(57)【要約】【課題】蛍光体の利用効率を高め、高い輝度を得ることができるプロジェクター用発光デバイスを提供する。【解決手段】リング状の蛍光部材１０と、周方向に回転する蛍光部材１０に所定の位置で第１の光１を照射するための光源４０と、光源４０からの第１の光１により励起して蛍光部材１０から出射される第２の光２をフィルタリングして第３の光３を出射するためのフィルター部材２０と、蛍光部材１０とフィルター部材２０の間に設けられ、蛍光部材１０から出射された第２の光２を集光してフィルター部材２０に入射させるための集光部材３０とを備えることを特徴としている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リング状の蛍光部材と、
周方向に回転する前記蛍光部材に所定の位置で第１の光を照射するための光源と、
前記光源からの第１の光により励起して前記蛍光部材から出射される第２の光をフィルタリングして第３の光を出射するためのフィルター部材と、
前記蛍光部材と前記フィルター部材の間に設けられ、前記蛍光部材から出射された前記第２の光を集光して前記フィルター部材に入射させるための集光部材とを備える、プロジェクター用発光デバイス。
【請求項２】
前記フィルター部材は、透明基板と、前記透明基板上に設けられるフィルター層とを有する、請求項１に記載のプロジェクター用発光デバイス。
【請求項３】
前記フィルター層は、誘電体積層膜から構成されている、請求項２に記載のプロジェクター用発光デバイス。
【請求項４】
前記フィルター部材は、リング状の形状を有している、請求項１〜３のいずれか一項に記載のプロジェクター用発光デバイス。
【請求項５】
前記フィルター部材は、前記蛍光部材と同期して周方向に回転する、請求項４に記載のプロジェクター用発光デバイス。
【請求項６】
前記フィルター部材は、バンドパスフィルターである、請求項１〜５のいずれか一項に記載のプロジェクター用発光デバイス。
【請求項７】
前記蛍光部材は、基板と、前記基板上に設けられる蛍光体層とを有している、請求項１〜６のいずれか一項に記載のプロジェクター用発光デバイス。
【請求項８】
前記蛍光体層は、ガラスマトリクスと、前記ガラスマトリクス中に分散した蛍光体とを有する、請求項７に記載のプロジェクター用発光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクター用発光デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、プロジェクターを小型化するため、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）と蛍光体とを用いた発光デバイスが提案されている。例えば、特許文献１には、紫外光を発光する光源と、光源からの紫外光を可視光に変換する蛍光体層とを備える発光デバイスを用いたプロジェクターが開示されている。ここでは、異なる蛍光体を用いることにより、赤色、緑色、青色に対応したそれぞれの可視光を発光させている。
【０００３】
ところで、同一の蛍光体を用い、この蛍光体から発光した光を、フィルターに通すことにより、赤色、緑色、青色に対応したそれぞれの光を発光させることも検討されている。この場合、蛍光体層の上にフィルター層を形成させることが考えられる。
【０００４】
例えば、特許文献２においては、蛍光体層の上にバンドパスフィルター層を設けることが開示されている。バンドパスフィルター層は、一般に角度依存性を有しているものが多い。
【０００５】
図７は、角度依存性を有するフィルター層を蛍光体層の上に設けた場合の課題を説明するための模式的断面図である。図７に示すように、蛍光体層６０には、蛍光体６１が分散して含まれている。蛍光体層６０の上には、フィルター層６２が設けられている。蛍光体層６０に入射した励起光４により、蛍光体６１が励起して蛍光５を発する。この蛍光５は、フィルター層６２に入射する。
【０００６】
フィルター層６２に対し小さい入射角で入射した蛍光５は、フィルター層６２でフィルタリングされ、変換光６として出射される。しかしながら、フィルター層６２に対し大きい入射角で入射した蛍光５は、フィルター層６２でフィルタリングされず、蛍光５のままでフィルター層６２を通過し、出射される。これは、フィルター層６２が角度依存性を有しており、大きい入射角で入射した光に対しては、フィルタリング機能を発揮できないことにより生じる。このため、蛍光体の利用効率が低下し、プロジェクターとして高い輝度を得ることができないという課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−３４１１０５号公報
【特許文献２】特開２０１１−２０９３６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、蛍光体の利用効率を高め、高い輝度を得ることができるプロジェクター用発光デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のプロジェクター用発光デバイスは、リング状の蛍光部材と、周方向に回転する蛍光部材に所定の位置で第１の光を照射するための光源と、光源からの第１の光により励起して蛍光部材から出射される第２の光をフィルタリングして第３の光を出射するためのフィルター部材と、蛍光部材とフィルター部材の間に設けられ、蛍光部材から出射された第２の光を集光してフィルター部材に入射させるための集光部材とを備えることを特徴としている。
【００１０】
フィルター部材としては、透明基板と、透明基板上に設けられるフィルター層とを有するものが挙げられる。この場合、フィルター層としては、誘電体積層膜から構成されているものが挙げられる。
【００１１】
フィルター部材の形状としては、リング状の形状が挙げられる。この場合、フィルター部材を蛍光部材と同期して周方向に回転させることができる。
【００１２】
本発明において、フィルター部材は、例えば、バンドパスフィルターである。
【００１３】
蛍光部材としては、基板と、基板上に設けられる蛍光体層とを有しているものが挙げられる。この場合、蛍光体層としては、ガラスマトリクスと、ガラスマトリクス中に分散した蛍光体とを有するものが挙げられる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、蛍光体の利用効率を高め、高い輝度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態のプロジェクター用発光デバイスを示す模式的側面図である。
【図２】本発明の一実施形態のプロジェクター用発光デバイスを示す模式的斜視図である。
【図３】本発明の他の実施形態のプロジェクター用発光デバイスを示す模式的側面図である。
【図４】本発明における集光部材の他の例を示す斜視図である。
【図５】本発明における集光部材のさらなる他の例を示す斜視図である。
【図６】本発明におけるフィルター部材の他の例を示す模式的正面図である。
【図７】角度依存性を有するフィルター層を蛍光体層の上に設けた場合の課題を説明するための模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の好ましい実施形態について説明する。但し、以下の実施形態は単なる例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照する場合がある。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態のプロジェクター用発光デバイス５０を示す模式的側面図である。図２は、本発明の一実施形態のプロジェクター用発光デバイス５０を示す模式的斜視図である。図２においては、図１に示すプロジェクター用発光デバイス５０の主要な構成のみを示している。
【００１８】
図１及び図２に示すように、蛍光部材１０は、リング状の形状を有している。蛍光部材１０は、リング状の基板１１と、その上に形成されたリング状の蛍光体層１２により構成されている。本実施形態において、蛍光体層１２は、ガラスマトリクスと、その中に分散した蛍光体により構成されている。本実施形態では、蛍光体として無機蛍光体が用いられている。
【００１９】
ガラスマトリクスは、無機蛍光体等の蛍光体の分散媒として用いることができるのであれば特に限定されない。例えば、ホウ珪酸塩系ガラス、リン酸塩系ガラスなどを用いることができる。ガラスマトリクスの軟化点は、２５０℃〜１０００℃であることが好ましく、３００℃〜８５０℃であることがより好ましい。
【００２０】
蛍光体は、励起光の入射により蛍光を出射するものであれば、特に限定されるものではない。蛍光体の具体例としては、例えば、酸化物蛍光体、窒化物蛍光体、酸窒化物蛍光体、塩化物蛍光体、酸塩化物蛍光体、硫化物蛍光体、酸硫化物蛍光体、ハロゲン化物蛍光体、カルコゲン化物蛍光体、アルミン酸塩蛍光体、ハロリン酸塩化物蛍光体、ガーネット系化合物蛍光体から選ばれた１種以上等が挙げられる。
【００２１】
リング状の蛍光部材１０の中心部には、モーター４１の回転軸４２が取り付けられている。したがって、リング状の蛍光部材１０は、回転軸４２の中心軸Ｃを回転中心として周方向に回転するように設けられている。
【００２２】
また、回転軸４２には、リング状のフィルター部材２０が取り付けられている。フィルター部材２０は、リング状の透明基板２１と、その上に形成されたフィルター層２２により構成されている。本実施形態において、フィルター層２２は、誘電体積層膜から構成されたバンドパスフィルターである。ここで、誘電体積層膜は、いわゆる誘電体多層膜と呼ばれるものであり、高屈折率膜と低屈折率膜との積層体により構成されている。バンドパスフィルターとして用いることができる誘電体積層膜としては、酸化ニオブ、酸化チタン、酸化ランタン、酸化タンタル、酸化イットリウム、酸化ガドリニウム、酸化タングステン、酸化ハフニウム、酸化アルミニウム、窒化珪素等により構成される高屈折率膜と、酸化ケイ素等により構成される低屈折率膜とを交互に積層した膜が挙げられる。
【００２３】
フィルター部材２０も回転軸４２に取り付けられているので、蛍光部材１０と同様に、中心軸Ｃを回転中心として周方向に回転するように設けられている。したがって、蛍光部材１０とフィルター部材２０は、同期して周方向に回転する。
【００２４】
図１及び図２に示すように、蛍光部材１０とフィルター部材２０の間には、集光部材３０が設けられている。本実施形態においては、集光部材３０として、凸状レンズが用いられている。集光部材３０は、図示しない取付部材により所定の位置に固定して取り付けられている。したがって、集光部材３０は、蛍光部材１０及びフィルター部材２０が回転している際にも、回転せずに所定の位置に固定されている。
【００２５】
図１に示すように、第１の光１を照射する光源４０が設けられている。光源４０は、第１の光１が、フィルター部材２０及び集光部材３０を通り、蛍光部材１０に入射することができる位置に設けられている。したがって、光源４０は、フィルター部材２０に近い側に設けられている。蛍光部材１０の蛍光体層１２に入射した第１の光１により、蛍光体層１２に含まれる蛍光体が励起され、蛍光体から蛍光として第２の光２が出射される。蛍光体層１２と接する基板１１の表面には、反射層が形成されており、蛍光体から出射された第２の光２は、この反射層で反射される。また、反射層を設けずに、基板１１全体を反射部材から形成していてもよい。
【００２６】
蛍光体層１２から出射された第２の光２は、集光部材３０に入射し、集光部材３０で集光されて、フィルター部材２０に入射する。フィルター部材２０に入射した第２の光２は、フィルター層２２でフィルタリングされ、第３の光３として出射される。第３の光３は、光源４０側に出射されるので、本実施形態のプロジェクター用発光デバイス５０は、反射型の発光デバイスである。
【００２７】
第１の光１は、フィルター部材２０の透明基板２１及びフィルター層２２を通り、蛍光部材１０に入射するので、透明基板２１及びフィルター層２２は第１の光１を透過させる材料から形成される。また、第２の光２は、透明基板２１を通りフィルター層２２に入射するので、透明基板２１は、第２の光２をも透過させる材料から形成される。したがって、透明基板２１における「透明」は、第１の光１及び第２の光２に対し透明であるという意味である。
【００２８】
本実施形態では、蛍光体層１２から出射された第２の光２は、集光部材３０により略平行光となり、フィルター部材２０に入射する。したがって、フィルター部材２０のフィルター層２２に入射する第２の光２の入射角を小さくすることができる。すなわち、フィルター層２２への入射角を、より垂直に近づけることができる。このため、大きい入射角で入射してフィルター層２２でフィルタリングされずに通過してしまう第２の光２の割合を減少させることができる。したがって、本実施形態によれば、蛍光体層１２から出射した第２の光２を、フィルター層２２で効率良く第３の光３に変えることができ、蛍光体の利用効率を高め、プロジェクターの輝度を高めることができる。
【００２９】
光源４０は、蛍光体層１２に含まれる蛍光体を励起して蛍光を発光させることができる光を出射するものであれば、特に限定されない。光源４０の具体例としては、ＬＥＤ光源やレーザー光源などが挙げられる。光源４０として、青色光（第１の光１）を発光する光源を用いる場合、例えば、蛍光体層１２の蛍光体として、青色光（第１の光１）で励起され、黄色光（第２の光２）を発する蛍光体を用いることができる。黄色光は、緑色〜赤色の波長の光を含む。この場合、フィルター層２２として、黄色光（第２の光２）に含まれる緑色光成分をフィルタリングして、赤色光（第３の光３）を透過させるマゼンタフィルターを用いることができる。
【００３０】
本実施形態において、蛍光部材１０は周方向に回転している。このため、光源４０から第１の光１を受ける領域は常に移動しており、第１の光１を受けて加熱しても、すぐに冷却される。したがって、蛍光部材１０の温度上昇を抑制することができる。また、フィルター部材２０も周方向に回転しているため、第２の光２を受けることによる温度上昇を抑制することができる。
【００３１】
図３は、本発明の他の実施形態のプロジェクター用発光デバイス５１を示す模式的側面図である。本実施形態では、光源４０を、蛍光部材１０に近い側に配置している。光源４０から出射した第１の光１は、蛍光部材１０の基板１１を通り、蛍光体層１２に入射する。蛍光体層１２に含まれる蛍光体は、第１の光１によって励起され、第２の光２を出射する。蛍光体層１２から出射した第２の光２は、集光部材３０によって略平行光となり、フィルター部材２０のフィルター層２２に入射する。フィルター層２２に入射した第２の光２は、フィルター層２２によってフィルタリングされ、第３の光３としてフィルター層２２から出射される。
【００３２】
本実施形態においても、大きい入射角で入射してフィルター層２２でフィルタリングされずに通過してしまう第２の光２の割合を減少させることができる。したがって、蛍光体層１２から出射した第２の光２を、フィルター層２２で効率良く第３の光３に変えることができ、蛍光体の利用効率を高め、プロジェクターの輝度を高めることができる。
【００３３】
本実施形態では、第１の光１が、基板１１を通り蛍光体層１２に入射するので、基板１１は、第１の光１に対して透明な基板である。本実施形態では、光源４０から出射した第１の光１が、第３の光３となって光源４０と反対側に出射されている。したがって、本実施形態のプロジェクター用発光デバイス５１は、透過型の発光デバイスである。
【００３４】
図４は、本発明における集光部材の他の例を示す斜視図である。図４に示す集光部材３１は、セルフォック（登録商標）（ＧＲＩＮ）レンズである。集光部材３１において、中心部３１ａは屈折率が高くなっており、周辺部３１ｂに向かうにつれて屈折率が低くなっている。このようなセルフォック（登録商標）（ＧＲＩＮ）レンズを、図１または図３に示す集光部材３０に代えて蛍光部材１０とフィルター部材２０の間に配置し、本発明の集光部材として用いることができる。
【００３５】
図５は、本発明における集光部材のさらに他の例を示す斜視図である。図５に示す集光部材３２には、円筒形状を有しており、内周面３２ａが反射面となっている。したがって、集光部材３２は、内周面３２ａでの反射によって集光する集光部材である。このような反射による集光部材３２を、図１または図３に示す集光部材３０に代えて蛍光部材１０とフィルター部材２０の間に配置し、本発明の集光部材として用いることができる。
【００３６】
また、図１〜図３では集光部材３０として凸状レンズが用いられているが、コリメータを用いることもできる。
【００３７】
図１及び図２に示す実施形態では、単一色のバンドパスフィルターとして機能するフィルター部材２０を例にして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３８】
図６は、本発明におけるフィルター部材の他の例を示す模式的正面図である。図６に示すフィルター部材のフィルター層２２は、２組の第１のフィルター領域２２ａ、第２のフィルター領域２２ｂ、及び第３のフィルター領域２２ｃを有している。これらのフィルター領域は、図６に示すように、周方向に分割して設けられている。これらのフィルター領域を、例えば、赤色、緑色、または青色の波長の光を透過させるフィルターに対応させることができる。なお、フィルターを設けない領域があってもよい。
【００３９】
図６に示すフィルター部材は、３種類のフィルター領域を有しているが、４種類以上のフィルター領域を有するフィルター部材としてもよい。
【００４０】
上記の実施形態においては、フィルター部材２０として、バンドパスフィルターを例にして説明しているが、本発明のフィルター部材は、バンドパスフィルターに限定されるものではなく、顔料を含有させたカラーフィルターなどその他のフィルターであってもよい。また、本発明のフィルター部材として、誘電体積層膜によるフィルターを例にして説明しているが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、角度依存性を有するフィルターを用いる場合に、特に有用なものである。
【符号の説明】
【００４１】
１…第１の光
２…第２の光
３…第３の光
４…励起光
５…蛍光
６…変換光
１０…蛍光部材
１１…基板
１２…蛍光体層
２０…フィルター部材
２１…透明基板
２２…フィルター層
３０…集光部材
３１…集光部材
３１ａ…中心部
３１ｂ…周辺部
３２…集光部材
３２ａ…内周面
４０…光源
４１…モーター
４２…回転軸
５０…プロジェクター用発光デバイス
５１…プロジェクター用発光デバイス
６０…蛍光体層
６１…蛍光体
６２…フィルター層
Ｃ…中心軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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