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公開番号2025147741
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-07
出願番号2024048141
出願日2024-03-25
発明の名称光源装置
出願人スタンレー電気株式会社
代理人弁理士法人山王坂特許事務所
主分類F21S 2/00 20160101AFI20250930BHJP(照明)
要約【課題】レーザ光を蛍光体素子に照射し、強度が大きく、かつ、略平行光の蛍光を出射する光源装置を提供する。
【解決手段】レーザ素子が縦横に配列されたレーザアレイからの光束を一旦輝度分布が均一なビームにした後、第1レンズアレイによって、複数のビームに分割し、それぞれ集光して、蛍光体素子の一方の面の複数の点にそれぞれ照射する。蛍光体素子は、他方の面の複数の点から、それぞれランバーシアン分布の蛍光を出射する。第2レンズアレイは、複数の点からそれぞれ出射されたランバーシアン分布の蛍光を略平行光に変換する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
レーザ素子が縦横に配列されたレーザアレイと、第１レンズアレイと、前記レーザ素子が出射する光の波長によって励起され、蛍光を発する板状の蛍光体素子と、第２レンズアレイとを有し、
前記第１レンズアレイは、予め定めた数の集光レンズを含み、前記第１レンズアレイは、前記レーザアレイが出射したビームを、前記集光レンズによって前記予め定めた数と同数のビームに分割し、前記集光レンズによりそれぞれ集光して、前記蛍光体素子の一方の面の前記予め定めた数と同数の点にそれぞれ照射し、
前記蛍光体素子は、前記一方の面と対向する他方の面の、前記第１レンズアレイによってビームが集光して照射された点と対向する点から、それぞれランバーシアン分布の蛍光を出射し、
前記第２レンズアレイは、前記予め定めた数と同数のコリメートレンズを含み、前記コリメートレンズは、それぞれの光軸が、前記蛍光体素子の他方の面の前記蛍光の出射点と一致するように配置され、前記出射点から出射されたランバーシアン分布の蛍光を略平行光に変換することを特徴とする光源装置。
続きを表示（約 720 文字）【請求項２】
請求項１に記載の光源装置であって、前記レーザアレイと前記レンズアレイとの間には、前記レーザアレイの複数の前記レーザ素子から出射された複数のビームを輝度分布が均一なビームにする第１レンズ系が配置されていることを特徴とする光源装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光源装置であって、前記第１レンズ系は、前記レーザアレイから出射されたレーザ光の前記レンズアレイに照射される範囲を縮小する機能を有することを特徴とする光源装置。
【請求項４】
請求項１に記載の光源装置であって、前記第２レンズアレイの複数の前記コリメートレンズのレンズ有効径は、前記蛍光の出射点から出射されたランバーシアン分布の蛍光のうち、予め定めた割合以上の蛍光を入射させることができるサイズであり、
前記第２レンズアレイの複数の前記コリメートレンズの間隔は、前記レンズ有効径以上に設定されていることを特徴とする光源装置。
【請求項５】
請求項１に記載の光源装置であって、前記第１レンズアレイの複数の前記集光レンズの光を照射する前記点の間隔は、前記第２レンズアレイの前記コリメートレンズの間隔と一致していることを特徴とする光源装置。
【請求項６】
請求項２に記載の光源装置であって、前記第１レンズ系は、フライアイレンズと、シリンドリカルレンズとを含むことを特徴とする光源装置。
【請求項７】
請求項１に記載の光源装置であって、前記蛍光体素子は、主平面が複数の領域に分割され、前記複数の領域は、異なる２種類以上の蛍光体のいずれかによって構成されていることを特徴とする光源装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を蛍光体素子に照射して波長変換し、波長変換後の光を略平行光にする光源装置に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
レーザ光を励起光として板状の蛍光体素子の一方の面に照射し、他方の面から蛍光を出射させることにより、波長変換する光源装置が、特許文献１等により知られている。
【０００３】
このような光源装置では、蛍光体素子の単位面積当たりに照射される光強度に依存して蛍光の強度が大きくなるが、単位面積当たりの励起光強度がある値に達すると、発せられる蛍光強度が飽和する。また、蛍光体素子から蛍光が発せられる領域サイズは、励起光の照射サイズに依存するため、励起光の照射サイズが大きくなると、蛍光を投影光学系等に効率よく取り込むことが難しくなる。
【０００４】
特許文献１では、複数のレーザ光源を縦横に並べ、レーザ光源ごとにコリメータレンズを配置し、コリメートされた複数の光束を複数のレンズと拡散板によって均一な強度分布で、所望のサイズの矩形の光スポットを形成している。この強度分布が均一な矩形の光スポットをホイール状の蛍光体素子の一方の面の１箇所に集光して照射している。これにより、蛍光体素子の他方の面の矩形の領域から均一な強度分布の蛍光を出射させている。
【０００５】
また、特許文献１には、蛍光体素子から発せられた均一な強度分布の矩形の光スポットの蛍光を、レンズやミラーにより、表示素子に照射し、表示素子の画像を投影面に拡大投射するプロジェクタが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
国際公開第２０１５／１８９９４７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の光源装置は、ホイール状の蛍光体素子上の１箇所に光スポットを形成していている。
【０００８】
光源装置からの出射光を増やすためには、蛍光体素子に照射する光の強度を増大させる必要がある。しかしながら、蛍光体素子上の１箇所に光スポットを形成する特許文献１の構成では、レーザ光のパワーを増大すると、蛍光体素子上のスポットの単位面積あたりのエネルギー密度が高まって、蛍光体素子の光スポット照射箇所が高温となり、蛍光体素子あるいは基板を熱により破損してしまう恐れがある。それを防ぐために、蛍光体素子上に照射されるスポット像を大きくすると、励起光のスポット内の各点からそれぞれランバーシアン配光の蛍光が発せられる。よって、蛍光の発生点が点光源ではなく、ある程度面積を持った光源となり、エタンデュの法則から、そのあとの光学系をどのように工夫してもビーム径を小さくすることができない。
【０００９】
また、特許文献１の装置は、蛍光のスポットを、表示素子に照射し、表示素子の画像を投影する構成であるため、蛍光体素子が発した蛍光に、平行度は必要とされていない。
【００１０】
蛍光体素子により波長変換された光を、ミラー等によって走査することができれば、走査型眼底カメラや走査型顕微鏡の光源として用いることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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