、メインメモリ43と、プログラムメ
モリ44とが接続されている。又、CPU41には、システムバス45を介して入力部4
6と、画像変換部47と、投影処理部48と、音声処理部49とが接続されている。この
うち投影処理部48には、光源部50と、マイクロミラー素子51とが接続されている。
光源部50から出力される照明光の光路上には、ミラー52が配置され、このミラー52
の反射光路上にマイクロミラー素子51が配置されている。このマイクロミラー素子51
の反射光路上に投影レンズ部53が配置されている。音声処理部49には、スピーカ部5
4が接続されている。
[Fifth Embodiment]
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 9 shows a configuration diagram of a projector device 40 using the
The projector device 40 is, for example, a DLP (Digital Light) using a semiconductor light emitting element.
Processing: registered trademark) method is applied. The projector device 40 includes a
1 is installed. An
6, an
A
The
The
4 is connected.
入力部46は、各種規格のアナログ画像信号を入力し、このアナログ画像信号をデジタ
ル化した画像データとしてシステムバス45を通して画像変換部47に送る。
画像変換部47は、スケーラとも称し、入力部46から入力される画像データを投影に
適した所定のフォーマットの画像データに統一処理して投影処理部48に送る。この際、
画像変換部47は、OSD(On Screen Display)用の各種動作状態を示すシンボル等
のデータも必要に応じて画像データに重畳加工し、この加工後の画像データを投影処理部
48に送る。
The
The
The
投影処理部48は、画像変換部47から送られてきた画像データに応じて所定のフォー
マットに従ったフレームレート、例えば60[フレーム/秒」と色成分の分割数、及び表
示階調数を乗算した高速な時分割駆動により空間的光変調素子であるマイクロミラー素子
51を駆動する。
音声処理部49は、PCM(Pulse-Code Modulation)音源等の音源回路を備え、投
影動作時に与えられる音声データをアナログ化し、スピーカ部54を駆動して拡声放音さ
せる、或いは必要によりビープ音等を発生させる。
The
The sound processing unit 49 includes a sound source circuit such as a PCM (Pulse-Cod Modulation) sound source, converts the sound data given during the projection operation into an analog signal, and drives the speaker unit 54 to emit a loud sound, or a beep sound or the like as necessary. Is generated.
マイクロミラー素子51は、例えばWXGA(Wide eXtended Graphic Array)であ
り、複数の微小ミラーをアレイ状に配列、例えば横×縦(1250×800画素)で複数
の微小ミラーを配列して成るもので、これら微小ミラーの各傾斜角度をそれぞれ高速にオ
ン・オフ動作して画像を表示することで、その反射光により光像を形成する。
光源部50は、赤(R)、緑(G)、青(B)の原色光を含む複数色の照明光を循環的
に時分割で順次出射する。この光源部50から順次出射されるRGBの各光は、ミラー5
2で全反射してマイクロミラー素子51に照射される。このマイクロミラー素子51での
反射光で光像が形成され、この形成された光像が投影光学系としての投影レンズ部53を
通してカラー画像として投影対象となるスクリーンに投影表示される。
The
The
2 is totally reflected and irradiated to the
この光源部50は、例えば上記図2に示す照明装置10等を用いてなる。この光源部5
0は、例えば赤(R)の波長領域(622〜777nm)内の波長値のレーザ光を出力す
る半導体レーザと、青(B)の波長領域(455〜492nm)内の波長値のレーザ光を
出力する半導体レーザ11と、この半導体レーザ11から出力されるレーザ光を励起光と
して用い、緑(G)の波長値の発光光を照明光として出力する上記図2に示す照明装置1
0とを有し、これら赤(R)、緑(G)、青(B)の照明光を時分割で順次出射する。
なお、この光源部50は、上記図2に示す照明装置10に限らず、上記図3に示す照明
装置20や、図7に示す複数の蛍光体デバイス1を用いた照明装置を用いてもよい。
The
0 is, for example, a semiconductor laser that outputs laser light having a wavelength in the red (R) wavelength region (622 to 777 nm) and a laser light having a wavelength in the blue (B) wavelength region (455 to 492 nm). The
0, and the red (R), green (G), and blue (B) illumination light is sequentially emitted in a time-sharing manner.
The
CPU41は、操作部42からの操作指示を受け、又、メインメモリ43に対してデー
タの読み取り・書き込みを行い、かつプログラムメモリ44に記憶されているプログラム
を実行する。又、CPU41は、システムバス45を介して入力部46と、画像変換部4
7と、投影処理部48と、音声処理部49とをそれぞれ制御する。すなわち、CPU41
は、メインメモリ43及びプログラムメモリ44を用いて本プロジェクタ装置40内の制
御動作を実行する。
メインメモリ43は、例えばSRAMで構成され、CPU41のワークメモリとして機
能する。プログラムメモリ44は、電気的に書換可能な不揮発性メモリで構成され、CP
U41が実行する動作プログラムや各種定型データ等を記憶する。
The
7, the
Performs a control operation in the projector device 40 using the
The
The operation program executed by U41, various fixed data, and the like are stored.
CPU41は、操作部42からのキー操作信号に応じて各種投影動作を実行する。この
操作部42は、本プロジェクタ装置40の本体に設けられるキー操作部と、本プロジェク
タ装置40の専用のリモートコントローラからの赤外光を受光する赤外線受光部とを含み
、ユーザが本体のキー操作部又はリモートコントローラで操作したキーに基づくキー操作
信号をCPU41に直接送る。
The
このような構成であれば、各種規格のアナログ画像信号が入力部46に入力すると、こ
の入力部46は、アナログ画像信号をデジタル化した画像データとしてシステムバス45
を通して画像変換部47に送る。
この画像変換部47は、入力部46から入力される画像データを投影に適した所定のフ
ォーマットの画像データに統一処理すると共に、OSD用の各種動作状態を示すシンボル
等のデータも必要に応じて画像データに重畳加工し、この加工後の画像データを投影処理
部48に送る。
With such a configuration, when analog image signals of various standards are input to the
To the
The
この投影処理部48は、画像変換部47から送られてきた画像データに応じて所定のフ
ォーマットに従ったフレームレート、例えば60[フレーム/秒」と色成分の分割数、及
び表示階調数を乗算した高速な時分割駆動により空間的光変調素子であるマイクロミラー
素子51を駆動する。
このマイクロミラー素子51は、投影処理部48の駆動によって複数の微小ミラーの各
傾斜角度をそれぞれ高速にオン・オフ動作して画像を表示することで、その反射光により
光像を形成する。
The
The
一方、光源部50は、例えば上記図2に示す照明装置10から出力される緑(G)の照
明光と、半導体レーザ11から出力される青(B)の波長値のレーザ光と、別の半導体レ
ーザから出力される赤(R)の波長値のレーザ光とを循環的に時分割で照明光として順次
出射する。この光源部50から順次出射されるRGBの照明光は、ミラー52で全反射し
てマイクロミラー素子51に照射される。このマイクロミラー素子51での反射光で光像
が形成され、この形成された光像が投影光学系としての投影レンズ部53を通してカラー
画像として投影対象となるスクリーンに投影表示される。
これと共に音声処理部49は、投影動作時に与えられる音声データをアナログ化し、ス
ピーカ部54を駆動して拡声放音させる、或いは必要によりビープ音等を発生させる。
On the other hand, the
At the same time, the audio processing unit 49 converts the audio data given during the projection operation into an analog signal, and drives the speaker unit 54 to emit a loud sound or generate a beep sound or the like as necessary.
このように上記第5の実施の形態によれば、光源部50として上記図2に示す照明装置
10や、上記図3に示す照明装置20、図7に示す複数の蛍光体デバイス1を用いた照明
装置を用いてプロジェクタ装置40を構成したので、蛍光体デバイス1から効率良く取り
出された各蛍光体3からの発光光を照明光としてカラー画像をスクリーンに投影表示でき
る。
As described above, according to the fifth embodiment, the
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要
旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示され
ている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実
施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実
施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
以下、本発明の出願当初の特徴点について説明する。
請求項1に対応する発明は、少なくとも蛍光体を含有して錐体状に形成され、かつ前記
錐体状の斜面を交差して互いに対向するそれぞれ面積の異なる第1と第2の面を形成し、
前記第1と前記第2の面とのうち前記面積の小さい前記第1の面と前記斜面とに反射層を
形成し、前記面積の大きい前記第2の面に反射防止層を形成し、前記第2の面を励起光の
入射口とすると共に前記蛍光体から発光された発光光の出射口とすることを特徴とする蛍
光体デバイスである。
請求項2に対応する発明は、請求項1に対応する蛍光体デバイスにおいて、前記錐体状
として四角錐体状、六角錐体状、四角錐台形状又は円錐状を含むことを特徴とする。
Hereinafter, the characteristic points at the beginning of the application of the present invention will be described.
The invention corresponding to claim 1 is formed in the shape of a cone containing at least a phosphor, and forms first and second surfaces having different areas across the cone-shaped slope and facing each other. And
Forming a reflection layer on the first surface having the small area and the inclined surface of the first and second surfaces, forming an antireflection layer on the second surface having the large area, and The phosphor device is characterized in that the second surface serves as an entrance for excitation light and an exit for emitted light emitted from the phosphor.
According to a second aspect of the present invention, in the phosphor device according to the first aspect, the pyramid shape includes a quadrangular pyramid shape, a hexagonal pyramid shape, a quadrangular pyramid shape, or a conical shape.
請求項3に対応する発明は、請求項1又は2に対応する蛍光体デバイスにおいて、前記
蛍光体を含有する無機材料を焼結して前記錐体状に形成することを特徴とする。
The invention corresponding to claim 3 is the phosphor device corresponding to claim 1 or 2, characterized in that the inorganic material containing the phosphor is sintered and formed into the cone shape.
請求項4に対応する発明は、請求項1乃至3のうちいずれか1項に対応する蛍光体デバ
イスにおいて、前記反射層は、可視光領域の波長を有する前記蛍光体から発光された前記
発光光を反射し、前記反射防止層は、前記発光光を透過することを特徴とする。
The invention corresponding to claim 4 is the phosphor device according to any one of
請求項5に対応する発明は、請求項1乃至4のうちいずれか1項に対応する蛍光体デバ
イスにおいて、前記反射防止層は、反射防止膜により形成、又は可視光領域の波長の長さ
よりも小さい長さのピッチを有する凹凸形状に形成されていることを特徴とする。
The invention corresponding to claim 5 is the phosphor device according to any one of
請求項6に対応する発明は、請求項1乃至5のうちいずれか1項に記載の蛍光体デバイ
スを複数配置してなることを特徴とする。
請求項7に対応する発明は、請求項6に対応する蛍光体デバイスにおいて、前記複数の
蛍光体デバイスは、格子状に配置されていることを特徴とする。
The invention corresponding to claim 6 is characterized in that a plurality of the phosphor devices according to any one of
The invention corresponding to claim 7 is the phosphor device corresponding to claim 6, wherein the plurality of phosphor devices are arranged in a grid pattern.
請求項8に対応する発明は、請求項6又は7に対応する蛍光体デバイスにおいて、前記
複数の蛍光体デバイスは、前記各第2の面を同一平面上に配置して一体的に形成されてい
ることを特徴とする。
The invention corresponding to claim 8 is the phosphor device corresponding to claim 6 or 7, wherein the plurality of phosphor devices are integrally formed with the second surfaces arranged on the same plane. It is characterized by being.
請求項9に対応する発明は、請求項6、7又は8に対応する蛍光体デバイスにおいて、
前記複数の蛍光体デバイスは、前記励起光の照射範囲内に配置されることを特徴とする。
The invention corresponding to claim 9 is the phosphor device corresponding to claim 6, 7 or 8,
The plurality of phosphor devices are arranged in an irradiation range of the excitation light.
請求項10に対応する発明は、請求項1乃至9のうちいずれか1項に記載の蛍光体デバ
イスと、励起光を出力する励起光源と、前記励起光源から出力された前記励起光を前記蛍
光体デバイスに照射する照射光学系と、前記蛍光体デバイスから発光された前記発光光を
照明光として取り出す発光光取出光学系とを具備することを特徴とする照明装置である。
請求項11に対応する発明は、請求項10に対応する照明装置において、前記発光光取
出光学系は、前記励起光を透過し、かつ前記蛍光体デバイスから発光された前記発光光を
反射するダイクロイックミラーを有することを特徴とする。
The invention corresponding to claim 10 is the phosphor device according to any one of
The invention corresponding to claim 11 is the illuminating device corresponding to claim 10, wherein the emitted light extraction optical system transmits the excitation light and reflects the emitted light emitted from the phosphor device. It has a mirror.
請求項12に対応する発明は、請求項10、11のうちいずれか1項に対応する照明装
置と、前記照明装置から出力された前記照明光を含む各色の光をカラー画像として投影す
る投影光学系とを有することを特徴とするプロジェクタ装置である。
The invention corresponding to claim 12 is an illumination device corresponding to any one of
1:蛍光体デバイス、2:透光性無機材料(無機バインダ)、3:蛍光体、4−1〜4
−4:側面、4−5:第1の面(平面反射面)、4−6:第2の面(入射・出射面)、5
:反射層、6:反射防止膜、11:半導体レーザ、12:コリメータレンズ、13:ダイ
クロイックミラー、14:集光光学系、20:照明装置、21:基板、40:プロジェク
タ装置、41:CPU、42:操作部、43:メインメモリ、44:プログラムメモリ、
45:システムバス、46:入力部、47:画像変換部、48:投影処理部、49:音声
処理部、50:光源部、51:マイクロミラー素子、52:ミラー、53:投影レンズ部
、54:スピーカ部。
1: phosphor device, 2: translucent inorganic material (inorganic binder), 3: phosphor, 4-1-4
-4: side surface, 4-5: first surface (planar reflective surface), 4-6: second surface (incident / exit surface), 5
: Reflection layer, 6: antireflection film, 11: semiconductor laser, 12: collimator lens, 13: dichroic mirror, 14: condensing optical system, 20: illumination device, 21: substrate, 40: projector device, 41: CPU, 42: operation unit, 43: main memory, 44: program memory,
45: System bus, 46: Input unit, 47: Image conversion unit, 48: Projection processing unit, 49: Audio processing unit, 50: Light source unit, 51: Micromirror element, 52: Mirror, 53: Projection lens unit, 54 : Speaker part.
Claims (11)
前記焼結体の前記第2の底面に、前記励起光及び前記発光光を透過する反射防止膜を直接形成し、
前記第2の底面を励起光の入射口とすると共に前記蛍光体から発光された発光光の出射口とすることを特徴とする蛍光体デバイス。 Sintered body in which the phosphor and an inorganic material formed by sintering is formed in cone shape, and intersect the side surface of the cone-shaped forming first and second bottom surface opposite to each other, the first Excitation light and emitted light that is excited and emitted by irradiating the phosphor with the excitation light on the first bottom surface and the side surface of the first bottom surface and the second bottom surface that have a small area. Forming a reflective layer to reflect,
An antireflection film that transmits the excitation light and the emitted light is directly formed on the second bottom surface of the sintered body,
A phosphor device characterized in that the second bottom surface serves as an entrance for excitation light and an exit for emitted light emitted from the phosphor.
前記蛍光体デバイスは複数配置され、前記複数の蛍光体デバイスは、基板上に一体的に形成されていることを特徴とする請求項1記載の蛍光体デバイス。 The first bottom surface and the second bottom surface are parallel;
2. The phosphor device according to claim 1, wherein a plurality of the phosphor devices are arranged, and the plurality of phosphor devices are integrally formed on a substrate.
励起光を出力する励起光源と、
前記励起光源から出力された前記励起光を前記蛍光体デバイスに照射する照射光学系と、
前記蛍光体デバイスから発光された前記発光光を照明光として取り出す発光光取出光学系と、
を具備することを特徴とする照明装置。 The phosphor device according to any one of claims 1 to 8 ,
An excitation light source that outputs excitation light;
An irradiation optical system for irradiating the phosphor device with the excitation light output from the excitation light source;
An emitted light extraction optical system for extracting the emitted light emitted from the phosphor device as illumination light;
An illumination device comprising:
前記照明装置から出力された前記照明光を含む各色の光を用いてカラー画像を投影する投影光学系と、
を有することを特徴とするプロジェクタ装置。 The lighting device according to any one of claims 9 and 10,
A projection optical system for projecting a color image using light of each color including the illumination light output from the illumination device;
A projector apparatus comprising:
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