JP6988173B2 - 発光装置およびプロジェクター - Google Patents

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Description

本発明は、発光装置およびプロジェクターに関する。
従来、プロジェクターにおいては、光源として超高圧水銀ランプなどの放電ランプが用いられるのが一般的であった。ところが、この種の放電ランプは、寿命が比較的短い、瞬時点灯が難しい、ランプから放射される紫外線が液晶ライトバルブを劣化させる、等の課題がある。そこで、放電ランプに代わる方式の光源を用いたプロジェクターが提案されている。
例えば特許文献１には、励起光を受けて所定の波長帯域光を発する蛍光体層が形成された発光板と、蛍光体層の上面の法線の方向から励起光を蛍光体層に照射する光源と、を備えたプロジェクターの光源装置（発光装置）が記載されている。
特開２０１１−１００１６３号公報
上記のような発光装置では、蛍光体層に光が照射されることにより、蛍光体層の温度が上昇して発光光率が低下する場合がある。このような問題を解決するために、蛍光体層の励起光が照射される照射面を凹凸形状にして表面積を大きくし、放熱性を向上させることが考えられる。
しかしながら、凹凸形状の照射面を有する蛍光体層を含む発光装置では、凹凸形状を構成している凸部の側面に励起光が照射されず、発光光率が低下する場合がある。
本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、発光効率を向上させることができる発光装置を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、高い輝度を有することができるプロジェクターを提供することにある。
本発明に係る発光装置は、
基体と、
光を射出する光源と、
前記基体の第１面に膜状に設けられ、前記光源から射出された光により光を発する蛍光体と、
を含み、
前記蛍光体の前記基体側とは反対側の第２面は、凹凸形状を有し、
前記光源は、前記凹凸形状に対し、斜めに光を照射する。
このような発光装置では、第２面の凹凸形状を構成している凸部の側面を、光源から射出された光によって照射することができる。したがって、このような発光装置では、発光光率を向上させることができる。
本発明に係る発光装置において、
前記光源から射出された光の光軸の方向は、前記凹凸形状を構成している凸部の突出方向と交差してもよい。
このような発光装置では、第２面の凹凸形状を構成している凸部の側面を、光源から射出された光によって照射することができる。
本発明に係る発光装置において、
前記第１面の法線方向から見た平面視における前記凸部の形状は、六角形であってもよい。
本発明に係る発光装置において、
前記蛍光体は、
前記第１面に設けられ、平板状の形状を有する平板部と、
前記平板部から突出している突出部と、
を有し、
前記凹凸形状は、前記平板部および前記突出部によって形成されていてもよい。
このような発光装置では、例えば基体を凹凸形状に加工することなく、蛍光体の第２面を凹凸形状にすることができる。
本発明に係る発光装置において、
前記基体は、
平板状の形状を有する平板部と、
前記平板部から突出している突出部と、
を有し、
前記凹凸形状は、前記平板部および前記突出部によって形成されていてもよい。
このような発光装置では、蛍光体を加工することなく、基体の第１面に蛍光体を成膜するだけで、蛍光体の第２面に凹凸形状を形成することができる。
本発明に係る発光装置において、
前記基体と前記蛍光体との間に設けられたベース層を含み、
前記蛍光体は、前記ベース層を介して、前記第１面に設けられ、
前記ベース層は、
前記第１面に設けられ、平板状の形状を有する平板部と、
前記平板部から突出している突出部と、
を有し、
前記凹凸形状は、前記平板部および前記突出部によって形成されていてもよい。
このような発光装置では、蛍光体または基体を加工することなく、蛍光体の第２面に凹凸形状を形成することができる。
本発明に係る発光装置において、
前記凹凸形状を構成している凸部の突出方向に延びる軸を回転軸として、前記基体を回転させる駆動部を含んでもよい。
このような発光装置では、光源から射出された光によって蛍光体の同じ領域が照射されて該領域が溶解することを抑制することができる。
本発明に係る発光装置において、
前記光源は、
光を射出する発光素子と、
前記発光素子から射出された光の光軸を曲げる光学素子と、
を有してもよい。
このような発光装置では、発光素子から射出された光を、光学素子を介して、蛍光体に入射させることができる。したがって、このような発光装置では、発光素子の配置の自由度を高くすることができる。
本発明に係るプロジェクターは、
基体と、
光を射出する光源と、
前記基体の第１面に膜状に設けられ、前記光源から射出された光により光を発する蛍光体と、
を含み、
前記蛍光体の前記基体側とは反対側の第２面は、凹凸形状を有し、
前記光源は、前記凹凸形状に対し、斜めに光を照射する。
このようなプロジェクターでは、高い輝度を有することができる。
第１実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図。 第１実施形態に係る発光装置を模式的に示す平面図。 第１実施形態に係る発光装置を模式的に示す平面図。 参考例に係る発光装置を模式的に示す断面図。 第１実施形態に係る発光装置を模式的に示す平面図。 第１実施形態の第１変形例に係る発光装置を模式的に示す断面図。 第１実施形態の第２変形例に係る発光装置を模式的に示す断面図。 第１実施形態の第２変形例に係る発光装置を模式的に示す断面図。 第２実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図。 第２実施形態の変形例に係る発光装置を模式的に示す断面図。 第３実施形態に係るプロジェクターを模式的に示す図。 第３実施形態の第１変形例に係るプロジェクターを模式的に示す図。 第３実施形態の第２変形例に係るプロジェクターを模式的に示す図。
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
１． 第１実施形態
１．１． 発光装置
まず、第１実施形態に係る発光装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る発光装置１００を模式的に示す断面図である。図２は、第１実施形態に係る発光装置１００を模式的に示す平面図である。なお、図１は、図２のＩ−Ｉ線断面図である。また、図１および図２では、互いに直交する３軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を図示している。
発光装置１００は、図１および図２に示すように、光源１０と、基体２０と、蛍光体３
０と、を含む。なお、便宜上、図２では、光源１０の図示を省略している。
光源１０は、蛍光体３０を励起状態にする光（励起光）Ｌを射出する。光源１０は、基体２０の第１面２１に対して、斜めに光Ｌを射出する。光源１０から射出された光Ｌ（以下、単に「光Ｌ」ともいう）の光軸Ａは、例えば、第１面２１の法線Ｐと交差する。図示の例では、法線Ｐは、Ｚ軸と平行である。光Ｌは、法線Ｐと交差した方向から蛍光体３０に入射する。光軸Ａは、例えば、光Ｌのうち最も強度が大きい光線と平行な軸である。光軸Ａの方向（光軸Ａの延出方向）は、基体２０の厚さ方向と交差する。法線Ｐと光軸Ａとがなす角度θは、例えば、５°以上４５°以下であり、好ましくは、２０°以上４０°以下である。
光源１０から射出された光Ｌは、例えば、青色光である。光Ｌの波長は、例えば、４３５ｎｍ以上４８０ｎｍ以下である。光源１０は、例えば、レーザーやＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ
Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などの発光素子を含んで構成されている。光源１０は、発光素子がアレイ状に配列することによって構成されていてもよい。
基体２０は、例えば、平板状の形状を有している。基体２０は、第１面２１を有している。図示の例では、第１面２１は、平坦な面である。基体２０の材質は、例えば、Ａｌ、Ｃｕ、ＧａＮ、サファイヤなどである。基体２０は、サファイヤ基板と、第１面２１を有しているＧａＮ層と、が積層されて構成されていてもよい。
蛍光体３０は、基体２０の第１面２１に膜状に設けられている。図示の例では、蛍光体３０は、第１面２１の全面を覆って設けられている。蛍光体３０は、光源１０から射出された光Ｌにより光を発する。具体的には、例えば、蛍光体３０は、光Ｌを吸収し、蛍光により光を発する。蛍光は、特に、蛍光体３０の表面において起こる。光Ｌは、蛍光体３０に入射すれば、基体２０には入射しなくてもよいし入射してもよい。本発明において、蛍光体とは、照射された光により光を発するものをいい、蛍光により光を発するものに限らず、例えば、燐光により光を発するものも含む。
蛍光体３０が発する光は、例えば、黄色光である。蛍光体３０が発する光の波長は、例えば、５８０ｎｍ以上５９５ｎｍ以下である。蛍光体３０の材質は、例えば、サイアロン（シリコン、アルミニウム、酸素、および窒素からなるセラミックス材料）、ＹＡＧ（イットリウムおよびアルミニウムからなるガーネット構造の結晶材料）、ＩｎＧａＮなどである。
蛍光体３０は、例えば、平板部３２と、突出部３４と、を有している。平板部３２は、第１面２１に設けられている。平板部３２は、平板状の形状を有している。平板部３２の厚さ（Ｚ軸方向の大きさ）は、例えば、０．１μｍ以上１０μｍ以下である。
突出部３４は、平板部３２から＋Ｚ軸方向に突出している。突出部３４は、柱状の形状を有している。突出部３４は、上面（図示の例では＋Ｚ軸方向を向く面）３４ａと、側面（図示の例では上面３４ａと直交する面）３４ｂと、を有している。光Ｌは、上面３４ａおよび側面３４ｂに入射する。さらに、光Ｌは、平板部３２の上面３２ａに入射する。
突出部３４は、複数設けられている。複数の突出部３４は、互いに離間して設けられている。図２に示す例では、複数の突出部３４は、平面視において（Ｚ軸方向からみて）、正方格子状に配列されている。光Ｌは、平面視において、Ｘ軸方向またはＹ軸方向から蛍光体３０に入射する。
突出部３４の幅（Ｚ軸方向と直交する方向の大きさ）は、例えば、１０ｎｍ以上５μｍ
以下である。突出部３４の高さ（Ｚ軸方向の大きさ）は、例えば、０．１μｍ以上１０μｍ以下である。隣り合う突出部３４の間隔は、例えば、５ｎｍ以上５μｍ以下である。
突出部３４の平面形状（Ｚ軸方向からみた形状）は、例えば、円形である。なお、図示はしないが、突出部３４の平面形状（法線Ｐ方向からみた平面視における突出部３４の形状）は、楕円形であってもよいし、四角形や六角形（図３参照）などの多角形であってもよい。また、図示の例では、突出部３４の幅は、Ｚ軸方向において変化していないが、変化していてもよい。
蛍光体３０は、第２面３１を有している。第２面３１は、蛍光体３０の基体２０側とは反対側の面である。第２面３１は、凹凸形状を有している。第２面３１の凹凸形状は、平板部３２および突出部３４によって形成されている。第２面３１の凹凸形状は、平板部３２および突出部３４の形状が反映された形状である。光Ｌの光軸Ａの方向は、第２面３１の凹凸形状を構成している凸部３１ａの突出方向（図示の例ではＺ軸方向）と交差する。図示の例では、凸部３１ａは、突出部３４によって構成されている。複数の凸部３１ａの突出方向は、例えば、同じである。
光源１０は、第２面３１の凹凸形状に対し、斜めに光Ｌを照射する。ここで、「第２面３１の凹凸形状に対し、斜めに光Ｌを照射する。」とは、第２面３１の凹凸形状を構成している凸部３１ａの突出方向と、光Ｌの光軸Ａの方向とが交差するように光を照射することをいう。
本実施形態において、「凸部３１ａの突出方向」とは、法線Ｐ方向からみた平面視における突出部３４の底面１３４の中心点Ｃ１と、突出部３４の高さ（法線Ｐ方向における最大寸法）の１／２の位置での、法線Ｐ方向からみた平面視における突出部３４の断面１３６の中心点Ｃ２と、を結ぶ中心線αの方向である。突出部３４の底面は、突出部３４の平板部３２と接触している面である。また、底面１３４の形状が円形以外の場合、「底面１３４の中心点Ｃ１」とは、底面１３４の形状を内部に含む最小の円（最小包含円）の中心である。また、断面１３６の形状が円形以外の場合、「断面１３６の中心点Ｃ２」とは、断面１３６の形状を内部に含む最小の円の中心である。また、「突出部３４の高さの１／２の位置での、突出部３４の断面１３６」とは、突出部３４の高さの１／２の位置での、突出部３４の中心線αと直交する断面のことである。
発光装置１００は、例えば、以下の特徴を有する。
発光装置１００では、基体２０の第１面２１に膜状に設けられ、光源１０から射出された光Ｌにより光を発する蛍光体３０と、を含み、蛍光体３０の基体２０側とは反対側の第２面３１は、凹凸形状を有し、光源１０は、第２面３１の凹凸形状に対し、斜めに光Ｌを照射する。そのため、発光装置１００では、凸部３１ａの側面（突出部３４の側面３４ｂ）を光Ｌによって照射することができる。したがって、発光装置１００では、発光光率を向上させることができる。よって、発光装置１００では、光Ｌの出力を小さくしても、蛍光体３０から射出される光の出力を保つことができる。そのため、発光装置１００では、例えば複数の発光素子によって光源１０を構成する場合、発光素子の数を少なくすることができる。その結果、発光装置１００では、低コスト化を図ることができる。また、発光装置１００では、光Ｌの出力を小さくすることができるので、長寿命化を図ることができる。なお、本発明では、凹凸形状に対し、斜めに光Ｌを照射する、とは、突出部３４の突出方向と光Ｌの光軸Ａの方向とが交差するように、突出部３４に対し光Ｌを照射することを表現している。
例えば、図４に示すように、光源１０１０から射出された光Ｌの光軸Ａが第１面１０２
１の法線Ｐと平行な場合（突出部１０３４の突出方向と光軸Ａの方向が一致する場合）には、蛍光体１０３０の突出部１０３４の側面１０３４ｂに光Ｌが照射されない。発光装置１００では、図４に示すような発光装置に比べて、発光光率を向上させることができる。
さらに、発光装置１００では、例えば凸部３１ａを透過した光Ｌが、該凸部３１ａと隣り合う凸部３１ａ、および平板部３２の少なくとも一方に入射することができる。そのため、発光装置１００では、発光光率を向上させることができる。
さらに、発光装置１００では、複数の突出部３４は、互いに離間して設けられている。そのため、発光装置１００では、複数の突出部３４が互いに連続して設けられている場合に比べて、蛍光体３０の全表面積を大きくすることができる。したがって、発光装置１００では、放熱性を向上させることができる。
発光装置１００では、光源１０から射出された光Ｌの光軸Ａの方向は、第２面３１の凹凸形状を構成している凸部３１ａの突出方向と交差する。そのため、発光装置１００では、凸部３１ａの側面を光Ｌによって照射することができる。
発光装置１００では、蛍光体３０は、第１面２１に設けられ、平板状の形状を有する平板部３２と、平板部３２から突出している突出部３４と、を有し、第２面３１の凹凸形状は、平板部３２および突出部３４によって形成されている。そのため、発光装置１００では、例えば基体２０を凹凸形状に加工（パターニング）することなく、蛍光体３０の第２面３１を凹凸形状にすることができる。
なお、図５に示すように、複数の突出部３４は、平面視において、三角格子状に配列されていてもよい。この場合、光Ｌは、Ｘ軸に対して６０°傾いた方向、またはＸ軸方向から蛍光体３０に入射する。なお、便宜上、図５では、光源１０の図示を省略している。
また、図示はしないが、複数の突出部３４は、平面視において、ストライプ状に設けられていてもよい。
また、図１に示す例では、突出部３４の突出方向は、法線Ｐ方向と一致していたが、これに限定されず、突出方向は、法線Ｐ方向と一致していなくてもよい。突出方向が法線Ｐ方向と一致していない場合、例えば、法線Ｐと光軸Ａとは、平行であってもよい。
１．２． 発光装置の製造方法
次に、第１実施形態に係る発光装置１００の製造方法について、図面を参照しながら説明する。
図１に示すように、基体２０の第１面２１に、蛍光体３０を形成する。具体的には、まず、例えば、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、スパッタ法などにより発光膜（図示せず）を成膜する。次に、例えば、フォトリソグラフィーおよびエッチングにより、発光膜をパターニングする。エッチングは、基体２０が露出する前に、停止される。これにより、平板部３２および突出部３４を有する蛍光体３０を形成することができる。
次に、第１面２１に対して光Ｌを斜めに射出することができる位置に、光源１０を配置する。
以上の工程により、発光装置１００を製造することができる。
１．３． 発光装置の変形例
１．３．１． 第１変形例
次に、第１実施形態の第１変形例に係る発光装置について、図面を参照しながら説明する。図６は、第１実施形態の第１変形例に係る発光装置１１０を模式的に示す断面図である。なお、図６および以下に示す図７，８では、互いに直交する３軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を図示している。
以下、第１実施形態の第１変形例に係る発光装置１１０において、上述した発光装置１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。このことは、以下に示す第１実施形態の第２変形例に係る発光装置において、同様である。
上述した発光装置１００では、図１に示すように、蛍光体３０の第２面３１の凹凸形状は、蛍光体３０の平板部３２および突出部３４によって形成されていた。これに対し、発光装置１１０では、図６に示すように、第２面３１の凹凸形状は、基体２０の平板部２２および突出部２４によって形成されている。第２面３１の凹凸形状は、平板部２２および突出部２４の形状が反映された形状である。基体２０の第１面２１は、凹凸形状を有している。
基体２０は、平板部２２と、突出部２４と、を有している。平板部２２は、平板状の形状を有している。
突出部２４は、平板部２２から＋Ｚ軸方向に突出している。突出部２４は、柱状の形状を有している。突出部２４は、上面（図示の例では＋Ｚ軸方向を向く面）２４ａと、側面（図示の例では上面２４ａと直交する面）２４ｂと、を有している。光Ｌは、上面２４ａに設けられた蛍光体３０、および側面２４ｂに設けられた蛍光体３０に入射する。さらに、光Ｌは、平板部２２の上面２２ａに設けられた蛍光体３０に入射する。光Ｌの光軸Ａは、上面２４ａの法線Ｒと交差する。図示の例では、法線Ｒは、Ｚ軸と平行である。
突出部２４は、複数設けられている。複数の突出部２４は、互いに離間して設けられている。突出部２４の形状および大きさ、さらに複数の突出部２４の配列については、上述した蛍光体３０の突出部３４についての説明を適用することができる。凸部３１ａは、突出部２４を含んで構成されている。
ここで、本実施形態において、「凸部３１ａの突出方向」とは、法線Ｐ方向からみた平面視における突出部２４の底面１２４の中心点Ｃ３と、突出部２４の高さ（法線Ｒ方向における最大寸法）の１／２の位置での、法線Ｐ方向からみた平面視における突出部２４の断面１２６の中心点Ｃ４と、を結ぶ中心線βの方向である。突出部２４の底面は、突出部２４の平板部２２と接触している面である。なお、「底面１２４の中心点Ｃ３」、「断面１２６の中心点Ｃ４」、「突出部２４の高さの１／２の位置での、突出部２４の断面１２６」の説明については、上述した「底面１３４の中心点Ｃ１」、「断面１３６の中心点Ｃ２」、「突出部３４の高さの１／２の位置での、突出部３４の断面１３６」の説明を、それぞれ適用することができる。
蛍光体３０は、平板部２２および突出部２４を覆って設けられている。蛍光体３０の厚さは、突出部２４の高さよりも小さい。
発光装置１１０の製造方法では、例えばフォトリソグラフィーおよびエッチングにより基板をパターニングして、平板部２２および突出部２４を有する基体２０を形成する。次に、基体２０の第１面２１に、例えば、ＣＶＤ法やスパッタ法などにより蛍光体３０を成
膜する。
発光装置１１０は、上述した発光装置１００と同様の効果を有することができる。
発光装置１１０では、基体２０は、平板状の形状を有する平板部２２と、平板部２２から突出している突出部２４と、を有し、第２面３１の凹凸形状は、平板部２２および突出部２４によって形成されている。そのため、発光装置１１０では、蛍光体３０をパターニングすることなく、基体２０の第１面２１に蛍光体３０を成膜するだけで、蛍光体３０の第２面３１に凹凸形状を形成することができる。
１．３．２． 第２変形例
次に、第１実施形態の第２変形例に係る発光装置について、図面を参照しながら説明する。図７は、第１実施形態の第２変形例に係る発光装置１２０を模式的に示す断面図である。
上述した発光装置１００では、図１に示すように、蛍光体３０の第２面３１の凹凸形状は、蛍光体３０の平板部３２および突出部３４によって形成されていた。これに対し、発光装置１２０では、図７に示すように、第２面３１の凹凸形状は、ベース層４０の平板部４２および突出部４４によって形成されている。第２面３１の凹凸形状は、平板部４２および突出部４４の形状が反映された形状である。
ベース層４０は、基体２０の第１面２１に設けられている。ベース層４０は、基体２０と蛍光体３０との間に設けられている。ベース層４０の材質は、基体２０の材質と異なる。ベース層４０の材質は、例えば、ＧａＮやＩｎＧａＮなどの半導体材料である。
ベース層４０は、平板部４２と、突出部４４と、を有している。平板部４２は、第１面２１に設けられている。平板部４２は、平板状の形状を有している。
突出部４４は、平板部４２から＋Ｚ軸方向に突出している。突出部４４は、柱状の形状を有している。突出部４４は、上面（図示の例では＋Ｚ軸方向を向く面）４４ａと、側面（図示の例では上面４４ａと直交する面）４４ｂと、を有している。光Ｌは、上面４４ａに設けられた蛍光体３０、および側面４４ｂに設けられた蛍光体３０に入射する。さらに、光Ｌは、平板部４２の上面４２ａに設けられた蛍光体３０に入射する。
突出部４４は、複数設けられている。複数の突出部４４は、互いに離間して設けられている。突出部４４の形状および大きさ、さらに複数の突出部４４の配列については、上述した蛍光体３０の突出部３４についての説明を適用することができる。凸部３１ａは、突出部４４を含んで構成されている。
ここで、本実施形態において、「凸部３１ａの突出方向」とは、法線Ｐ方向からみた平面視における突出部４４の底面１４４の中心点Ｃ５と、突出部４４の高さ（法線Ｐ方向における最大寸法）の１／２の位置での、法線Ｐ方向からみた平面視における突出部４４の断面１４６の中心点Ｃ６と、を結ぶ中心線γの方向である。突出部４４の底面は、突出部４４の平板部４２と接触している面である。なお、「底面１４４の中心点Ｃ５」、「断面１４６の中心点Ｃ６」、「突出部４４の高さの１／２の位置での、突出部４４の断面１４６」の説明については、上述した「底面１３４の中心点Ｃ１」、「断面１３６の中心点Ｃ２」、「突出部３４の高さの１／２の位置での、突出部３４の断面１３６」の説明を、それぞれ適用することができる。
蛍光体３０は、平板部４２および突出部４４を覆って設けられている。蛍光体３０は、
ベース層４０を介して、基体２０の第１面２１に設けられている。蛍光体３０の厚さは、突出部４４の高さよりも小さい。
発光装置１２０の製造方法では、基体２０の第１面２１に、例えば、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法やＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法などによりベース膜（図示せず）を成膜し、フォトリソグラフィーおよびエッチングにより、発光膜をパターニングする。エッチングは、基体２０が露出する前に、停止される。これにより、平板部４２および突出部４４を有するベース層４０を形成することができる。次に、ベース層４０上に、例えば、ＣＶＤ法やスパッタ法などにより蛍光体３０を成膜する。
発光装置１２０は、上述した発光装置１００と同様の効果を有することができる。
発光装置１２０では、基体２０と蛍光体３０との間に設けられたベース層４０を含み、蛍光体３０は、ベース層４０を介して、第１面２１に設けられ、ベース層４０は、第１面２１に設けられ、平板状の形状を有する平板部４２と、平板部４２から突出している突出部４４と、を有し、第２面３１の凹凸形状は、平板部４２および突出部４４によって形成されている。そのため、発光装置１２０では、蛍光体３０または基体２０をパターニングすることなく、蛍光体３０の第２面３１に凹凸形状を形成することができる。
なお、図８に示すように、発光装置１２０は、平板部４２を有しておらず、突出部４４は、第１面２１に設けられていてもよい。この場合、蛍光体３０は、突出部４４および第１面２１を覆って設けられている。この場合、突出部４４の底面は、突出部４４の基体２０と接触している面である。
２． 第２実施形態
２．１． 発光装置
次に、第２実施形態に係る発光装置について、図面を参照しながら説明する。図９は、第２実施形態に係る発光装置２００を模式的に示す断面図である。なお、図９では、互いに直交する３軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を図示している。
以下、第２実施形態に係る発光装置２００において、上述した発光装置１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
発光装置２００では、図９に示すように、光源１０は、光を射出する発光素子１２と、発光素子１２からの光の光軸Ａを曲げる光学素子１４と、を有している点において、上述した発光装置１００と異なる。さらに、発光装置２００の光源１０は、集光光学系１６と、レンズ１８と、を有している。
発光素子１２は、例えば、レーザー、ＬＥＤなどである。発光素子１２は、例えば、複数（図示の例では３つ）設けられている。図示の例では、発光素子１２は、Ｚ軸方向に光を射出する。
発光素子１２から射出された光は、集光光学系１６に入射する。集光光学系１６は、複数の凸レンズであるレンズ１６ａと、複数のレンズ１６ａを介した光が共通して入射する凸レンズであるレンズ１６ｂと、を有している。集光光学系１６は、発光素子１２から射出された光の光軸Ａ上に配置され、複数の発光素子１２から射出された光を集光する。
集光光学系１６から射出された光は、レンズ１８に入射する。レンズ１８は、発光素子１２から射出された光を、平行化する。
レンズ１８から射出された光は、光学素子１４に入射する。光学素子１４は、発光素子１２からの光の光軸Ａを曲げて、蛍光体３０の第２面３１の凹凸形状に対して斜めに光を反射させる。これにより、光源１０は、第２面３１の凹凸形状に対し、斜めに光を射出することができる。光学素子１４は、例えば、ミラーである。なお、本発明において、光源１０が第２面３１の凹凸形状に対し斜めに光Ｌを照射する、とは、光源１０からの光Ｌが直接、第２面３１の凹凸形状に対し斜めに照射することも、光学素子１４により光Ｌの光軸Ａを曲げて（光軸Ａの方向を変えて）、光源１０からの光Ｌが第２面３１の凹凸形状に対し斜めに照射されるようにすることも含む表現である。
なお、光源１０からの光Ｌが、第２面３１の凹凸形状に対し斜め照射されるのであれば、光学素子１４は、ミラーに限定されず、例えば、プリズムや回折格子、ハーフミラーなどであってもよい。また、光学素子１４は、計算機合成ホログラム（ＣＧＨ）であってもよい。光学素子１４がＣＧＨである場合は、光源１０から射出される光の強度の均一性が高くなるように、光の強度分布を制御してもよい。
発光装置２００は、上述した発光装置１００と同様の効果を有することができる。
発光装置２００では、光源１０は、光を射出する発光素子１２と、発光素子１２から射出された光の光軸Ａを曲げる光学素子１４と、を有する。そのため、発光装置２００では、発光素子１２から射出された光を、光学素子１４を介して、蛍光体３０に入射させることができる。したがって、発光装置２００では、発光素子１２の配置の自由度を高くすることができる。
２．２． 発光装置の製造方法
次に、第２実施形態に係る発光装置２００の製造方法について、説明する。第２実施形態に係る発光装置２００は、所定の位置に、発光素子１２、光学素子１４、集光光学系１６、およびレンズ１８を配置すること以外は、上述した第１実施形態に係る発光装置１００の製造方法と、基本的に同じである。しがって、その詳細な説明を省略する。
２．３． 発光装置の変形例
次に、第２実施形態の変形例に係る発光装置について、図面を参照しながら説明する。図１０は、第２実施形態に係る発光装置２１０を模式的に示す断面図である。なお、図１０では、互いに直交する３軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を図示している。
以下、第２実施形態の変形例に係る発光装置２１０において、上述した発光装置１００，２００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
発光装置２１０では、図１０に示すように、法線Ｐと平行な軸（仮想軸）Ｑを回転軸として、基体２０を回転させる駆動部５０を含む点において、上述した発光装置２００と異なる。回転軸Ｑは、第２面３１の凹凸形状を構成している凸部３１ａの延出方向に延びる軸である。さらに、発光装置２１０は、支持軸部５２を含む。
駆動部５０は、例えば、モーターである。支持軸部５２は、駆動部５０と基体２０とを接続している。支持軸部５２は、駆動部５０から基体２０までＺ軸方向に延出している。支持軸部５２は、回転軸Ｑ上に設けられている。駆動部５０が駆動することにより、支持軸部５２が回転する。これにより、基体２０は、回転軸Ｑまわりに回転することができる。回転軸Ｑは、平面視における基体２０の中心を通っていてもよい。
発光装置２１０は、上述した発光装置２００と同様の効果を有することができる。
発光装置２１０では、第２面３１の凹凸形状を構成している凸部３１ａの延出方向に延びる軸Ｑを回転軸として、基体２０を回転させる駆動部５０を含む。そのため、発光装置２１０では、光源１０から射出された光によって蛍光体３０の同じ領域が照射されて該領域が溶解することを抑制することができる。
なお、図示はしないが、上述した発光装置１１０，１２０において、光源１０は、発光素子１２、光学素子１４、集光光学系１６、およびレンズ１８を有していてもよい。また、図示はしないが、上述した発光装置１００，１１０，１２０において、駆動部５０および支持軸部５２を含んでいてもよい。
３． 第５実施形態
３．１． プロジェクター
次に、第３実施形態に係るプロジェクターについて、図面を参照しながら説明する。図１１は、第３実施形態に係るプロジェクター５００を模式的に示す図である。
本発明に係るプロジェクターは、本発明に係る発光装置を含む。以下では、本発明に係る発光装置として発光装置２００を含むプロジェクター５００について説明する。
プロジェクター５００は、筐体（図示せず）と、筐体内に備えられている光源モジュール５１０、色分離光学系５２０、液晶ライトバルブ（光変調装置）５３０Ｒ，５３０Ｇ，５３０Ｂ、色合成素子５４０、および投射光学系５５０と、を含む。
プロジェクター５００は、概略すると以下のように動作する。光源モジュール５１０から射出された光は、色分離光学系５２０により複数の色光に分離される。色分離光学系５２０により分離された複数の色光は、それぞれ対応する液晶ライトバルブ５３０Ｒ，５３０Ｇ，５３０Ｂに入射して変調される。液晶ライトバルブ５３０Ｒ，５３０Ｇ，５３０Ｂにより変調された複数の色光は、色合成素子５４０に入射して合成される。色合成素子５４０により合成された光は、投射光学系５５０によりスクリーン５６０に拡大投射され、フルカラーの投射画像が表示される。
以下、プロジェクター５００の各構成要素について説明する。
光源モジュール５１０は、発光装置２００と、コリメート光学系５１１と、レンズアレイ５１２，５１３と、偏光変換素子５１４と、重畳レンズ５１５と、を含む。
発光装置２００は、光源１０から射出された光を受けて蛍光体３０から発せられた光を射出する。蛍光体３０は、例えば、光源１０から射出された青色光を受けて、黄色光を発する。光学素子１４は、ハーフミラーである。光源１０から射出された青色光の一部は、光学素子１４を透過する。
コリメート光学系５１１は、蛍光体３０から発せられた光の広がりを抑えるレンズ５１１ａと、レンズ５１１ａから射出された光を平行化するレンズ５１１ｂと、を有し、全体として蛍光体３０から発せられた光を平行化する。レンズ５１１ａ，５１１ｂは、凸レンズで構成されている。
レンズアレイ５１２，５１３は、コリメート光学系５１１から射出された光の輝度分布を均一化する。レンズアレイ５１２は、複数のレンズ５１２ａを有している。レンズアレイ５１３は、複数のレンズ５１３ａを有している。レンズ５１２ａは、レンズ５１３ａと
１対１で対応している。コリメート光学系５１１から射出された光は、複数のレンズ５１２ａに空間的に分かれて入射する。レンズ５１２ａは、入射した光を対応するレンズ５１３ａに結像させる。これにより、複数のレンズ５１３ａの各々に、二次光源像が形成される。なお、レンズ５１２ａ，５１３ａの外形形状は、液晶ライトバルブ５３０Ｒ，５３０Ｇ，５３０Ｂの画像形成領域の外形形状と略相似形となっている。
偏光変換素子５１４は、レンズアレイ５１２，５１３から射出された光の偏光状態を揃える。偏光変換素子５１４は、例えば、入射した光を、Ｐ偏光として射出する。
重畳レンズ５１５は、偏光変換素子５１４から射出された光を被照明領域にて重畳させる。重畳レンズ５１５から射出された光は、空間的に分割された後、重畳されることにより輝度分布が均一化される。
色分離光学系５２０は、ダイクロイックミラー５２１，５２２と、ミラー５２３，５２４，５２５，５２６と、リレーレンズ５２７，５２８と、フィールドレンズ５２９Ｒ，５２９Ｇ，５２９Ｂと、を含む。ダイクロイックミラー５２１，５２２は、例えば、ガラス表面に誘電体多層膜を積層したものである。ダイクロイックミラー５２１，５２２は、所定の波長帯域の色光を選択的に反射させ、それ以外の波長帯域の色光を透過させる特性を有している。ここでは、ダイクロイックミラー５２１，５２２は、緑色光を反射させる。
重畳レンズ５１５から射出された光は、黄色光Ｙであり、ダイクロイックミラー５２１に入射する。黄色光Ｙのうちの赤色光Ｒは、ダイクロイックミラー５２１を通ってミラー５２３に入射し、ミラー５２３で反射してフィールドレンズ５２９Ｒに入射する。赤色光Ｒは、フィールドレンズ５２９Ｒにより平行化された後に、液晶ライトバルブ５３０Ｒに入射する。
黄色光Ｙのうちの緑色光Ｇは、ダイクロイックミラー５２１で反射した後、さらにダイクロイックミラー５２２で反射してフィールドレンズ５２９Ｇに入射する。緑色光Ｇは、フィールドレンズ５２９Ｇにより平行化された後に、液晶ライトバルブ５３０Ｇに入射する。
光学素子１４を透過した青色光Ｂは、ミラー５２４で反射した後、ダイクロイックミラー５２１，５２２、リレーレンズ５２７を通ってミラー５２５で反射し、さらに、リレーレンズ５２８を通ってミラー５２６で反射してフィールドレンズ５２９Ｂに入射する。青色光Ｂは、フィールドレンズ５２９Ｂにより平行化された後に、液晶ライトバルブ５３０Ｂに入射する。
液晶ライトバルブ５３０Ｒ，５３０Ｇ，５３０Ｂは、例えば、透過型の液晶ライトバルブ等の光変調装置により構成される。液晶ライトバルブ５３０Ｒ，５３０Ｇ，５３０Ｂは、画像情報を含んだ画像信号を供給するＰＣ等の信号源（図示略）と電気的に接続されている。液晶ライトバルブ５３０Ｒ，５３０Ｇ，５３０Ｂは、供給された画像信号に基づいて、入射光を画素ごとに変調して画像を形成する。液晶ライトバルブ５３０Ｒ，５３０Ｇ，５３０Ｂは、それぞれ赤色画像、緑色画像、青色画像を形成する。液晶ライトバルブ５３０Ｒ，５３０Ｇ，５３０Ｂにより変調された光（形成された画像）は、色合成素子５４０に入射する。
色合成素子５４０は、ダイクロイックプリズム等により構成される。ダイクロイックプリズムは、４つの三角柱プリズムが互いに貼り合わされた構造になっている。三角柱プリズムにおいて貼り合わされる面は、ダイクロイックプリズムの内面になる。ダイクロイックプリズムの内面に、赤色光が反射し緑色光が透過するミラー面と、青色光が反射し緑色
光が透過するミラー面とが互いに直交して形成されている。ダイクロイックプリズムに入射した緑色光は、ミラー面を通ってそのまま射出される。ダイクロイックプリズムに入射した赤色光、青色光は、ミラー面で選択的に反射あるいは透過して、緑色光の射出方向と同じ方向に射出される。このようにして３つの色光（画像）が重ね合わされて合成され、合成された色光が投射光学系５５０によってスクリーン５６０に拡大投射される。
プロジェクター５００は、発光効率を向上させることができる発光装置２００を含む。そのため、プロジェクター５００は、高い輝度を有することができる。
プロジェクター５００では、光学素子１４は、ハーフミラーである。そのため、プロジェクター５００では、光源モジュール５１０を複数用いなくても、赤色光、緑色光、および青色光を射出することができ、小型化を図ることができる。
なお、上記の例では、光変調装置として透過型の液晶ライトバルブを用いたが、液晶以外のライトバルブを用いてもよいし、反射型のライトバルブを用いてもよい。このようなライトバルブとしては、例えば、反射型の液晶ライトバルブや、デジタルマイクロミラーデバイス（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）が挙げられる。また、投射光学系の構成は、使用されるライトバルブの種類によって適宜変更される。
３．２． プロジェクターの変形例
３．２．１． 第１変形例
次に、第３実施形態の第１変形例に係るプロジェクターについて、図面を参照しながら説明する。図１２は、第３実施形態の第１変形例に係るプロジェクター６００を模式的に示す図である。
以下、第３実施形態の第１変形例に係るプロジェクター６００において、上述したプロジェクター５００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
上述したプロジェクター５００では、図１１に示すように、発光装置２００を含んでいた。これに対し、プロジェクター６００では、図１２に示すように、発光装置２１０を含む。なお、本発明に係るプロジェクターは、発光装置２００，２１０に限定されず、本発明に係る発光装置を含むことができる。
プロジェクター６００は、上述したプロジェクター５００と同様の効果を有することができる。
プロジェクター６００では、発光装置２１０を含むため、光源１０から射出された光によって蛍光体３０の同じ領域が照射されて該領域が溶解することを抑制することができる。
３．２．２． 第２変形例
次に、第３実施形態の第２変形例に係るプロジェクターについて、図面を参照しながら説明する。図１３は、第３実施形態の第２変形例に係るプロジェクター７００を模式的に示す図である。
以下、第３実施形態の第２変形例に係るプロジェクター７００において、上述したプロジェクター５００，６００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
上述したプロジェクター５００では、図１１に示すように、光学素子１４は、ハーフミラーであった。これに対し、プロジェクター７００では、図１３に示すように、光学素子１４は、ミラーであり、発光素子１２から射出された光を透過しない。
プロジェクター７００では、光源モジュール７１０を含む。光源モジュール７１０は、発光素子１２と、集光光学系１６と、レンズアレイ５１２，５１３と、偏光変換素子５１４と、 重畳レンズ５１５と、を含む。光源モジュール７１０は、青色光Ｂを射出する。光源モジュール７１０から射出された青色光Ｂは、フィールドレンズ５２９Ｒを通って、液晶ライトバルブ５３０Ｂに入射する。
なお、プロジェクター７００では、光源モジュール５１０は、発光装置２１０を含む。また、色分離光学系５２０は、ダイクロイックミラー５２２、ミラー５２４，５２５，５２６、およびリレーレンズ５２７，５２８を有しておらず、緑色光Ｇを反射させるミラー７２２を有している。
プロジェクター７００は、上述したプロジェクター５００と同様の効果を有することができる。
本発明は、本願に記載の特徴や効果を有する範囲で一部の構成を省略したり、各実施形態や変形例を組み合わせたりしてもよい。
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
１０…光源、１２…発光素子、１４…光学素子、１６…集光光学系、１６ａ，１６ｂ…レンズ、１８…レンズ、２０…基体、２１…第１面、２２…平板部、２２ａ…上面、２４…突出部、２４ａ…上面、２４ｂ…側面、３０…蛍光体、３１…第２面、３２…平板部、３２ａ…上面、３４…突出部、３４ａ…上面、３４ｂ…側面、４０…ベース層、４２…平板部、４２ａ…上面、４４…突出部、４４ａ…上面、４４ｂ…側面、５０…駆動部、５２…支持軸部、１００，１１０，１２０…発光装置、１２４…底面、１２６…断面、１３４…底面、１３６…断面、１４４…底面、１４６…断面、２００，２１０…発光装置、５００…プロジェクター、５１０…光源モジュール、５１１…コリメート光学系、５１１ａ，５１１ｂ…レンズ、５１２…レンズアレイ、５１２ａ…レンズ、５１３…レンズアレイ、５１３ａ…レンズ、５１４…偏光変換素子、５１５…重畳レンズ、５２０…色分離光学系、５２１，５２２…ダイクロイックミラー、５２３，５２４，５２５，５２６…ミラー、５２７，５２８…リレーレンズ、５２９Ｒ，５２９Ｇ，５２９Ｂ…フィールドレンズ、５３０Ｒ，５３０Ｇ，５３０Ｂ…液晶ライトバルブ、５４０…色合成素子、５５０…投射光学系、５６０…スクリーン、６００，７００…プロジェクター、７１０…光源モジュール、７２２…ミラー、１０１０…光源、１０２０…基体、１０３０…蛍光体、１０３４…突出部、１０３４ｂ…側面

Claims (7)

  1. 基体と、
    光を射出する光源と、
    前記基体の第１面に膜状に設けられ、前記光源から射出された光により光を発する蛍光体と、
    を含み、
    前記蛍光体の前記基体側とは反対側の第２面は、凹凸形状を有し、
    前記光源は、前記凹凸形状に対し、斜めに光を照射し、
    前記第１面の法線方向から見た平面視における、前記凹凸形状を構成している凸部の形状は、六角形であり、
    前記基体は、
    平板状の形状を有する平板部と、
    前記平板部から突出している突出部と、
    を有し、
    前記凹凸形状は、前記平板部および前記突出部によって形成されている、発光装置。
  2. 基体と、
    光を射出する光源と、
    前記基体の第１面に膜状に設けられ、前記光源から射出された光により光を発する蛍光体と、
    前記基体と前記蛍光体との間に設けられたベース層と、
    を含み、
    前記蛍光体の前記基体側とは反対側の第２面は、凹凸形状を有し、
    前記光源は、前記凹凸形状に対し、斜めに光を照射し、
    前記第１面の法線方向から見た平面視における、前記凹凸形状を構成している凸部の形状は、六角形であり、
    前記蛍光体は、前記ベース層を介して、前記第１面に設けられ、
    前記ベース層は、
    前記第１面に設けられ、平板状の形状を有する平板部と、
    前記平板部から突出している突出部と、
    を有し、
    前記凹凸形状は、前記平板部および前記突出部によって形成されている、発光装置。
  3. 請求項１または２において、
    前記光源から射出された光の光軸の方向は、前記凹凸形状を構成している凸部の突出方向と交差する、発光装置。
  4. 請求項１ないし３のいずれか１項において、
    前記凹凸形状を構成している凸部の突出方向に延びる軸を回転軸として、前記基体を回転させる駆動部を含む、発光装置。
  5. 請求項１ないし４のいずれか１項において、
    前記光源は、
    光を射出する発光素子と、
    前記発光素子から射出された光の光軸を曲げる光学素子と、
    を有する、発光装置。
  6. 基体と、
    光を射出する光源と、
    前記基体の第１面に膜状に設けられ、前記光源から射出された光により光を発する蛍光体と、
    を含み、
    前記蛍光体の前記基体側とは反対側の第２面は、凹凸形状を有し、
    前記光源は、前記凹凸形状に対し、斜めに光を照射し、
    前記第１面の法線方向から見た平面視における、前記凹凸形状を構成している凸部の形状は、六角形であり、
    前記基体は、
    平板状の形状を有する平板部と、
    前記平板部から突出している突出部と、
    を有し、
    前記凹凸形状は、前記平板部および前記突出部によって形成されている、プロジェクター。
  7. 基体と、
    光を射出する光源と、
    前記基体の第１面に膜状に設けられ、前記光源から射出された光により光を発する蛍光体と、
    前記基体と前記蛍光体との間に設けられたベース層と、
    を含み、
    前記蛍光体の前記基体側とは反対側の第２面は、凹凸形状を有し、
    前記光源は、前記凹凸形状に対し、斜めに光を照射し、
    前記第１面の法線方向から見た平面視における、前記凹凸形状を構成している凸部の形状は、六角形であり、
    前記蛍光体は、前記ベース層を介して、前記第１面に設けられ、
    前記ベース層は、
    前記第１面に設けられ、平板状の形状を有する平板部と、
    前記平板部から突出している突出部と、
    を有し、
    前記凹凸形状は、前記平板部および前記突出部によって形成されている、プロジェクタ
    ー。
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