TWI506222B - 螢光體裝置、照明裝置及投影機裝置 - Google Patents
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Description
本申請案就申請日期為2011年9月29日之日本專利申請案第2011-214620號及第2011-214636號主張優先權,包含發明說明、申請專利範圍、圖式及摘要的整個揭示內容完全地援用於此。
本發明係有關於螢光體裝置、使用了此螢光體裝置之照明裝置及投影裝置。
光源裝置方面有使用了藉由照射從光源所輸出之激發光而發出與該激發光之波長不同之波長的光之發光體者。此光源裝置係用作為例如照明裝置或影像顯示裝置等之各種光源。
如此之光源裝置一般而言多半使用發光二極體(LED)、雷射二極體(LD)作為光源(例如半導體光源)。螢光體係以例如透明之聚矽氧或環氧樹脂等作為樹脂性黏合劑,並藉由複數散布於此樹脂性黏合劑中而形成發光層。
此樹脂性黏合劑會因來自半導體光源之激發光而劣化,或尤其在激發光之強度很強之情況下,增加損傷。另外,因為散布有螢光體之聚矽氧或環氧樹脂等的樹脂係熱導率為低,故會引起螢光體之溫度上升,並會因此溫度上升使得從螢光體發出之發光波長發生變動或發生發光強度降低之溫度淬滅(quenching)等之現象。為此,
光源裝置之亮度恐降低。
作為代替如此之樹脂性黏合劑之例如透明的聚矽氧或環氧樹脂之構件,例如特開2003-258308號公報係揭露使用透光性之無機材料(例如玻璃),特開2006-282447號公報、特開2010-024278號公報係分別揭露使用高導熱之陶瓷。
然而,採用使用了上述透光性之陶瓷的黏合劑(透光性陶瓷黏合劑)而形成之螢光體的發光層係以作為使用前述之樹脂性黏合劑而形成之螢光體的發光層之置換的方式而使用居多。為此,透光性陶瓷黏合劑並未呈現作為從發光體予以發出發出光之光源裝置所合適的構造。
本發明之目的係提供具有為了從發光體使發出光予以發出而應用之構造並可高效率地射出從發光體所發出之發出光的螢光體裝置、照明裝置及投影裝置。
本案發明之螢光體裝置係含有螢光體,並係由斜面與互相對向之第一面與第二面所形成之錐體狀,特徵為:前述第一面係面積比前述第二面小,在前述第一面與前述斜面上,具有將從前述螢光體所發出之具有可見光區域之波長的發出光反射之反射層,在前述第二面上,具有使前述發出光透過之防反射層,前述第二面係為激發前述發出光之激發光的入射口且為從前述螢光體所發出之發出光的出射口。
此外,本案發明之螢光體裝置係含有螢光體,並係形成為由斜面及互相對向之第一面與第二面所形成之錐
體狀,特徵為:前述第一面係面積比前述第二面小,在包含前述第一面及前述斜面之一部分的面之側上具有一第一膜,其係使激發前述螢光體之激發光透過,同時將從前述螢光體發出之發出光向前述第二面側反射,使前述發出光從前述第二面透過而予以射出。
此外,根據本案發明,可提供具有為了從發光體使發出光予以發出而應用之構造並可高效率地射出從發光體所發出之發出光的螢光體裝置、照明裝置及投影裝置。
本發明雖係藉由以下之詳細說明及附加圖面而可更充分理解,但其等主要用於說明,並非用來限定本發明之範圍。
以下,就本發明之第一實施形態參照圖面作說明。
圖1A、1B係圖示螢光體裝置之構造圖,圖1A係圖示外觀圖,圖1B係圖示剖面構造圖。此螢光體裝置1係將例如Al2
O3
等之透光性無機材料(以下,稱作無機黏合劑)2與YAG:Ce等之複數個螢光體3燒結而形成。複數個螢光體3係在無機黏合劑2中以例如一樣的間隔散布。此等螢光體3係藉由例如藍色(波長455~492nm內之波長值)的激發光E之照射而發出綠色(波長492~577nm內之波長值)的發出光。
此螢光體裝置1係將無機黏合劑2與各螢光體3燒結而形成為例如四角錐梯形狀等之錐體狀。此外,螢光體
裝置1作為錐體狀不限為四角錐梯形狀,亦可為六角錐體狀、四角錐梯形狀或圓錐狀。
具體而言,螢光體裝置1係由形成為錐體狀用之四個側面4-1~4-4與互相平行地對向之第一面與第二面4-5、4-6所形成。
四個側面4-1~4-4係分別形成為形成四角錐之形狀用的斜面。此等側面4-1~4-4之傾斜角θ,例如側面4-1與第一面4-5所夾的角度θ係如圖1B所示般形成為例如45°。其他各側面4-2~4-4與第一面4-5所夾之各傾斜角θ亦形成為例如45°。
第一面4-5與第二面4-6係設置為分別與錐體狀之斜面的各側面4-1~4-4相交。其中第一面4-5係具有面積S1。第二面4-6係具有面積S2。第一面4-5之面積S1係形成為小於第二面4-6之面積S2。
於第一面4-5及各側面4-1~4-4之整面上係以反射層5作成膜。此反射層5係藉由例如銀、鋁等之金屬反射膜、或以金屬氧化物或氟化物作積層而形成之多層光學反射膜所形成。此反射層5係反射例如波長455nm~577nm的可見區域之波長,亦即藍色之波長區域(455nm~492nm)的光及綠色之波長區域(492nm~577nm)的光。藉此,第一面4-5及各側面4-1~4-4係藉由形成反射層5而成為將具有可見光區域之波長的螢光光(亦即藉由各螢光體3而發光之發出光)反射的反射面。以下,將第一面4-5稱作平面反射面4-5,將各側面4-1~4-4稱作斜面反射面4-1~4-4。
第二面4-6係射入來自該螢光體裝置1之外部的激發光E,同時將藉由各螢光體3所發出之發出光射出至該螢光體裝置1之外部。此第二面4-6以下稱作入射/出射面4-6。於此入射/出射面4-6上係形成有薄膜之防反射膜6。此防反射膜6係防止例如波長400nm~700nm的可見區域以外之波長的光之反射。此防反射膜6係由例如金屬氧化物、氟化物等所形成。此等金屬氧化物、氟化物之具代表性者方面有例如TiO2
、MgF2
、SiO2
、Al2
O3
。此防反射膜6亦可例如形成為比可見光線之波長還小之波長的間距之微細的凹凸形狀之防反射構造。此防反射膜6係例如藉由在製造螢光體裝置1時之燒結時從模具轉印而形成,或蝕刻而形成。
若為如此之螢光體裝置1,在例如藍色(波長455~492nm內之波長值)的激發光E從入射/出射面4-6射入螢光體裝置1內時,此激發光E會照射於散布在無機黏合劑2中之複數個螢光體3。此等螢光體3係分別因激發光E之照射而受激發,並以任意之波長分布而發光。例如各螢光體3係發出例如綠色(波長492~577nm內之波長值)之發出光。因為此等螢光體3係分別在四個方向上以均等之光量發光,故從各螢光體3所發出之各發出光係分別放射於無機黏合劑2中之全方向。
其中從各螢光體3前往入射/出射面4-6之各發出光係透過該入射/出射面4-6而向螢光體裝置1之外部射出。
從各螢光體3向平面反射面4-5所放射之各發出光係由形成於該平面反射面4-5之反射層5反射而前往入射/
出射面4-6,並透過此入射/出射面4-6而向螢光體裝置1之外部射出。
從各螢光體3向各斜面反射面4-1~4-4所放射之各發出光係分別由形成於各斜面反射面4-1~4-4之反射層5反射而前往入射/出射面4-6。
另外,在從各螢光體3所放射之各發出光之中亦有如下之發出光:由形成於平面反射面4-5之反射層5反射,接著由形成於斜面反射面4-1~4-4之反射層5反射而前往入射/出射面4-6,並透過此入射/出射面4-6而向螢光體裝置1之外部射出。
因為此等斜面反射面4-1~4-4係分別在四角錐之各側面形成為例如45°之斜面,故由此等斜面反射面4-1~4-4反射之各發出光係分別高效率地導引至入射/出射面4-6,並透過入射/出射面4-6而向螢光體裝置1之外部射出。
如此依照上述第一實施形態,因為將散布有複數個螢光體3之無機黏合劑2形成為四角錐梯形狀,將四個斜面反射面4-1~4-4與互相平行之平面反射面4-5及入射/出射面4-6設置為此四角錐梯形狀,並於此等斜面反射面4-1~4-4與平面反射面4-5形成反射層5,故從各螢光體3在全方向上發出之發出光係直接從入射/出射面4-6向螢光體裝置1之外部射出,或由形成於平面反射面4-5或各斜面反射面4-1~4-4之反射層5反射而通過入射/出射面4-6而向螢光體裝置1之外部射出,可將從各螢光體3所發出之發出光高效率地射出至螢光體裝置1之外部。
螢光體裝置1作為錐體狀不限為四角錐梯形狀,即使為六角錐體狀、四角錐梯形狀或圓錐狀,亦可發揮與上述第一實施形態同樣的效果。
其次,就本發明之第二實施形態參照圖面作說明。
圖2係圖示使用了螢光體裝置1之照明裝置100的構成圖。此外,與圖1A、1B相同部分方面係附上相同符號而省略其詳細說明。
設有作為激發光源之半導體雷射11。此半導體雷射11係輸出例如藍色之波長區域(455~492nm)內之波長值的激發雷射光(以下,稱作激發雷射光E)作為激發光E。
在從此半導體雷射11所輸出之激發雷射光E之光路徑上,設有準直透鏡12、作為發出光取出光學系統之分色鏡13、以及作為照射光學系統之聚光光學系統14。
準直透鏡12係將從半導體雷射11所輸出之激發雷射光E準直。
聚光光學系統14係將從半導體雷射11所輸出之激發雷射光E向螢光體裝置1聚光而照射。
分色鏡13係使藉由準直透鏡12所準直之激發雷射光E透過,同時將以螢光體裝置1發光而射出至該螢光體裝置1之外部並通過聚光光學系統14而入射之發出光反射而取出作為照明光。亦即,分色鏡13係使藍色之波長區域(455~492nm)內之波長值的激發雷射光E透過,同時將以螢光體裝置1發光之綠色之波長區域(492~577nm)內之波長值的發出光反射。
若為如此之照明裝置,在從半導體雷射11輸出藍色之波長值的激發雷射光E時,此激發雷射光E係藉由準直透鏡12準直而射入分色鏡13。此激發雷射光E係透過分色鏡13,並照射於藉由聚光光學系統14所聚光之螢光體裝置1。
在此螢光體裝置1方面,與上述同樣地,若激發光E從入射/出射面4-6射入螢光體裝置1內,則散布在無機黏合劑2中之複數個螢光體3係分別發出例如綠色之波長值的發出光。此等發出光係直接從入射/出射面4-6向螢光體裝置1之外部射出,或由形成於平面反射面4-5或各斜面反射面4-1~4-4之反射層5分別反射後通過入射/出射面4-6。
從螢光體裝置1所射出之綠色之波長值的發出光係通過聚光光學系統14而射入分色鏡13,由此分色鏡13反射而取出作為照明光。
如此依照上述第二實施形態,因為具備螢光體裝置1,並使從半導體雷射11所輸出之藍色之波長值的激發雷射光E通過準直透鏡12、分色鏡13、聚光光學系統14而照射於螢光體裝置1,且使此從螢光體裝置1所射出之綠色之波長值的發出光通過聚光光學系統14而藉由分色鏡13取出,故可輸出從螢光體裝置1高效率地取出之來自各螢光體3的例如綠色之波長值的發出光作為照明光。
其次,就本發明之第三實施形態參照圖面作說明。
圖3圖示使用了螢光體裝置1之照明裝置100的構成
圖。此外,與圖1A、1B及圖2相同部分方面係附上相同符號而省略其詳細說明。
於基板21上,一體地配置並固定有兩個螢光體裝置1、1。此等螢光體裝置1、1係將作為第二面之各入射/出射面4-6配置於相同平面上,且一體地形成。此等螢光體裝置1、1係配置於激發雷射光E之照射範圍內。
若為如此之照明裝置,在從半導體雷射11輸出藍色之波長值的激發雷射光E時,此激發雷射光E係藉由準直透鏡12準直而射入分色鏡13。此激發雷射光E係透過分色鏡13,照射於藉由聚光光學系統14所聚光之兩個螢光體裝置1、1。
在此等螢光體裝置1、1中,分別與上述同樣地,在激發雷射光E從入射/出射面4-6射入各螢光體裝置1、1內時,散布在各螢光體裝置1、1的各無機黏合劑2中之複數個螢光體3係分別發出例如綠色之波長值的發出光。此等發出光係分別直接從入射/出射面4-6向螢光體裝置1、1之外部射出,或由各平面反射面4-5或各斜面反射面4-1~4-4分別反射後通過各入射/出射面4-6而高效率地射出。
從各螢光體裝置1、1射出之綠色之波長值的各發出光係通過聚光光學系統14而射入分色鏡13,並由此分色鏡13反射而取出作為照明光。
如此依照上述第三實施形態,因為將兩個螢光體裝置1、1一體地配置,且配置於激發雷射光E之照射範圍內,故可輸出從兩個螢光體裝置1、1高效率地取出之來自
各螢光體3的發出光作為照明光,且藉由輸出從兩個螢光體裝置1、1高效率地取出之來自各螢光體3的發出光作為照明光,可取出比從一個螢光體裝置1取出之照明光更多之照明光量的照明光。
另一方面,在上述第三實施形態中,因為從散布在兩個螢光體裝置1、1的各無機黏合劑2中之複數個螢光體3發出之例如綠色之波長值的發出光係分別直接從各入射/出射面4-6向各螢光體裝置1、1之外部射出,或由各平面反射面4-5或各斜面反射面4-1~4-4分別反射後通過各入射/出射面4-6而高效率地射出,所以不會有產生激發別的活化原子而螢光體3之發光強度之發光的自我吸收之現象之虞。此外,上述第一、二實施形態方面亦不會有產生發光之自我吸收的現象之虞。
以下,就本發明之第四實施形態參照圖面作說明。此外,與圖1~3相同部分方面係附上相同符號而省略其詳細說明。
圖4A、4B係圖示螢光體裝置10之構造圖,圖4A係圖示外觀圖,圖4B係圖示剖面構造圖。
於各側面4-1~4-4與第一面4-5之整面上係形成有作為第一膜之分色膜7。此分色膜7係具有以下特性:使具有例如波段(455~492nm)之波長值之光(亦即藍色的激發光E)透過,同時將具有例如波長區域(492~577nm)之波長值的光(亦即由各發光體3發出之綠色的發出光)反射。此分色膜7係由例如金屬氧化物或氟化物所形成。此
等金屬氧化物、氟化物之具代表性者方面有例如TiO2
、MgF2
、SiO2
、Al2
O3
。此等側面4-1~4-4與第一面4-5係成為激發光E之入射面。以下,各側面4-1~4-4及第一面4-5係稱作激發光E之入射側面4-1~4-4、4-5。
於第二面4-6上係以作為第二膜之激發光反射分色鏡8作成膜。此激發光反射分色鏡8係具有以下特性:將具有例如波段(455~492nm)之波長值之光(亦即藍色的激發光E)反射,且使具有波段(492~577nm)之波長值的光(亦即由各發光體3發出之綠色的發出光)透過。此激發光反射分色鏡8係由例如金屬氧化物或氟化物所形成。此等金屬氧化物、氟化物之具代表性者方面有例如TiO2
、MgF2
、SiO2
、Al2
O3
。此第二面4-6係成為由各發光體3發出的綠色之發出光的出射面。以下,第二面4-6係稱作綠色之發出光的出射面4-6。
若為如此之螢光體裝置10,在例如藍色(波長455~492nm內之波長值)的激發光E從入射側面4-1~4-4、4-5射入螢光體裝置1內時,此激發光E係照射於散布在無機黏合劑2中之複數個螢光體3。此等螢光體3係分別因激發光E之照射而受激發,並以任意之波長分布發光。例如各螢光體3係發出例如綠色(波長492~577nm內之波長值)之發出光。因為此等螢光體3係分別在四個方向上以均等之光量發光,故從各螢光體3所發出之各發出光係分別放射於無機黏合劑2中之全方向。
其中從各螢光體3前往入射/出射面4-6之各發出光係透過該入射/出射面4-6而向螢光體裝置1之外部射出。
從各螢光體3向平面反射面4-5所放射之各發出光係由形成於該平面反射面4-5之分色膜7反射而前往出射面4-6,並透過此入射/出射面4-6而向螢光體裝置1之外部射出。
另外,在從各螢光體3所放射之各發出光之中,亦有如下之發出光:由形成於入射側面4-5之分色膜7反射,接著由形成於入射側面4-1~4-4之分色膜7反射而前往入射/出射面4-6,並透過此入射/出射面4-6而向螢光體裝置1之外部射出。
從各螢光體3向各入射側面4-1~4-4所放射之各發出光係分別由形成於各入射側面4-1~4-4之分色膜7反射而前往出射面4-6。因為此等斜面反射面4-1~4-4係分別在四角錐之各側面形成為例如45°之斜面,故由此等斜面反射面4-1~4-4反射之各發出光係分別高效率地導引至入射/出射面4-6,並透過入射/出射面4-6而向螢光體裝置1之外部射出。
藉此,由各螢光體3所發出之各發出光係具有直接前往出射面4-6之發出光與由各入射側面4-1~4-4、4-6之分色膜7反射而前往出射面4-6之發出光,此等發出光合成而透過出射面4-6,並射出至螢光體裝置1之外部。
如此依照上述第四實施形態,因為將散布有複數個螢光體3之無機黏合劑2形成為四角錐梯形狀,將四個斜面反射面4-1~4-4與互相平行之平面反射面4-5及入射/出射面4-6設置為此四角錐梯形狀,並於四個入射側面4-1~4-4及入射側面4-5形成分色膜7,故從各螢光體3在
全方向上發出之發出光係直接從出射面4-6向螢光體裝置10之外部射出,或由形成於各入射側面4-1~4-4、4-5之整面的分色膜7分別反射後通過出射面4-6而向螢光體裝置1之外部射出,可將從各螢光體3發出之發出光高效率地射出至螢光體裝置1之外部。
螢光體裝置10作為錐體狀不限為四角錐梯形狀,即使為六角錐體狀、四角錐梯形狀或圓錐狀,亦可發揮與上述第四實施形態同樣的效果。
其次,就本發明之第二實施形態參照圖面作說明。
圖5係圖示螢光體裝置之剖面構造圖。此外,與圖4A、4B相同部分方面係附上相同符號而省略其詳細說明。
此螢光體裝置10係於入射側面4-5形成有分色膜7,且於四個側面之各入射側面4-1~4-4形成有反射膜10-1~10-4。此等反射膜10-1~10-4係於各入射側面4-1~4-4一體地成膜。此外,形成於入射側面4-4之反射膜10-4因圖示之方向的關係而省略。
此等反射膜10-1~10-4係具有將具有波段(492~577nm)之波長值之光(亦即由各發光體3發出之綠色的發出光)反射之特性。此等反射膜10-1~10-4係由例如銀、鋁等之金屬反射膜、或以金屬氧化物或氟化物作積層而形成之多層光學反射膜所形成。藉此,各側面4-1~4-4成為將由各發光體3發出之綠色的發出光反射之反射面。
若為如此之螢光體裝置10,在例如藍色(波長455~492nm內之波長值)的激發光E從入射側面4-5射入螢光體
裝置10內時,此激發光E係照射於散布在無機黏合劑2中之複數個螢光體3。此等螢光體3係與上述同樣地,分別因激發光E之照射而受激發,並發出例如綠色(波長492~577nm內之波長值)之發出光。
其中從各螢光體3前往出射面4-6之各發出光係透過該出射面4-6而向螢光體裝置10之外部射出,從各螢光體3向入射側面4-5放射之各發出光係由該入射側面4-5反射而前往出射面4-6,並透過此出射面4-6而向螢光體裝置1之外部射出。
從各螢光體3向各側面4-1~4-4所放射之各發出光係分別由各反射膜10-1~10-4反射而前往出射面4-6。此等反射膜10-1~10-4因為係分別在四角錐之各側面4-1~4-4上形成為例如45°之斜面,故由此等反射膜10-1~10-4反射之各發出光係分別高效率地導引至出射面4-6,並透過出射面4-6而向螢光體裝置1之外部射出。
如此依照上述第五實施形態,即使於入射側面4-5形成分色膜7,於四個側面之各入射側面4-1~4-4形成反射膜10-1~10-4,與上述第一實施形態發揮同樣的效果係不言而喻的。
其次,就本發明之第六實施形態參照圖面作說明。
圖6係圖示螢光體裝置10的剖面構造圖。此外,與圖5相同部分方面係附上相同符號而省略其詳細說明。
此螢光體裝置10係於出射面4-6形成有薄膜之防反射膜20。此防反射膜20係防止例如波長400nm~700nm的
可見區域以外之波長的光之反射。此防反射膜20係由以例如金屬氧化物、氟化物等作積層之多層光學防反射膜所形成。此等金屬氧化物、氟化物之具代表性者方面有例如TiO2
、MgF2
、SiO2
、Al2
O3
。此防反射膜20亦可例如形成為比可見光線之波長還小之波長的間距之微細的凹凸形狀之防反射構造。此防反射膜20係例如藉由在製造螢光體裝置10時之燒結時從模具轉印而形成,或蝕刻而形成。
若為如此之螢光體裝置10,在例如藍色(波長455~492nm內之波長值)的激發光E從入射側面4-5射入螢光體裝置10內時,此激發光E會照射於散布在無機黏合劑2中之複數個螢光體3。此等螢光體3係與上述同樣地,分別因激發光E之照射受激發而發出例如綠色(波長492~577nm內之波長值)之發出光。
其中從各螢光體3前往出射面4-6之各發出光係透過形成於該出射面4-6之防反射膜20而向螢光體裝置10之外部射出,從各螢光體3向入射側面4-5所放射的各發出光係由該入射側面4-5反射而前往出射面4-6,並透過形成於此出射面4-6之防反射膜20而向螢光體裝置10之外部射出。
從各螢光體3向各側面4-1~4-4所放射之各發出光係分別由各反射膜10-1~10-4反射而前往出射面4-6。因為此等反射膜10-1~10-4係分別在四角錐之各側面4-1~4-4上形成為例如45°之斜面,故由此等反射膜10-1~10-4反射之各發出光係分別高效率地導引至出射面4-6,並透
過形成於出射面4-6之防反射膜20而向螢光體裝置10之外部射出。
如此依照上述第六實施形態,因為於出射面4-6形成防反射膜20,除了上述第一實施形態之效果,另可防止例如波長400nm~700nm的可見區域以外之波長的光之反射。
此外,防反射膜20係就形成於圖6所示之螢光體裝置10之出射面4-6的一例作說明,惟不限於此,亦可形成於圖4所示之螢光體裝置10之出射面4-6。
其次,就本發明之第七實施形態參照圖面作說明。
圖7係圖示使用了螢光體裝置10之照明裝置200的構成圖。此外,與圖1~圖6相同部分方面係附上相同符號而省略其詳細說明。
此照明裝置200係使用了圖4A、4B所示之螢光體裝置10。
設有作為激發光源之半導體雷射11。
在從此半導體雷射11所輸出之激發雷射光E之光路徑上係設有準直透鏡12、螢光體裝置10、及聚光光學系統14。
準直透鏡12係將從半導體雷射11所輸出之激發雷射光E準直而照射於螢光體裝置10之各入射側面4-1~4-5的整面。此準直透鏡12亦可作成並非在各入射側面4-1~4-5的整面,而是在例如入射側面4-5的整面、與此入射側面4-5之外周部連續之各入射側面4-1~4-4的局部面照
射激發雷射光E。
聚光光學系統14係將從螢光體裝置10發出之發出光聚光而取出作為照明光H。
若為如此之照明裝置,在從半導體雷射11輸出藍色之波長值的激發雷射光E時,此激發雷射光E係藉由準直透鏡12準直而照射於螢光體裝置10各入射側面4-1~4-4、4-5之例如整面。
此螢光體裝置10係與上述同樣地,激發雷射光E照射於散布在無機黏合劑2中之複數個螢光體3。此等螢光體3係分別因激發雷射光E之照射而受激發,並發出例如綠色(波長492~577nm內之波長值)的發出光。其中從各螢光體3前往出射面4-6之各發出光係透過該出射面4-6而向螢光體裝置1之外部射出。從各螢光體3向入射側面4-5所放射之各發出光係由形成於該入射側面4-5之分色膜7反射而前往出射面4-6,並透過此出射面4-6而向螢光體裝置1之外部射出。從各螢光體3向各入射側面4-1~4-4所放射之各發出光係分別由形成於各入射側面4-1~4-4之分色膜7反射而前往出射面4-6,並透過此出射面4-6而向螢光體裝置10之外部射出。
從螢光體裝置10所射出的綠色之波長值的發出光係藉由聚光光學系統44聚光而取出作為照明光H。
如此依照上述第七實施形態,因為具備螢光體裝置10,並使從半導體雷射11所輸出之藍色之波長值的激發雷射光E通過準直透鏡12而照射於螢光體裝置10,且使從此螢光體裝置10所射出的綠色之波長值的發出光通過聚
光光學系統14而取出,故可輸出從螢光體裝置10高效率地取出之來自各螢光體3的發出光作為照明光。
此外,上述第七實施形態雖係使用了圖4A、4B所示之螢光體裝置10,惟不限於此,而亦可使用圖5或圖6所示之螢光體裝置10。其中使用圖6所示之螢光體裝置10而構成照明裝置200之情況,因為在螢光體裝置10中防反射膜20形成於出射面4-6,故從各螢光體3發出之發出光與此等螢光體3之激發的未使用之激發雷射光E係透過形成於出射面4-6之防反射膜20而射出至螢光體裝置10之外部。從此等螢光體3所發出之發出光與此等螢光體3之激發的未使用之激發雷射光E係藉由聚光光學系統14而聚光,並取出作為混合了發出光與激發雷射光E之照明光H。
其次,就本發明之第八實施形態參照圖面作說明。
圖8係圖示使用了螢光體裝置10之照明裝置200的構成圖。此外,與圖7相同部分方面係附上相同符號而省略其詳細說明。
兩個螢光體裝置10、10配置於從半導體雷射31所輸出之激發雷射光E之光路徑上。此等螢光體裝置10、10係一體地配置,且將作為第二面之各入射/出射面4-6配置於相同平面上。此等螢光體裝置10、10係配置於激發雷射光E之照射範圍內。
若為如此之照明裝置200,在從半導體雷射11輸出藍色之波長值的激發雷射光E時,此激發雷射光E係藉由準
直透鏡12準直而照射在形成於兩個螢光體裝置10、10之各入射側面4-1~4-5的分色膜7之例如整面。
此等螢光體裝置10、10係與上述同樣地,激發雷射光E照射於散布在無機黏合劑2中之複數個螢光體3。此等螢光體3係分別因激發雷射光E之照射而受激發,並發出例如綠色(波長492~577nm內之波長值)之發出光。其中從各螢光體3前往出射面4-6之各發出光係透過該出射面4-6而向螢光體裝置10之外部射出。從各螢光體3向入射側面4-5所放射之各發出光係由形成於該入射側面4-5之分色膜7反射而前往出射面4-6、此透過出射面4-6而向螢光體裝置10之外部射出。從各螢光體3向各入射側面4-1~4-4所放射之各發出光係分別由形成於各入射側面4-1~4-4之分色膜7反射而前往出射面4-6,並透過此出射面4-6而向螢光體裝置10之外部射出。
從此等螢光體裝置10、10所射出的綠色之波長值的發出光係藉由聚光光學系統14聚光而取出作為照明光H。
如此依照上述第八實施形態,因為將兩個螢光體裝置10、10一體地配置,且配置於激發雷射光E之照射範圍內,故藉由輸出從兩個螢光體裝置10、10高效率地取出之來自各螢光體3的發出光作為照明光,可取出比從一個螢光體裝置10取出之照明光更多之照明光量的照明光。
另外,在照明裝置中,作為激發光源之半導體雷射31係例如在圖9A所示般設置於包含螢光體3的無機黏合劑40之外部,或同圖9B所示般設置於無機黏合劑40之內
部。此外,在相同的圖9A中無機黏合劑40係隔著反射膜42而設置於基板41上。另外,在相同的圖9B中無機黏合劑40係設置於具有形成在基板43之傾斜面的穴部44內。形成在基板43之傾斜面上形成有反射膜45。
在如此之照明裝置中一般所使用之螢光體3係在圖10所示般激發光譜S1的長波長側之波長與發光體3之發光光譜S2的短波長側之波長一部分相疊。亦即,發光體3雖係在圖11所示般發出發出光3a,但此發出光3a係在無機黏合劑40內傳播並照射於其他發光體3而激發該其他發光體3,亦即激發別的活化原子而有產生螢光體3之發光強度降低的發光之自我吸收的現象之虞。
另一方面,上述第八實施形態中係因為從散布在兩個螢光體裝置10、10的各無機黏合劑2中之複數個螢光體3發出之例如綠色之波長值的發出光係分別直接從各出射面4-6向各螢光體裝置10、10之外部射出,或由形成於兩個螢光體裝置10、10之各入射側面4-1~4-5的分色膜7分別反射後通過各出射面4-6而高效率地射出,故不會有產生激發別的活化原子而螢光體3之發光強度降低之發光之自我吸收的現象之虞。此外,上述第四至七實施形態方面亦不會有產生發光之自我吸收的現象之虞。
其次,就本發明之第九實施形態參照圖面作說明。
上述第三實施形態中係在基板21上配置兩個螢光體裝置1,惟不限於此,亦可將複數個螢光體裝置1、1、…、1中之兩個以上(例如在圖12之外觀圖所示般四個螢光
體裝置1)配置為格子狀(矩陣狀)而固定。此等螢光體裝置1、1、…、1係在圖13所示般將作為第二面之各入射/出射面4-6配置於相同平面上,且一體地形成。此等螢光體裝置1、1、…、1係配置於激發雷射光E之照射範圍內。
此外,複數個螢光體裝置1、1、…、1不限為四個,亦可將四個以上配置為格子狀(矩陣狀)。另外,複數個螢光體裝置1、1、…、1不限於配置為格子狀(矩陣狀),亦可在縱橫方向上按固定的間隔配置,亦可配置為同心圓狀,亦可配置於隨機的位置。
若為如此之照明裝置,在從半導體雷射11輸出藍色之波長值的激發雷射光E時,此激發雷射光E係藉由準直透鏡12準直而射入分色鏡13。此激發雷射光E係透過分色鏡13,照射於藉由聚光光學系統14所聚光之複數個螢光體裝置1、1、…、1(例如四個螢光體裝置1、1、…、1)。
此等螢光體裝置1、1、…、1係分別與上述同樣地,在激發雷射光E從入射/出射面4-6射入各螢光體裝置1內時,散布在各螢光體裝置1、1、…、1的各無機黏合劑2中之複數個螢光體3分別發出例如綠色之波長值的發出光。此等發出光係分別直接從入射/出射面4-6向螢光體裝置1之外部射出,或由形成於各平面反射面4-5或各斜面反射面4-1~4-4之反射膜5分別反射後通過各入射/出射面4-6射出。
從各螢光體裝置1、1、…、1所射出的綠色之波長值的各發出光係通過聚光光學系統14而射入分色鏡13,並
由此分色鏡13反射而取出作為照明光。
如此依照上述第九實施形態,因為將複數個如四個螢光體裝置1、1、…、1一體地配置,且配置於激發雷射光E之照射範圍內,故可輸出從複數個螢光體裝置1、1、…、1高效率地取出之來自各螢光體3的發出光作為照明光,且藉由輸出從四個螢光體裝置1、1、…、1高效率地取出之來自各螢光體3的發出光作為照明光,可取出比從一個螢光體裝置1取出之照明光更多之照明光量的照明光。
其次,就本發明之第十實施形態參照圖面作說明。
圖14係圖示排列兩個以上之複數個螢光體裝置1而形成之螢光體裝置50的外觀圖。此螢光體裝置50係如上述第八實施形態般不限於配置兩個螢光體裝置10、10,亦可將複數個螢光體裝置10中之兩個以上(例如在圖14之外觀圖所示般四個螢光體裝置10、10、…、10)配置為格子狀(矩陣狀)。此等螢光體裝置10、10、…、10係例如在圖15之剖面圖所示般將作為第二面之各出射面4-6配置於相同平面上,且一體地形成。此等螢光體裝置10、10、…、10係配置於激發雷射光E之照射範圍內。
此外,複數個螢光體裝置10、10、…、10不限為四個,亦可將四個以上配置為格子狀(矩陣狀)。另外,複數個螢光體裝置10、10、…、10不限於配置為格子狀(矩陣狀),亦可在縱橫方向上按固定的間隔配置,亦可配置為同心圓狀,亦可配置於隨機的位置。
使用了此等螢光體裝置10、10、…、10而構成照明裝置200之情況,例如圖8所示之兩個螢光體裝置10、10係換成此等螢光體裝置10、10、…、10,而複數個螢光體裝置10、10、…、10被配置於從半導體雷射11所輸出之激發雷射光E之光路徑上。
若為如此之照明裝置200,在從半導體雷射11輸出藍色之波長值的激發雷射光E時,此激發雷射光E係藉由準直透鏡12準直而照射在形成於四個螢光體裝置10、10、…、10的各入射側面4-1~4-5之分色膜7的例如整面。
此等螢光體裝置10、10、…、10方面分別與上述同樣地,在激發雷射光E照射於散布在無機黏合劑2中之複數個螢光體3時,此等螢光體3係分別因激發雷射光E之照射而受激發,並發出例如綠色(波長492~577nm內之波長值)的發出光。其中從各螢光體3前往出射面4-6之各發出光係透過該出射面4-6而向螢光體裝置1之外部射出。從各螢光體3向入射側面4-5所放射之各發出光係由形成於該入射側面4-5之分色膜7反射而前往出射面4-6,並透過此透過出射面4-6而向螢光體裝置1之外部射出。從各螢光體3向各入射側面4-1~4-4所放射之各發出光係分別由形成於各入射側面4-1~4-4之分色膜7反射而前往出射面4-6,並透過此出射面4-6而向螢光體裝置10之外部射出。
從此等螢光體裝置10、10、…、10所射出的綠色之波長值的發出光係藉由聚光光學系統14聚光而取出作為照明光H。
如此依照上述第十實施形態,因為將複數個螢光體裝置10、10、…、10一體地配置,且配置於激發雷射光E之照射範圍內,故可輸出從複數個螢光體裝置10、10、…、10高效率地取出之來自各螢光體3的發出光作為照明光,且可取出比從一個螢光體裝置10取出之照明光更多之照明光量的照明光。
此外,上述第十實施形態中係將圖4A、4B所示之螢光體裝置10配置為格子狀(矩陣狀),惟不限於此,而亦可將圖5或圖6所示之螢光體裝置10配置為複數格子狀(矩陣狀)。
其次,就本發明之第十一實施形態參照圖面作說明。
圖16係使用了上述圖2所示之照明裝置100或上述圖7所示之照明裝置200等之投影裝置60的構成圖。此投影裝置60係應用了使用例如半導體發光元件之DLP(Digital Light Processing:註冊商標)。此投影裝置60係搭載CPU61。於此CPU61係連接著操作部62、主記憶體63、及程式記憶體64。另外,於CPU61係透過系統匯流排65而連接著輸入部66、影像轉換部67、投影處理部68、及音頻處理部69。其中於投影處理部68係連接著光源部70及微型反射鏡元件71。在從光源部70所輸出之照明光之光路徑上係配置有反射鏡72,在此反射鏡72之反射光路徑上係配置有微型反射鏡元件71。在此微型反射鏡元件71之反射光路徑上配置有投影透鏡部73。在音頻處理部79
係連接著揚聲器部74。
輸入部66係輸入各種規格之類比影像信號,作為將此類比影像信號數位化後之影像資料,通過系統匯流排65而送至影像轉換部67。
影像轉換部67係亦稱作定標器(scaler),將從輸入部66輸入之影像資料統一處理為適於投影之既定格式的影像資料而送至投影處理部68。此情況下,影像轉換部67亦將表示OSD(On Screen Display)用之各種動作狀態的記號等之資料依需要重疊加工於影像資料中,並將此加工後之影像資料送至投影處理部68。
投影處理部68係因應送自影像轉換部67之影像資料而藉由將按照了既定格式之框率(例如60[框/秒])、色成分之分割數、及顯示灰階數相乘之高速的分時驅動而驅動屬空間光調變元件之微型反射鏡元件71。
音頻處理部69係具備PCM(Pulse-Code Modulation)音源等之音源電路,在投影動作時所賦予之音頻資料類比化,驅動揚聲器部54而予以揚聲播音,或依需要予以發出嗶聲等。
微型反射鏡元件71係例如WXGA(Wide Extended Graphic Array),其係將複數個微小反射鏡排列為陣列狀,以例如橫×縱(1250×800像素)排列複數個微小反射鏡而形成者,藉由將此等微小反射鏡之各傾斜角度分別高速地作開閉動作而顯示影像,以由該反射光形成光學影像。
光源部70係循環地分時依序射出包含紅(R)、綠(G)
、藍(B)之原色光的複數色之照明光。從此光源部70依序射出之RGB的各光係由反射鏡72全反射而照射於微型反射鏡元件71。由在此微型反射鏡元件71之反射光形成光學影像,此形成之光學影像通過作為投影光學系統之投影透鏡部73而以色彩影像之形式投影顯示於作為投影對象之螢幕。
此光源部70係使用了例如上述圖2所示之照明裝置100或上述圖7所示之照明裝置200等而構成。此光源部70係具有輸出例如紅(R)之波長區域(622~777nm)內之波長值的雷射光之半導體雷射、輸出藍(B)之波長區域(455~492nm)內之波長值的雷射光之半導體雷射11、及使用從此半導體雷射11所輸出之雷射光作為激發光而輸出綠(G)之波長值的發出光作為照明光之上述圖2所示之照明裝置100或上述圖7所示之照明裝置200,並將此等紅(R)、綠(G)、藍(B)之照明光分時依序射出。
此外,此光源部70不限於上述圖2所示之照明裝置100或上述圖7所示之照明裝置200,亦可使用其他實施形態之照明裝置。
CPU61係接收來自操作部62之操作指示,另外對於主記憶體63進行資料之讀取、寫入,且執行記憶於程式記憶體64之程式。另外,CPU61係透過系統匯流排65分別控制輸入部66、影像轉換部67、投影處理部68、及音頻處理部69。亦即,CPU61係使用主記憶體63及程式記憶體64而執行本投影裝置60內之控制動作。
主記憶體63係由例如SRAM構成,並作用為CPU61
之工作記憶體。程式記憶體64係由可電改寫之非揮發性記憶體構成,並記憶CPU61執行之動作程式或各種定型資料等。
CPU61係因應來自操作部62之鍵操作信號而執行各種投影動作。此操作部62係包含設置於本投影裝置60之本體的鍵操作部、及接收來自本投影裝置60之專用的遙控器之紅外光的紅外線收光部,並將由使用者以本體之鍵操作部或遙控器操作之按鍵而來的鍵操作信號直接送至CPU61。
若為如此之構成,在各種規格之類比影像信號輸入輸入部66時,此輸入部66係以對類比影像信號數位化之影像資料之方式通過系統匯流排65而送至影像轉換部67。
此影像轉換部67係將從輸入部66輸入之影像資料統一處理為適於投影之既定格式的影像資料,同時亦將表示OSD用之各種動作狀態的記號等之資料依需要重疊加工於影像資料,並將此加工後之影像資料送至投影處理部68。
此投影處理部68係因應送自影像轉換部67之影像資料而藉由將按照了既定格式之框率(例如60[框/秒])、色成分之分割數、及顯示灰階數相乘之高速的分時驅動而驅動屬空間光調變元件之微型反射鏡元件71。
此微型反射鏡元件71係依投影處理部68之驅動而藉由將複數個微小反射鏡之各傾斜角度分別高速地作開閉動作而顯示影像,以由該反射光形成光學影像。
另一方面,光源部70係將從例如上述圖2所示之照明裝置100或上述圖7所示之照明裝置200所輸出之綠(G)之照明光、從半導體雷射11所輸出之藍(B)之波長值的雷射光、及從別的半導體雷射所輸出之紅(R)之波長值的雷射光循環地分時依序射出作為照明光。從此光源部70依序射出之RGB的照明光係由反射鏡72全反射而照射於微型反射鏡元件71。由在此微型反射鏡元件71之反射光形成光學影像,此形成之光學影像通過作為投影光學系統之投影透鏡部73而以色彩影像之形式投影顯示於作為投影對象之螢幕。
與此同時地,音頻處理部69係將在投影動作時所賦予之音頻資料類比化,驅動揚聲器部64而予以揚聲播音,或依需要予以發出嗶聲等。
如此依照上述第十一實施形態,因為使用上述圖2所示之照明裝置100或上述圖7所示之照明裝置200作為光源部70而構成投影裝置60,故可從螢光體裝置1、10高效率地取出之來自各螢光體3的發出光作為照明光而將色彩影像投影顯示於螢幕。
此外,本發明並非限定為與上述實施形態一模一樣者,實施階段時可在不超出其要旨之範圍下將構成要素變形而具體化。此外,藉由上述實施形態所明示之複數個構成要素的適當組合,可形成各種發明。例如,亦可從實施形態所示之全構成要素刪除幾個構成要素。再者,亦可適當組合涉及不同之實施形態的構成要素。
1‧‧‧螢光體裝置
2‧‧‧透光性無機材料(無機黏合劑)
3‧‧‧螢光體
5‧‧‧反射層
6‧‧‧防反射膜
7‧‧‧分色膜
8‧‧‧激發光反射分色鏡
10‧‧‧螢光體裝置
11‧‧‧半導體雷射
12‧‧‧準直透鏡
13‧‧‧分色鏡
14‧‧‧聚光光學系統
20‧‧‧防反射膜
21‧‧‧基板
31‧‧‧半導體雷射
40‧‧‧無機黏合劑
41‧‧‧基板
42‧‧‧反射膜
43‧‧‧基板
44‧‧‧孔
45‧‧‧反射膜
50‧‧‧螢光體裝置
54‧‧‧揚聲器部
60‧‧‧投影裝置
61‧‧‧CPU
62‧‧‧操作部
63‧‧‧主記憶體
64‧‧‧程式記憶體
64‧‧‧揚聲器部
65‧‧‧系統匯流排
66‧‧‧輸入部
67‧‧‧影像轉換部
68‧‧‧投影處理部
69‧‧‧音頻處理部
70‧‧‧光源部
71‧‧‧微型反射鏡元件
72‧‧‧反射鏡
73‧‧‧投影透鏡部
74‧‧‧揚聲器部
79‧‧‧音頻處理部
100‧‧‧照明裝置
200‧‧‧照明裝置
10-1~10-4‧‧‧反射膜
3a‧‧‧發出光
4-1~4-4‧‧‧側面
4-1~4-4‧‧‧斜面反射面
4-1~4-4、4-5‧‧‧入射側面
4-5‧‧‧第一面
4-5‧‧‧平面反射面
4-6‧‧‧第二面
4-6‧‧‧入射/出射面
E‧‧‧激發光
E‧‧‧激發雷射光
發出光H‧‧‧照明光
S1‧‧‧激發光譜
S1、S2‧‧‧面積
S2‧‧‧發光光譜
θ‧‧‧傾斜角
圖1A、1B係圖示本發明之第一實施形態中的螢光體裝置之構成圖。
圖2係圖示使用了本發明之第二實施形態中的螢光體裝置之照明裝置的構成圖。
圖3係圖示使用了本發明之第三實施形態中的兩個螢光體裝置之照明裝置的構成圖。
圖4A、4B係圖示本發明之第四實施形態中的螢光體裝置的構造圖。
圖5係圖示本發明之第五實施形態中的螢光體裝置之構造圖。
圖6係圖示本發明之第六實施形態中的螢光體裝置之構造圖。
圖7係圖示使用了本發明之第七實施形態中的螢光體裝置之照明裝置的構成圖。
圖8係圖示使用了本發明之第八實施形態中的兩個螢光體裝置之照明裝置的構成圖。
圖9A、9B係圖示本發明中的螢光體裝置之先前技術的構成圖。
圖10係圖示同一個先前技術中之激發光譜的長波長側之波長與發光體之發光光譜的短波長側之波長之一部分相疊的圖。
圖11係用以說明同一個先前技術中之發光的自我吸收之現象的模式圖。
圖12係圖示使用了本發明之第九實施形態中的複數個螢光體裝置之照明裝置的構成圖。
圖13係圖示同一個裝置中之複數個螢光體裝置的構成圖。
圖14係圖示使用了本發明之第十實施形態中的複數個螢光體裝置照明裝置的構成圖。
圖15係圖示同一個裝置中之複數個螢光體裝置的構成圖。
圖16係圖示使用了本發明之第十一實施形態中的照明裝置之投影裝置的構成圖。
1‧‧‧螢光體裝置
4-1~4-4‧‧‧側面
4-5(S1)‧‧‧平面反射面(面積1)
4-6(S2)‧‧‧入射/出射面(面積2)
5‧‧‧反射層
6‧‧‧防反射膜
Claims (19)
- 一種螢光體裝置,其係含有螢光體且係由斜面與互相對向之第一面與第二面所形成之錐體狀,將含有前述螢光體之無機材料燒結而形成為前述錐體狀,前述第一面係面積比前述第二面小,在前述第一面與前述斜面上,具有將從前述螢光體所發出之具有可見光區域之波長的發出光反射之反射層,具有防反射層,其直接形成在前述第二面上供前述發出光透過,前述第二面係為激發前述發出光之激發光的入射口且為從前述螢光體所發出之發出光的出射口。
- 如申請專利範圍第1項所記載之螢光體裝置,其中前述錐體狀包含四角錐體狀、六角錐體狀、四角錐梯形狀或圓錐狀。
- 如申請專利範圍第1項所記載之螢光體裝置,其中前述防反射層係由防反射膜形成,或形成為具有比可見光區域之波長的長度小之長度的間距之凹凸形狀。
- 一種螢光體裝置,其係配置複數個如申請專利範圍第1項所記載之螢光體裝置而形成。
- 一種照明裝置,其係具備:如申請專利範圍第1至4項中任一項所記載之螢光體裝置;輸出激發光之激發光源; 將從前述激發光源所輸出之前述激發光照射於前述螢光體裝置之照射光學系統;以及將從前述螢光體裝置所發出之發出光取出作為照明光之發出光取出光學系統。
- 如申請專利範圍第5項所記載之照明裝置,其中前述發出光取出光學系統係具有一分色鏡,其使前述激發光透過,且將從前述螢光體裝置所發出之前述發出光反射。
- 一種投影裝置,其係具備:如申請專利範圍第5或6項所記載之照明裝置;以及將包含從前述照明裝置所輸出之前述照明光的各色之光以色彩影像之形式投影之投影光學系統。
- 一種螢光體裝置,其係含有螢光體且係形成為由斜面及互相對向之第一面與第二面所形成之錐體狀,前述第一面係面積比前述第二面小,在包含前述第一面及前述斜面之一部分的面之側上具有一第一膜,其係使激發前述螢光體之激發光透過,同時將從前述螢光體發出之發出光反射至前述第二面側,使前述發出光從前述第二面透過而予以射出。
- 如申請專利範圍第8項所記載之螢光體裝置,其中在前述第二面上形成有一第二膜,其係將前述激發光反射,同時使前述發出光透過。
- 如申請專利範圍第8項所記載之螢光體裝置,其中在 前述第一面上形成有前述第一膜,在前述斜面上形成有將從前述螢光體發出之發出光反射之反射膜。
- 如申請專利範圍第8項所記載之螢光體裝置,其中前述第一膜係包含分色膜。
- 如申請專利範圍第8項所記載之螢光體裝置,其中前述第二膜係包含分色膜。
- 如申請專利範圍第8項所記載之螢光體裝置,其中前述錐體狀包含四角錐體狀、六角錐體狀、四角錐梯形狀或圓錐狀。
- 如申請專利範圍第8項所記載之螢光體裝置,其中將含有前述螢光體之透光性無機材料燒結而形成前述錐體狀。
- 如申請專利範圍第8項所記載之螢光體裝置,其中在前述第二面上形成有防止前述激發光之波長及前述發出光之波長以外之波長的光之反射的防反射層。
- 如申請專利範圍第15項所記載之螢光體裝置,其中前述防反射層係由防反射膜形成,或形成為具有比可見光區域之波長的長度小之長度的間距之凹凸形狀。
- 一種螢光體裝置,其係配置有複數個如申請專利範圍第8項所記載之螢光體裝置。
- 一種照明裝置,其係具備:如申請專利範圍第8至17項中任一項所記載之螢光體裝置;輸出激發光之激發光源; 將從前述激發光源所輸出之前述激發光照射於前述螢光體裝置之前述第一面之光學系統;以及將從前述螢光體裝置之前述第二面所發出之前述發出光聚光而取出作為照明光之聚光光學系統。
- 一種投影裝置,其係具備:如申請專利範圍第5或18項所記載之照明裝置;以及將包含從前述照明裝置所輸出之前述照明光的各色之光以色彩影像之形式投影之投影光學系統。
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