(57)【要約】      （修正有）【課題】出力光の強度と彩度が安定し、高品質の出力光が得られる光波長変換器を提供する。【解決手段】光波長変換器５は、第一基板５１、第一波長変換物質５３、及び第二基板５２を含んでいる。第一基板５１は、少なくとも１つの第一セグメント５１１を有している。第一波長変換物質５３は、第一波長帯の光を第二波長帯の光に変換するために、第一セグメント５１１内に含まれている。第二波長帯の光は第一セグメント５１１により反射される。第二基板は第一基板の横に配置され、少なくとも１つの第二セグメント５２１を有する。第一波長帯の光は第二セグメント５２１を透過する。【選択図】図３Ａ
2015165484.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの第一セグメントを有する第一基板と、
前記第一セグメントに含まれ、第一波長帯の光を第二波長帯の光に変換する第一波長変換物質と、
前記第一基板の横に配置され、少なくとも１つの第二セグメントを有している第二基板を備え、
前記第二波長帯の光は前記第一セグメントにより反射され、
少なくとも１つの前記第一セグメントと少なくとも１つの前記第二セグメントは交互に配置され、
前記第一波長帯の光は前記第二セグメントを透過する
ことを特徴とする光波長変換器。
【請求項２】
前記第一基板と前記第二基板は、それぞれ異なる物質で作られ、
前記第一基板と前記第二基板は、ホイール型の本体として組み合わされ、
前記第一基板の前記第一セグメントと前記第二基板の前記第二セグメントの全体の中心角は、３６０度であることを特徴とする、請求項１に記載の光波長変換器。
【請求項３】
前記第一基板は、第一支持部をさらに備え、
前記第二基板は、第二支持部をさらに備え、
前記第一支持部は、前記第一基板の質量中心に位置され、
前記第二支持部は、前記第二基板の質量中心に位置されることを特徴とする請求項１に記載の光波長変換器。
【請求項４】
前記光波長変換器は、固定要素をさらに備え、
前記第一支持部と前記第二支持部は、前記固定要素に接続され、固着されることを特徴とする請求項３に記載の光波長変換器。
【請求項５】
前記第一基板は、複数の前記第一セグメントを備え、
前記第二基板は、複数の前記第二セグメントを備え、
複数の前記第一セグメントと複数の前記第二セグメントは、交互に配置され、
前記第一セグメントは、それぞれ隣接する２つの前記第二セグメントとの間に配置され、又は、前記第二セグメントは、それぞれ隣接する２つの前記第一セグメントの間に配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載の光波長変換器。
【請求項６】
前記第一基板の厚さと前記第二基板の厚さは、同一であっても又は異なっていてもよく、
前記第一基板の厚さと前記第二基板の厚さは、それぞれ０．１mmと２mmの間の範囲である
ことを特徴とする請求項１に記載の光波長変換器。
【請求項７】
前記第一基板は、光沢のある金属板又は、光沢のない金属板であり、
前記第一基板の表面広がり半角は、０と８０度の間の範囲であり、
前記第一基板の反射率は、４００nmと７００nmの間の波長範囲に対して、８５％より大きい
ことを特徴とする請求項１に記載の光波長変換器。
【請求項８】
前記第二基板は、光学密度が１と２の間の範囲を有する光減衰器である
ことを特徴とする請求項１に記載の光波長変換器。
【請求項９】
前記第二基板は、フィルターであり、
前記第二基板の透過率は、４６０nmより短い波長に対して、少なくとも８５％であり、
前記第二基板の透過率は、４６０nmより長い波長に対して、1％以下である
ことを特徴とする請求項１に記載の光波長変換器。
【請求項１０】
前記第二基板は、フィルターであり、
前記第二基板の透過率は、５００nmより短い波長に対して、少なくとも８５％であり、
前記第二基板の透過率は、５００nmより長い波長に対して、１％以下である
ことを特徴とする請求項１に記載の光波長変換器。
【請求項１１】
前記第二基板は、フィルターであり、
前記第二基板の透過率は、４６０nmより短くて、５０nmより長い波長に対して、少なくとも８５％であり、
前記第二基板の透過率は、４６０nmと５００nmの間の波長に対して、１％以下である
ことを特徴とする請求項１に記載の光波長変換器。
【請求項１２】
前記光波長変換器は、第二波長変換物質をさらに備え、
前記第二波長変換物質は、前記第二基板の前記第二セグメントに含まれ、前記第一波長帯の光を第三波長帯の光に変換するものであり、
前記第三波長帯の光は、４６０nmと５２０nmの間の波長を有し、ピーク値が４９０nmであるシアン色光である
ことを特徴とする請求項１に記載の光波長変換器。
【請求項１３】
前記第二波長変換物質は、前記第二セグメントの第一表面又は第二表面に塗布される
ことを特徴とする請求項１２に記載の光波長変換器。
【請求項１４】
前記光波長変換器は、第三波長変換物質を備え、
前記第三波長変換物質は、前記第二セグメントの第一表面又は第二表面に塗布され、前記第一波長帯の光を第四波長帯の光に変換し、
前記第四波長帯の光は、４７０nmと５３０nmの間の波長を有する緑色である
ことを特徴とする請求項１に記載の光波長変換器。
【請求項１５】
４７０nmと５００nmの間の波長を有する前記第四波長帯の光の一部は、前記第一波長帯の光と混合される
ことを特徴とする請求項１４に記載の光波長変換器。
【請求項１６】
第一波長帯の光を発する固体発光素子と、光波長変換器を備える照明システムであって、
前記光波長変換器は、
少なくとも１つの第一セグメントを有する第一基板と、
前記第一セグメントに含まれ、前記第一波長帯の光を第二波長帯の光に変換する、第一波長変換物質と、
前記第一基板の横に配置され、少なくとも１つの第二セグメントを有している第二基板を備え、
前記第二波長帯の光は、前記第一セグメントにより反射され、第一光路に沿って伝搬され、
少なくとも１つの前記第一セグメントと少なくとも１つの前記第二セグメントは、交互に配置され、
前記第一波長帯の光は、前記第二セグメントを透過し、第二光路に沿って伝搬される
ことを特徴とする照明システム。
【請求項１７】
前記第二光路に沿う前記第一波長帯の光と、前記第一光路に沿う前記第二波長帯の光は、第三光路に沿う混合光を生成するために混合され、
前記混合光は、光学エンジンに向けられる
ことを特徴とする請求項１６に記載の照明システム。
【請求項１８】
前記照明システムは、
前記固体発光素子と前記光波長変換器の間に配置される第一ダイクロイックミラーと、
前記第一ダイクロイックミラーと前記光学エンジンの間に配置される第二ダイクロイックミラーをさらに備え
前記第一波長帯の光は、前記第一ダイクロイックミラーを透過し、前記第二波長の光は、前記第一ダイクロイックミラーにより反射され、
前記第一波長帯の光は、前記第二ダイクロイックミラーにより反射され、前記第二波長帯の光は、前記第二ダイクロイックミラーを透過し、
前記第二光路に沿う前記第一波長帯の光と、前記第一光路に沿う前記第二波長帯の光は、第三光路に沿う混合光を生成するために混合される
ことを特徴とする請求項１７に記載の照明システム。
【請求項１９】
４６０nmより長い波長の光は、前記第一ダイクロイックミラーにより反射され、４６０nmより短い波長の光は、前記第一ダイクロイックミラーを透過し、
４６０nmより長い波長の光は、前記第二ダイクロイックミラーを透過し、
４６０nmより短い波長の光は、前記第二ダイクロイックミラーにより反射される
ことを特徴とする請求項１８に記載の照明システム。
【請求項２０】
第一波長の光は、青い光であり、
第二波長の光は４６０nmより長い波長を有する色光である
ことを特徴とする請求項１９に記載の照明システム。
【請求項２１】
前記照明システムは、第一反射ミラーと第二反射ミラーをさらに備え、
前記第一反射ミラーと前記第二反射ミラーは、前記第二光路に沿って、前記光波長変換器と第二ダイクロイックミラーの間に配置され、
第一波長帯の光は、前記第一反射ミラーと前記第二反射ミラーにより反射される
ことを特徴とする請求項１８に記載の照明システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光波長変換器に関するものであり、特に、安定した高品質の光源を提供するための光波長変換器に関するものである。本発明は、光波長変換器を有する照明システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
光波長変換器は、第一の波長を有する光を、第二の波長を有する色光に変換する光変換器である。一般的には、光波長変換器は、スポットライト、自動車のヘッドライト、モニタ、プロジェクター、または他の特別な照明環境に適応される。
【０００３】
従来、光波長変換器は、蛍光体ホイールを有している。レーザ光源は、レーザ光を発し、蛍光体ホイールの蛍光体粉末が励起されると、種々の波長の色光が生成される。また、蛍光体ホイールは、モータ駆動により回転され、種々の色光が順次、時系列的に生成される。高出力動作時には、蛍光体ホイールの波長変換効率が向上し、光電変換及びルーメン出力は増加される。したがって、光波長変換器は、近年の新世代のプロジェクターの光源に使用される。
【０００４】
図１Ａは、従来の光波長変換器の構成の概略図である。図１Ａに示すように、従来の光波長変換器１は、モータ２によって駆動される。蛍光体粉末４は、従来の光波長変換器１の基板３のセグメント３０に塗布される。基板の種類に応じて、従来の光波長変換器は、透過型光波長変換器及び反射型光波長変換器に分類される。図１Ｂは、従来の透過型光波長変換器の光路の概略図である。図１Ｃは、従来の反射型光波長変換器の光路の概略図である。
図１Ｂに示すように、従来の透過型光波長変換器１の基板３はガラス板である。入射光Ｉ１は、蛍光体粉末４を励起するために基板３をそのまま透過する。結果として、色光Ｏ１が生成される。この状況では、入射光Ｉ１の伝搬方向と色光Ｏ１の伝搬方向は同一である。図１Ｃに示すように、従来の反射型光波長変換器１の基板３は、ガラスミラー、光沢のあるアルミニウム板、又は他の適切な高反射板である。蛍光体粉末４は、入射光Ｉ２によって励起された後、色光Ｏ２は、基板３によって反射される。この状況で、入射光Ｉ２の伝搬方向及び色光Ｏ２の伝搬方向は、互いに反対である。
【０００５】
しかしながら、プロジェクターの輝度に対する需要が増加するとともに、蛍光体粉末を励起するレーザ光の光強度が高くなっている。結果として、従来の透過型光波長変換器の基板は非常に高温になる。この状況で、蛍光体粉末の波長変換効率が低下し、全体的な出力光が悪影響を受ける。これらの理由のために、反射型光波長変換器が市場で主流の製品となっている。
【０００６】
最近では、青色レーザ光及び反射型光波長変換器の連携により、様々な色光を生成するプロジェクターに適用可能となっている。図２は、空洞部を有する従来の光波長変換器の概略図である。図２の光波長変換器１は、青色レーザ光源を有する照明システムに適用される。青色レーザ光源は、青色レーザ光を発することができる。図２に示すように、光波長変換器１の基板３は、青色レーザ光が通過できるように、空洞部３１を有している。空洞部３１の面積を変えることにより、出力の青色光の割合が調整可能である。
しかしながら、光波長変換器１の回転は、モータ２によって駆動されるので、高い回転速度では、モータ２の振動量を制御することは困難である。ここで、基板３の直径がより大きくなれば、青色レーザスペックル(斑点)と空洞部３１との間の不調和が増し、光波長変換器１の回転がより不均衡になる。このような状況では、出力光の強度と彩度が安定せず、出力光の品質が悪化する。
【０００７】
したがって、上記の欠点を克服するために、安定した高品質の光源を提供するための光波長変換器と、上記光波長変換器を有する照明システムを提供する必要がある。
【発明の概要】
【０００８】
本発明は、従来技術で生じた上述の欠点を克服するために、光波長変換器と、上記光波長変換器を有する照明システムを提供する。
【０００９】
本発明は、光波長変換器及び光波長変換器を有する照明システムを提供する。第二基板の配置により、レーザスペックルは、均一で安定的に、光波長変換器を透過し、光波長変換器の均衡のとれた回転が効率的になされる。したがって、光波長変換器は、効果的で正確に制御することができ、青色スペックルの不一致が最小限に抑えられる。この状況で、出力光の強度と彩度がより安定になり、出力光の品質が向上する。
【００１０】
本発明は、光波長変換器及び光波長変換器を有する照明システムを提供する。第一基板の第一セグメントと第二基板の第二セグメントは交互に配置されているため、光波長変換器の均衡のとれた回転になるように最適化される。したがって、光波長変換器の偏差又は振動を生じるという問題が克服され、光出力はより安定となる。
【００１１】
本発明の一態様によれば、光波長変換器が提供される。光波長変換器は、第一基板、第一波長変換物質、及び第二基板を含む。第一基板は、少なくとも１つの第一セグメントを有している。第一波長変換物質は、第一波長帯の光を第二波長帯の光に変換するために、第一セグメント内に含まれている。第二波長帯の光は第一セグメントにより反射される。第二基板は第一基板の横に配置され、少なくとも１つの第二セグメントを有する。少なくとも１つの第一セグメントと少なくとも１つの第二セグメントは交互に配置される。第一波長帯の光は第二セグメントを透過する。
【００１２】
本発明の別の態様によれば、照明システムが提供される。照明システムは、固体発光素子および光波長変換器を含む。固体発光素子は、第一波長帯の光を発する。光波長変換器は、第一基板、第一波長変換物質、及び第二基板を含む。第一基板は、少なくとも１つの第一セグメントを有している。第一波長変換物質は、第一波長帯の光を第二波長帯の光に変換するために、第一セグメント内に含まれている。第二波長帯の光は、第一セグメントにより反射され、第一光路に沿って伝搬される。第二基板は第一基板の横に配置され、少なくとも１つの第二セグメントを有している。少なくとも１つの第一セグメント及び少なくとも１つの第二セグメントが交互に配置される。第一波長帯の光は、第二セグメントを透過し、第二光路に沿って伝搬される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
本発明の上記の内容は、以下の詳細な説明と添付の図面を検討した後、当業者により容易に明らかになるであろう。
【００１４】
【図１Ａ】図１Ａは、従来の光波長変換器の構成の概略図である。
【００１５】
【図１Ｂ】図１Ｂは、従来の透過型光波長変換器の光路の概略図である。
【００１６】
【図１Ｃ】図１Ｃは、従来の反射型光波長変換器の光路の概略図である。
【００１７】
【図２】図２は、空洞部を有する従来の光波長変換器の概略図である。
【００１８】
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の第一の実施形態に係る光波長変換器の構成を示す図である。
【００１９】
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３Ａの光波長変換器を備える照明システムのアーキテクチャを概略的に示す。
【００２０】
【図４】図４は、図３Ｂの照明システムの透過スペクトルを概略的に示す。
【００２１】
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の第二の実施形態に係る光波長変換器の構成を示す図である。
【００２２】
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５Ａの光波長変換器を有する照明システムのアーキテクチャを示す。
【００２３】
【図６Ａ】図６Ａは、本発明の第三の実施形態に係る光波長変換器の構成を示す図である。
【００２４】
【図６Ｂ】図６Ｂは、図６Ａの光波長変換器を有する照明システムのアーキテクチャを示す。
【００２５】
【図７Ａ】図７Ａは、本発明の第四の実施形態に係る光波長変換器の構成を示す図である。
【００２６】
【図７Ｂ】図７Ｂは、図７Ａの光波長変換器を有する照明システムのアーキテクチャを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明を以下の実施形態を参照してより具体的に説明する。本発明の好ましい実施形態の以下の説明は、例示および説明のみを目的として本明細書に提示されていることに留意すべきである。開示された正確な形態が網羅的であることまたはその形態に限定されることを意図するものではない。
【００２８】
図３Ａは、本発明の第一の実施形態に係る光波長変換器の構成を示す図である。図３Ｂは、図３Ａの光波長変換器を備える照明システムのアーキテクチャを示す。光波長変換器５は、照明システム６に適用される。照明システム６は、第一波長帯の光Ｌ１を発する固体発光素子６１を有する。光波長変換器５の例として、蛍光体ホイールを含むが、それに限定されるものではない。この実施形態では、光波長変換器５は、第一基板５１、第二基板５２、及び第一波長変換物質５３を備える。第一基板５１は、少なくとも１つの第一セグメント５１１を備える。第一波長変換物質５３は、第一波長帯の光Ｌ１を第二波長帯の光Ｌ２に変換するために、第一セグメント５１１に含まれている。第二波長帯の光Ｌ２は、第一セグメント５１１により反射され、第一光路Ｐ１に沿って伝搬される。第二基板５２は、第一基板５１の横に配置されている。さらに、第二基板５２は、少なくとも１つの第二セグメント５２１を備える。
この実施形態では、第一基板５１は複数の第一セグメント５１１を備え、第二基板５２は複数の第二セグメント５２１を備えている。複数の第一セグメント５１１及び複数の第二セグメント５２１は交互に配置される。第一波長帯の光Ｌ１は、第二セグメント５２１を透過可能であり、第二光路Ｐ２に沿って伝搬される。すなわち、光波長変換素子５の回転時に、第一波長帯の光Ｌ１は、第二セグメント５２１を透過し、第二光路Ｐ２に沿って伝搬され、または第一波長帯の光Ｌ１から変換された第二波長帯の光Ｌ２は、第一セグメント５１１によって反射され、第一光路Ｐ１に沿って伝搬される。
したがって、第一波長帯光Ｌ１及び第二波長帯光Ｌ２が交互に投影される。さらに、第二基板５２の配置により、レーザスペックルは、均一で安定的に光波長変換器５を透過する。したがって、光波長変換器５５は、効果的に正確に制御することができ、青色スペックルの不一致が最小限に抑えられる。この状況で、出力光の強度と彩度がより安定になり、出力光の品質が向上する。
【００２９】
この実施形態では、それぞれの第一セグメント５１１は、２つの隣接する第二セグメント５２１の間に配置され、又は、それぞれの第二セグメント５２１は、２つの隣接する第一セグメント５１１の間に配置される。さらに、第一基板５１及び第二基板５２は、それぞれ異なる物質で作られている。例えば、第一基板は、アルミニウム板であり、第二基板は、ガラス板である。第一基板５１と第二基板５２は、ホイール型の本体として組み合わされている。換言すれば、第一基板５１の第一セグメント５１１と第二基板５２の第二セグメント５２１を合わせた全体の中心角は３６０度である。
ある実施形態では、第一基板５１は第一支持部５１２をさらに備え、第二基板５２は第二支持部５２２をさらに備える。好ましくは、第一支持部５１２は、第一基板５１の質量中心に位置し、第二支持部５２２は第二基板５２の質量中心に位置している。第一支持部５１２と第二支持部５２２の位置は限定されないことに留意すべきである。加えて、光波長変換器５は固定要素５４をさらに備える。第一支持部５１２と第二支持部５２２は、締付手段又は付着手段により、固定要素５４に接続され、固着される。したがって、第一基板５１と第二基板５２は、固定要素５４と同軸で回転される。
【００３０】
第一基板５１の厚さと第二基板５２の厚さは、同一であっても、又は異なっていてもよい。さらに、第一基板５１の厚さと第二基板５２の厚さのどちらも０．１mmと２mmの間の範囲である。第一基板５１の厚さと第二基板５２の厚さは、第一基板５１と第二基板５２の回転が安定するように厳選されたものである。
【００３１】
図３Ａと図３Ｂを再び参照のこと。照明システム６は、固体発光素子６１と光波長変換器５を備える。固体発光素子６１は、第一波長帯の光Ｌ１を発するために使用される。光波長変換器５は、第一基板５１、第二基板５２及び第一波長変換物質５３を備える。第一基板５１は、少なくとも１つの第一セグメント５１１を備え、第二基板５２は、少なくとも１つの第二セグメント５２１を備える。第一波長変換物質５３は、第二波長帯の光Ｌ２に第一波長帯の光Ｌ１を変換するために、第一セグメント５１１に含まれている。第二波長帯の光Ｌ２は、第一セグメント５１１により反射され、第一光路Ｐ１に沿って伝搬される。第一波長帯の光Ｌ１は、第二基板５２（例えばガラス板）の第二セグメント５２１を透過し、第二光路Ｐ２に沿って伝搬される。
この実施形態では、第一基板５１の第一セグメント５１１は、光沢のある金属板又は光沢のない金属板である。第一基板５１の表面広がり半角は、０度と８０度の間の範囲である。第一基板５１の反射率は、波長４００nmと７００nmの間の波長範囲に対して８５％よりも大きい。この実施形態では、第二基板５２（第二のセグメント５２１を含む）は、ガラス板又は拡散ガラス板である。第二基板５２の表面広がり半角は、０度と８０度の間の範囲である。したがって、第一波長帯の光Ｌ１は、均一かつ安定的に、第二基板５２を透過する。本発明の教示を維持しながら、多くの修正及び変更がなされ得ることに留意されたい。
【００３２】
ある実施形態では、第一波長帯の光Ｌ１は、青色光である。第一波長変換物質５３は、第一波長帯の光Ｌ１を赤色光Ｒと緑色光Ｇに変換する為、少なくとも１つの蛍光体粉末（例えば二種類の蛍光体粉末）を含んでいる。別の実施形態では、第一波長変換物質５３は、第一波長帯の光Ｌ１を、赤色光Ｒ及び緑色光Ｇの光を混合した黄色光Ｙに変換するために、一種類の蛍光体物質を含む。つまり、第一波長帯の光Ｌ１は、青色光であり、第二波長帯の光Ｌ２は赤色光Ｒ、緑色光Ｇ又は黄色光Ｙである。
さらに、照明システム６では、第二光路Ｐ２沿いの第一波長帯の光Ｌ１と第一光路Ｐ１沿いの第二波長帯は、第三光路Ｐ３沿いの混合光を生成するために混合される。混合光は、さらに投影されるために、光学エンジン７へ送られる。したがって、照明システム６は、三原色の光（すなわち、青色光、赤色光、緑色光）、又は三原色の光と黄色光を投影することが可能である。好ましくは、これらの色光が順次投影される。
【００３３】
図４は、図３Ｂの照明システムの透過スペクトルを概略的に示す。図３Ａ、図３Ｂ、及び図４を参照のこと。第一光路Ｐ１に沿って、照明システムは、第一ダイクロイックミラー６２と第二ダイクロイックミラー６３を備える。第一ダイクロイックミラー６２は、固体発光素子６１と光波長変換器５との間に配置される。第一ダイクロイックミラー６２は、図４に示すように、透過スペクトルＦ１を有する。 透過スペクトルＦ１は、４６０nmより長い波長の光が第一ダイクロイックミラー６２により反射されるが、４６０nmより短い波長の光は第一ダイクロイックミラー６２を透過することを示す。したがって、第一波長帯の光Ｌ１は第一ダイクロイックミラー６２を透過し、第二波長帯の光Ｌ２は、第一ダイクロイックミラー６２により反射される。
第二ダイクロイックミラー６３は、第一ダイクロイックミラー６２と光学エンジン７との間に配置される。すなわち、第二ダイクロイックミラー６３は、第一光路Ｐ１と第三光路Ｐ３との間に配置され、第二光路Ｐ２と第三光路Ｐ３との間に配置されている。第二光路Ｐ２に沿う第一波長帯の光Ｌ１と第一光路Ｐ１に沿う第二波長帯の光Ｌ２は、第三光路Ｐ３に沿う混合光を生成するために混合される。第二ダイクロイックミラー６３は、図４に示すように、透過スペクトルＦ２を有している。
透過スペクトルＦ２は、４６０nmよりも長い波長の光は第二ダイクロイックミラー６３を透過するが、波長４６０nmより短い波長の光は第二ダイクロイックミラー６３で反射されることを示す。したがって、第一波長帯の光Ｌ１は第二ダイクロイックミラー６３で反射され、第二波長帯の光Ｌ２は第二ダイクロイックミラー63を通って透過される。この実施形態では、第一波長帯の光Ｌ１は青色光であり、第二波長帯の光Ｌ２は４６０nmより長い波長の可視光である。
【００３４】
他の実施形態では、光波長変換器５の第二基板５２は、光学的機能又は光学的特性を有している。例えば、第二基板５２は、光減衰器又はフィルターである。例えば、第二基板５２は、光減衰器又はフィルターであり、固体発光素子６１により発せられる第一波長帯の光Ｌ１の波長が４４５nmである場合、第一波長帯の光Ｌ１の紫青色は、Ｒｅｃ.７０９基準に準じて、青の色度座標（0.15,0.06）に調整される。ある他の実施形態では、第二基板５２は、１と２の間の範囲の光学密度（ＯＤ）を有する光減衰器である。第二基板５２としての光減衰器又フィルターの使用については次に説明する。
【００３５】
図５Ａは、本発明の第二の実施形態に係る光波長変換器の構成を示す図である。図５Ｂは、図５Ａの光波長変換器を有する照明システムのアーキテクチャを示す。光波長変換器５は、照明システム６に適用される。照明システム６は、第一波長帯の光Ｌ１を発する固体発光素子６１を有する。光波長変換器５の例として、蛍光体ホイールを含むが、それに限定されるものではない。この実施形態では、光波長変換器5は、第一基板５１、第二基板５２、第一波長変換物質５３、及び第二波長変換物質５５を備える。
照明システムは、第一ダイクロイックミラー６２、第二ダイクロイックミラー６３、第一反射ミラー６４及び第二反射ミラー６５をさらに備えている。第一反射ミラー６４と第二反射ミラー６５は、第二光路Ｐ２に沿って順に配置され、光波長変換器５と第二ダイクロイックミラー６３との間で第二光路Ｐ２に沿って配置されている。第一波長帯の光Ｌ１は、第一反射ミラー６４と第二反射ミラー６５により反射される。光波長変換器５の第一基板５１及び第一波長変換物質５３の機能は、第一の実施形態と同様であり、重複説明を省略する。
【００３６】
この実施形態では、固体発光素子６１はレーザ素子であり、固体発光素子６１により発せられる第一波長帯の光Ｌ１の波長は、４４５nmである。すなわち、第一波長帯の光Ｌ１は紫青色光である。さらに、光波長変換器５は、第二波長変換物質５５を備えている。第二波長変換物質５５は、第二基板５２の第二セグメント５２１に含まれている。第二波長変換物質５５により、第一波長帯の光Ｌ１の一部は、第三波長帯光Ｌ３に変換される。第三波長帯の光Ｌ３の波長は、４６０nmと５２０nmの間の範囲にあり、ピーク値が４９０nm（すなわち、シアン色光）である。
【００３７】
この実施形態では、第二基板５２は光減衰器やフィルターであり、固体発光素子６１はレーザ素子である。固体発光素子６１により発せられる第一波長帯の光Ｌ１の波長は、４４５nmである。さらに、第二波長変換物質５５は、シアン蛍光体粉末である。シアン蛍光体粉末が第一波長帯の光Ｌ１により励起されると、４９０nmのピーク値を有する第三波長帯の光Ｌ３が生成される。第三波長帯の光Ｌ３は、色調整のために使用してもよい。
さらに、この実施形態では、第三波長帯の光Ｌ３は第一光路Ｐ１に沿って伝搬される。すなわち、４６０nmより短い波長の色光は、第二基板５２を透過する。さらに、照明システム６では、第一波長帯の光Ｌ１、第二波長帯の光Ｌ２及び第三波長帯の光Ｌ３は、第三光路Ｐ３に沿って、混合光を生成するために混合される。混合光は、さらに投影されるために光学エンジン７へ送られる。あるいは、他の実施形態では、第三波長帯の光Ｌ３は、第二光路Ｐ２に沿って伝搬されてもよい。
【００３８】
第二基板５２がフィルターである場合には、第二基板５２の透過スペクトルは、図４に示すような透過スペクトルＦ１に類似している。つまり、４６０nmより短い波長の光に対する、第二基板５２の透過率は少なくとも85％であるが、４６０nmより長い波長の光に対する、第二基板５２の透過率は、1％以下である。第三波長帯の光Ｌ３は、第一光路に沿って伝搬され、第一ダイクロイックミラー６２により反射され、第二ダイクロイックミラー６３を透過する。第一ダイクロイックミラー６２は、図４に示される透過スペクトルＦ１を有している。透過スペクトルＦ１は、４６０nmより短い波長の光が第一ダイクロイックミラー６２を透過することを示している。第二ダイクロイックミラー６３は、図４に示される透過スペクトルＦ２を有している。透過スペクトルＦ２は、４６０nmよりも長い波長の光が第二ダイクロイックミラー６３を透過することを示している。
【００３９】
第二基板５２を透過した第一波長帯の光Ｌ１の一部は、第二光路Ｐ２に沿って伝搬される。第二光路Ｐ２に沿って、第一波長帯の光Ｌ１は、第一反射ミラー６４と第二反射ミラー６５により順に反射される。４６０nmより短い波長の第一波長帯の光Ｌ１は、第二ダイクロイックミラー６３により反射される。第一波長帯の光Ｌ１、第二波長帯の光Ｌ２及び第三波長帯の光Ｌ３は、第三光路Ｐ３に沿って、混合光を生成するために混合される。混合光は、さらに投影されるために光学エンジン７へ送られる。したがって、第一波長帯の光Ｌ１の紫青色は、Ｒｅｃ.７０９基準に準じて、青の色度座標に調整される。
【００４０】
図６Ａは、本発明の第三の実施形態に係る光波長変換器の構成を示す図である。図６Ｂは、図６Ａの光波長変換器を有する照明システムのアーキテクチャを示す。光波長変換器５は、照明システム６に適用される。照明システム６は、第一波長帯の光Ｌ１を発する固体発光素子６１を有する。光波長変換器５の例として蛍光体ホイールを含むが、それに限定されるものではない。この実施形態では、光波長変換器５は、第一基板５１、第二基板５２、第一波長変換物質５３、及び第二波長変換物質５５を備えている。
照明システムは、第一ダイクロイックミラー６２、第二ダイクロイックミラー６３、第一反射ミラー６４、及び第二反射ミラー６５をさらに備える。固体発光素子６１、第一ダイクロイックミラー６２、第二ダイクロイックミラー６３、第一反射ミラー６４及び第二反射ミラー６５の機能は、第二の実施形態と同様であり、重複説明を省略する。第二の実施形態と比較して、第三波長帯の光Ｌ３は、第二光路Ｐ２に沿って伝搬され、５００nmより短い波長の色光は、第二基板５２を透過可能である。第二基板５２がフィルターである場合には、第二基板５２は、図４に示される透過スペクトルＦ１’を有する。つまり、５００nmより短い波長の光に対する第二基板５２の透過率は少なくとも85％であるが、５００nmより長い波長の光に対する第二基板５２の透過率は、1％以下である。第二波長変換物質５５が第一波長帯の光Ｌ１により励起されると、第三波長帯の光Ｌ３が生成される。
第二基板５２を透過した、第三波長帯の光Ｌ３と第一波長帯の光Ｌ１の一部分は、第四波長帯の光Ｌ４として組み合わされ、第二光路Ｐ２に沿って伝搬される。第四波長帯の光Ｌ４は、第一反射ミラー６４と第二反射ミラー６５により順に反射される。第一波長帯の光Ｌ１、第二波長帯の光Ｌ２、及び第四波長帯の光Ｌ４は、第三光路Ｐ３に沿って、混合光を生成するために混合される。第二ダイクロイックミラー６３は、図４に示される透過スペクトルＦ３を有している。透過スペクトルＦ３は、５００nmより短い波長の光が第二ダイクロイックミラー６３により反射されることを示している。
【００４１】
第二基板５２は、光減衰器やフィルターであるので、第三波長帯の光Ｌ３の一部(例えば、５００nm未満の波長である第三波長帯の光Ｌ３’)は、第一光路Ｐ１に沿って第一ダイクロイックミラー６２に伝搬されることもある。すなわち、第一ダイクロイックミラー６２は、図４に示される透過スペクトルＦ１’を有している。したがって、５００nmより短い波長である第一波長帯の光Ｌ１及び第三波長帯の光Ｌ３は、第一ダイクロイックミラー６２を透過し、それにより、５００nmより短い波長である第三波長帯の光Ｌ３’は、第一波長帯の光Ｌ１と混合するための第一光路Ｐ１に沿って伝搬されない。
【００４２】
この実施形態では、第二波長変換物質５５は、第二基板５２の第二セグメント５２１に含まれている。第二波長変換物質５５により第一波長帯の光Ｌ１は、第三波長帯の光Ｌ３に変換される。第三波長帯の光Ｌ３は、第一光路Ｐ１と第二光路Ｐ２に沿って伝搬される。第三光路Ｐ３において、第一波長帯の光Ｌ１と第三波長帯の光Ｌ３は、それぞれ混合され、それにより、第一波長帯の光Ｌ１の色が調整される。すなわち、第一波長帯の光Ｌ１の紫青色は、純粋な青色に近くなるように調整される。また、第三波長帯の光Ｌ３は第二基板５２を透過可能であるので、第二波長変換物質５５は、第二基板５２の第二セグメント５２１の第一表面Ｓ１又は第二基板５２の第二セグメント５２１の第二表面Ｓ２（例えば、裏面）上に塗布される。
【００４３】
図７Ａは、本発明の第四の実施形態に係る光波長変換器の構成を示す図である。図７Ｂは、図７Ａの光波長変換器を有する照明システムのアーキテクチャを示す。光波長変換器５は、照明システム６に適用される。照明システム６は、第一波長帯の光Ｌ１を発する固体発光素子６１を有する。光波長変換器５の例として、蛍光体ホイールを含むが、それに限定されるものではない。照明システムは、第一ダイクロイックミラー６２、第二ダイクロイックミラー６３、第一反射ミラー６４、及び第二反射ミラー６５をさらに備える。
固体発光素子６１、第一ダイクロイックミラー６２、第二ダイクロイックミラー６３、第一反射ミラー６４、及び第二反射ミラー６５の機能は、第二の実施形態と同様であり、重複説明を省略する。この実施形態では、光波長変換器５は第一基板５１、第二基板５２、第一波長変換物質５３、及び第三波長変換物質５６を備える。第三波長変換物質５６は、第二基板５２の第二セグメントの第二表面Ｓ２上に塗布されている。第三波長変換物質56により、第一波長光Ｌ１は第四波長光Ｌ４に変換される。第四波長光Ｌ４は、４７０nmと５３０nmの間の範囲の波長の緑色光である。
【００４４】
第四波長光Ｌ４(緑色光)は、シアン光の一部が含まれているので、第二基板５２の透過スペクトルは、図４に示される、透過スペクトルＦ１と透過スペクトルＦ３の組み合わせである。すなわち、４６０nmより短い波長、及び５００nmよりも長い波長の光に対する第二基板５２の透過率は、少なくとも85％であるが、４６０nmと５００nmの間の範囲内の波長の光に対する第二基板５２の透過率は、1％以下である。
したがって、第四波長帯の光Ｌ４の一部(例えば、５００nmと５３０nmの間の範囲の波長を有する第四波長帯の光Ｌ４’)は、第二基板５２によって反射され、４７０nmと５００nmの間の範囲の第四波長帯の光Ｌ４の一部は、第二基板５２を透過し、第一光路Ｐ１に伝搬される。第一ダイクロイックミラー６２は、図４に示される透過スペクトルＦ１を有する。
波長４７０nmと５００nmの間の範囲の第四波長帯の光Ｌ４の一部は、第一ダイクロイックミラー６２により反射され、その後、第二ダイクロイックミラー６３を透過する。第二光路Ｐ２に沿っている第一波長帯の光Ｌ１と第一光路Ｐ１に沿っている第二波長帯の光Ｌ２は、第三光路Ｐ３に沿って、混合光を生成するために混合される。第三波長変換物質５６は、第二基板５２の第二セグメント５２１の第二表面Ｓ２（例えば裏面）上に塗布されることが好ましい。
【００４５】
特に、第一波長帯の光Ｌ１は、第三波長変換物質５６により、第四波長帯の光Ｌ４に変換された後、４７０nmと５００nmの間の範囲である第四波長帯の光Ｌ４の一部は、第二基板５２を透過し、第一光路Ｐ１に伝搬され、第四波長帯の光Ｌ４の残りの部分（すなわち、５００nmと５３０nmの間の範囲である第四波長帯の光Ｌ４’) は、第二基板５２によって反射され、第二光路Ｐ２に沿って伝搬される。
第二光路Ｐ２に沿って、第一波長帯の光L１と第四波長帯の光Ｌ４’は、それぞれ第一反射ミラー６４と第二反射ミラー６５によって反射される。第二ダイクロイックミラー６３は、図４に示される透過スペクトルＦ２を有する。透過スペクトルＦ２は、４６０nmより長い波長の光が第二ダイクロイックミラー６３を透過するが、４６０nmより短い波長の光が第二ダイクロイックミラー６３により反射されることを示している。したがって、第四波長帯の光Ｌ４’は、第二ダイクロイックミラー６３を透過し、第三光路Ｐ３に沿って伝搬されない。
すなわち、第三波長変換物質５６は、第二基板５２の第二セグメント５２１の第二表面Ｓ２上に塗布される。第三波長変換物質５６により、第一波長帯の光Ｌ１は、第四波長帯の光Ｌ４に変換される。第四波長帯の光Ｌ４は、波長４７０nmと５３０nmの間の範囲の波長の緑色光である。波長４７０nmと５００nmの間の範囲の第四波長帯の光Ｌ４の一部は第一光路Ｐ１により伝搬される。第一波長帯の光Ｌ１、第二波長帯の光Ｌ２、及び波長４７０nmと５００nmの間の範囲の第四波長帯の光Ｌ４は、第三光路Ｐ３に沿って、混合光を生成するために混合される。したがって、第一波長帯の光Ｌ１の色が調整される。すなわち、第一波長帯の光Ｌ１の紫青色は、純粋な青色に近くなるように調整される。
【００４６】
上記説明から、本発明は光波長変換器と光波長変換器を有する照明システムを提供するものである。第二基板の配置により、レーザスペックルは均一で安定的に光波長変換器を透過する。したがって、光波長変換器は、効果的で正確に制御することができ、青色スペックルの不一致が最小限に抑えられる。この状況で、出力光の強度と彩度がより安定になり、出力光の品質が向上する。さらに、第一基板の第一セグメントと第二基板の第二セグメントが交互に配置されているため、光波長変換器の均衡のとれた回転になるように最適化される。
したがって、光波長変換器の偏差又は振動を生じるという問題が克服され、光出力はより安定となる。また、さらなる波長変換物質は、第二基板の第二セグメントに含まれていてもよい。波長変換物質は、第一波長帯の光によって励起されると、第三波長帯の光が生成される。第一波長帯の光と第三波長帯の光が混合されたり又はそれぞれ組み合わせられる。さらに、固体発光素子は、光学エンジンの様々な要求を満たすために、純粋ではない色光を発することもできる。
【００４７】
本発明は、現在、最も実用的で好ましい実施形態であると考えられるものに関して説明してきたが、本発明は、開示された実施形態に限定される必要はないことが理解されるべきである。それどころか、添付の特許請求の範囲の精神および範囲内に含まれる、様々な修正および類似の構成を包含することが意図される。すべてのそのような修正および類似の構造を包含するように最も広い解釈を与えられるべきである。
【図１Ａ】
2015165484.tif 000003
【図１Ｂ】
2015165484.tif 000004
【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３Ａ】
2015165484.tif 000007
【図３Ｂ】
2015165484.tif 000008
【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【外国語明細書】
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