(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長変換シートを備える波長変換装置であって、
前記波長変換シートは、反射層及び前記反射層における一方側の表面に位置する発光層を備え、
前記発光層は、少なくとも二つの発光領域を備え、異なる発光領域が異なる波長変換材料を有し、少なくとも一つの前記発光領域に対応する前記反射層の厚みが、他の前記発光領域に対応する前記反射層の厚みよりも小さいことを特徴とする波長変換装置。
【請求項２】
前記発光層は、第１発光領域と第２発光領域とを備え、
前記反射層は、第１反射領域と第２反射領域とを備え、前記第１反射領域が前記第１発光領域に対応して設置され、前記第２反射領域が前記第２発光領域に対応して設置され、前記第１反射領域の厚みが、前記第２反射領域の厚みよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の波長変換装置。
【請求項３】
前記第１発光領域の波長変換材料は赤色蛍光体粉末であり、前記第２発光領域の波長変換材料は黄色蛍光体粉末又は緑色蛍光体粉末であることを特徴とする請求項２に記載の波長変換装置。
【請求項４】
前記発光層は第３発光領域をさらに備え、前記反射層は第３反射領域をさらに備え、前記第３反射領域が前記第３発光領域に対応して設置され、且つ前記第１反射領域の厚みが前記第３反射領域の厚みよりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の波長変換装置。
【請求項５】
前記第１発光領域が有する波長変換材料は赤色蛍光体粉末であり、前記第２発光領域が有する波長変換材料は青色蛍光体粉末であり、前記第３発光領域が有する波長変換材料は緑色蛍光体粉末であることを特徴とする請求項４に記載の波長変換装置。
【請求項６】
前記発光層は光反射領域を更に備え、前記反射層は第３反射領域を更に備え、前記第３反射領域が前記光反射領域に対応して設置され、前記光反射領域が透明材料又は反射材料により構成されていることを特徴とする請求項２に記載の波長変換装置。
【請求項７】
前記反射層は乱反射層であり、前記乱反射層における、前記発光層から離れる一方側の表面には、放熱層が設けられ、又は、前記反射層は反射セラミックスであり、前記反射セラミックスはアルミナセラミックス、酸化ジルコニウムセラミックス、酸化ホウ素セラミックス又は酸化ジルコニウムにアルミナがドープされた複合セラミックスであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれ１項に記載の波長変換装置。
【請求項８】
少なくとも一つの前記発光領域に対応する前記反射層の厚みと他の前記発光領域に対応する前記反射層の厚みとの差は、０.０２ｍｍ以上０.０６ｍｍ以下であることを特徴とする請求項７に記載の波長変換装置。
【請求項９】
少なくとも一つの前記発光領域に対応する反射層は反射セラミックスであり、他の前記発光領域に対応する反射層は乱反射層であり、前記乱反射層における、前記発光層から離れる一方側の表面に放熱層が設けられ、前記反射セラミックスはアルミナセラミックス、酸化ジルコニウムセラミックス、酸化ホウ素セラミックス又は酸化ジルコニウムにアルミナがドープされた複合セラミックスであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれ１項に記載の波長変換装置。
【請求項１０】
励起光源と請求項１乃至９のいずれ１項に記載の波長変換装置を備えることを特徴とする光源システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載の光源システムを備えることを特徴とする投影システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプロジェクタの技術分野に関し、特に波長変換装置、光源システム及び投影システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体技術の進化に伴い、ハロゲン電球に代えて、固体光源、例えばＬＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ、レーザーダイオード）をプロジェクタの光源として用いることは、既に重要な技術進化の方向となっている。レーザーダイオードが光源として用いられた投影システムでは、レーザーダイオードより射出されたレーザ光が波長変換装置の回転につれて、波長変換装置における異なる領域に照射する。波長変換装置における異なる領域に、異なる色の蛍光体粉末層が設けられるため、異なる色の被励起光を生成することができる。これらの異なる色の被励起光が一つの光に合成されてから、投影画像の表示を行う。
【０００３】
従来の波長変換装置は、乱反射層と乱反射層の表面に接着された蛍光体粉末層を備え、ここで、乱反射層が散乱粒子とガラス体により構成されている。当該乱反射層が厚いほど、反射率が高くなるが、熱抵抗も大きくなる。従って、従来技術において、通常、乱反射層を薄くすることにより、熱抵抗を低減させ、蛍光体粉末層の放熱性と波長変換装置の安定性を向上させる。しかしながら、このようにすると、乱反射層の反射率が低くなり、これによって、波長変換装置の発光効率が低下してしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、従来の波長変換装置の発光効率が低下する問題を解決するために、波長変換装置、光源システム及び投影システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は以下の技術案を提供する。
波長変換装置であって、前記波長変換装置は波長変換シートを備え、前記波長変換シートは、反射層及び前記反射層における一方側の表面に位置する発光層を備え、
前記発光層は、少なくとも二つの発光領域を備え、異なる発光領域が異なる波長変換材料を有し、少なくとも一つの前記発光領域に対応する前記反射層の厚みが、他の前記発光領域に対応する前記反射層の厚みよりも小さい。
【０００６】
好ましくは、前記発光層は第１発光領域と第２発光領域とを備え、前記反射層は第１反射領域と第２反射領域とを備え、前記第１反射領域が前記第１発光領域に対応して設置され、前記第２反射領域が前記第２発光領域に対応して設置され、前記第１反射領域の厚みが前記第２反射領域の厚みよりも小さい。
【０００７】
好ましくは、前記第１発光領域の波長変換材料は赤色蛍光体粉末であり、前記第２発光領域の波長変換材料は黄色蛍光体粉末又は緑色蛍光体粉末である。
【０００８】
好ましくは、前記発光層は第３発光領域をさらに備え、前記反射層は第３反射領域をさらに備え、前記第３反射領域が前記第３発光領域に対応して設置され、且つ前記第１反射領域の厚みが前記第３反射領域の厚みよりも小さい。
【０００９】
好ましくは、前記第１発光領域が有する波長変換材料は赤色蛍光体粉末であり、前記第２発光領域が有する波長変換材料は青色蛍光体粉末であり、前記第３発光領域が有する波長変換材料は緑色蛍光体粉末である。
【００１０】
好ましくは、前記発光層は光反射領域を更に備え、前記反射層は第３反射領域をさらに備え、前記第３反射領域が前記光反射領域に対応して設置され、前記光反射領域が透明材料又は反射材料により構成されている。
【００１１】
好ましくは、前記反射層は乱反射層であり、前記乱反射層における、前記発光層から離れる一方側の表面には、放熱層が設けられ、又は、前記反射層は反射セラミックスであり、前記反射セラミックスはアルミナセラミックス、酸化ジルコニウムセラミックス、酸化ホウ素セラミックス又は酸化ジルコニウムにアルミナがドープされた複合セラミックスである。
【００１２】
好ましくは、少なくとも一つの前記発光領域に対応する前記反射層の厚みと他の前記発光領域に対応する前記反射層の厚みとの差は、０.０２ｍｍ以上且つ０.０６ｍｍ以下である。
【００１３】
好ましくは、少なくとも一つの前記発光領域に対応する反射層は反射セラミックスであり、他の前記発光領域に対応する反射層は乱反射層であり、前記乱反射層における、前記発光層から離れる一方側の表面に放熱層が設けられ、前記反射セラミックスはアルミナセラミックス、酸化ジルコニウムセラミックス、酸化ホウ素セラミックス又は酸化ジルコニウムにアルミナがドープされた複合セラミックスである。
【００１４】
光源システムであって、当該光源システムは、励起光源と上記いずれか一つの前記波長変換装置を備える。
【００１５】
投影システムであって、当該投影システムは、上記光源システムを備える。
【発明の効果】
【００１６】
従来技術に比べ、本発明により提供される技術案は以下のメリットを有する。
【００１７】
本発明により提供される波長変換装置、光源システム及び投影システムは、異なる波長変換材料の熱効果が異なるため、熱を多く生じる発光領域が対応する反射層を薄くし、熱を少なく生じる発光領域が対応する反射層を厚くすることができ、これにより、蛍光体粉末層の放熱と反射性能を最大限に満足し、波長変換装置の発光効率を向上させる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
本発明の実施例又は従来技術における技術案をより明確に説明するために、以下、実施例又は従来技術の説明に必要な図面を簡単に説明するが、当然ながら、以下に説明する図面は本発明の実施例に過ぎず、当業者にとっては、創造的労力を要しない前提で、これらの図面に基づき他の図面を得ることも可能になる。
【００１９】
【図１】本発明の一つの実施例に係る波長変換装置を示す断面図である。
【図２】本発明の一つの具体的な実施形態に係る波長変換シートを示す断面図である。
【図３】本発明の具体的な実施形態に係る波長変換シートを示す平面図である。
【図４】本発明のもう一つの具体的な実施形態に係る波長変換シートを示す断面図である。
【図５】本発明のもう一つの具体的な実施形態に係る波長変換シートを示す平面図である。
【図６】本発明の一つの実施例に係る反射層の断面構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
背景技術に説明したように、従来の波長変換装置は、通常、乱反射層を薄くすることにより熱抵抗を低減し、蛍光体粉末層の放熱性と波長変換装置の安定性を向上させるが、このようにすると、乱反射層の反射率が低くなり、これによって、波長変換装置の発光効率が低下してしまう。
【００２１】
発明者は鋭意に研究した結果、異なる波長変換材料の熱効果が異なり、例えば、青色蛍光体粉末熱効果と緑色蛍光体粉末は熱効果が小さく、赤色蛍光体粉末は熱効果が大きいため、青色蛍光体粉末と緑色蛍光体粉末が対応する反射層を厚くし、赤色蛍光体粉末が対応する反射層を薄くすることができ、このように、赤色蛍光体粉末が対応する反射層の反射率が十分に高いことを満足する前提で、青色蛍光体粉末と緑色蛍光体粉末の放熱に著しく影響することがないとともに、青色蛍光体粉末と緑色蛍光体粉末が対応する乱反射層の反射率と波長変換装置の発光効率を向上させることができるということを発見した。
【００２２】
これに基づき、従来技術に存在する上記問題を克服するために、本発明が波長変換装置を提供し、前記波長変換装置は波長変換シートを備え、前記波長変換シートは、反射層及び前記反射層の一方側に焼結された発光層を備え、前記発光層は、少なくとも二つの発光領域を備え、異なる発光領域が異なる波長変換材料を有し、少なくとも一つの前記発光領域に対応する前記反射層の厚みが他の前記発光領域に対応する前記反射層の厚みよりも小さい。
【００２３】
本発明はさらに光源システムを提供し、当該光源システムは励起光源と上述した波長変換装置とを備える。
【００２４】
本発明はさらに投影システムを提供し、当該投影システムは上述した光源システムを備える。
【００２５】
本発明に係る波長変換装置、光源システム及び投影システムは、異なる波長変換材料の熱効果が異なるため、熱を多く生じる発光領域が対応する反射層を薄くし、熱を少なく生じる発光領域が対応する反射層を厚くすることができ、このように、蛍光体粉末層の放熱と安定性を満足するとともに、一部の発光領域の反射率を向上させ、波長変換装置の発光効率を向上させることができる。
【００２６】
上述したのは本発明の要旨であり、本発明の上記目的、特徴及び利点をより明確に且つ分かりやすくするために、以下、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２７】
本発明を十分に理解できるようにするために、以下の説明において具体的な説明を多く記載するが、本発明は、ここで説明する形態と異なる他の形態で実施することも可能であり、当業者は本発明の要旨に反しない限り、類似な展開を行うことが可能であるため、本発明は以下に説明する具体的な実施例に限定されるものではない。
【００２８】
次に、模式図を参照しながら本発明を詳細に説明するが、本発明の実施例を詳しく説明する際、説明の便宜上、部品の構成を示す断面図は、一般的な比例に従わず一部を拡大することがある。また、前記模式図は例示に過ぎず、ここで、本発明が保護する範囲を制限するものではない。なお、実際の作成においては、長さ、幅及び高さの三次元空間寸法が含まれるべきである。
【００２９】
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。
本発明の一つの実施例が波長変換装置を提供し、図１に示すように、波長変換装置は波長変換シート１と波長変換シート１が回転するように波長変換シート１を駆動する駆動装置２を備える。当該波長変換シート１は円形のシート状構造であることが好ましい。駆動装置２は、波長変換シート１の円心に配置される回転軸及びモータなどの装置であり、波長変換シート１が円の中心軸周りに回転するように波長変換シート１を駆動するために用いられる。
【００３０】
本実施例において、図２と図４に示すように、波長変換シート１は反射層１１と反射層１１の一方側に焼結された発光層１２とを備える。図３と図５に示すように、発光層１２は少なくとも二つの発光領域、例えば、発光領域１２０、１２１を備え、異なる発光領域が異なる波長変換材料を有し、また、少なくとも一つの発光領域に対応する反射層の厚みが他の発光領域に対応する反射層の厚みよりも小さい。青色蛍光体粉末と緑色蛍光体粉末は熱効果が小さいため、青色光の発光領域と緑色光の発光領域が対応する反射層を厚くすることができ、他の発光領域の反射層を薄くすることができ、当然ながら、本発明はこれに限定されるものではなく、反射層の具体的な厚みは、発光領域の波長変換材料、即ち、蛍光体粉末の熱効果の大きさに応じて設定することができる。
【００３１】
本実施例において、波長変換材料とは、波長変換材料に入射した光を波長が異なる光に変換可能な材料であり、蛍光体粉末、ナノ発光材料及び量子ドットなどの周知された材料を含む。
【００３２】
本発明の一つの具体的な実施形態において、図２と図３に示すように、発光層１２は、第１発光領域１２０と第２発光領域１２１とを備えても良く、反射層１１は、第１反射領域１１０と第２反射領域１１１とを備えても良く、ここで、第１反射領域１１０が第１発光領域１２０に対応して設置され、第２反射領域１１１は第２発光領域１２１に対応して設置され、即ち、波長変換シート１に垂直な方向において、第１反射領域１１０の投影が、第１発光領域１２０の投影と重なり、第２反射領域１１１の投影が、第２発光領域１２１の投影と重なり、また、第１反射領域１１０の厚みが第２反射領域１１１の厚みよりも小さい。好ましくは、第１反射領域１１０の厚みと第２反射領域１１１の厚みとの差Ｄの範囲は０.０２ｍｍ以上０.０６ｍｍ以下である。
【００３３】
具体的に、第１発光領域１２０の波長変換材料は赤色蛍光体粉末であっても良く、第２発光領域１２１の波長変換材料は黄色蛍光体粉末又は緑色蛍光体粉末であっても良く、当然ながら、本発明はこれに限定されるものではなく、第２発光領域１２１の波長変換材料の熱効果が第１発光領域１２０の波長変換材料の熱効果よりも小さければよい。
【００３４】
本発明のもう一つの具体的な実施形態において、図４と図５に示すように、発光層１２は第１発光領域１２０、第２発光領域１２１及び第３発光領域１２２を備えても良く、反射層１１は第１反射領域１１０、第２反射領域１１１及び第３反射領域１１２を備えても良く、ここで、第１反射領域１１０が第１発光領域１２０に対応して設置され、第２反射領域１１１が第２発光領域１２１に対応して設置され、第３反射領域１１２が第３発光領域１２２に対応して設置され、即ち、波長変換シート１に垂直な方向において、第１反射領域１１０の投影が、第１発光領域１２０の投影と重なり、第２反射領域１１１の投影が、第２発光領域１２１の投影と重なり、第３反射領域１１２の投影が、第３発光領域１２２の投影と重なっている。
【００３５】
また、第１反射領域１１０の厚みは第２反射領域１１１の厚みよりも小さく、第１反射領域１１０の厚みは第３反射領域１１２の厚みよりも小さい。好ましくは、第１反射領域１１０厚みと第２反射領域１１１の厚みとの差の範囲は０.０２ｍｍ以上０.０６ｍｍ以下であり、第１反射領域１１０厚みと第３反射領域１１２の厚みとの差の範囲は０.０２ｍｍ以上０.０６ｍｍ以下である。なお、第２反射領域１１１の厚みは第３反射領域１１２の厚みと等しくても良く、または等しくなくても良い。具体的な厚みの値は、対応する発光領域の波長変換材料及び実際の需要に応じて設定することができる。
【００３６】
具体的に、第１発光領域１２０が有する波長変換材料は赤色蛍光体粉末であっても良く、第２発光領域１２１が有する波長変換材料は青色蛍光体粉末であっても良く、第３発光領域１２２が有する波長変換材料は緑色蛍光体粉末であっても良く、当然ながら、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３７】
本発明のもう一つの実施形態において、励起光源が青色光の光源である場合に、第１発光領域１２０が有する波長変換材料は赤色蛍光体粉末であっても良く、第２発光領域１２１が有する波長変換材料は緑色蛍光体粉末であっても良く、第３発光領域１２２は光反射領域であっても良く、当該光反射領域は、透明材料又は反射材料により構成され、励起光である青色光を反射するために用いられ、これにより、反射された青色光が赤色光及び緑色光と、白色光に合成されることができ、ここで、当該反射材料は反射層の材料と同様であっても良く、当該分野に周知された他の反射材料であっても良い。同様に、第１反射領域１１０の厚みは第２反射領域１１１の厚みよりも小さくても良く、第１反射領域１１０の厚みは第３反射領域１１２の厚みよりも小さくても良い。第１反射領域１１０の厚みと第２反射領域１１１の厚みとの差の範囲、及び第１反射領域１１０の厚みと第３反射領域１１２の厚みとの差の範囲は、いずれも０.０２ｍｍ以上０.０６ｍｍ以下である。
【００３８】
なお、発光層１２は４つ乃至４つよりも多い発光領域をさらに備えても良く、例えば、発光層１２は赤色蛍光体粉末の領域、緑色蛍光体粉末の領域、青色蛍光体粉末の領域及び黄色蛍光体粉末の領域を備えても良く、本発明はこれを限定することがなく、対応的に、反射層の厚みは発光領域の具体的な波長変換材料に応じて設定することができる。
【００３９】
なお、発光層１２も可視光の発光領域のみに限定されず、赤外線結像のために、赤外光の蛍光体粉末の領域を備えても良い。
【００４０】
さらに、本実施例に係る反射層１１は、乱反射層１１３と前記乱反射層１１３における、発光層１２から離れる一方側に位置する放熱層１１４とを備えても良い。図６に示すように、反射層１１はセラミックス反射層であってもよく、好ましくは、反射セラミックスの厚みの範囲は０.１ｍｍ以上１.５ｍｍ以下である。
【００４１】
なお、反射層１１は、一部の発光領域が対応する反射層が反射セラミックスであり、一部の発光領域が対応する反射層が乱反射層と放熱層であっても良く、即ち、少なくとも一つの発光領域が対応する反射層は反射セラミックスであり、他の発光領域が対応する反射層は乱反射層と放熱層である。図２に示すように、青色蛍光体粉末又は緑色蛍光体粉末を有する発光領域１２１が対応する反射層は反射セラミックスであり、他の発光領域、例えば発光領域１２０が対応する反射層は乱反射層と放熱層であってもよい。
【００４２】
ここで、乱反射層１１３は、白色散乱粒子と前記散乱粒子を接着するガラス体により構成され、放熱層１１４は高放熱の窒化アルミニウムセラミックスである。反射セラミックスは、高反射の白色セラミックスであって、アルミナセラミックス、酸化ジルコニウムセラミックス、酸化ホウ素セラミックス又は酸化ジルコニウムにアルミナがドープされた複合セラミックスであっても良い。
【００４３】
本実施例により提供される波長変換装置は、異なる波長変換材料の熱効果が異なるため、熱を多く生じる発光領域が対応する反射層を薄くし、熱を少なく生じる発光領域が対応する反射層を厚くすることができ、このように、蛍光体粉末層の放熱と反射性能を満足すると共に、反射層の反射率を向上させ、波長変換装置の発光効率を向上させることができる。
【００４４】
本発明に係るもう一つの実施例により、さらに光源システムが提供され、当該光源システムは励起光源と上記いずれかの実施例により提供される波長変換装置とを備え、励起光源が射出した励起光が波長変換装置の発光層に照射すると、少なくとも２種類の異なる色の被励起光が励起され、これらの異なる色の被励起光が反射層に反射された後、後段の集光レンズなどに入り、集光・コリメートされ、これにより、投影画像に用いられる一つの白色光に合成される。
【００４５】
本発明に係るもう一つの実施例により、さらに投影システムが提供され、当該投影システムは、上記の光源システムに加え、光分割光合成システムと光線を変調する光変調システムなどを備える。
【００４６】
本実施例に提供される光源システムと投影システムは、異なる発光領域が対応する反射層の厚みが異なるため、蛍光体粉末層の放熱と安定性を満足すると共に、反射層の反射率を向上させ、波長変換装置の発光効率を向上させる。
【００４７】
本明細書における各々の実施例は漸進して述べられたものであり、それぞれの実施例は他の実施例との相違点を中心に説明し、各々の実施例の間の同様・類似の部分は互いに参照すればよい。開示された実施例に対する上記説明によれば、当業者は本発明を実現又は使用可能になる。これらの実施例に対する種々の変更は当業者にとっては自明であり、本願において定義された一般原理は、本発明の精神や範囲から逸脱することなく、その他の実施例で実現されることができる。このため、本発明は本願に示されるこれらの実施例に制限されず、本願に開示された原理及び新規な特徴と一致する最も広い範囲に合致するようになっている。
【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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