JP5664657B2 - 光学素子、光源および投射型表示装置 - Google Patents
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Description
図1は、本実施形態の光学素子の構成を模式的に示す斜視図である。なお、光学素子において、実際の個々の層の厚さが非常に薄く、またそれぞれ層の厚さの違いが大きいので、各層を正確なスケール、比率で図を描くことが困難である。このため、図面では各層が実際の比率通りに描かれておらず、各層を模式的に示している。
本実施形態では、光学素子1を有する光源装置の一例を説明する。
図7は、第3の実施形態の光源装置が備える指向性制御層を示す斜視図である。図7に示すように、第3の実施形態における指向性制御層22A、導光体21の上に、キャリア生成層11、誘電体層31、プラズモン励起層12、波数ベクトル変換層13の順に積層されている。したがって、第3の実施形態では、キャリア生成層11とプラズモン励起層12との間に、誘電体層31が挿入されている点が第2の実施形態と異なっている。
図8は、第4の実施形態の光源装置が備える指向性制御層を示す斜視図である。図8に示すように、第4の実施形態における指向性制御層22Bは、図6で示した指向性制御層22の構成に加えて、プラズモン励起層12と波数ベクトル変換層13との間に挟まれた誘電体層32と、キャリア生成層11とプラズモン励起層12との間に挟まれて設けられた誘電体層33とをさらに有する。ここで、誘電体層33の誘電率は、誘電体層32の誘電率より低い方が望ましい。
(第5の実施形態)
図9は、第5の実施形態の光源装置が備える指向性制御層を示す斜視図である。図9に示すように、第5の実施形態における指向性制御層22Cは、導光体12に、キャリア生成層11とプラズモン励起層41とが順に積層されている。
本実施形態では、光源装置100を用いた機器の一例としての投射型表示装置の構成例について説明する。図11は、本実施形態の投写型表示装置を示す模式図である。
本実施例では、光学素子1における入射光の吸収効率について評価する。以下では、キャリア生成層11に入射される入射光の波長を405nm、波長405nmにおける蛍光体の誘電率の虚部を0.2、金属微粒子14の充填率を50%としている。また、吸収効率は、金属微粒子14が存在しないときの値からの倍率で示す。なお、金属微粒子14の充填率とは、キャリア生成層11の全体積に占める金属微粒子14の割合である。
Claims (12)
- 入射光によって蛍光を生じる蛍光体層と、前記蛍光によって第1の表面プラズモンを励起するプラズモン励起層とが順に積層され、該プラズモン励起層における前記蛍光体層と接する面の反対側の面に発生する前記第1の表面プラズモンまたは光を外部に出射光として取り出すための出射部とを有する光学素子であって、
前記蛍光体層は、前記入射光によって第2の表面プラズモンを励起する金属微粒子を有し、
前記出射部は、前記プラズモン励起層に積層された、前記プラズモン励起層における前記蛍光体層と接する面の反対側の面に発生する第2の表面プラズモンまたは光の波数ベクトルを変換する波数ベクトル変換層である、光学素子。 - 請求項1に記載の光学素子において、
前記蛍光体層の中心より前記プラズモン励起層側の領域における前記金属微粒子の濃度は、前記蛍光体層の中心より前記プラズモン励起層の反対側の領域における前記金属微粒子の濃度よりも高い、光学素子。 - 請求項2に記載の光学素子において、
前記金属微粒子は、前記蛍光体層の中心より前記プラズモン励起層側の領域のみに散布されている、光学素子。 - 請求項1ないし3のいずれか1項に記載の光学素子において、
前記蛍光体層と前記プラズモン励起層との間および前記出射部と前記プラズモン励起層との間の何れか一方または両方に、誘電体層が形成されている、光学素子。 - 請求項1ないし4のいずれか1項に記載の光学素子において、
前記プラズモン励起層の前記蛍光体層側に積層された構造全体を含む入射側部分の実効誘電率が、前記プラズモン励起層の前記出射部側に積層された構造全体と、前記出射部に接する媒質とを含む出射側部分の実効誘電率よりも高い、光学素子。 - 請求項1ないし4のいずれか1項に記載の光学素子において、
前記プラズモン励起層の前記蛍光体層側に積層された構造全体を含む入射側部分の実効誘電率が、前記プラズモン励起層の前記出射部側に積層された構造全体と、前記出射部に接する媒質とを含む出射側部分の実効誘電率よりも低い、光学素子。 - 請求項5または6に記載の光学素子において、
前記実効誘電率が、前記入射側部分または前記出射側部分の誘電体の誘電率分布と、前記入射側部分または前記出射側部分での前記プラズモン励起層の界面に垂直な方向に対する表面プラズモンの分布と、に基づいて決定される、光学素子。 - 請求項1ないし4のいずれか1項に記載の光学素子において、
前記出射部は、前記プラズモン励起層に設けられた周期構造である、光学素子。 - 請求項1ないし8のいずれか1項に記載の光学素子において、
発光素子からの光を伝播して前記蛍光体層に入射する導光体をさらに有し、
前記蛍光体層は、前記導光体に積層されている、光学素子。 - 請求項1ないし9のいずれか1項に記載の光学素子において、
前記金属微粒子は、金、銀、アルミニウム、または、これらのいずれかを含む合金で形成される、光学素子。 - 請求項1ないし10のいずれか1項に記載の光学素子と、
前記光学素子に光を入射する発光素子と、を有する光源装置。 - 請求項11に記載の光源装置と、
前記光源装置からの光を変調して出射する変調素子と、
前記変調素子からの光を投射して映像を表示する投射光学系と、を有する投射型表示装置。
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