JP6785458B2 - 光源装置 - Google Patents
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Description
[1−1.構成]
以下、実施の形態1に係る光源装置について図面を参照しながら説明する。
半導体発光素子101は、励起光を出射する発光素子である。以下、半導体発光素子101について、図1と併せて図2A及び図2Bも参照しながら説明する。
集光光学系102は、半導体発光素子101から出射された励起光を集光する光学系である。集光光学系102の構成は、励起光121を集光できる構成であれば特に限定されない。集光光学系102として、例えば、非球面凸レンズを用いることができる。半導体発光素子101から出射される水平方向、垂直方向に放射角を持った励起光121を集光し、主光線122を生成する。主光線122は、波長変換素子103に照射される。図1に示すように、本実施の形態においては、主光線122は、斜め上方から波長変換素子103に照射される。具体的には、波長変換素子103の表面の法線に対して、40°以上、80°以下で入射される。
波長変換素子103は、励起光121が照射され、励起光121の少なくとも一部を波長変換し、波長変換された光を出射する素子である。以下、波長変換素子103について、図1と併せて図3A及び図3Bも参照しながら説明する。
続いて光源装置100の動作について図面を用いて説明する。
上記の構成を備える光源装置100の投影像における効果を図5A及び図5Bを用いて説明する。
以下、図6を用いてより具体的な光源装置100の構成を説明する。
続いて本実施の形態に係る光源装置100の効果を、図面を用いて説明する。
[1A−1.構成]
以下、実施の形態1の変形例1に係る波長変換素子103aについて、図面を参照しながら説明する。
実施の形態1の変形例における波長変換素子103aの製造方法について、図10を用いて説明する。
本変形例の効果について図面を用いて説明する。
次に、実施の形態2に係る波長変換素子及びそれを用いた光源装置について説明する。本実施の形態に係る波長変換素子は、光減衰部を備えず、第1波長変換領域と第2波長変換領域との波長変換効率を波長変換部の厚さによって調整している点において、実施の形態1に係る波長変換素子103と相違する。以下、本実施の形態に係る光源装置について図面を参照しながら説明する。
本実施の形態に係る波長変換素子の構成について図面を用いて説明する。
本実施の形態の波長変換素子203の製造方法について図面を用いて説明する。本製造方法において、波長変換部205は、蛍光体とバインダを含む。蛍光体としては、平均粒径が1μm以上、10μm以下であるYAG:Ce3+などのアルミネート系蛍光体を用い、バインダとしてはポリシルセスキオキサンなどのシルセスキオキサンを主として用いる。また、波長変換部205は主光線122を拡散させる拡散材を含んでもよい。拡散材として、例えば、平均粒径が1μm以上、10μm以下であるアルミナなどの微粒子を用いることができる。
以上のように波長変換素子203を構成することにより、波長変換部205の厚さ(つまり、膜厚)は、第2波長変換領域212の方が第1波長変換領域211よりも薄くなる。これにより、第2波長変換領域212における蛍光体の量が少なくなるため、第2波長変換領域212の波長変換効率は、第1波長変換領域211の波長変換効率よりも低くなる。そのため、第2波長変換領域212に入射された励起光に起因する出射光(迷光)を低減できる。
以下、本実施の形態に係る光源装置の具体的な構成について図面を用いて説明する。
実施の形態2の変形例1に係る波長変換素子について説明する。本変形例に係る波長変換素子は、光減衰部を備える点において、実施の形態2に係る波長変換素子203と相違し、その他の点において一致する。以下、本変形例に係る波長変換素子について、実施の形態2に係る波長変換素子203との相違点を中心に図15を用いて説明する。
次に、実施の形態3に係る波長変換素子及び光源装置について説明する。本実施の形態に係る光源装置は、主に波長変換素子が光減衰部を備える点において、実施の形態2に係る光源装置200と相違する。以下、実施の形態3に係る光源装置について、実施の形態2に係る光源装置200との相違点を中心に図面を用いて説明する。
次に、実施の形態4に係る波長変換素子について説明する。本実施の形態に係る波長変換素子は、主に支持部材に凹部が形成されている点において、実施の形態2に係る波長変換素子203と相違する。以下、本実施の形態に係る波長変換素子について、実施の形態2に係る波長変換素子203との相違点を中心に図面を参照しながら説明する。
次に、実施の形態4の変形例1に係る波長変換素子について説明する。本変形例に係る波長変換素子は、光減衰部を備える点において、実施の形態4に係る波長変換素子403と相違する。以下、本変形例に係る波長変換素子について、実施の形態4に係る波長変換素子403との相違点を中心に図面を参照しながら説明する。
次に、実施の形態5に係る波長変換素子及び光源装置について説明する。本実施の形態に係る光源装置は、集光光学系が光ファイバーを備え、半導体発光素子からの光が、光ファイバーを伝搬した後、波長変換素子に入射する点で、実施の形態1に係る光源装置100と相違する。また、波長変換素子は、実施の形態2と同様に、第一波長変換領域及び第2波長変換領域の波長変換部の厚さが異なる点で同じであるが、波長変換部の詳細な構成が異なる。以下、本実施の形態に係る光源装置について、実施の形態1及び2に係る光源装置100及び200との相違点を中心に図面を用いて説明する。
光源装置500は、半導体発光素子101と、集光光学系502と、波長変換素子503とを備える。そして、集光光学系502は、レンズ543と、主光線122が伝搬する光ファイバー544と、レンズ545とを備える。
本実施の形態においては、励起光121は、波長変換素子503の波長変換部505側より入射され、同じ波長変換部505側より出射光が放射される。具体的には、光導波路101aから出射された励起光121はレンズ543により集光され、光ファイバー544に入射され、光ファイバー544の内部を伝搬する。光ファイバー544から出射された主光線122は、レンズ545により再び集光され、波長変換素子503に集光される。
以下、波長変換素子503の具体例について説明する。本実施の形態において波長変換部505は、蛍光体粒子571として平均粒子径が1μm以上30μm以下で熱伝導率が約10W/(m・K)である(YxGd1−x)3(AlyGa1−y)5O12:Ce(0.5≦x≦1、0.5≦y≦1)又は(LaxY1−x)3Si6N11:Ce3+(0≦x≦1)を含み、蛍光体粒子571を固定するバインダ572として、熱伝導率が約1W/(m・K)であるシルセスキオキサンを主成分とする透明材料を含む。
以上、本開示に係る光源装置及び投光装置について、実施の形態及び変形例に基づいて説明したが、本開示は、上記の実施の形態及び変形例に限定されるものではない。
101 半導体発光素子
101a 光導波路
101b 基板
101c 第1クラッド
101d 発光層
101e 第2クラッド
101f 発光面
101g 発光点
102、502 集光光学系
102c 微小凹凸
102d 粒子
103、103a、203,203a、303、403、403a、503 波長変換素子
104、108、155、204、304、404、504 支持部材
104a、204a、304a、404a、504a 光学膜
105、205、305、405、505 波長変換部
106、206、306、406 光減衰部
111、211、311、411、511 第1波長変換領域
112、212、312、412、512 第2波長変換領域
120、220、520 投光部材
121 励起光
121a 第2励起光
121b 第3励起光
122、122A、122B、122C、222 主光線
122b 第3副光線
122c、222c 第4副光線
122d 第5副光線
123a 第2出射光
123b 第3出射光
123c 第4出射光
124、224 出射光
124a、132、224a 散乱光
124b、224b 蛍光
125、225 投射光
131 反射光
141 ホルダ
142、242 レンズ
143、243 光学素子
143A、143B、143C 光学領域
150 パッケージ
151 遮光カバー
160 凸部
205M 波長変換膜
243a 第1光学面
243b 第2光学面
504a1 第1光学膜
504a2 第2光学膜
543、545 レンズ
544 光ファイバー
A1 矢印
Claims (14)
- 半導体発光素子と、
前記半導体発光素子から出射された励起光を集光する集光光学系と、
前記励起光が照射され、前記励起光の少なくとも一部を波長変換し、波長変換された光を出射する波長変換部を備える波長変換素子とを備え、
前記波長変換素子は、
前記波長変換部の一部を含み、前記励起光のうち、前記集光光学系によって集光された主光線が入射される第1波長変換領域と、
前記波長変換部の前記一部以外の部分を含み、前記第1波長変換領域の周辺に配置され、前記主光線以外の前記励起光が入射される第2波長変換領域とを備え、
前記第2波長変換領域の波長変換効率は、前記第1波長変換領域の波長変換効率よりも低く、
前記第2波長変換領域における前記波長変換部の厚さは、前記第1波長変換領域における前記波長変換部の厚さよりも薄い
光源装置。 - 前記波長変換部は、希土類元素で賦活された蛍光材料を含み、
前記蛍光材料は、前記励起光の少なくとも一部を吸収し、前記励起光と波長が異なる蛍光を前記波長変換された光として出射する
請求項1に記載の光源装置。 - 前記波長変換部は、前記主光線を拡散させる拡散材を含む
請求項1又は2に記載の光源装置。 - 前記波長変換素子は、前記第2波長変換領域から出射される光量を低減する光減衰部を備える
請求項1〜3のいずれか1項に記載の光源装置。 - 前記光減衰部は、前記励起光を透過し、かつ、前記波長変換部から出射される波長変換された光を反射する
請求項4に記載の光源装置。 - 前記光減衰部は、前記励起光及び前記波長変換部から出射される光の少なくとも一方を吸収し、熱に変換する
請求項4に記載の光源装置。 - 前記光減衰部には、前記第1波長変換領域に対応する位置に開口部が形成されている
請求項4〜6のいずれか1項に記載の光源装置。 - 前記開口部の径は、前記波長変換部の前記主光線が入射される面における前記主光線のスポット径以上である
請求項7に記載の光源装置。 - 半導体発光素子と、
前記半導体発光素子から出射された励起光を集光する集光光学系と、
前記励起光が照射され、前記励起光の少なくとも一部を波長変換し、波長変換された光を出射する波長変換部を備える波長変換素子とを備え、
前記波長変換素子は、
前記波長変換部の一部を含み、前記励起光のうち、前記集光光学系によって集光された主光線が入射される第1波長変換領域と、
前記波長変換部の前記一部以外の部分を含み、前記第1波長変換領域の周辺に配置され、前記主光線以外の前記励起光が入射される第2波長変換領域とを備え、
前記第2波長変換領域の波長変換効率は、前記第1波長変換領域の波長変換効率よりも低く、
前記波長変換素子は、凹部が形成された支持部材を備え、
前記波長変換部は、前記凹部及び前記凹部の周辺に配置される
光源装置。 - 前記波長変換部のうち前記凹部に配置されている部分の表面は、凹んでいる
請求項9に記載の光源装置。 - 前記集光光学系は、光学的に不連続な界面で接続された複数の領域を有する光学素子を備え、
前記主光線が、前記光学素子の前記複数の領域から前記波長変換部に入射する
請求項1〜10のいずれか1項に記載の光源装置。 - 前記集光光学系は、前記主光線が伝搬する光ファイバーを備える
請求項1〜11のいずれか1項に記載の光源装置。 - 前記主光線は前記波長変換部の表面に対して斜めに入射する
請求項1〜12のいずれか1項に記載の光源装置。 - 前記波長変換素子は、前記第2波長変換領域に、前記表面における前記主光線の反射光が照射される凸部を備える
請求項13に記載の光源装置。
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