JP2017058577A - Fluorescent element, illumination apparatus and projection device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、光を受けて発光する蛍光体素子及び蛍光体素子を用いた照明装置及び蛍光体素子を用いた投射装置に関する。 The present disclosure relates to a phosphor element that receives light to emit light, an illumination device using the phosphor element, and a projection device using the phosphor element.
発光ダイオード(LED)やレーザ(LD)等の固体光源と蛍光体素子を用いた照明装置は、近年、室内室外を問わず様々な照明、液晶テレビのバックライト、プロジェクタ、信号機、等、様々な商品に広く用いられている。 In recent years, lighting apparatuses using solid-state light sources such as light-emitting diodes (LEDs) and lasers (LDs) and phosphor elements have been used in various types of lighting, backlights for liquid crystal televisions, projectors, traffic lights, etc. Widely used in products.
固体光源と蛍光体素子を用いた照明装置は、従来用いられてきた白熱電球、蛍光灯、高圧水銀ランプ等に対して、小型で、効率が良く、鮮やかな色の発光が可能で、半導体素子であるために球切れの心配がなく、初期駆動特性及び耐震性に優れ、さらにON/OFF点灯の繰り返しに強い等、様々な特長を有している。 An illumination device using a solid light source and a phosphor element is smaller, more efficient, and capable of emitting bright colors than conventional incandescent bulbs, fluorescent lamps, high-pressure mercury lamps, etc. Therefore, it has various features such as no worries about ball breakage, excellent initial drive characteristics and earthquake resistance, and resistance to repeated ON / OFF lighting.
蛍光体素子を構成する蛍光体は、一般に、YAGと呼ばれるY3Al5O12、SiAlONと呼ばれるSi6−zAlzOzN6−Z、CASNと呼ばれるCaAlSiN3等が実用化されており、色々な照明装置で広く利用されている。 As phosphors constituting the phosphor element, Y 3 Al 5 O 12 called YAG, Si 6-z Al z O z N 6-Z called SiAlON, CaAlSiN 3 called CASN, etc. have been put into practical use. Widely used in various lighting devices.
また近年、特許文献1、特許文献2に示されるように、LNTと呼ばれるニオブ酸リチウムを母体としてチタンを固溶した蛍光体Li1+x−yNb1−x−3yTix+4yO3やLTTと呼ばれるタンタル酸リチウムを母体としてチタンを固溶した蛍光体Li1+x−yTa1−x−3yTix+4yO3も発明されている。
In recent years, as shown in
それぞれの蛍光体には、Ce、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu等の希土類が添加され、所望の波長の光を得る。 Each phosphor is added with rare earth such as Ce, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu to obtain light of a desired wavelength.
蛍光体素子に入射する励起光の光密度が高くなると、緩和時間の遅い準位に溜まる電子の量が増加することで分極が促進する。その結果、励起光を吸収することで励起準位に励起された電子が非発光緩和過程を経て基底準位に戻る確率が増加し、発光効率が低下するという課題があった。 When the light density of the excitation light incident on the phosphor element is increased, polarization is promoted by increasing the amount of electrons accumulated in a level having a slow relaxation time. As a result, there is a problem in that the probability that electrons excited to the excitation level by absorbing the excitation light return to the ground level through the non-emission relaxation process increases, and the light emission efficiency decreases.
また、蛍光体素子に励起光である光源が発した光を集光して励起光の密度を高めると、蛍光体素子上の光を集光した部分に空気中に浮遊していたシロキサン等の微小物質が集まってきて堆積していく。蛍光体素子上に堆積した微小物質は、励起光が蛍光体素子に入射するのを妨げるようになり、照明装置の発光効率が低下するという課題もあった。 Further, when the density of the excitation light is increased by condensing the light emitted from the light source, which is excitation light, on the phosphor element, such as siloxane floating in the air on the part where the light on the phosphor element is condensed Small substances gather and accumulate. The minute substance deposited on the phosphor element prevents the excitation light from being incident on the phosphor element, and there is a problem that the light emission efficiency of the illumination device is lowered.
本開示は、簡素な構成でありながら、励起光の密度を高めても発光効率の低下が少ない蛍光体素子、照明装置及び投射装置を提供する。 The present disclosure provides a phosphor element, an illuminating device, and a projection device that have a simple configuration and have little decrease in luminous efficiency even when the density of excitation light is increased.
本開示に係る蛍光体素子は、光を受けて蛍光を発する蛍光体を有し、同蛍光体には導電膜が形成されていることを特徴とする。 The phosphor element according to the present disclosure includes a phosphor that emits fluorescence when receiving light, and a conductive film is formed on the phosphor.
本開示に係る別の蛍光体素子は、光を受けて蛍光を発する蛍光体を有し、同蛍光体は微小な複数の粒子からなり、同粒子の周囲が導電体で覆われていることを特徴とする。 Another phosphor element according to the present disclosure has a phosphor that emits fluorescence when receiving light, and the phosphor is composed of a plurality of minute particles, and the periphery of the particle is covered with a conductor. Features.
本開示に係る照明装置は、上記の蛍光体素子と、同蛍光体素子を励起する光源とを備えることを特徴とする。 An illumination device according to the present disclosure includes the phosphor element described above and a light source that excites the phosphor element.
本開示に係る投射装置は、上記の照明装置と、同照明装置から出射される光を受ける光学系と、同光学系を経て照明装置から出射された光を変調する空間光変調素子と、同空間光変調素子で変調された光を受けて投射する投射レンズとを備えることを特徴とする。 A projection device according to the present disclosure includes the above-described illumination device, an optical system that receives light emitted from the illumination device, a spatial light modulation element that modulates light emitted from the illumination device via the optical system, And a projection lens for receiving and projecting light modulated by the spatial light modulator.
本開示における蛍光体素子は、高い密度の光が入射しても、発光効率の低下が少なく、空気中の浮遊物が堆積しにくくなっており、長期間に渡って安定した光を出射することができる。 The phosphor element according to the present disclosure has little decrease in light emission efficiency even when high-density light is incident, and is less likely to accumulate suspended matters in the air, and emits stable light over a long period of time. Can do.
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. However, more detailed description than necessary may be omitted. For example, detailed descriptions of already well-known matters and repeated descriptions for substantially the same configuration may be omitted. This is to avoid the following description from becoming unnecessarily redundant and to facilitate understanding by those skilled in the art.
なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために、提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。 The accompanying drawings and the following description are provided to enable those skilled in the art to fully understand the present disclosure, and are not intended to limit the subject matter described in the claims.
(実施の形態1)
図1は、実施の形態1に係る蛍光体素子100の構成の一例を示した図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of the
蛍光体素子100は、蛍光体100aと、導電膜100b、100cとを有する。蛍光体100aに用いる物質には、特に制約は無く、一般的なYAG、SiAlON、CASN等、何れの蛍光体でもよい。またLNTやLTTであっても構わない。また、蛍光体は単結晶、焼結したセラミック、微結晶をバインダーで固めたもの等、どのような状態のものでも構わない。ここではCeを添加した単結晶のYAGを用いている。
The
蛍光体100aには、導電膜100bと100cを設けており、ここではスズドープ酸化インジウム(ITO)を用いている。ITOは可視光に対して透明であるので、蛍光体を励起する光を図1の点線矢印Yの方向から入射させて、その入射面に対向する面から蛍光体が発した光を取り出すことができる。すなわち、導電膜100cを形成した面から励起光を蛍光体100aに入射させ、蛍光体100aが発した光を導電膜100bを形成した面から取り出すことができる。光が入射する面と光が出射する面に導電膜を設けることにより、発光効率を低下させる電子を効果的に移動させられる、すなわち発光効率の低下が少なく、空気中の浮遊物が堆積しにくい発光素子となる。この効果は、LNT、LTT等の母体が強誘電体である蛍光体の場合に特に顕著に発揮される。
The
また、蛍光体を励起する光の波長が短い程、効果が顕著であり、特に波長410nmよりも短い波長の光を用いる場合に、著しい効果が発揮される。 In addition, the shorter the wavelength of the light that excites the phosphor, the more significant the effect. In particular, when using light with a wavelength shorter than 410 nm, the remarkable effect is exhibited.
また、導電膜100b、100cを形成した面とは異なる面、例えば図1の点線矢印Xの方向から蛍光体を励起する光を入射させて、その入射面に対向する面から蛍光体が発する光を取り出しても構わない。この場合、Yの方向から蛍光体を励起する光を入射させる場合よりも先に述べた効果は少なくなるが、ある程度の効果は得られる。
Further, light that excites the phosphor from a surface different from the surface on which the
なお、ここでは、導電膜にITOを用いたが、導電膜は、ITOに限定されるものでは無く、酸化亜鉛(ZnO)、亜鉛ドープ酸化インジウム(IZO)、カーボンナノチューブ導電薄膜(CNT)、グラフェン、等、どのような材料でも適用できる。 Here, ITO is used for the conductive film, but the conductive film is not limited to ITO, and zinc oxide (ZnO), zinc-doped indium oxide (IZO), carbon nanotube conductive thin film (CNT), graphene Any material can be applied.
また、光を入射する面と出射する面とが導電膜を形成する面とは異なる面の場合、導電面が透明である必要は無く、導電性の材料であればどのような材料でも構わない。すなわち、アルミニウム、クロム等、不透明ではあるが導電性がよく安価な材料も用いることができる。導電膜が、励起光もしくは蛍光体が発した光を反射する材質とすることで、簡素な構成でありながら、蛍光体素子の光を出射させたい面から効率よく光を取り出すことができるようになる。 In addition, when the light incident surface and the light emitting surface are different from the surface on which the conductive film is formed, the conductive surface does not need to be transparent, and any material can be used as long as it is a conductive material. . That is, it is possible to use a material that is opaque but has good conductivity and is inexpensive, such as aluminum and chromium. The conductive film is made of a material that reflects the excitation light or the light emitted from the phosphor so that the light can be efficiently extracted from the surface of the phosphor element from which light is to be emitted while having a simple configuration. Become.
(実施の形態2)
図2は、実施の形態2に係る蛍光体素子110の構成の一例を示した図である。
(Embodiment 2)
FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of the
図2(a)は、蛍光体素子110の基本的な構成を示している。蛍光体素子110は、微結晶の蛍光体110aと、導電体110bとを有する。実施の形態1に示す蛍光体素子100における蛍光体は単結晶のYAGを用いたが、ここでは、Euを添加した微結晶のLTTを用いており、蛍光体110aは複数の微結晶のLTTからなる。微結晶の大きさは、通常使用する条件で発光効率が高いということ及び高い光密度で蛍光体を励起したときの発光効率の低下が少ないという観点で、約1ミクロン〜約100ミクロンの大きさが好ましい。蛍光体110aに用いる蛍光体はLTTに限定されるものでは無く、実施の形態1に示す蛍光体100aと同様に特に制約は無く、一般的なYAG、SiAlON、CASN等、何れの蛍光体でもよい。
FIG. 2A shows a basic configuration of the
微結晶からなる蛍光体110aの周囲には、導電体110bを設けている。導電体110bは、ZnO、イオン伝導性ガラス等、特に制約は無く、色々な材料を適用可能である。ここではスズ添加リン酸塩ガラスを用いた。
A
蛍光体に微結晶を用いた場合、蛍光体の微結晶の周囲に導電体を設けることで、高い光密度で蛍光体を励起したときの発光効率の低下が少なくなるという効果がある。特に、LTTやLNT等、蛍光体の母体が強誘電体であるとき、その効果は顕著である。 When a microcrystal is used for the phosphor, providing a conductor around the microcrystal of the phosphor has an effect of reducing a decrease in luminous efficiency when the phosphor is excited at a high light density. In particular, when the phosphor base material such as LTT or LNT is a ferroelectric, the effect is remarkable.
図2(b)は、別の例による蛍光体素子111の基本的な構成を示し、図2(c)は、更に別の例による蛍光体素子112の基本的な構成を示している。
FIG. 2B shows a basic configuration of a
図2(b)に示す蛍光体素子111と図2(c)に示す蛍光体素子112はそれぞれ、図2(a)に示す蛍光体素子110に、導電膜110c〜110fを設けている。
The
更に、図2(c)に示す蛍光体素子112の導電膜110eと110fの一部には、点線矢印Yの方向に入射及び出射する光を透過させる窓を設けて、導電膜に如何なる材料も用いることができるようにしている。
Further, a part of the
なお、導電膜110c〜110fに様々な材料を用いることができるのは、実施の形態1に示す蛍光体素子100に用いた導電膜100b、100cと同様である。蛍光体素子111及び蛍光体素子112は、導電膜110c〜110fを設けることで、外部の回路と低い接触抵抗で接続可能になる。
Note that various materials can be used for the
(実施の形態3)
図3は、実施の形態3に係る蛍光体素子130の構成の一例を示した図である。図3(a)は、蛍光体素子130の上面図、図3(b)は側面図である。図3(a)に示すように、蛍光体素子130において、蛍光体130aは、放熱を兼ねる円形状のホイール130dの外周部に設けられている。蛍光体130aは、特に制約は無く、上記実施の形態と同様に様々な蛍光体を用いることができる。ここでは、Euを添加した微結晶のLTTを用いた。蛍光体130aは複数の微結晶のLTTからなる。
(Embodiment 3)
FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of
図3(b)に示すように、微結晶からなる蛍光体130aの周囲には、導電体130bを設けている。導電体130bは、特に制約は無く、上記実施の形態と同様に色々な材料を適用可能であるが、ここではZnOを用いた。
As shown in FIG. 3B, a
導電体130bとホイール130dとの間には、蛍光体から発した光を反射する反射膜130cが設けられている。反射膜130cは、銀の薄膜からなる。反射膜には様々な材料を用いることができるが、銀は光の反射率が高く、且つ電気抵抗が低いので、本蛍光体素子130に特に適する。
A
ホイール130dは、モータ131から伸びるシャフト131bを介してモータと接続され、モータによって回転運動が与えられる。
The
励起光の光密度が非常に高いプロジェクタで蛍光体素子130を用いると、蛍光体が励起光を吸収することで生じる熱の様々な悪影響を軽減できる。
When the
なお、ここでは、外周部に1種類の蛍光体を設ける構成を示しているが、部分的に蛍光体の種類を変えることにより異なる発光波長とする構成や、部分的に蛍光体を設けないで励起光をそのまま取り出す構成等、必要に応じた仕様を満たすために様々系統に変更しても構わない。 In addition, although the structure which provides one kind of fluorescent substance in the outer peripheral part is shown here, the structure which makes a different light emission wavelength by changing the kind of fluorescent substance partially, or a fluorescent substance is not provided partially. It may be changed to various systems in order to satisfy specifications as required, such as a configuration for extracting the excitation light as it is.
(実施の形態4)
図4は、実施の形態4に係る照明装置201の構成の一例を示した図である。
(Embodiment 4)
FIG. 4 is a diagram showing an example of the configuration of the
照明装置201は、光源701と蛍光体素子100とを備える。光源701は、波長約450nmの青色光を発するLEDである。蛍光体素子100は実施の形態1に示したもので、蛍光体100aにはCeを添加した単結晶のYAGを用いている。光源701から出射した光は、蛍光体素子100の導電膜100cを透過した後に蛍光体100aに入射し、蛍光体100aで吸収される。ここでは、光源701から出射した波長450nm付近の光は蛍光体100aで殆ど吸収され、蛍光体100aからの発光である黄色光Lが導電膜100bを透過した後に蛍光体素子100から出射するようにしている。
The
蛍光体素子100に設けた導電膜100bと100cは電気回路的に短絡した後、接地している。
The
光が入射する面と光が出射する面に設けた導電膜を電気回路的に短絡することで、高い密度の光が蛍光体素子100に入射しても、発光効率の低下が少なく、空気中の浮遊物が堆積しにくくなる。また、短絡した回路を設置することで、更にその効果が顕著となる。
By electrically short-circuiting the conductive film provided on the light incident surface and the light emitting surface in terms of an electric circuit, even when high-density light is incident on the
ここでは、照明装置201から黄色光Lを出射させる場合について述べたが、特に何色光を出射させても構わない。
Here, the case where the yellow light L is emitted from the
光源701から出射される光も蛍光体素子100から出射させて、例えば白色光を照明装置から出力させたい場合は、蛍光体100aの厚さもしくは、蛍光体100aに添加するCeの濃度を調節すればよい。
When light emitted from the
また、用いる蛍光体にも何ら制約はないので、必要に応じて適切な蛍光体を用いればよい。 Moreover, since there is no restriction | limiting in the fluorescent substance to be used, what is necessary is just to use an appropriate fluorescent substance as needed.
また、照明装置201から出射する光が、方向に依存して色調が変化する場合には、光源701と蛍光体素子100の間、もしくは蛍光体素子100から照明装置201の外に光が出力されるまでの間に、光が拡散するように拡散素子を設ければよい。拡散素子を設けることにより、光源701から出射された青色光と蛍光体素子100が発光した黄色光が混合され、方向に依存した色調の変化を軽減することができる。
Further, when the color of light emitted from the
また、蛍光体100aを単結晶ではなく、微結晶とバインダーの構成としてもよい。この構成により、蛍光体自身に散乱の機能を持たせることができるので、方向に依存した色調の変化を軽減することができる。
Further, the
(実施の形態5)
図5は、実施の形態5に係る照明装置202の構成の一例を示した図である。
(Embodiment 5)
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the configuration of the
照明装置202は、光源702と、蛍光体素子111と、レンズ705と、電源707とを備える。光源702は、波長約400nmの青紫光を発する半導体レーザである。蛍光体素子111は実施の形態2に示したもので、蛍光体110aは、Euを添加した複数の微結晶のLTTからなる。
The
光源702から出射した光Laは、レンズ705を経て蛍光体素子111に集光される。光源702から出射した光Laは、蛍光体素子111の導電膜110dを透過した後に蛍光体110aに入射し、蛍光体110aで吸収される。光源702から出射した光Laを吸収した蛍光体110aは赤色光Lbを発し、導電膜110cを透過した後に蛍光体素子111から出射する。
The light La emitted from the
蛍光体素子111に設けた導電膜110cと110dには電源707から出力される電圧が印加される。
A voltage output from the
導電膜110cと110dに電圧を印加することで、高い密度の光が蛍光体素子100に入射しても、発光効率の低下が少なく、空気中の浮遊物が堆積しにくくなる。
By applying a voltage to the
印加する電圧は直流、交流のどちらでも良い。パルス状の電圧波形とすることで、更にその効果が顕著となる。 The applied voltage may be either direct current or alternating current. By using a pulsed voltage waveform, the effect becomes more remarkable.
また、LTTやLNT等の強誘電体が蛍光体の母体の場合、パルス状の電圧波形を印加することで、発光特性に悪影響を与えるディープトラップに捕獲された電子が開放され易くなるので、効果がより顕著となる。 In addition, when a ferroelectric material such as LTT or LNT is a host material of a phosphor, it is easy to release electrons trapped in a deep trap that adversely affects the light emission characteristics by applying a pulsed voltage waveform. Becomes more prominent.
電圧、パルス幅、パルスの周波数の最適値は、使用する蛍光体と導電膜に依存するので、一義的には言えないが、概ね、電圧は数V〜数百V、パルス幅とパルス周期はそれぞれ数マイクロ秒〜数十秒が好ましい。 The optimum values of voltage, pulse width, and pulse frequency depend on the phosphor and conductive film to be used, so it cannot be said uniquely. However, in general, the voltage is several volts to several hundred volts, and the pulse width and pulse period are Each is preferably several microseconds to several tens of seconds.
照明装置202から出射される光が所望の広がり角を持つように、図5に示すようにレンズ706を設けてもよく、レンズ706は、照明装置202の内部と外部のどちらに設けても良い。
A
本照明装置においても、用いる蛍光体に何ら制約はないので、必要に応じて適切な蛍光体を用いればよい。 Even in the present lighting device, there is no restriction on the phosphor to be used, so an appropriate phosphor may be used as necessary.
また、蛍光体素子111に複数種の蛍光体の微結晶を混合させても構わない。
Further, a plurality of types of phosphor microcrystals may be mixed in the
(実施の形態6)
図6は、実施の形態6に係る照明装置203の構成の一例を示した図である。
(Embodiment 6)
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the configuration of the
照明装置203は、光源708、蛍光体素子100、レンズ705、光ファイバー709とを備える。光源708は、波長約450nmの青色光を発する半導体レーザである。
The
蛍光体素子100は実施の形態1に示したものと同じで、蛍光体100aにはCeを添加した単結晶のYAGを用いており、蛍光体100aは波長450nm付近の光を吸収して黄色光を発する。
The
光源708から出射した光Lcは、レンズ705を経て蛍光体素子100に集光される。光源708から出射した光Lcは、蛍光体素子100の導電膜100cを透過した後に蛍光体100aに入射し、光源708から出射した光Lcの一部が蛍光体100aで吸収される。光源708から出射した光Lc、及び蛍光体100aが発した黄色光は、導電膜100bを透過した後に蛍光体素子100から出射する。蛍光体素子100から出射して蛍光体100aで吸収されなかった青色光Lc蛍光体100aが発する黄色光は、光ファイバー709に結合されて導光される。
The light Lc emitted from the
本実施の形態に示す照明装置においても、光が入射する面と光が出射する面に設けた導電膜を電気回路的に短絡することで、高い密度の光が蛍光体素子100に入射しても、発光効率の低下が少なく、空気中の浮遊物が堆積しにくくなっており、長期間に渡って安定した光を出射する照明装置を提供することができる。
Also in the lighting device described in this embodiment, a high density light is incident on the
また、蛍光体素子100から出射する光を光ファイバー709に結合して導光する構成は、発熱が問題となるために光源を分離して置くことが望ましい内視鏡の照明装置に適する。また、光を出射する部分が光ファイバーとなるので、小型軽量で受風面積の小さい照明装置を構成することができる。その特徴を活かして、街角や道路の照明装置、スタジアムの照明装置等、ポールを介してポールの上部から照明する照明装置の施行費用が安価となり、また信頼性を高めることができる。
In addition, the configuration in which the light emitted from the
(実施の形態7)
図7は、投射装置の一例として、画像表示装置の構成の概略を示している。投射装置500は、映像を投射する光学エンジン400と、映像データを光学エンジン400で表示できるように加工する制御システム部719とを有している。
(Embodiment 7)
FIG. 7 shows an outline of the configuration of an image display device as an example of a projection device. The
光源装置721、722、723は、実施の形態1〜3に示した蛍光体素子、もしくは実施の形態4〜6に示した照明装置もしくは、発明の主旨に反しない範囲で蛍光体、蛍光体を励起する光源、光学構成等を変更した照明装置を用いることができる。
The
光源装置721は蛍光体から青色光であるビーム71を発し、光源装置722は蛍光体から緑色光であるビーム72を発し、光源装置723は蛍光体から赤色光であるビーム73を発する。光源装置721〜723から発したビーム71〜73は、それぞれコリメートレンズ724〜726で略平行光に変換された後、ミラー727、ダイクロイックミラー728、729を経て光路が1つとなるように合波している。合波された3色の光であるビーム71〜73をRGB光とする。RGB光は、集光レンズ730、フライアイレンズ731、732、コンデンスレンズ733を経て、ビーム内の強度が均一化された後、偏光ビームスプリッタ734で反射されて空間光変調素子735に向かう。
The
空間光変調素子735は、LCOSと呼ばれる反射型液晶素子である。空間光変調素子735は、入射したRGB光を反射すると共に変調して、所望の画像を生成する。空間光変調素子735で反射したRGB光は偏光ビームスプリッタ734を透過した後、投射レンズ717を介してスクリーン718に投射される。
The spatial
制御システム部719は、光源装置721の発光のタイミングと空間光変調素子735の状態の制御を行い、1つの空間光変調素子735で光の3原色の画像情報を独立に制御している。この制御はフィールドシーケンシャルという一般的な技術であるので、詳しい説明は略する。
The
光源装置721、722、723に、実施の形態1〜3に示した蛍光体素子、もしくは実施の形態4〜6に示した照明装置もしくは、発明の主旨に反しない範囲で蛍光体、蛍光体を励起する光源、光学構成等を変更した照明装置を用いることで、長期間に渡って安定した光を出射し、かつ明るい投射装置を提供することができる。
The
なお、ここでは、空間光変調素子として反射型液晶素子を用いる場合について述べたが、本実施の形態の蛍光体素子及び照明装置は如何なる構成のプロジェクタにも適用することが可能である。空間変調素子を透過型液晶素子やデジタルマイクロミラー(DMD)を用いる等、必要に応じて様々な構成に変更することができる。 Although the case where a reflective liquid crystal element is used as the spatial light modulation element has been described here, the phosphor element and the illumination device of the present embodiment can be applied to a projector having any configuration. The spatial modulation element can be changed to various configurations as required, such as using a transmission type liquid crystal element or a digital micromirror (DMD).
また、光学構成には何ら制約が無く、様々な態様に変更できることは言うまでもない。例えば、本実施の形態では3つの光源から出力をダイクロイックミラーを用いて合波する構成を示したが、クロスプリズムや波長選択性の回折格子を用いる等、必要に応じた構成として構わない。更にレンズの焦点距等、他の光学条件も、同様に必要に応じた構成として構わない。 Needless to say, the optical configuration is not limited and can be changed to various modes. For example, in the present embodiment, a configuration in which outputs from three light sources are combined using a dichroic mirror is shown, but a configuration according to need may be used, such as a cross prism or a wavelength selective diffraction grating. Further, other optical conditions such as the focal length of the lens may be similarly configured as necessary.
(その他の実施の形態)
上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
(Other embodiments)
Since the above-described embodiment is for illustrating the technique in the present disclosure, various modifications, replacements, additions, omissions, and the like can be made within the scope of the claims or an equivalent scope thereof.
蛍光体素子は、透明な基板上や光源の上等、様々な場所に形成してもよい。 The phosphor element may be formed in various places such as on a transparent substrate or a light source.
また、蛍光体素子を保持する部材に制約は無く、樹脂、金属等、一般的な材料を用いることができる。保持部材に金属等の導電性の材料を用いた場合、保持部材を接地することで、蛍光体素子の電位が安定するので、より安定した発光を示す照明装置を提供することができる。 Moreover, there is no restriction | limiting in the member holding a fluorescent substance element, General materials, such as resin and a metal, can be used. In the case where a conductive material such as a metal is used for the holding member, the potential of the phosphor element is stabilized by grounding the holding member, so that it is possible to provide a lighting device that exhibits more stable light emission.
また、蛍光体を励起する光もしくは蛍光体が発した光を反射させる反射膜を蛍光体素子に形成しても構わない。光を取り出す面以外の面にこのような反射膜を設けることにより、光を取り出す面から取り出すことができる光量を高めることができ、より明るい照明装置を提供することができる。 Further, a reflection film that reflects light that excites the phosphor or light emitted from the phosphor may be formed on the phosphor element. By providing such a reflective film on a surface other than the surface from which light is extracted, the amount of light that can be extracted from the surface from which light is extracted can be increased, and a brighter illumination device can be provided.
また、実施の形態に示した光源と蛍光体素子の組み合わせは一例であって、とくに制約は無いので、必要に応じて様々な組み合わせにして用いることができる。 Further, the combination of the light source and the phosphor element shown in the embodiment is merely an example, and there is no particular limitation. Therefore, various combinations can be used as necessary.
また、光源が出射する光の中心波長に特に制約はなく、如何なる波長の光源を用いてもよい。可視光にも限定されず、紫外光を用いる等、蛍光体が吸収する光の波長を適切に選べばよい。 Moreover, there is no restriction | limiting in particular in the center wavelength of the light which a light source radiate | emits, You may use the light source of what wavelength. It is not limited to visible light, and the wavelength of light absorbed by the phosphor may be appropriately selected such as using ultraviolet light.
また、導電膜は、種々の形態に変更可能である。例えば、導電膜の厚みには全く制約は無く、如何なる厚みでも構わない。また、放熱等、別の機能を兼ねるためにブロックのような構造にする等、導電性を有しているのであれば一般的には膜とは呼ばないような構造であっても、本発明における導電膜の一種として許容される。また、銅の細線をメッシュ上に形成して、高い光の透過率と高い導電性とを両立した構造等、完全な膜ではない形態も本発明における導電膜の一種として許容される。 The conductive film can be changed to various forms. For example, there is no restriction on the thickness of the conductive film, and any thickness may be used. In addition, even if the structure is not generally called a film as long as it has conductivity, such as a structure such as a block in order to have another function such as heat dissipation, the present invention Is acceptable as a kind of conductive film. In addition, a form that is not a complete film, such as a structure in which a thin copper wire is formed on a mesh to achieve both high light transmittance and high conductivity, is also permitted as a kind of conductive film in the present invention.
本開示の蛍光体素子及びそれを用いた照明装置と投射装置は、蛍光体を光で励起して発光させる照明装置及び投射装置全般に適用することが可能である。 The phosphor element of the present disclosure and an illumination device and a projection device using the phosphor element can be applied to illumination devices and projection devices in general that excite phosphors with light to emit light.
71〜73 ビーム
100 蛍光体素子
100a 蛍光体
100b、100c 導電膜
110〜112 蛍光体素子
110a 蛍光体
110b 導電体
110c、110d 透明導電膜
110e、110f 導電膜
130 蛍光体素子
130a 蛍光体
130b 導電体
130c 反射膜
130d ホイール(放熱体)
131 モータ
131b シャフト
201 照明装置
202 照明装置
203 照明装置
701 光源
702 光源
705、706 レンズ
707 電源
708 光源
709 光ファイバー
717 投射レンズ
718 スクリーン
719 制御システム部
721〜723 光源装置
724〜726 コリメートレンズ
727 ミラー
728、729 ダイクロイックミラー
730 集光レンズ
731、732 フライアイレンズ
733 コンデンスレンズ
734 偏光ビームスプリッタ
735 空間光変調素子
400 光学エンジン
500 投射装置
71-73
131
Claims (9)
前記蛍光体には導電膜が形成されていることを特徴とする蛍光体素子。 Having a phosphor that emits fluorescence in response to light;
A phosphor element, wherein a conductive film is formed on the phosphor.
前記蛍光体は微小な複数の粒子からなり、前記粒子の周囲が導電体で覆われていることを特徴とする蛍光体素子。 Having a phosphor that emits fluorescence in response to light;
The phosphor is composed of a plurality of fine particles, and the periphery of the particles is covered with a conductor.
前記照明装置から出射された光を受ける光学系と、
前記光学系を経て前記照明装置から出射された光を変調する空間光変調素子と、
前記空間光変調素子で変調された光を受けて投射する投射レンズと、
を備える、投射装置。 A lighting device according to any one of claims 5 to 7,
An optical system for receiving the light emitted from the illumination device;
A spatial light modulation element for modulating light emitted from the illumination device via the optical system;
A projection lens that receives and projects the light modulated by the spatial light modulator;
A projection apparatus.
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