JP5915063B2 - 蛍光体デバイス、照明装置及びプロジェクタ装置 - Google Patents

Description

本発明は、蛍光体に励起光を照射して発光された発光光を出射させる蛍光体デバイス、この蛍光体デバイスを用いて各色の照明光を出力する照明装置、及びこの照明装置から出力される照明光を用いてカラー画像として投影するプロジェクタ装置に関する。

光源装置には、光源から出力された励起光を照射することにより当該励起光の波長と異なる波長の光を発光する発光体を用いたものがある。この光源装置は、例えば照明装置や画像表示装置等の種々の光源として利用されている。
このような光源装置は、一般的に光源として例えば半導体光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザダイオード（ＬＤ）が多く用いられている。蛍光体は、例えば透明なシリコーン又はエポキシ樹脂等を樹脂性バインダとし、この樹脂性バインダ中に複数散在させることにより発光層を形成している。

この樹脂性バインダは、半導体光源からの励起光によって劣化、或いは特に励起光の強度が強い場合にダメージが加わる。又、蛍光体を散在するシリコーン又はエポキシ樹脂等の樹脂は、熱伝導率が低いので、蛍光体の温度上昇が起こり、この温度上昇によって蛍光体から発光される発光波長にシフトが生たり或いは発光強度が低下する温度消光等の現象が発生する。このため、光源装置としての輝度が低下してしまう。

このような樹脂性バインダの例えば透明なシリコーン又はエポキシ樹脂に代わる部材として例えば特許文献１は、透光性の無機材料、例えばガラスを用いることを開示し、特許文献２、３は、それぞれ熱伝導の高いセラミクスを用いることを開示する。

特開２００３−２５８３０８号公報 特開２００６−２８２４４７号公報 特開２０１０−０２４２７８号公報

しかしながら、上記透光性のセラミクスを用いたバインダ（透光性セラミクスバインダ）を用いて形成した蛍光体の発光層は、先の樹脂性バインダを用いて形成した蛍光体の発光層の置き換えで使用されることが多い。このため、透光性セラミクスバインダは、発光体から発光光を発光させる光源装置として適した構造になっていない。

本発明の目的は、発光体から発光光を発光させるために適した構造を有し、発光体から発光された発光光を効率高く出射できる蛍光体デバイス、照明装置及びプロジェクタ装置を提供することにある。

本発明の主要な局面に係る蛍光体デバイスは、少なくとも蛍光体を含有して錐台形状に形成され、かつ前記錐台形状の２つの底面のうち面積の小さい第１の底面と、前記第１の底面と隣り合う斜面の一部とに、前記蛍光体を励起するための外部からの励起光を透過すると共に前記蛍光体から発光される発光光を前記２つの底面のうち面積の大きい第２の底面に向けて反射する第１の膜を形成し、前記発光光を前記第２の底面を透過させて出射させる蛍光体デバイスを複数配置し、且つ前記複数の蛍光体デバイスは、前記各第２の底面を同一平面上に配置して一体的に形成されていることを特徴とする。

本発明の主要な局面に係る照明装置は、前記蛍光体デバイスと、励起光を出力する励起光源と、前記励起光源から出力された前記励起光を前記蛍光体デバイスの前記第１の底面に照射する光学系と、前記蛍光体デバイスの前記第２の底面から発光された前記発光光を集光して照明光として取り出す集光光学系とを具備する。

本発明の主要な局面に係るプロジェクタ装置は、上記照明装置と、前記照明装置から出力された前記照明光を含む各色の光を用いてカラー画像を投影する投影光学系とを有する。

本発明によれば、発光体から発光光を発光させるために適した構造を有し、発光体から発光された発光光を効率高く出射できる蛍光体デバイス、照明装置及びプロジェクタ装置を提供できる。

本発明の第１の実施の形態に係る蛍光体デバイスを示す構造図。 本発明の第２の実施の形態に係る蛍光体デバイスを示す構造図。 本発明の第３の実施の形態に係る蛍光体デバイスを示す構造図。 本発明の第４の実施の形態に係る蛍光体デバイスを用いた照明装置を示す構成図。 本発明の第５の実施の形態に係る２つの蛍光体デバイスを用いた照明装置を示す構成図。 本発明に係る蛍光体デバイスの先行技術を示す構成図。 同先行技術における励起スペクトルの長波長側の波長と発光体の発光スペクトルの短波長側の波長との一部重なり合いを示す図。 同先行技術における発光の自己吸収という現象を説明するための模式図。 本発明の第６の実施の形態に係る複数の蛍光体デバイスを用いた照明装置を示す構成図。 同装置における複数の蛍光体デバイスを示す構成図。 本発明の第７の実施の形態に係る照明装置を用いたプロジェクタ装置を示す構成図。

［第１の実施の形態］
以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１（ａ）（ｂ）は蛍光体デバイスの構造図を示し、同図（ａ）は外観図、同図（ｂ）は断面構造図を示す。この蛍光体デバイス１は、例えばＡｌ203等の透光性無機材料（以下、無機バインダと称する）２と、ＹＡＧ：Ｃｅ等の複数の蛍光体３とを焼結して形成されている。複数の蛍光体３は、無機バインダ２中に例えば一様な間隔で散在している。これら蛍光体３は、例えば青色（波長４５５〜４９２ｎｍ内の波長値）の励起光Ｅの照射により緑色（波長４９２〜５７７ｎｍ内の波長値）の発光光を発光する。

この蛍光体デバイス１は、無機バインダ２と各蛍光体３とを焼結して例えば四角錐台形状等の錐台形状に形成されている。なお、蛍光体デバイス１は、錐台形状として四角錐台形状に限らず、六角錐台形状又は円錐台形状でもよい。
具体的に蛍光体デバイス１は、四角錐台形状を形成するための４つの側面４−１〜４−４と、互いに平行で対向する２つの底面である第１と第２の面４−５、４−６とから成る。
４つの側面４−１〜４−４は、それぞれ四角錐台の形状を形成するための斜面を形成する。これら側面４−１〜４−４の傾斜角θ、例えば側面４−１と第１の面４−５との成す角度θは、図１（ｂ）に示すように例えば４５°に形成されている。他の各側面４−２〜４−４と第１の面４−５との成す各傾斜角θも例えば４５°に形成されている。

第１の面４−５と第２の面４−６とは、それぞれ錐台形状の斜面である各側面４−１〜４−４と交差するように設けられている。このうち第１の面４−５は、面積Ｓ１を有する。
第２の面４−６は、面積Ｓ２を有する。第１の面４−５の面積Ｓ１は、第２の面４−６の面積Ｓ２よりも小さく形成されている。

各側面４−１〜４−４と第１の面４−５との全面上には、第１の膜としてのダイクロイック膜５が形成されている。このダイクロイック膜５は、例えば波長帯域（４５５〜４９２ｎｍ）の波長値を有する光すなわち青色の励起光Ｅを透過すると共に、例えば波長領域（４９２〜５７７ｎｍ）の波長値を有する光すなわち各発光体３で発光した緑色の発光光を反射する特性を有する。このダイクロイック膜５は、例えば金属酸化物又は弗化物により形成されている。これら金属酸化物又は弗化物の代表的なものには、例えばＴｉＯ２、ＭｇＦ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３などがある。これら側面４−１〜４−４と第１の面４−５とは、励起光Ｅの入射面となる。以下、各側面４−１〜４−４及び第１の面４−５は、励起光Ｅの入射側面４−１〜４−４、４−５と称する。

第２の面４−６上には、第２の膜としての励起光反射ダイクロイックミラー６が成膜されている。この励起光反射ダイクロイックミラー６は、例えば波長帯域（４５５〜４９２ｎｍ）の波長値を有する光、すなわち青色の励起光Ｅを反射し、かつ波長帯域（４９２〜５７７ｎｍ）の波長値を有する光、すなわち各発光体３で発光した緑色の発光光を透過する特性を持つ。この励起光反射ダイクロイックミラー６は、例えば金属酸化物又は弗化物により形成されている。これら金属酸化物又は弗化物の代表的なものには、例えばＴｉＯ２、ＭｇＦ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３などがある。この第２の面４−６は、各発光体３で発光した緑色の発光光の出射面となる。以下、第２の面４−６は、緑色の発光光の出射面４−６と称する。

このような蛍光体デバイス１であれば、例えば青色（波長４５５〜４９２ｎｍ内の波長値）の励起光Ｅが入射側面４−１〜４−４、４−５から蛍光体デバイス１内に入射すると、この励起光Ｅは、無機バインダ２中に散在している複数の蛍光体３に照射される。これら蛍光体３は、それぞれ励起光Ｅの照射により励起されて任意の波長分布を持って発光する。例えば各蛍光体３は、例えば緑色（波長４９２〜５７７ｎｍ内の波長値）の発光光を発光する。これら蛍光体３は、それぞれ四方に均等な光量で発光するので、各蛍光体３から発光される各発光光は、それぞれ無機バインダ２中の全方向に放射される。

このうち各蛍光体３から出射面４−６に向かった各発光光は、当該出射面４−６を透過して蛍光体デバイス１の外部に向けて出射する。
各蛍光体３から入射側面４−５に向かって放射された各発光光は、当該入射側面４−５に形成されているダイクロイック膜５で反射して出射面４−６に向かい、この出射面４−６を透過して蛍光体デバイス１の外部に向けて出射する。
又、各蛍光体３から放射された各発光光の中には、入射側面４−５に形成されているダイクロイック膜５で反射し、続いて入射側面４−１〜４−４に形成されているダイクロイック膜５で反射して入射・出射面４−６に向かい、この入射・出射面４−６を透過して蛍光体デバイス１の外部に向けて出射する発光光もある。
各蛍光体３から各入射側面４−１〜４−４に向かって放射された各発光光は、それぞれ各入射側面４−１〜４−４に形成されているダイクロイック膜５で反射して出射面４−６に向かう。これら入射側面４−１〜４−４は、それぞれ四角錐の各側面で例えば４５°の斜面に形成されているので、これら入射側面４−１〜４−４のダイクロイック膜５で反射した各発光光は、それぞれ出射面４−６に効率よく導かれ、この出射面４−６を透過して蛍光体デバイス１の外部に向けて出射する。

これにより、各蛍光体３により発光された各発光光は、直接出射面４−６に向かう発光光と、各入射側面４−１〜４−４、４−６のダイクロイック膜５で反射して出射面４−６に向かう発光光とを有し、これら発光光が合成されて出射面４−６を透過し、蛍光体デバイス１の外部に出射される。

このように上記第１の実施の形態によれば、複数の蛍光体３が散在する無機バインダ２を四角錐台形状に形成し、この四角錐台形状に４つの斜面の入射側面４−１〜４−４と、互いに平行な入射側面４−５と出射面４−６とを設け、４つの入射側面４−１〜４−４及び入射側面４−５にダイクロイック膜５を形成したので、各蛍光体３から全方向に発光された発光光は、直接出射面４−６から蛍光体デバイス１の外部に向けて出射されたり、各入射側面４−１〜４−４、４−５の全面に形成されたダイクロイック膜５でそれぞれ反射してから出射面４−６を通って蛍光体デバイス１の外部に向けて出射されるものとなり、各蛍光体３から発光された発光光を効率良く蛍光体デバイス１の外部に出射できる。
蛍光体デバイス１は、錐台形状として四角錐台形状に限らず、六角錐台形状又は円錐台形状であっても、上記第１の実施の形態と同様の効果を奏することが出来る。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について図面を参照して説明する。
図２は蛍光体デバイスの断面構造図を示す。なお、図１（ａ）（ｂ）と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
この蛍光体デバイス１は、入射側面４−５にダイクロイック膜５が形成され、かつ４つの側面の各入射側面４−１〜４−４に反射膜１０−１〜１０−４が形成されている。これら反射膜１０−１〜１０−４は、各入射側面４−１〜４−４に一体的に成膜されている。なお、入射側面４−４に形成されている反射膜１０−４は、図示する方向の関係で省略する。
これら反射膜１０−１〜１０−４は、波長帯域（４９２〜５７７ｎｍ）の波長値を有する光、すなわち各発光体３で発光した緑色の発光光を反射する特性を持つ。これら反射膜１０−１〜１０−４は、例えば銀、アルミニウム等の金属反射膜、又は金属酸化物や弗化物を積層して成る多層光学反射膜により形成されている。これにより、各側面４−１〜４−４は、各発光体３で発光した緑色の発光光を反射する反射面となる。

このような蛍光体デバイス１であれば、例えば青色（波長４５５〜４９２ｎｍ内の波長値）の励起光Ｅが入射側面４−５から蛍光体デバイス１内に入射すると、この励起光Ｅは、無機バインダ２中に散在している複数の蛍光体３に照射される。これら蛍光体３は、上記同様に、それぞれ励起光Ｅの照射により励起されて例えば緑色（波長４９２〜５７７ｎｍ内の波長値）の発光光を発光する。

このうち各蛍光体３から出射面４−６に向かった各発光光は、当該出射面４−６を透過して蛍光体デバイス１の外部に向けて出射し、各蛍光体３から入射側面４−５に向かって放射された各発光光は、当該入射側面４−５で反射して出射面４−６に向かい、この出射面４−６を透過して蛍光体デバイス１の外部に向けて出射する。

各蛍光体３から各側面４−１〜４−４に向かって放射された各発光光は、それぞれ各反射膜１０−１〜１０−４で反射して出射面４−６に向かう。これら反射膜１０−１〜１０−４は、それぞれ四角錐台の各側面４−１〜４−４上で例えば４５°の斜面に形成されているので、これら反射膜１０−１〜１０−４で反射した各発光光は、それぞれ出射面４−６に効率よく導かれ、出射面４−６を透過して蛍光体デバイス１の外部に向けて出射する。
このように上記第２の実施の形態によれば、入射側面４−５にダイクロイック膜５を形成し、４つの側面の各入射側面４−１〜４−４に反射膜１０−１〜１０−４を形成しても、上記第１の実施の形態と同様の効果を奏することは言うまでもない。

［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について図面を参照して説明する。
図３は蛍光体デバイス１の断面構造図を示す。なお、図２と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
この蛍光体デバイス１は、出射面４−６に薄膜の反射防止膜２０が形成されている。この反射防止膜２０は、例えば波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視領域の光の反射を防止する。この反射防止膜２０は、例えば金属酸化物、弗化物等を積層した多層光学反射防止膜より成る。これら金属酸化物、弗化物の代表的なものには、例えばＴｉＯ２、ＭｇＦ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３などがある。この反射防止膜２０は、例えば可視光線の波長よりも小さい波長のピッチの微細な凹凸形状の反射防止構造に形成してもよい。この反射防止膜２０は、例えば、蛍光体デバイス１を製造するときの焼結時に型から転写して形成したり、エッチングにより形成される。

このような蛍光体デバイス１であれば、例えば青色（波長４５５〜４９２ｎｍ内の波長値）の励起光Ｅが入射側面４−５から蛍光体デバイス１内に入射すると、この励起光Ｅは、無機バインダ２中に散在している複数の蛍光体３に照射される。これら蛍光体３は、上記同様に、それぞれ励起光Ｅの照射により励起されて例えば緑色（波長４９２〜５７７ｎｍ内の波長値）の発光光を発光する。

このうち各蛍光体３から出射面４−６に向かった各発光光は、当該出射面４−６に形成されている反射防止膜２０を透過して蛍光体デバイス１の外部に向けて出射し、各蛍光体３から入射側面４−５に向かって放射された各発光光は、当該入射側面４−５で反射して出射面４−６に向かい、この出射面４−６に形成されている反射防止膜２０を透過して蛍光体デバイス１の外部に向けて出射する。

各蛍光体３から各側面４−１〜４−４に向かって放射された各発光光は、それぞれ各反射膜１０−１〜１０−４で反射して出射面４−６に向かう。これら反射膜１０−１〜１０−４は、それぞれ四角錐台の各側面４−１〜４−４上で例えば４５°の斜面に形成されているので、これら反射膜１０−１〜１０−４で反射した各発光光は、それぞれ出射面４−６に効率よく導かれ、出射面４−６に形成されている反射防止膜２０を透過して蛍光体デバイス１の外部に向けて出射する。
このように上記第３の実施の形態によれば、出射面４−６に反射防止膜２０を形成したので、上記第１の実施の形態の効果に加えて、例えば波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視領域の波長の光の反射を防止することができる。
なお、反射防止膜２０は、図３に示す蛍光体デバイス１の出射面４−６に形成した一例について説明したが、これに限らず、図１に示す蛍光体デバイス１の出射面４−６に形成してもよい。

［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態について図面を参照して説明する。
図４は蛍光体デバイス１を用いた照明装置３０の構成図を示す。なお、図１（ａ）（ｂ）と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
この照明装置３０は、図１（ａ）（ｂ）に示す蛍光体デバイス１を用いている。
励起光源としての半導体レーザ３１が設けられている。この半導体レーザ３１は、励起光Ｅとして例えば青色の波長領域（４５５〜４９２ｎｍ）内の波長値の励起レーザ光（以下、励起レーザ光Ｅと称する）を出力する。

この半導体レーザ３１から出力される励起レーザ光Ｅの光路上には、コリメータレンズ３２と、蛍光体デバイス１と、集光光学系３３とが設けられている。
コリメータレンズ１２は、半導体レーザ１１から出力される励起レーザ光Ｅをコリメートして蛍光体デバイス１の各入射側面４−１〜４−５の全面に照射する。このコリメータレンズ１２は、各入射側面４−１〜４−５の全面でなく、例えば入射側面４−５の全面と、この入射側面４−５の外周部と連続する各入射側面４−１〜４−４の一部面とに励起レーザ光Ｅを照射するようにしてもよい。
集光光学系１４は、蛍光体デバイス１から発光した発光光を集光して照明光Ｈとして取り出す。

このような照明装置であれば、半導体レーザ１１から青色の波長値の励起レーザ光Ｅが出力されると、この励起レーザ光Ｅは、コリメータレンズ１２によりコリメートされて蛍光体デバイス１の各入射側面４−１〜４−４、４−５の例えば全面に照射される。
この蛍光体デバイス１では、上記同様に、励起レーザ光Ｅが無機バインダ２中に散在している複数の蛍光体３に照射される。これら蛍光体３は、それぞれ励起レーザ光Ｅの照射により励起されて例えば緑色（波長４９２〜５７７ｎｍ内の波長値）の発光光を発光する。このうち各蛍光体３から出射面４−６に向かった各発光光は、当該出射面４−６を透過して蛍光体デバイス１の外部に向けて出射する。各蛍光体３から入射側面４−５に向かって放射された各発光光は、当該入射側面４−５に形成されているダイクロイック膜５で反射して出射面４−６に向かい、この出射面４−６を透過して蛍光体デバイス１の外部に向けて出射する。各蛍光体３から各入射側面４−１〜４−４に向かって放射された各発光光は、それぞれ各入射側面４−１〜４−４に形成されているダイクロイック膜５で反射して出射面４−６に向かい、この出射面４−６を透過して蛍光体デバイス１の外部に向けて出射する。
蛍光体デバイス１から出射された緑色の波長値の発光光は、集光光学系３３により集光されて照明光Ｈとして取り出される。

このように上記第４の実施の形態によれば、蛍光体デバイス１を備え、半導体レーザ１１から出力された青色の波長値の励起レーザ光Ｅをコリメータレンズ３２を通して蛍光体デバイス１に照射し、この蛍光体デバイス１から出射された緑色の波長値の発光光Ｈを集光光学系３４を通して取り出すので、蛍光体デバイス１から効率良く取り出された各蛍光体３からの発光光を照明光として出力できる。
なお、上記第４の実施の形態では、図１（ａ）（ｂ）に示す蛍光体デバイス１を用いているが、これに限らず、図２又は図３に示す蛍光体デバイス１を用いてもよい。このうち図３に示す蛍光体デバイス１を用いて照明装置３０を構成する場合、蛍光体デバイス１には、反射防止膜２０が出射面４−６に形成されているので、各蛍光体３から発光された発光光と、これら蛍光体３の励起の使用されなかった励起レーザ光Ｅとは、出射面４−６に形成された反射防止膜２０を透過して蛍光体デバイス１の外部に出射する。これら蛍光体３から発光された発光光と、これら蛍光体３の励起の使用されなかった励起レーザ光Ｅとは、集光光学系１４により集光され、発光光と励起レーザ光Ｅとの混合した照明光Ｈとして取り出される。

［第５の実施の形態］
次に、本発明の第５の実施の形態について図面を参照して説明する。
図５は蛍光体デバイス１を用いた照明装置３０の構成図を示す。なお、図４と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
２つの蛍光体デバイス１、１が半導体レーザ３１から出力される励起レーザ光Ｅの光路上に配置されている。これら蛍光体デバイス１、１は、一体的に配置され、かつ第２の面である各入射・出射面４−６を同一平面上に配置している。これら蛍光体デバイス１、１は、励起レーザ光Ｅの照射範囲内に配置されている。

このような照明装置３０であれば、半導体レーザ３１から青色の波長値の励起レーザ光Ｅが出力されると、この励起レーザ光Ｅは、コリメータレンズ３２によりコリメートされて２つの蛍光体デバイス１、１の各入射側面４−１〜４−５に形成されているダイクロイック膜５の例えば全面に照射される。
これら蛍光体デバイス１、１では、上記同様に、励起レーザ光Ｅが無機バインダ２中に散在している複数の蛍光体３に照射される。これら蛍光体３は、それぞれ励起レーザ光Ｅの照射により励起されて例えば緑色（波長４９２〜５７７ｎｍ内の波長値）の発光光を発光する。このうち各蛍光体３から出射面４−６に向かった各発光光は、当該出射面４−６を透過して蛍光体デバイス１の外部に向けて出射する。各蛍光体３から入射側面４−５に向かって放射された各発光光は、当該入射側面４−５に形成されているダイクロイック膜５で反射して出射面４−６に向かい、この出射面４−６を透過して蛍光体デバイス１の外部に向けて出射する。各蛍光体３から各入射側面４−１〜４−４に向かって放射された各発光光は、それぞれ各入射側面４−１〜４−４に形成されているダイクロイック膜５で反射して出射面４−６に向かい、この出射面４−６を透過して蛍光体デバイス１の外部に向けて出射する。

これら蛍光体デバイス１、１から出射された緑色の波長値の発光光は、集光光学系３３により集光されて照明光Ｈとして取り出される。
このように上記第５の実施の形態によれば、２つの蛍光体デバイス１、１を一体的に配置し、かつ励起レーザ光Ｅの照射範囲内に配置したので、２つの蛍光体デバイス１、１から効率良く取り出された各蛍光体３からの発光光を照明光として出力することで、１つの蛍光体デバイス１から取り出された照明光よりも多くの照明光量の照明光を取り出すことができる。

ところで、照明装置では、励起光源としての半導体レーザ３１は、例えば図６（ａ）に示すように蛍光体３を含む無機バインダ４０の外部に設けたり、同図（ｂ）に示すように無機バインダ４０の内部に設けたものがある。なお、同図（ａ）において無機バインダ４０は、基板４１上に反射膜４２を介して設けられている。又、同図（ｂ）において無機バインダ４０は、基板４３に形成された傾斜面を有する穴部４４内に設けられている。基板４３に形成された傾斜面には、反射膜４５が形成されている。
このような照明装置において一般的に用いられる蛍光体３は、図７に示すように励起スペクトルＳ１の長波長側の波長と、発光体３の発光スペクトルＳ２の短波長側の波長との一部が重なり合っている。すなわち、発光体３は、図８に示すように発光光３ａを発光するが、この発光光３ａは、無機バインダ４０内を伝播して他の発光体３に照射されて当該他の発光体３を励起、すなわち別の賦活原子を励起して蛍光体３の発光強度が低下するという発光の自己吸収という現象が発生するおそれがある。

これに対して上記第５の実施の形態においては、２つの蛍光体デバイス１、１の各無機バインダ２中に散在している複数の蛍光体３から発光される例えば緑色の波長値の発光光は、それぞれ直接各出射面４−６から各蛍光体デバイス１、１の外部に向けて出射されたり、２つの蛍光体デバイス１、１の各入射側面４−１〜４−５に形成されているダイクロイック膜５でそれぞれ反射してから各出射面４−６を通って効率高く出射されるので、別の賦活原子を励起して蛍光体３の発光強度が低下するという発光の自己吸収という現象が発生するおそれがない。なお、上記第１乃至４の実施の形態においても発光の自己吸収という現象が発生するおそれがない。

［第６の実施の形態］
次に、本発明の第６の実施の形態について図面を参照して説明する。
図９は２つ以上の複数の蛍光体デバイス１を配列して成る蛍光体デバイス５０の外観図を示す。この蛍光体デバイス５０は、上記第５の実施の形態のように２つの蛍光体デバイス１、１を配置するのに限らず、２つ以上の複数の蛍光体デバイス１、例えば図９の外観図に示すように４つの蛍光体デバイス１、１、…、１を格子状（マトリクス状）に配置している。これら蛍光体デバイス１、１、…、１は、例えば図１０の断面図に示すように第２の面である各出射面４−６を同一平面上に配置し、かつ一体的に形成されている。これら蛍光体デバイス１、１、…、１は、励起レーザ光Ｅの照射範囲内に配置されている。

なお、複数の蛍光体デバイス１、１、…、１は、４つに限らず、４つ以上を格子状（マトリクス状）に配置してもよい。又、複数の蛍光体デバイス１、１、…、１は、格子状（マトリクス状）に配置するに限らず、一定の間隔毎に縦横方向に配置してもよいし、同心円状に配置しても良いし、ランダムな位置に配置してもよい。

これら蛍光体デバイス１、１、…、１を用いて照明装置３０を構成する場合、これら蛍光体デバイス１、１、…、１は、例えば図５に示す２つの蛍光体デバイス１、１に代わって複数の蛍光体デバイス１、１、…、１が半導体レーザ３１から出力される励起レーザ光Ｅの光路上に配置される。

このような照明装置３０であれば、半導体レーザ３１から青色の波長値の励起レーザ光Ｅが出力されると、この励起レーザ光Ｅは、コリメータレンズ３２によりコリメートされて４つの蛍光体デバイス１、１、…、１の各入射側面４−１〜４−５に形成されているダイクロイック膜５の例えば全面に照射される。
これら蛍光体デバイス１、１、…、１では、それぞれ上記同様に、励起レーザ光Ｅが無機バインダ２中に散在している複数の蛍光体３に照射されると、これら蛍光体３は、それぞれ励起レーザ光Ｅの照射により励起されて例えば緑色（波長４９２〜５７７ｎｍ内の波長値）の発光光を発光する。このうち各蛍光体３から出射面４−６に向かった各発光光は、当該出射面４−６を透過して蛍光体デバイス１の外部に向けて出射する。各蛍光体３から入射側面４−５に向かって放射された各発光光は、当該入射側面４−５に形成されているダイクロイック膜５で反射して出射面４−６に向かい、この出射面４−６を透過して蛍光体デバイス１の外部に向けて出射する。各蛍光体３から各入射側面４−１〜４−４に向かって放射された各発光光は、それぞれ各入射側面４−１〜４−４に形成されているダイクロイック膜５で反射して出射面４−６に向かい、この出射面４−６を透過して蛍光体デバイス１の外部に向けて出射する。
これら蛍光体デバイス１、１、…、１から出射された緑色の波長値の発光光は、集光光学系３３により集光されて照明光Ｈとして取り出される。

このように上記第６の実施の形態によれば、複数の蛍光体デバイス１、１、…、１を一体的に配置し、かつ励起レーザ光Ｅの照射範囲内に配置したので、複数の蛍光体デバイス１、１、…、１から効率良く取り出された各蛍光体３からの発光光を照明光として出力することで、１つの蛍光体デバイス１から取り出された照明光よりも多くの照明光量の照明光を取り出すことができる。
なお、上記第６の実施の形態では、図１（ａ）（ｂ）に示す蛍光体デバイス１を格子状（マトリクス状）に配置しているが、これに限らず、図２又は図３に示す蛍光体デバイス１を複数格子状（マトリクス状）に配置してもよい。

［第７の実施の形態］
次に、本発明の第７の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１１は上記図４に示す照明装置３０等を用いたプロジェクタ装置６０の構成図を示す。このプロジェクタ装置６０は、例えば半導体発光素子を用いたＤＬＰ（Ｄigital Ｌight Ｐrocessing：登録商標）方式を適用している。このプロジェクタ装置６０は、ＣＰＵ６１を搭載する。このＣＰＵ６１には、操作部６２と、メインメモリ６３と、プログラムメモリ６４とが接続されている。又、ＣＰＵ６１には、システムバス６５を介して入力部６６と、画像変換部６７と、投影処理部６８と、音声処理部６９とが接続されている。このうち投影処理部６８には、光源部７０と、マイクロミラー素子７１とが接続されている。光源部７０から出力される照明光の光路上には、ミラー７２が配置され、このミラー７２の反射光路上にマイクロミラー素子７１が配置されている。このマイクロミラー素子７１の反射光路上に投影レンズ部７３が配置されている。音声処理部７９には、スピーカ部７４が接続されている。

入力部６６は、各種規格のアナログ画像信号を入力し、このアナログ画像信号をデジタル化した画像データとしてシステムバス６５を通して画像変換部６７に送る。
画像変換部６７は、スケーラとも称し、入力部６６から入力される画像データを投影に適した所定のフォーマットの画像データに統一処理して投影処理部６８に送る。この際、画像変換部６７は、ＯＳＤ(Ｏn Ｓcreen Ｄisplay）用の各種動作状態を示すシンボル等のデータも必要に応じて画像データに重畳加工し、この加工後の画像データを投影処理部６８に送る。

投影処理部６８は、画像変換部６７から送られてきた画像データに応じて所定のフォーマットに従ったフレームレート、例えば６０［フレーム／秒」と色成分の分割数、及び表示階調数を乗算した高速な時分割駆動により空間的光変調素子であるマイクロミラー素子７１を駆動する。
音声処理部６９は、ＰＣＭ（Ｐulse-Ｃode Ｍodulation）音源等の音源回路を備え、投影動作時に与えられる音声データをアナログ化し、スピーカ部５４を駆動して拡声放音させる、或いは必要によりビープ音等を発生させる。

マイクロミラー素子７１は、例えばＷＸＧＡ(Ｗide eＸtended Ｇraphic Ａrray)であり、複数の微小ミラーをアレイ状に配列、例えば横×縦（１２５０×８００画素）で複数の微小ミラーを配列して成るもので、これら微小ミラーの各傾斜角度をそれぞれ高速にオン・オフ動作して画像を表示することで、その反射光により光像を形成する。
光源部７０は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の原色光を含む複数色の照明光を循環的に時分割で順次出射する。この光源部７０から順次出射されるＲＧＢの各光は、ミラー７２で全反射してマイクロミラー素子７１に照射される。このマイクロミラー素子７１での反射光で光像が形成され、この形成された光像が投影光学系としての投影レンズ部７３を通してカラー画像として投影対象となるスクリーンに投影表示される。

この光源部７０は、例えば上記図４に示す照明装置３０等を用いてなる。この光源部７０は、例えば赤（Ｒ）の波長領域（６２２〜７７７ｎｍ）内の波長値のレーザ光を出力する半導体レーザと、青（Ｂ）の波長領域（４５５〜４９２ｎｍ）内の波長値のレーザ光を出力する半導体レーザ１１と、この半導体レーザ３１から出力されるレーザ光を励起光として用い、緑（Ｇ）の波長値の発光光を照明光として出力する上記図４に示す照明装置３０とを有し、これら赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の照明光を時分割で順次出射する。
なお、この光源部７０は、上記図４に示す照明装置３０に限らず、上記図５等に示す照明装置３０や、図９及び図１０に示す複数の蛍光体デバイス１、１、…、１を用いた照明装置を用いてもよい。

ＣＰＵ６１は、操作部６２からの操作指示を受け、又、メインメモリ６３に対してデータの読み取り・書き込みを行い、かつプログラムメモリ６４に記憶されているプログラムを実行する。又、ＣＰＵ６１は、システムバス６５を介して入力部６６と、画像変換部６７と、投影処理部６８と、音声処理部６９とをそれぞれ制御する。すなわち、ＣＰＵ６１は、メインメモリ６３及びプログラムメモリ６４を用いて本プロジェクタ装置６０内の制御動作を実行する。
メインメモリ６３は、例えばＳＲＡＭで構成され、ＣＰＵ６１のワークメモリとして機能する。プログラムメモリ６４は、電気的に書換可能な不揮発性メモリで構成され、ＣＰＵ６１が実行する動作プログラムや各種定型データ等を記憶する。

ＣＰＵ６１は、操作部６２からのキー操作信号に応じて各種投影動作を実行する。この操作部６２は、本プロジェクタ装置６０の本体に設けられるキー操作部と、本プロジェクタ装置６０の専用のリモートコントローラからの赤外光を受光する赤外線受光部とを含み、ユーザが本体のキー操作部又はリモートコントローラで操作したキーに基づくキー操作信号をＣＰＵ６１に直接送る。

このような構成であれば、各種規格のアナログ画像信号が入力部６６に入力すると、この入力部６６は、アナログ画像信号をデジタル化した画像データとしてシステムバス６５を通して画像変換部６７に送る。
この画像変換部６７は、入力部６６から入力される画像データを投影に適した所定のフォーマットの画像データに統一処理すると共に、ＯＳＤ用の各種動作状態を示すシンボル等のデータも必要に応じて画像データに重畳加工し、この加工後の画像データを投影処理部６８に送る。

この投影処理部６８は、画像変換部６７から送られてきた画像データに応じて所定のフォーマットに従ったフレームレート、例えば６０［フレーム／秒」と色成分の分割数、及び表示階調数を乗算した高速な時分割駆動により空間的光変調素子であるマイクロミラー素子７１を駆動する。
このマイクロミラー素子７１は、投影処理部６８の駆動によって複数の微小ミラーの各傾斜角度をそれぞれ高速にオン・オフ動作して画像を表示することで、その反射光により光像を形成する。

一方、光源部７０は、例えば上記図４に示す照明装置３０から出力される緑（Ｇ）の照明光と、半導体レーザ３１から出力される青（Ｂ）の波長値のレーザ光と、別の半導体レーザから出力される赤（Ｒ）の波長値のレーザ光とを循環的に時分割で照明光として順次出射する。この光源部７０から順次出射されるＲＧＢの照明光は、ミラー７２で全反射してマイクロミラー素子７１に照射される。このマイクロミラー素子７１での反射光で光像が形成され、この形成された光像が投影光学系としての投影レンズ部７３を通してカラー画像として投影対象となるスクリーンに投影表示される。
これと共に音声処理部６９は、投影動作時に与えられる音声データをアナログ化し、スピーカ部６４を駆動して拡声放音させる、或いは必要によりビープ音等を発生させる。

このように上記第５の実施の形態によれば、光源部７０として上記図４に示す照明装置３０や、上記図５に示す照明装置３０等を用いてプロジェクタ装置６０を構成したので、蛍光体デバイス１から効率良く取り出された各蛍光体３からの発光光を照明光としてカラー画像をスクリーンに投影表示できる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

以下、本発明の出願当初の特徴点について説明する。
請求項１に対応する発明は、少なくとも蛍光体を含有して錐体状に形成され、かつ前記錐体状の斜面を交差して互いに対向するそれぞれ面積の異なる第１と第２の面を形成し、前記第１と前記第２の面とのうち前記面積の小さい少なくとも前記第１の面及び前記斜面の一部を含む面側に、前記蛍光体を励起するための外部からの励起光を透過すると共に前記蛍光体から発光される発光光を前記第２の面側に向けて反射する第１の膜を形成し、前記発光光を前記第２の面から透過させて出射させることを特徴とする蛍光体デバイスである。

請求項２に対応する発明は、請求項１に対応する蛍光体デバイスにおいて、前記第２の面に、前記励起光を反射すると共に前記発光光を透過する第２の膜が形成されることを特徴とする。
請求項３に対応する発明は、請求項１又は２に対応する蛍光体デバイスにおいて、前記第１の面に、前記第１の膜が形成され、前記斜面に、前記蛍光体から発光される発光光を反射する反射膜が形成された。
請求項４に対応する発明は、請求項１乃至３のうちいずれか１項に対応する蛍光体デバイスにおいて、前記第１の膜は、ダイクロイック膜を含むことを特徴とする。

請求項５に対応する発明は、請求項１乃至４のうちいずれか１項に対応する蛍光体デバイスにおいて、前記第２の膜は、ダイクロイック膜を含むことを特徴とする。
請求項６に対応する発明は、請求項１乃至５のうちいずれか１項に対応する蛍光体デバイスにおいて、前記錐体状として四角錐体状、六角錐体状、四角錐台形状又は円錐状を含むことを特徴とする。
請求項７に対応する発明は、請求項１乃至６のうちいずれか１項に対応する蛍光体デバイスにおいて、前記蛍光体を含有する透光性無機材料を焼結して前記錐体状に形成することを特徴とする
請求項８に対応する発明は、請求項１乃至７のうちいずれか1項に対応する蛍光体デバイスにおいて、前記第２の面には、前記励起光の波長及び前記蛍光光の波長以外の波長の光の反射を防止する反射防止膜が形成されたことを特徴とする。
請求項９に対応する発明は、請求項８に対応する蛍光体デバイスにおいて、前記反射防止層は、反射防止膜により形成、又は可視光領域の波長の長さよりも小さい長さのピッチを有する凹凸形状に形成されることを特徴とする。

請求項１０に対応する発明は、請求項１乃至９のうちいずれか１項に対応する蛍光体デバイスを複数配置してなることを特徴とする。
請求項１１に対応する発明は、請求項１０に対応する蛍光体デバイスにおいて、前記複数の蛍光体デバイスは、格子状に配置されていることを特徴とする。
請求項１２に対応する発明は、請求項１０又は１１に対応する蛍光体デバイスにおいて、前記複数の蛍光体デバイスは、前記各第２の面を同一平面上に配置して一体的に形成されていることを特徴とする。
請求項１３に対応する発明は、請求項１０、１１又は１２に対応する蛍光体デバイスにおいて、前記複数の蛍光体デバイスは、前記励起光の照射範囲内に配置されることを特徴とする。

請求項１４に対応する発明は、請求項１乃至１３のうちいずれか１項に対応する蛍光体デバイスと、励起光を出力する励起光源と、前記励起光源から出力された前記励起光を前記蛍光体デバイスの前記第１の面に照射する照射光学系と、前記蛍光体デバイスの前記第２の面から発光された前記発光光を集光して照明光として取り出す集光光学系とを具備することを特徴とする照明装置である。
請求項１５に対応する発明は、請求項１４に対応する照明装置と、前記照明装置から出力された前記照明光を含む各色の光をカラー画像として投影する投影光学系とを有することを特徴とするプロジェクタ装置である。

１：蛍光体デバイス、２：透光性無機材料（無機バインダ）、３：蛍光体、４−１〜４−４：側面、４−５：第１の面、４−６：第２の面、５：ダイクロイック膜、６：励起光反射ダイクロイックミラー、１０−１〜１０−４：反射膜、２０：反射防止膜、３０：照明装置、３１：半導体レーザ、３２：コリメータレンズ、３３：集光光学系、５０：蛍光体デバイス、６０：プロジェクタ装置、６１：ＣＰＵ、６２：操作部、６３：メインメモリ、６４：プログラムメモリ、６５：システムバス、６６：入力部、６７：画像変換部、６８：投影処理部、６９：音声処理部、７０：光源部、７１：マイクロミラー素子、７２：ミラー、７３：投影レンズ部、７４：スピーカ部。

Claims (11)

1. 少なくとも蛍光体を含有して錐台形状に形成され、かつ前記錐台形状の２つの底面のうち面積の小さい第１の底面と、前記第１の底面と隣り合う斜面の一部とに、前記蛍光体を励起するための外部からの励起光を透過すると共に前記蛍光体から発光される発光光を前記２つの底面のうち面積の大きい第２の底面に向けて反射する第１の膜を形成し、前記発光光を前記第２の底面を透過させて出射させる蛍光体デバイスを複数配置し、且つ前記複数の蛍光体デバイスは、前記各第２の底面を同一平面上に配置して一体的に形成されていることを特徴とする蛍光体デバイス。
2. 前記第２の底面に、前記励起光を反射すると共に前記発光光を透過する第２の膜が形成されることを特徴とする請求項１記載の蛍光体デバイス。
3. 前記第１の底面に、前記第１の膜が形成され、
   前記斜面に、前記蛍光体から発光される発光光を反射する反射膜が形成された、
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の蛍光体デバイス。
4. 前記第１の膜は、ダイクロイック膜を含むことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項記載の蛍光体デバイス。
5. 前記第２の膜は、ダイクロイック膜を含むことを特徴とする請求項２記載の蛍光体デバイス。
6. 前記錐台形状として四角錐台形状、六角錐台形状又は円錐台形状を含むことを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項記載の蛍光体デバイス。
7. 更に透光性無機材料を有し、
   前記蛍光体と前記透光性無機材料とが焼結されてなる焼結体である
   ことを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項記載の蛍光体デバイス。
8. 前記複数の蛍光体デバイスは、格子状に配置されていることを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか１項記載の蛍光体デバイス。
9. 前記複数の蛍光体デバイスは、前記励起光の照射範囲内に配置されることを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか１項記載の蛍光体デバイス。
10. 請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載の蛍光体デバイスと、
    励起光を出力する励起光源と、
    前記励起光源から出力された前記励起光を前記蛍光体デバイスの前記第１の底面に照射する光学系と、
    前記蛍光体デバイスの前記第２の底面から発光された前記発光光を集光して照明光として取り出す集光光学系と、
    を具備することを特徴とする照明装置。
11. 請求項１０に記載の照明装置と、
    前記照明装置から出力された前記照明光を含む各色の光を用いてカラー画像を投影する投影光学系と、
    を有することを特徴とするプロジェクタ装置。

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