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JP7833142B2 - Wavelength conversion device and illumination device - Google Patents
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JP7833142B2 - Wavelength conversion device and illumination device - Google Patents

Wavelength conversion device and illumination device

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JP7833142B2 JP2022046755A JP2022046755A JP7833142B2 JP 7833142 B2 JP7833142 B2 JP 7833142B2 JP 2022046755 A JP2022046755 A JP 2022046755A JP 2022046755 A JP2022046755 A JP 2022046755A JP 7833142 B2 JP7833142 B2 JP 7833142B2
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Description

本発明は、波長変換装置及び照明装置に関する。 This invention relates to a wavelength conversion device and a lighting device.

ナノサイズの金属粒子からなる金属アンテナ(以下、ナノアンテナと称する)を用いて出射光の狭角化をなす照明装置が開示されている。例えば、特許文献1には、透明基板と当該透明基板上に配された波長変換体と、当該波長変換体上に形成された複数のナノアンテナとを有する照明装置が開示されている。 A lighting device is disclosed that uses a metal antenna (hereinafter referred to as a nanoantenna) made of nano-sized metal particles to narrow the angle of emitted light. For example, Patent Document 1 discloses a lighting device having a transparent substrate, a wavelength converter arranged on the transparent substrate, and a plurality of nanoantennas formed on the wavelength converter.

特表2014-508379号公報Special table 2014-508379 publication

特許文献1のような照明装置において、波長変換体中の蛍光体を励起させるための励起光が光源から出射された際に、波長変換体上に配されたナノアンテナが当該波長変換体を通過する励起光や蛍光体から生じる蛍光を吸収又は反射することで、波長変換体から出射される出射光の光束が低下してしまうという問題点が挙げられる。 In lighting devices such as those described in Patent Document 1, when excitation light for exciting the phosphor in the wavelength converter is emitted from the light source, nanoantennas arranged on the wavelength converter absorb or reflect the excitation light and fluorescence generated from the phosphor passing through the wavelength converter, resulting in a decrease in the luminous flux of the emitted light from the wavelength converter.

また、特許文献1のような照明装置においては、波長変換体とナノアンテナとの界面においてナノアンテナが励起光によって励起された波長変換体のエネルギーの一部を吸収して熱エネルギーに変換してしまうために、本来生じるべき蛍光の消光が発生してしまうという問題点が挙げられる。 Furthermore, in lighting devices such as those described in Patent Document 1, a problem arises because, at the interface between the wavelength converter and the nanoantenna, the nanoantenna absorbs a portion of the energy of the wavelength converter excited by the excitation light, converting it into thermal energy. This causes quenching of the fluorescence that should have occurred.

本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、出射光の狭角化を達成しつつ、当該出射光の光束を増加させることが可能な波長変換装置及び照明装置を提供することを目的とする。 This invention has been made in view of the above-mentioned problems, and aims to provide a wavelength conversion device and an illumination device that can increase the luminous flux of emitted light while achieving a narrower beam angle.

本発明による波長変換装置は、表面に励起光が入射される入射領域を有しかつ当該励起光に励起されて蛍光を発する蛍光体からなる蛍光体部分、及び前記蛍光体部分の前記入射領域を妨げることなく前記蛍光体部分に接して設けられ、前記励起光及び前記蛍光に対して透光性を有し、かつ前記蛍光体部分と共に平板形状をなす透光体部分からなる板状部分と、前記透光体部分の表面に形成されたナノアンテナとを有する波長変換装置であって、前記入射領域は前記板状部分の一方の主面に配され、前記板状部分の他方の主面に垂直な方向から見た上面視において、前記入射領域と重なっている重畳領域において前記透光体部分の表面に前記ナノアンテナが形成されておらず、前記入射領域と重ならない非重畳領域において前記透光体部分の表面に前記ナノアンテナが形成されていることを特徴とする。 The wavelength conversion device according to the present invention comprises a phosphor portion having an incident region on its surface to which excitation light is incident and which emits fluorescence when excited by the excitation light, and a plate-shaped portion consisting of a translucent material portion provided in contact with the phosphor portion without obstructing the incident region of the phosphor portion, which is translucent to the excitation light and the fluorescence and forms a flat plate shape together with the phosphor portion, and a nanoantenna formed on the surface of the translucent material portion, wherein the incident region is arranged on one main surface of the plate-shaped portion, and in a top view taken from a direction perpendicular to the other main surface of the plate-shaped portion, the nanoantenna is not formed on the surface of the translucent material portion in the overlapping region that overlaps with the incident region, and the nanoantenna is formed on the surface of the translucent material portion in the non-overlapping region that does not overlap with the incident region.

この構成によれば、波長変換装置の出射光の狭角化を達成しつつ、当該出射光の光束を増加させることが可能である。 This configuration makes it possible to increase the luminous flux of the emitted light while simultaneously narrowing the angle of the light emitted by the wavelength converter.

実施例1に係る照明装置の構成を模式的に示す断面図である。This is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the lighting device according to Example 1. 実施例1に係る波長変換装置の上面図である。This is a top view of the wavelength conversion device according to Example 1. 実施例1に係る波長変換装置の断面図である。This is a cross-sectional view of the wavelength conversion device according to Example 1. 変形例1に係る波長変換装置の断面図である。This is a cross-sectional view of the wavelength conversion device according to modified example 1. 変形例2に係る波長変換装置の上面図である。This is a top view of the wavelength conversion device according to modified example 2. 変形例2に係る波長変換装置の断面図である。This is a cross-sectional view of the wavelength conversion device according to modified example 2. 変形例2に係る波長変換装置及び比較例における実験結果を示す図である。This figure shows the wavelength conversion device according to Modification 2 and the experimental results in the comparative example. 変形例3に係る波長変換装置の断面図である。This is a cross-sectional view of the wavelength conversion device according to modified example 3. 変形例4に係る波長変換装置の上面図である。This is a top view of the wavelength conversion device according to Modification 4. 実施例2に係る照明装置の構成を模式的に示す断面図である。This is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the lighting device according to Example 2. 実施例2に係る波長変換装置の上面図である。This is a top view of the wavelength conversion device according to Example 2. 実施例2に係る波長変換装置の断面図である。This is a cross-sectional view of the wavelength conversion device according to Example 2. 実施例3に係る照明装置の構成を模式的に示す断面図である。This is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the lighting device according to Example 3. 実施例3に係る波長変換装置の断面図である。This is a cross-sectional view of the wavelength conversion device according to Example 3. 変形例5に係る波長変換装置の断面図である。This is a cross-sectional view of the wavelength conversion device according to modified example 5.

以下、本発明の実施例について図面を参照して具体的に説明する。なお、図面において同一の構成要素については同一の符号を付け、重複する構成要素の説明は省略する。 The embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. Note that identical components are denoted by the same reference numerals in the drawings, and descriptions of redundant components are omitted.

[実施例1の照明装置]
図1は、実施例1に係る照明装置10の構成を模式的に示す断面図である。図1においては、視認性に鑑みてハッチングを省略している。
[Lighting device of Example 1]
Figure 1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the lighting device 10 according to Embodiment 1. In Figure 1, hatching has been omitted for the sake of visibility.

筐体11は、箱形の筐体であり、互いに対向する2つの面の各々にそれぞれ開口部OP1及びOP2を有している。筐体11は、開口部OP1と開口部OP2との間の位置において、物体を支持する支持構造11Aを有している。 The housing 11 is a box-shaped housing, and each of its two opposing surfaces has an opening OP1 and an opening OP2. The housing 11 has a support structure 11A for supporting an object at a position between opening OP1 and opening OP2.

光源12は、開口部OP1内に固定され、開口部OP2に向けて特定の波長の光L1を出射する光源である。言い換えれば、開口部OP2は光L1の光軸OA上に形成されている。本実施例において、光源12は、InGaN系半導体からなる発光層を有するレーザ光源である。本実施例において、光源12からは、光L1として約450nmの波長の青色光が出射される。 The light source 12 is fixed within the aperture OP1 and emits light L1 of a specific wavelength toward the aperture OP2. In other words, aperture OP2 is formed on the optical axis OA of light L1. In this embodiment, the light source 12 is a laser light source having an emissive layer made of an InGaN-based semiconductor. In this embodiment, blue light with a wavelength of approximately 450 nm is emitted from the light source 12 as light L1.

波長変換装置13は、光軸OA上に位置するように支持構造11Aによって支持されている。波長変換装置13は蛍光体を含み、光源12から出射される光L1を受けて光L1と波長の異なる蛍光を発する波長変換機能を有する波長変換装置である。すなわち、波長変換装置13は、光L1を励起光として励起される蛍光体を含み、当該蛍光体が励起されることで発せられる蛍光を出射する。以下、光L1を励起光L1とも称する。 The wavelength conversion device 13 is supported by a support structure 11A so as to be located on the optical axis OA. The wavelength conversion device 13 includes a phosphor and has a wavelength conversion function that emits fluorescence of a different wavelength from the light L1 emitted from the light source 12. That is, the wavelength conversion device 13 includes a phosphor that is excited by the light L1 as excitation light, and emits fluorescence when the phosphor is excited. Hereinafter, light L1 will also be referred to as excitation light L1.

波長変換装置13からは、光L1を受けた際に蛍光の発生に寄与せずに波長変換装置13を通過する通過光と上記蛍光とを含む光L2が出射される。 The wavelength conversion device 13 emits light L2, which includes the light that passes through the wavelength conversion device 13 without contributing to fluorescence generation upon receiving light L1, and the aforementioned fluorescence.

光学部材としてのレンズ14は、開口部OP2内に固定されている。すなわち、レンズ14は、光軸OA上に配されている。レンズ14は、波長変換装置13から出射される光L2を受けて、当該光L2を所望の配光に成形し、照明光としての光L3を生成する光学レンズである。レンズ14には、例えば、球面レンズや非球面レンズなどを用いることができる。レンズ14によって生成される光L3は、筐体11の外部に取り出される。 The lens 14, as an optical component, is fixed within the aperture OP2. That is, the lens 14 is positioned on the optical axis OA. The lens 14 receives light L2 emitted from the wavelength conversion device 13, shapes the light L2 into a desired light distribution, and generates illumination light L3. For example, a spherical lens or an aspherical lens can be used for the lens 14. The light L3 generated by the lens 14 is extracted to the outside of the housing 11.

本実施例において、筐体11内における光源12と波長変換装置13との間の空間及び波長変換装置13とレンズ14との間の空間は大気で満たされている。すなわち、波長変換装置13から出射される光L2は、大気中を通ってレンズ14に入射される。 In this embodiment, the space between the light source 12 and the wavelength converter 13 within the housing 11, and the space between the wavelength converter 13 and the lens 14, are filled with air. That is, the light L2 emitted from the wavelength converter 13 passes through the air before being incident on the lens 14.

[実施例1の波長変換装置]
以下に、図2及び図3を用いて実施例1に係る照明装置10の波長変換装置13について説明する。図2は、波長変換装置13の上面図である。図2は、図1における波長変換装置13の光L2を出射する主面を当該主面に垂直な方向から見たときの様子を示している。言い換えれば、図2は、波長変換装置13を光軸OAに沿った方向から見た平面図である。また、図3は、図2における3-3線に沿った波長変換装置13の断面図である。
[Wavelength conversion device of Example 1]
The wavelength conversion device 13 of the lighting device 10 according to Embodiment 1 will be described below with reference to Figures 2 and 3. Figure 2 is a top view of the wavelength conversion device 13. Figure 2 shows the main surface of the wavelength conversion device 13 from which light L2 is emitted, as viewed from a direction perpendicular to the main surface. In other words, Figure 2 is a plan view of the wavelength conversion device 13 as seen from a direction along the optical axis OA. Figure 3 is a cross-sectional view of the wavelength conversion device 13 along the line 3-3 in Figure 2.

波長変換板15は、上面形状が矩形の平板形状を有している。本実施例において、波長変換板15は、板状の波長変換部材18及び波長変換部材18の上面を覆うように設けられた透光層19によって形成されている。 The wavelength conversion plate 15 has a rectangular, flat plate shape on its upper surface. In this embodiment, the wavelength conversion plate 15 is formed by a plate-shaped wavelength conversion member 18 and a light-transmitting layer 19 provided to cover the upper surface of the wavelength conversion member 18.

波長変換部材18は、波長変換装置13において上記した波長変換機能を有する平板状の部材である。波長変換部材18は、上記した光源12から入射される光L1によって励起されて蛍光を発する蛍光体からなる。すなわち、光源12から波長変換部材18に入射される励起光L1は、波長変換部材18の蛍光体を励起させる励起光として機能する。 The wavelength conversion member 18 is a flat plate-shaped member in the wavelength conversion device 13 that has the wavelength conversion function described above. The wavelength conversion member 18 is made of a phosphor that emits fluorescence when excited by the light L1 incident from the light source 12. That is, the excitation light L1 incident from the light source 12 to the wavelength conversion member 18 functions as excitation light that excites the phosphor of the wavelength conversion member 18.

本実施例において、波長変換部材18の下面の中央の入射領域IAは、波長変換部材18を照明装置10に取り付けた際に励起光L1が入射する領域を含む矩形の領域である。 In this embodiment, the incident region IA in the center of the lower surface of the wavelength conversion member 18 is a rectangular region that includes the area into which the excitation light L1 is incident when the wavelength conversion member 18 is attached to the illumination device 10.

なお、本実施例において、入射領域IAは、波長変換部材18の下面に励起光L1が入射される際の、当該下面における励起光L1の光強度が最大強度から当該最大強度の2分の1となる強度までの範囲を示す領域を含む。一般的な光源において、光強度は光軸(0度)が最も強く、光軸に対する角度が大きくなるほど弱まる。最大強度の2分の1となる角度を半値角度と呼び、入射領域IAは半値角度以内で励起光が広がる範囲である。すなわち、入射領域IAには、最大強度から当該強度の2分の1までの強度範囲の励起光L1が入射される。 In this embodiment, the incident region IA includes the region where the light intensity of the excitation light L1 incident on the lower surface of the wavelength conversion member 18 ranges from the maximum intensity to half of the maximum intensity. In a typical light source, the light intensity is strongest at the optical axis (0 degrees) and decreases as the angle with respect to the optical axis increases. The angle at which the intensity is half of the maximum intensity is called the half-power angle, and the incident region IA is the range within the half-power angle at which the excitation light spreads. That is, excitation light L1 with an intensity range from the maximum intensity to half of that intensity is incident on the incident region IA.

本実施例において、波長変換部材18は、内部で光散乱が生じにくい単結晶の蛍光体からなる。具体的には、波長変換部材18は、セリウム(Ce)を発光中心とした単結晶のイットリウム・アルミニウム・ガーネット(YAG:Ce)蛍光体からなるセラミックス蛍光体プレートである。波長変換部材18は、多結晶の蛍光体に置き換えてもよい。本実施例において、波長変換部材18の厚みは約200μmである。 In this embodiment, the wavelength conversion member 18 is made of a single-crystal phosphor that is less prone to internal light scattering. Specifically, the wavelength conversion member 18 is a ceramic phosphor plate made of a single-crystal yttrium aluminum garnet (YAG:Ce) phosphor with cerium (Ce) as the light-emitting center. The wavelength conversion member 18 may be replaced with a polycrystalline phosphor. In this embodiment, the thickness of the wavelength conversion member 18 is approximately 200 μm.

上記したように、本実施例において、光源12からは、励起光L1として約450nmの波長の青色光が出射される。波長変換部材18は、当該青色光を受けて蛍光として約460~750nmの波長の黄色光を発する。 As described above, in this embodiment, the light source 12 emits blue light with a wavelength of approximately 450 nm as excitation light L1. The wavelength conversion member 18 receives this blue light and emits yellow light with a wavelength of approximately 460 to 750 nm as fluorescence.

透光層19は、波長変換部材18の上面に形成されている透光性の膜体である。本実施例において、透光層19は、波長変換部材18よりも高い屈折率(>1.82)を有する材料からなる。 The light-transmitting layer 19 is a translucent film formed on the upper surface of the wavelength conversion member 18. In this embodiment, the light-transmitting layer 19 is made of a material having a higher refractive index (>1.82) than the wavelength conversion member 18.

具体的には、透光層19は、例えば、酸化ジルコニウム(ZrO)や五酸化ニオブ(Nb5)、五酸化タンタル(Ta)、酸化チタン(TiO)、酸化ランタン(La)、窒化ケイ素(Si)等の材料から構成される。透光層19は、例えば、波長変換部材18の上面に電子ビーム蒸着やスパッタリングによって成膜されて形成される。 Specifically, the light-transmitting layer 19 is composed of materials such as zirconium oxide ( ZrO₂ ), niobium pentoxide ( Nb₂O₅ ) , tantalum pentoxide ( Ta₂O₅ ), titanium oxide ( TiO₂ ), lanthanum oxide ( La₂O₃ ), and silicon nitride ( Si₃N₄ ). The light-transmitting layer 19 is formed, for example, by depositing a film on the upper surface of the wavelength conversion member 18 by electron beam deposition or sputtering.

ナノアンテナ16は、波長変換板15の上面、すなわち透光層19の上面にアレイ状に複数形成され、各々の上面形状が円形の柱状の金属突起である。本実施例において、ナノアンテナ16は、波長変換板15の上面のうち、上面視において入射領域IAと重なる領域である重畳領域A1を除く枠形状の非重畳領域A2において複数列にて配置されている。言い換えれば、重畳領域A1にはナノアンテナ16が配置されていない。 The nanoantennas 16 are formed in an array on the upper surface of the wavelength conversion plate 15, i.e., on the upper surface of the light-transmitting layer 19, and each nanoantenna has a circular, columnar metal protrusion on its upper surface. In this embodiment, the nanoantennas 16 are arranged in multiple rows in the frame-shaped non-overlapping region A2 of the upper surface of the wavelength conversion plate 15, excluding the overlapping region A1, which is the region that overlaps with the incident region IA when viewed from above. In other words, the nanoantennas 16 are not arranged in the overlapping region A1.

本実施例において、ナノアンテナ16は、上面視においてマトリクス状に配置されており、図中上下方向及び左右方向に隣り合うナノアンテナ16が互いに同一の周期Pで非重畳領域A2に配置されている。本実施例において、周期Pは350nmである。 In this embodiment, the nanoantennas 16 are arranged in a matrix pattern in a top view, and adjacent nanoantennas 16 in the vertical and horizontal directions are arranged in the non-overlapping region A2 with the same period P. In this embodiment, the period P is 350 nm.

また、本実施例において、ナノアンテナ16の各々は円柱状であり、互いに同一の径Wを有する。本実施例において、ナノアンテナ16の各々の径Wは150±20nmである。また、ナノアンテナ16の各々の高さは130nmである。また、ナノアンテナ16は、アルミニウム(Al)からなる。 Furthermore, in this embodiment, each of the nanoantennas 16 is cylindrical and has the same diameter W. In this embodiment, the diameter W of each nanoantenna 16 is 150 ± 20 nm. The height of each nanoantenna 16 is 130 nm. The nanoantennas 16 are made of aluminum (Al).

なお、本実施例においては、ナノアンテナ16が周期的に所定の間隔で配置されているが、当該配置されているナノアンテナ16の配置周期に従った位置でありながらナノアンテナ16が形成されていない領域をナノアンテナ16が配置されていない領域といえる。すなわち、透光層19の上面においてナノアンテナ16が互いに上記した周期Pで隣接していない領域でありかつナノアンテナ16が形成されていない領域を、本実施例におけるナノアンテナ16が配置されていない領域としている。 In this embodiment, the nanoantennas 16 are arranged periodically at predetermined intervals. However, a region where nanoantennas 16 are not formed, even though their positions correspond to the arrangement period of the nanoantennas 16, can be considered a region where nanoantennas 16 are not present. Specifically, on the upper surface of the translucent layer 19, a region where nanoantennas 16 are not adjacent to each other at the aforementioned period P, and where nanoantennas 16 are not formed, is considered a region where nanoantennas 16 are not present in this embodiment.

光反射部材17は、波長変換板15の外側面を覆うように連続的に延在している光反射を有する部材である。光反射部材17は、光散乱性の粒子を含有する透光性の樹脂から構成され、例えば、シリコーン樹脂にTiO粒子を含有させた樹脂材からなる。 The light-reflecting member 17 is a light-reflecting member that extends continuously to cover the outer surface of the wavelength conversion plate 15. The light-reflecting member 17 is made of a translucent resin containing light-scattering particles, for example, a resin material containing TiO2 particles in a silicone resin.

上記したように、波長変換装置13は、励起光によって励起されて蛍光を発する蛍光体からなる平板状の波長変換部材18及び当該波長変換部材18上に形成された透光層19からなる波長変換板15と、透光層19上に配置されたナノアンテナ16とから構成される。言い換えれば、波長変換装置13は、励起光によって励起されて蛍光を発する蛍光体からなる蛍光体部分及び当該蛍光体部分と共に平板形状をなす透光体部分からなる板状部分と、当該透光体部分の表面に形成されたナノアンテナとを有する。 As described above, the wavelength conversion device 13 consists of a wavelength conversion plate 15 comprising a flat wavelength conversion member 18 made of a phosphor that emits fluorescence when excited by excitation light, and a light-transmitting layer 19 formed on the wavelength conversion member 18, and a nanoantenna 16 arranged on the light-transmitting layer 19. In other words, the wavelength conversion device 13 has a plate-like portion consisting of a phosphor portion made of a phosphor that emits fluorescence when excited by excitation light, a light-transmitting portion that forms a flat plate shape together with the phosphor portion, and a nanoantenna formed on the surface of the light-transmitting portion.

また、本実施例においては、上記したように、波長変換板15の下面に露出されている入射領域IAと重畳する重畳領域A1にはナノアンテナ16を配置せず、当該重畳領域A1以外の領域である非重畳領域A2にナノアンテナ16を配置している。 Furthermore, in this embodiment, as described above, the nano-antenna 16 is not placed in the superimposed region A1 that overlaps with the incident region IA exposed on the lower surface of the wavelength conversion plate 15. Instead, the nano-antenna 16 is placed in the non-superimposed region A2, which is a region other than the superimposed region A1.

すなわち、本実施例においては、波長変換板15の一方の主面において上記入射領域IAが露出しており、波長変換板15の他方の主面の当該主面に垂直な方向から見た上面視において、入射領域IAと重畳しない非重畳領域A2において透光層19が露出しており、当該非重畳領域A2において露出している透光層19の表面にナノアンテナ16が形成されている。 In other words, in this embodiment, the incident region IA is exposed on one main surface of the wavelength conversion plate 15, and in a top view of the other main surface of the wavelength conversion plate 15 from a direction perpendicular to that main surface, the light-transmitting layer 19 is exposed in a non-overlapping region A2 that does not overlap with the incident region IA, and the nano-antenna 16 is formed on the surface of the light-transmitting layer 19 exposed in the non-overlapping region A2.

[重畳領域A1から出射される光]
以下に、図3を用いて上記した重畳領域A1から出射される光L21について説明する。
[Light emitted from superimposed region A1]
The light L21 emitted from the superimposed region A1 described above will be explained below using Figure 3.

本実施例において、波長変換部材18は、上記したように、内部で光散乱が生じにくい単結晶のYAG:Ce蛍光体からなる。そのため、波長変換部材18の入射領域IAに垂直に入射した励起光L1は、レーザ光としての指向性を保った状態のまま重畳領域A1へと進行する。 In this embodiment, the wavelength conversion member 18 is made of a single-crystal YAG:Ce phosphor that is less prone to internal light scattering, as described above. Therefore, the excitation light L1 incident perpendicularly to the incident region IA of the wavelength conversion member 18 proceeds to the superposition region A1 while maintaining its laser beam directionality.

このとき、波長変換部材18の内部を進行する励起光L1によって励起されて生じた蛍光は、波長変換部材18内において全方位に亘って散乱する。波長変換部材18から透光層19を介して大気中へと進行する蛍光のうち重畳領域A1へと進行する成分、すなわち波長変換板15内から大気中に進行する蛍光の角度が臨界角未満となる成分については、そのまま重畳領域A1から大気中に出射される。 At this time, the fluorescence generated by excitation light L1 traveling through the wavelength conversion member 18 is scattered in all directions within the wavelength conversion member 18. Of the fluorescence traveling from the wavelength conversion member 18 through the light-transmitting layer 19 into the atmosphere, the component traveling to the superposition region A1—that is, the component whose angle of fluorescence traveling from the wavelength conversion plate 15 into the atmosphere is less than the critical angle—is emitted directly into the atmosphere from the superposition region A1.

本実施例においては、上記したように、透光層19の重畳領域A1にはナノアンテナ16が形成されていない。そのため、波長変換部材18を通過して透光層19の重畳領域A1に到達した励起光L1及び上記した蛍光の臨界角未満の成分は、ナノアンテナ16による反射や吸収が生じることなく大気中へと出射される。すなわち、透光層19の重畳領域A1からは、波長変換部材18を通過した青色光と蛍光としての黄色光とが混色して生成される白色光である光L21が出射される。 In this embodiment, as described above, no nanoantenna 16 is formed in the superposition region A1 of the light-transmitting layer 19. Therefore, the excitation light L1 and the fluorescence component below the critical angle, which have passed through the wavelength conversion member 18 and reached the superposition region A1 of the light-transmitting layer 19, are emitted into the atmosphere without reflection or absorption by the nanoantenna 16. In other words, white light L21, generated by the mixing of blue light and yellow fluorescence that has passed through the wavelength conversion member 18, is emitted from the superposition region A1 of the light-transmitting layer 19.

このようにして、本実施例においては、入射領域IAの直上の重畳領域A1にはナノアンテナ16を配置しない構成とすることによって、当該ナノアンテナ16による励起光L1及び蛍光の反射や吸収が生じることを防ぐことができ、高い光束を有する光L21を出射させることができる。 In this way, in this embodiment, by not placing the nanoantenna 16 in the superimposed region A1 directly above the incident region IA, it is possible to prevent reflection and absorption of the excitation light L1 and fluorescence by the nanoantenna 16, thereby enabling the emission of light L21 with a high luminous flux.

本実施例において、波長変換装置13を照明装置10に用いた際には、光L21は、重畳領域A1から前方(-90度から+90度範囲)へ照射される前方光束の2分の1までを示す角度範囲の光を示し、上記したレンズ14に取り込まれる。具体的には、図3に示すように、重畳領域A1の外端において波長変換板15の上面に垂直な方向の角度を0度としたときに、図中左右方向に45度の角度で広がって出射される光L21が上記したレンズ14に取り込まれる。 In this embodiment, when the wavelength conversion device 13 is used in the illumination device 10, the light L21 represents light within an angular range of up to half of the forward light beam irradiated from the superimposed region A1 forward (in the range of -90 degrees to +90 degrees), and is captured by the lens 14 described above. Specifically, as shown in Figure 3, when the angle perpendicular to the upper surface of the wavelength conversion plate 15 at the outer edge of the superimposed region A1 is set to 0 degrees, the light L21 emitted spreading out at an angle of 45 degrees in the left-right direction in the figure is captured by the lens 14 described above.

[非重畳領域A2から出射される光]
次に、図3を用いて上記した非重畳領域A2から出射される光L22について説明する。
[Light emitted from non-superposition region A2]
Next, we will explain the light L22 emitted from the non-superposition region A2 described above using Figure 3.

本実施例において、励起光L1のうち入射領域IA以外を進行する励起光L1、すなわち励起光L1のうち強度が最大強度の2分の1未満となる成分や、波長変換板15内から大気中に進行する蛍光の角度が臨界角以上となる成分は、非重畳領域A2へと進行し、当該非重畳領域A2を介して大気中に出射される。 In this embodiment, the excitation light L1 that travels outside the incident region IA, i.e., the component of excitation light L1 whose intensity is less than half of the maximum intensity, and the component whose fluorescence angle traveling from inside the wavelength conversion plate 15 into the atmosphere is greater than or equal to the critical angle, travels to the non-superposition region A2 and is emitted into the atmosphere through this non-superposition region A2.

非重畳領域A2から出射される光L22のうち蛍光成分は、当該非重畳領域A2に形成されている複数のナノアンテナ16の各々の作用により、狭角な配光分布(低エタンデュ)となって出射される。すなわち、ナノアンテナ16は、非重畳領域A2から出射される光の配光角度を狭角化する。 Of the light L22 emitted from the non-overlapping region A2, the fluorescent component is emitted with a narrow-angle light distribution (low etendue) due to the action of each of the multiple nanoantennas 16 formed in the non-overlapping region A2. In other words, the nanoantennas 16 narrow the angle of light distribution emitted from the non-overlapping region A2.

本実施例においては、図3に示すように、非重畳領域A2の外端において波長変換板15の上面に垂直な方向の角度を0度としたときに、図中左右方向に35度の角度で広がって出射される光L22が上記したレンズ14に取り込まれる。なお、この光L21は非重畳領域A2から前方(-90度から+90度範囲)へ照射される前方光束の2分の1までの光束を含む角度範囲の光を示している。このように、ナノアンテナ16を介して非重畳領域A2から出射される光L22は、重畳領域A1から出射される光L21よりも狭角化されて出射される。 In this embodiment, as shown in Figure 3, when the angle perpendicular to the upper surface of the wavelength conversion plate 15 is set to 0 degrees at the outer edge of the non-overlapping region A2, the light L22 emitted spreading out at a 35-degree angle in the left-right direction in the figure is captured by the lens 14 described above. This light L21 represents light within an angular range that includes half of the forward light beam irradiated from the non-overlapping region A2 forward (in the range of -90 degrees to +90 degrees). Thus, the light L22 emitted from the non-overlapping region A2 via the nano-antenna 16 is emitted at a narrower angle than the light L21 emitted from the superimposed region A1.

ナノアンテナ16を波長変換部材18に直接形成した場合においても当該ナノアンテナ16を機能させることができるが、本実施例においては、上記したように、非重畳領域A2の透光層19上にナノアンテナ16を形成している。そのため、波長変換部材18のナノアンテナ16を臨む上面近傍において励起光L1によって励起されて生じるエネルギーは、透光層19が障壁となることでナノアンテナ16に吸収されることなく蛍光の生成に活かされる。 Even if the nanoantenna 16 is formed directly on the wavelength conversion member 18, the nanoantenna 16 can still function. However, in this embodiment, as described above, the nanoantenna 16 is formed on the light-transmitting layer 19 in the non-overlapping region A2. Therefore, the energy generated by excitation by the excitation light L1 near the upper surface of the wavelength conversion member 18 facing the nanoantenna 16 is not absorbed by the nanoantenna 16 because the light-transmitting layer 19 acts as a barrier, and is instead utilized for fluorescence generation.

従って、本実施例の波長変換装置13においては、波長変換部材とナノアンテナとが接していることにより生じる蛍光の消光が発生しにくくなり、当該消光せずに生じた蛍光をナノアンテナ16からの出射に寄与させることができる。 Therefore, in the wavelength conversion device 13 of this embodiment, fluorescence quenching caused by contact between the wavelength conversion member and the nanoantenna is less likely to occur, and the fluorescence that is not quenched can be contributed to the emission from the nanoantenna 16.

すなわち、本実施例においては、ナノアンテナ16による光の狭角化をなしつつ、非重畳領域A2から出射される光L22の光束を増加させることができ、延いては波長変換装置13から出射される光L2の光束を増加させることができる。 In other words, in this embodiment, while narrowing the angle of light using the nano-antenna 16, the luminous flux of light L22 emitted from the non-superposition region A2 can be increased, and consequently, the luminous flux of light L2 emitted from the wavelength conversion device 13 can be increased.

本実施例によれば、波長変換板15の入射領域IAの直上の重畳領域A1以外の非重畳領域A2にナノアンテナ16を配置する構成とすることにより、波長変換装置13から出射される光L2の光束を増加させることができる。従って、照明装置10に波長変換装置13を用いた際において、上記したレンズ14から出射される光L3の光取出し効率を向上させることができる。 According to this embodiment, by arranging the nano-antenna 16 in the non-superposition region A2 other than the superposition region A1 directly above the incident region IA of the wavelength conversion plate 15, the luminous flux of light L2 emitted from the wavelength conversion device 13 can be increased. Therefore, when the wavelength conversion device 13 is used in the illumination device 10, the light extraction efficiency of light L3 emitted from the lens 14 can be improved.

なお、本実施例において、波長変換部材18が単結晶のYAG:Ce蛍光体からなる場合について説明したが、当該波長変換部材18はその内部で光散乱が生じにくい構成であればよく、例えば、黄色蛍光を発する蛍光体粒子を含有する樹脂又はガラスを媒体としたプレートであってもよい。 In this embodiment, the case where the wavelength conversion member 18 is made of a single-crystal YAG:Ce phosphor was described. However, the wavelength conversion member 18 may be made of any material that minimizes light scattering within it. For example, it may be a plate made of a resin or glass medium containing phosphor particles that emit yellow fluorescence.

本実施例において、透光層19は、波長変換部材18よりも高い屈折率を有するとしたが、この限りではない。例えば、透光層19は、二酸化ケイ素(SiO)や酸化アルミニウム(Al)等の波長変換部材18よりも低い屈折率を有する材料から構成されていてもよい。なお、透光層19の厚みは、波長変換部材18に生じる蛍光の波長、すなわち黄色光の波長以上の厚みを有していることが好ましい。 In this embodiment, the light-transmitting layer 19 is assumed to have a higher refractive index than the wavelength-converting member 18, but this is not limited to this. For example, the light-transmitting layer 19 may be made of a material having a lower refractive index than the wavelength-converting member 18, such as silicon dioxide ( SiO₂ ) or aluminum oxide ( Al₂O₃ ). Preferably, the thickness of the light-transmitting layer 19 is greater than or equal to the wavelength of fluorescence produced by the wavelength-converting member 18, i.e., the wavelength of yellow light.

本実施例において、透光層19は、例えば、電子ビーム蒸着やスパッタリング成膜などによって成膜されるとしたが、これに限られず、透光性部材としての透明な基板を波長変換部材18に接合させる態様としてもよい。例えば、透明なガラス基板やサファイア基板を表面活性化接合やプラズマ親水化接合によって波長変換部材18に接合させる態様としてもよい。 In this embodiment, the translucent layer 19 is formed by, for example, electron beam deposition or sputtering, but it is not limited to this. A transparent substrate as a translucent member may be bonded to the wavelength conversion member 18. For example, a transparent glass substrate or sapphire substrate may be bonded to the wavelength conversion member 18 by surface activation bonding or plasma hydrophilic bonding.

本実施例において、ナノアンテナ16は、円柱形状を有するとしたが、上記した光の狭角化作用を発揮可能であればよく、形状はこれに限られない。例えば、ナノアンテナ16は、他の柱形状であってもよく、錐状を有していてもよい。 In this embodiment, the nano-antenna 16 is given a cylindrical shape, but its shape is not limited to this, as long as it can exhibit the light-narrowing effect described above. For example, the nano-antenna 16 may have other cylindrical shapes, or it may be conical.

なお、本実施例において、隣り合うナノアンテナ16の周期Pを350nmとしたが、当該周期Pは波長変換部材18に生じる蛍光の光学波長程度であればよく、この限りではない。具体的には、YAG:Ce蛍光体は約1.82の屈折率を有し、460nm~750nmの波長の光を発する。これにより、光学波長は(発光波長/屈折率)で計算され、ナノアンテナ16の周期Pは250nm~420nmの範囲内であることが好ましい。さらに、YAG:Ce蛍光体は500nm以上の波長領域で強い発光を示すため、周期Pは300nm~420nmとするのがより好ましい。 In this embodiment, the period P of adjacent nanoantennas 16 was set to 350 nm, but this period P is not limited to this value and should be approximately the optical wavelength of the fluorescence emitted by the wavelength conversion member 18. Specifically, the YAG:Ce phosphor has a refractive index of approximately 1.82 and emits light with wavelengths from 460 nm to 750 nm. Therefore, the optical wavelength is calculated as (emission wavelength / refractive index), and the period P of the nanoantenna 16 is preferably within the range of 250 nm to 420 nm. Furthermore, since the YAG:Ce phosphor exhibits strong emission in the wavelength region of 500 nm or higher, it is even more preferable for the period P to be between 300 nm and 420 nm.

本実施例において、波長変換板15の側面に光反射部材17が設けられる場合について説明したが、求められる配光によっては光反射部材17を設けなくてもよい。なお、求められる配光によっては光反射部材17の代わりに光学多層反射膜や金属反射膜を用いてもよく、また、これらを組み合わせたものを波長変換板15の側面に設けてもよい。 In this embodiment, the case in which a light-reflecting member 17 is provided on the side surface of the wavelength conversion plate 15 has been described. However, depending on the desired light distribution, the light-reflecting member 17 may not be provided. Furthermore, depending on the desired light distribution, an optical multilayer reflective film or a metallic reflective film may be used instead of the light-reflecting member 17, or a combination of these may be provided on the side surface of the wavelength conversion plate 15.

[変形例1の波長変換装置]
以下に、図4を用いて波長変換装置13の変形例1について説明する。図4は、変形例1に係る波長変換装置13の断面図である。波長変換装置13は、波長変換部材18の下面に光反射膜を備える点で実施例1と異なっており、それ以外の点で実施例1と同様の構成を有する。
[Wavelength conversion device of modified example 1]
Below, a modified example 1 of the wavelength conversion device 13 will be described with reference to Figure 4. Figure 4 is a cross-sectional view of the wavelength conversion device 13 according to modified example 1. The wavelength conversion device 13 differs from Example 1 in that it is provided with a light-reflecting film on the lower surface of the wavelength conversion member 18, and has the same configuration as Example 1 in all other respects.

光反射膜23は、図4に示すように、上記した入射領域IAを露出させるように波長変換部材18の下面に形成されている膜体である。言い換えれば、入射領域IAは、波長変換部材18の下面において光反射膜23から露出している。 As shown in Figure 4, the light-reflecting film 23 is a film formed on the lower surface of the wavelength conversion member 18 so as to expose the incident region IA described above. In other words, the incident region IA is exposed from the light-reflecting film 23 on the lower surface of the wavelength conversion member 18.

本変形例において、光反射膜23は、低屈折材料と高屈折材料とを積層した誘電体多層膜である。低屈折材料としては、例えば、SiO、Alであり、高屈折材料としては、例えば、ZrO、TiO、Nb、Ta、La、Siである。 In this modified example, the light-reflecting film 23 is a dielectric multilayer film formed by laminating a low-refractive-index material and a high-refractive-index material. Examples of the low-refractive-index material include SiO₂ and Al₂O₃ , while examples of the high-refractive - index material include ZrO₂ , TiO₂ , Nb₂O₅ , Ta₂O₅ , La₂O₃ , and Si₃N₄ .

実施例1で説明したように、波長変換部材18の内部にて生じた蛍光は、波長変換部材18内にて全方位に亘って散乱する。このとき、本変形例においては、波長変換部材18の下面に向かって進行する蛍光の成分は、波長変換部材18と光反射膜23との界面において反射され、波長変換部材18の上面側、すなわち光出射面側へと進行させる。 As described in Example 1, the fluorescence generated inside the wavelength conversion member 18 is scattered in all directions within the wavelength conversion member 18. In this modified example, the fluorescence component traveling toward the lower surface of the wavelength conversion member 18 is reflected at the interface between the wavelength conversion member 18 and the light-reflecting film 23, and travels toward the upper surface side of the wavelength conversion member 18, i.e., the light-emitting surface side.

また、本変形例において、非重畳領域A2に進行した励起光L1や蛍光のうち、ナノアンテナ16によって反射された一部の励起光L1や蛍光についても、波長変換部材18と光反射膜23との界面において反射させることで、再び光出射面側へと進行させることができる。 Furthermore, in this modified example, some of the excitation light L1 and fluorescence that have progressed into the non-superimposed region A2, which are reflected by the nanoantenna 16, can also be reflected back to the light-emitting surface by the interface between the wavelength conversion member 18 and the light-reflecting film 23.

このように、本変形例によれば、波長変換部材18の下面に光反射膜23を形成することによって、波長変換部材18の下面に向かう励起光L1や蛍光を光出射面側へと反射させることができる。従って、波長変換装置13から出射される光L2の光束を増加させることできる。 Thus, according to this modified example, by forming a light-reflecting film 23 on the lower surface of the wavelength conversion member 18, the excitation light L1 and fluorescence directed toward the lower surface of the wavelength conversion member 18 can be reflected toward the light-emitting surface. Therefore, the luminous flux of light L2 emitted from the wavelength conversion device 13 can be increased.

なお、本変形例において、光反射部材17及び光反射膜23は、互いに同一の構成としてもよく、波長変換板15の側面及び下面に一体として設けてもよい。また、光反射率に応じて光反射部材17及び光反射膜23を組み合せて設けてもよい。 In this modified example, the light-reflecting member 17 and the light-reflecting film 23 may have identical configurations, or they may be integrally provided on the side and bottom surfaces of the wavelength conversion plate 15. Furthermore, the light-reflecting member 17 and the light-reflecting film 23 may be provided in combination according to their respective light reflectances.

[変形例2の波長変換装置]
以下に、図5及び6を用いて波長変換装置13の変形例2について説明する。波長変換装置13は、波長変換板15の構成が実施例1と異なっており、それ以外の構成、例えばナノアンテナ16の配置態様などについては実施例1と同様である。
[Wavelength conversion device of modified example 2]
A modified example 2 of the wavelength conversion device 13 will be described below with reference to Figures 5 and 6. The wavelength conversion device 13 differs from Example 1 in the configuration of the wavelength conversion plate 15, but other configurations, such as the arrangement of the nano-antennas 16, are the same as in Example 1.

図5は、波長変換装置13の上面図である。図5は、図2と同様に、図1における波長変換装置13の光L2を出射する主面を当該主面に垂直な方向から見たときの様子を示している。また、図6は、図5における6-6線に沿った波長変換装置13の断面図である。 Figure 5 is a top view of the wavelength converter 13. Similar to Figure 2, Figure 5 shows the main surface of the wavelength converter 13 from which light L2 is emitted, viewed from a direction perpendicular to that main surface. Figure 6 is a cross-sectional view of the wavelength converter 13 along the line 6-6 in Figure 5.

本変形例において、波長変換部材18は、上面形状が矩形の角柱状の部材である。波長変換部材18は、上面視において波長変換板15の中央に配されている。本変形例において、波長変換部材18の上面及び下面は、波長変換板15の上面及び下面においてそれぞれ露出している。 In this modified example, the wavelength conversion member 18 is a rectangular prism-shaped member with a rectangular top surface. The wavelength conversion member 18 is positioned in the center of the wavelength conversion plate 15 when viewed from above. In this modified example, the top and bottom surfaces of the wavelength conversion member 18 are exposed on the top and bottom surfaces of the wavelength conversion plate 15, respectively.

本変形例において、波長変換部材18の下面は、波長変換部材18を照明装置10に取り付けた際に励起光L1が入射する入射領域IAである。すなわち、本変形例においては、波長変換部材18の下面の大きさが入射領域IAの大きさである。波長変換部材18の下面には、光強度が最大強度から当該最大強度の2分の1となる強度までの範囲を示す励起光L1が入射される。 In this modified example, the lower surface of the wavelength conversion member 18 is the incident region IA to which the excitation light L1 is incident when the wavelength conversion member 18 is attached to the illumination device 10. That is, in this modified example, the size of the lower surface of the wavelength conversion member 18 is the size of the incident region IA. Excitation light L1, exhibiting a light intensity range from the maximum intensity to half of that maximum intensity, is incident on the lower surface of the wavelength conversion member 18.

また、本変形例において、波長変換部材18の上面は、波長変換板15の重畳領域A1である。すなわち、本変形例においては、波長変換部材18の下面全体が入射領域IAであり、波長変換部材18の上面全体が重畳領域A1である。なお、波長変換部材18の材料構成は実施例1と同様である。 Furthermore, in this modified example, the upper surface of the wavelength conversion member 18 is the superposition region A1 of the wavelength conversion plate 15. That is, in this modified example, the entire lower surface of the wavelength conversion member 18 is the incident region IA, and the entire upper surface of the wavelength conversion member 18 is the superposition region A1. The material composition of the wavelength conversion member 18 is the same as in Example 1.

透光性部材24は、上面視において中央に開口24Oを有する枠形状を有している平板状の透明基板である。透光性部材24の上面及び下面は、波長変換板15の上面及び下面においてそれぞれ露出している。透光性部材24は、例えば、波長変換部材18よりも高い屈折率を有するZrO、TiO、Nb、Ta、La、Si等の材料から構成される。 The light-transmitting member 24 is a flat, transparent substrate having a frame shape with an opening 24O in the center when viewed from above. The upper and lower surfaces of the light-transmitting member 24 are exposed on the upper and lower surfaces of the wavelength conversion plate 15, respectively. The light-transmitting member 24 is made of a material such as ZrO₂ , TiO₂ , Nb₂O₅ , Ta₂O₅ , La₂O₃ , Si₃N₄ , etc. , which has a higher refractive index than the wavelength conversion member 18.

本変形例において、透光性部材24の上面における開口24Oからは波長変換部材18の上面が露出しており、透光性部材24の下面における開口24Oからは波長変換部材18の下面が露出している。すなわち、本変形例において、波長変換板15の上面において波長変換部材18が露出している面が重畳領域A1であり、透光性部材24が露出している面が非重畳領域A2である。なお、本変形例においては、波長変換部材18及び透光性部材24の厚みは共に約200μmである。 In this modified example, the upper surface of the wavelength conversion member 18 is exposed through the opening 24O on the upper surface of the translucent member 24, and the lower surface of the wavelength conversion member 18 is exposed through the opening 24O on the lower surface of the translucent member 24. That is, in this modified example, the surface of the upper surface of the wavelength conversion plate 15 where the wavelength conversion member 18 is exposed is the superposition region A1, and the surface where the translucent member 24 is exposed is the non-superposition region A2. In this modified example, the thickness of both the wavelength conversion member 18 and the translucent member 24 is approximately 200 μm.

ナノアンテナ16は、実施例1と同様に、波長変換板15の上面における透光性部材24が露出している面、すなわち非重畳領域A2にアレイ状に配置されている。言い換えれば、ナノアンテナ16は、波長変換板15の上面において波長変換部材18の上面を除く領域である透光性部材24の上面にアレイ状に配置されている。 The nanoantennas 16 are arranged in an array on the surface of the wavelength conversion plate 15 where the translucent member 24 is exposed, i.e., in the non-overlapping region A2, similar to Example 1. In other words, the nanoantennas 16 are arranged in an array on the upper surface of the translucent member 24, which is the region of the upper surface of the wavelength conversion plate 15 excluding the upper surface of the wavelength conversion member 18.

本変形例における上記した波長変換装置13の構成は、例えば、角柱状の波長変換部材の側面と枠型状の透光性部材の内側面とを光学接着剤やガラス材料等の接着剤によって接合し、当該接合して一体化したものを所望の厚みとなるように切断及び研磨した後に透光性部材の上面にナノアンテナを形成することで得ることができる。 The configuration of the wavelength conversion device 13 described above in this modified example can be obtained, for example, by joining the side surface of a prismatic wavelength conversion member and the inner surface of a frame-shaped translucent member with an adhesive such as an optical adhesive or glass material, cutting and polishing the joined and integrated material to a desired thickness, and then forming a nanoantenna on the upper surface of the translucent member.

[重畳領域A1から出射される光]
以下に、図6を用いて上記した重畳領域A1から出射される光L21について説明する。
[Light emitted from superimposed region A1]
The light L21 emitted from the superimposed region A1 described above will be explained below using Figure 6.

本変形例において、波長変換部材18の入射領域IAに垂直に入射した励起光L1は、実施例1と同様に、レーザ光としての指向性を保った状態のまま重畳領域A1へと進行する。このとき、波長変換部材18の内部を進行する励起光L1によって励起されて生じた蛍光は、波長変換部材18内において全方位に亘って散乱する。 In this modified example, the excitation light L1 incident perpendicularly to the incident region IA of the wavelength conversion member 18 propagates to the superposition region A1 while maintaining its directionality as laser light, similar to Example 1. At this time, the fluorescence generated by the excitation light L1 propagating through the inside of the wavelength conversion member 18 is scattered in all directions within the wavelength conversion member 18.

本変形例において、上記した蛍光のうち、重畳領域A1へと進行する成分、すなわち波長変換部材18から大気中に進行する蛍光の角度が臨界角未満となる成分については、実施例1と同様に、そのまま重畳領域A1から大気中に出射される。 In this modified example, the fluorescence component that propagates into the superposition region A1, i.e., the component whose fluorescence angle propagating from the wavelength conversion member 18 into the atmosphere is less than the critical angle, is emitted directly into the atmosphere from the superposition region A1, as in Example 1.

また、本変形例においても、重畳領域A1である波長変換部材18の上面にはナノアンテナ16を配置していない。そのため、重畳領域A1に到達した励起光L1及び上記した蛍光の臨界角未満の成分は、ナノアンテナ16による反射や吸収が生じることなく大気中へと出射される。すなわち、重畳領域A1からは、実施例1と同様に、波長変換部材18を通過した青色光と蛍光としての黄色光とが混色して生成される白色光である光L21が出射される。 Furthermore, in this modified example, the nanoantenna 16 is not placed on the upper surface of the wavelength conversion member 18, which constitutes the superposition region A1. Therefore, the excitation light L1 and the fluorescence components below the critical angle described above that reach the superposition region A1 are emitted into the atmosphere without reflection or absorption by the nanoantenna 16. That is, from the superposition region A1, as in Example 1, white light L21 is emitted, which is generated by the mixing of blue light and yellow fluorescence that has passed through the wavelength conversion member 18.

このようにして、本変形例においても、入射領域IAの直上の重畳領域A1にナノアンテナ16を配置しない構成とすることによって、当該ナノアンテナ16による励起光L1及び蛍光の反射や吸収が生じることを防ぐことができ、高い光束を有する光L21を出射させることができる。 In this modified example, by not arranging the nanoantenna 16 in the superimposed region A1 directly above the incident region IA, it is possible to prevent reflection or absorption of the excitation light L1 and fluorescence by the nanoantenna 16, thereby enabling the emission of light L21 with a high luminous flux.

[非重畳領域A2から出射される光]
次に、図6を用いて上記した非重畳領域A2から出射される光L22について説明する。
[Light emitted from non-superposition region A2]
Next, the light L22 emitted from the non-superposition region A2 described above will be explained using Figure 6.

本変形例において、透光性部材24には、励起光L1のうち入射領域IA以外を進行する励起光L1が入射される。また、透光性部材24は、上記したように、波長変換部材18よりも高い屈折率を有する材料からなる。そのため、波長変換部材18内にて生じた蛍光のうち、波長変換部材18から透光性部材24へと向かう成分、例えば上記した臨界角以上の成分については、波長変換部材18と透光性部材24との界面で全反射されずに透光性部材24へと進行する。 In this modified example, the light-transmitting member 24 is incident on the excitation light L1 that travels outside the incident region IA. Furthermore, as described above, the light-transmitting member 24 is made of a material with a higher refractive index than the wavelength conversion member 18. Therefore, of the fluorescence generated within the wavelength conversion member 18, the component traveling from the wavelength conversion member 18 to the light-transmitting member 24, for example, the component above the critical angle described above, does not undergo total internal reflection at the interface between the wavelength conversion member 18 and the light-transmitting member 24, but instead travels to the light-transmitting member 24.

透光性部材24内を進行する蛍光は、直接非重畳領域A2に向かうか、又は光反射部材17によって反射されて非重畳領域A2へと進行する。非重畳領域A2に到達した蛍光は、実施例1と同様に、ナノアンテナ16によって狭角化されて光L22として出射される。 The fluorescence traveling within the translucent member 24 either directly proceeds towards the non-overlapping region A2 or is reflected by the light-reflecting member 17 and travels to the non-overlapping region A2. The fluorescence that reaches the non-overlapping region A2 is narrowed by the nano-antenna 16 and emitted as light L22, similar to Example 1.

本変形例においても、非重畳領域A2から出射される光L22の蛍光成分は、当該非重畳領域A2に形成されている複数のナノアンテナ16の各々の作用により、狭角な配光分布となって出射される。 In this modified example, the fluorescence component of the light L22 emitted from the non-overlapping region A2 is emitted with a narrow-angle light distribution due to the action of each of the multiple nanoantennas 16 formed in the non-overlapping region A2.

また、本変形例においては、実施例1と同様に、透光性部材24上にナノアンテナ16が形成されているため、透光性部材24が障壁となることで上記蛍光の消光が発生しにくくなり、消光せずに生じた蛍光をナノアンテナ16からの出射に寄与させることができる。従って、ナノアンテナ16による光の狭角化をなしつつ、非重畳領域A2から出射される光L22の光束を増加させることができ、延いては波長変換装置13から出射される光L2の光束を増加させることができる。 Furthermore, in this modified example, similar to Example 1, the nanoantenna 16 is formed on the translucent member 24. Therefore, the translucent member 24 acts as a barrier, making quenching of the fluorescence less likely. The fluorescence that is not quenched can then be contributed to the emission from the nanoantenna 16. Consequently, while narrowing the light angle by the nanoantenna 16, the luminous flux of the light L22 emitted from the non-superimposed region A2 can be increased, and consequently, the luminous flux of the light L2 emitted from the wavelength conversion device 13 can be increased.

加えて、本変形例においては、波長変換部材18が平面方向の限られた領域にのみ存在することから、蛍光への波長変換はこの限られた領域でのみ生じる。さらに波長変換部材18の直上にはナノアンテナ16が形成されていない。よって、実施例1と比べても蛍光のうち臨界角未満の光がナノアンテナ16により吸収されてしまうことを抑制することが可能となる。 Furthermore, in this modified example, since the wavelength conversion member 18 exists only in a limited region in the planar direction, wavelength conversion to fluorescence occurs only in this limited region. Moreover, the nanoantenna 16 is not formed directly above the wavelength conversion member 18. Therefore, compared to Example 1, it is possible to suppress the absorption of fluorescence light below the critical angle by the nanoantenna 16.

[検証]
以下に、本発明の波長変換装置13に対して行った検証について、比較例としての波長変換装置との比較結果を交えて説明する。本検証においては、上記した変形例2の構成の波長変換装置13を用いている。
[verification]
The following describes the verification performed on the wavelength conversion device 13 of the present invention, along with the results of a comparison with a wavelength conversion device as a comparative example. In this verification, the wavelength conversion device 13 with the configuration of the modified example 2 described above was used.

本検証においては、上記した変形例2を用いたが、直上にナノアンテナ16が配置されていない波長変換部材18をφ2.26mmの円形とした点のみ変形例2と異なる。透光性部材24は透明YAG基板(Ceドープなし)を想定している。 In this verification, the modified example 2 described above was used, but it differed from modified example 2 only in that the wavelength conversion member 18, which does not have the nano-antenna 16 directly above it, was made into a circular shape with a diameter of φ2.26 mm. The translucent member 24 is assumed to be a transparent YAG substrate (without Ce doping).

検証に用いた比較例の波長変換装置について説明する。比較例としての波長変換装置は、実施例1に示した本発明の波長変換装置13のうち、透光層19が形成されてない構成を有している。すなわち、比較例の波長変換装置は、波長変換部材18の上面にナノアンテナ16が直接アレイ状に配置されている構成となっている。 The wavelength conversion device used in the comparative example for verification will now be described. The wavelength conversion device used as a comparative example has a configuration similar to the wavelength conversion device 13 of the present invention shown in Example 1, but without the light-transmitting layer 19. That is, the wavelength conversion device of the comparative example has a configuration in which the nano-antennas 16 are directly arranged in an array on the upper surface of the wavelength conversion member 18.

また、比較例の波長変換装置は、上面視において上記した重畳領域A1に対応する波長変換部材18の上面にもナノアンテナ16が配置されている構成となっている。すなわち、比較例の波長変換装置は、波長変換部材18の上面に均等にナノアンテナ16が配置されている。 Furthermore, the comparative example wavelength conversion device has a configuration in which nano-antennas 16 are also arranged on the upper surface of the wavelength conversion member 18 corresponding to the superposition region A1 described above when viewed from above. In other words, in the comparative example wavelength conversion device, nano-antennas 16 are evenly distributed on the upper surface of the wavelength conversion member 18.

検証に用いた比較例および変形例2の共通要素について説明する。波長変換部材18の厚みは、共に200μmとしている。また、波長変換部材18は、共にYAG:Ce基板である。 The common elements of the comparative example and modified example 2 used in the verification will be explained. The thickness of the wavelength conversion member 18 is 200 μm in both cases. Furthermore, the wavelength conversion member 18 is a YAG:Ce substrate in both cases.

ナノアンテナ16は、正方格子の配列を有しかつ周期間隔を350nmとし、6×6mmの範囲にパターン形成している。また、ナノアンテナ16は、形状が円柱構造(高さ130nmで固定)である。また、ナノアンテナ16は、材料が金属Alである。 The nanoantenna 16 has a square lattice arrangement with a periodic interval of 350 nm, and is patterned within a 6 × 6 mm area. Furthermore, the nanoantenna 16 has a cylindrical shape (fixed height of 130 nm). The material of the nanoantenna 16 is metallic aluminum.

波長変換装置に照射する励起光は、コリメートした青色レーザ光(波長440nm、強度350mW)であり、これがφ2mmでナノアンテナ16の形成パターンの中心部分に対し照射される。 The excitation light irradiated onto the wavelength conversion device is collimated blue laser light (wavelength 440 nm, intensity 350 mW), which is irradiated onto the central portion of the nano-antenna 16 formation pattern with a diameter of φ2 mm.

検証としては、波長変換装置から出射される蛍光の前方に対する放射束(波長460~800nm、±90度)を比較することで行った。 The verification was performed by comparing the forward radiant flux (wavelength 460–800 nm, ±90 degrees) of fluorescence emitted from the wavelength conversion device.

図7は、本発明の波長変換装置13及び比較例の波長変換装置において、光出射面(波長変換板15の上面)におけるナノアンテナ16の面積割合に対する光取出し増強度を示すグラフである。当該グラフにおいては、本発明の波長変換装置13の光取出し増強度を実線で示し、比較例の波長変換装置の光取出し増強度を破線で示している。 Figure 7 is a graph showing the ratio of the area of the nanoantenna 16 on the light-emitting surface (upper surface of the wavelength conversion plate 15) to the light extraction amplification in the wavelength conversion device 13 of the present invention and the wavelength conversion device of the comparative example. In this graph, the light extraction amplification in the wavelength conversion device 13 of the present invention is shown by a solid line, and the light extraction amplification in the wavelength conversion device of the comparative example is shown by a dashed line.

なお、比較例は実際の測定データから求めた3次近似曲線であり、本発明の結果は計算によるものである。また、ナノアンテナ16の面積割合の変化はナノアンテナ16の径を変化させることで行った。 Note that the comparative example is a cubic approximation curve obtained from actual measurement data, while the results of the present invention are calculated. Furthermore, the change in the area ratio of the nano-antenna 16 was achieved by changing the diameter of the nano-antenna 16.

図7において、本発明の波長変換装置13及び比較例の波長変換装置の光取出し増強度は、ナノアンテナ16を形成していない透明YAG蛍光基板(厚み:200μm)における蛍光放射束を基準として算出している。 In Figure 7, the light extraction intensity of the wavelength conversion device 13 of the present invention and the wavelength conversion device of the comparative example are calculated based on the fluorescence radiation flux of a transparent YAG fluorescent substrate (thickness: 200 μm) without the nanoantenna 16.

図7より、本発明の波長変換装置13及び比較例の波長変換装置の光取出し増強度は、共にナノアンテナ16の面積割合が約25%を示すときに最大となっている。 As shown in Figure 7, the light extraction intensity of both the wavelength conversion device 13 of the present invention and the wavelength conversion device of the comparative example is maximized when the area ratio of the nano-antenna 16 is approximately 25%.

また、図7より、ナノアンテナ16の面積割合が約25%を示すときの本発明の波長変換装置13の光取出し増強度は、約2.60を示している。また、ナノアンテナ16の面積割合が約25%を示すときの比較例の波長変換装置の光取出し増強度は、約2.25を示している。 Furthermore, as shown in Figure 7, when the area ratio of the nano-antenna 16 is approximately 25%, the light extraction intensity of the wavelength conversion device 13 of the present invention is approximately 2.60. Also, when the area ratio of the nano-antenna 16 is approximately 25%, the light extraction intensity of the wavelength conversion device of the comparative example is approximately 2.25.

上記結果より、ナノアンテナ16の面積割合が約25%を示す場合において、本発明の波長変換装置13の光取出し増強度は、比較例の波長変換装置よりも約15%向上していることが分かる。すなわち、本発明の波長変換装置13は、比較例の波長変換装置に比べてより多くの出射光を取り出すことができる。 From the above results, it can be seen that when the area ratio of the nano-antenna 16 is approximately 25%, the light extraction intensity enhancement of the wavelength conversion device 13 of the present invention is improved by approximately 15% compared to the wavelength conversion device of the comparative example. In other words, the wavelength conversion device 13 of the present invention can extract more emitted light than the wavelength conversion device of the comparative example.

なお、本変形例において、波長変換板15は、当該波長変換板15の上面及び下面において透光性部材24の開口24Oから波長変換部材18がそれぞれ露出していると説明したが、構成態様はこれに限られない。 In this modified example, the wavelength conversion plate 15 is described as having the wavelength conversion member 18 exposed through the opening 24O of the light-transmitting member 24 on its upper and lower surfaces, respectively. However, the configuration is not limited to this.

[変形例3の波長変換装置]
以下に、図8を用いて変形例3について説明する。図8は、変形例3に係る波長変換装置13の断面図である。波長変換装置13は、波長変換板15の構成が変形例2と異なっており、それ以外の構成、例えばナノアンテナ16の配置態様などについては変形例2と同様である。
[Wavelength conversion device of modified example 3]
Modification 3 will be described below with reference to Figure 8. Figure 8 is a cross-sectional view of the wavelength conversion device 13 according to Modification 3. The wavelength conversion device 13 differs from Modification 2 in the configuration of the wavelength conversion plate 15, but other configurations, such as the arrangement of the nano-antenna 16, are the same as in Modification 2.

本変形例において、波長変換装置13は、平板形状を有する透光性部材24と透光性部材24の下面に接合されている波長変換部材18とからなる波長変換板15を有している。すなわち、本変形例において、透光性部材24には上記した開口24Oが形成されていない。 In this modified example, the wavelength conversion device 13 has a wavelength conversion plate 15 consisting of a translucent member 24 having a flat plate shape and a wavelength conversion member 18 joined to the lower surface of the translucent member 24. That is, in this modified example, the translucent member 24 does not have the aforementioned opening 24O.

具体的には、波長変換装置13は、波長変換部材18の上面が透光性部材24の下面中央に接合されている構成を有し、透光性部材24の下面のうち透光性部材24と波長変換部材18との接合部分を除く領域が光反射膜23によって覆われている構成を有している。光反射膜23は、例えば、蛍光の波長を反射する誘電体多層膜からなる。このような構成を有する波長変換装置13においても、上記した実施例および変形例と同様の効果を発揮させることができる。 Specifically, the wavelength conversion device 13 has a configuration in which the upper surface of the wavelength conversion member 18 is joined to the center of the lower surface of the translucent member 24, and the area of the lower surface of the translucent member 24 excluding the joint portion between the translucent member 24 and the wavelength conversion member 18 is covered by a light-reflecting film 23. The light-reflecting film 23 is, for example, made of a dielectric multilayer film that reflects the wavelength of fluorescence. Even with such a configuration, the same effects as those of the above-described embodiment and modification can be achieved.

なお、他の構成としては、例えば、透光性部材24が凹部状に形成されていてもよく、当該凹部内に波長変換部材18が接合されていてもよい。すなわち、波長変換部材18の上面のみが露出され、波長変換部材18の下面が露出していない構成としてもよい。 Furthermore, other configurations are possible, for example, in which the translucent member 24 is formed in a recessed shape, and the wavelength conversion member 18 is joined within this recess. That is, a configuration is possible in which only the upper surface of the wavelength conversion member 18 is exposed, while the lower surface of the wavelength conversion member 18 is not exposed.

また、透光性部材24が凹部と逆の形状を有していてもよく、すなわち下面側に開口を有する形状としてもよく、当該開口内に波長変換部材18が接合されていてもよい。すなわち、波長変換部材18の下面のみが露出され、波長変換部材18の上面が露出していない構成としてもよい。 Furthermore, the translucent member 24 may have a shape opposite to the recess, that is, it may have an opening on its lower surface, and the wavelength conversion member 18 may be joined within this opening. In other words, only the lower surface of the wavelength conversion member 18 may be exposed, while the upper surface of the wavelength conversion member 18 is not.

なお、上記したいずれの構成の場合においても、上面視において上記した重畳領域A1にはナノアンテナ16を形成せず、非重畳領域A2のみにナノアンテナ16を形成することで上記した本発明の効果を得ることができる。 Furthermore, in any of the above-described configurations, the effects of the present invention can be obtained by not forming the nano-antenna 16 in the superimposed region A1 in the top view, and instead forming the nano-antenna 16 only in the non-superimposed region A2.

[変形例4の波長変換装置]
以下に、図9を用いて実施例1の波長変換装置13の変形例4について説明する。図9は、変形例4に係る波長変換装置13の上面図である。波長変換装置13は、波長変換板15の構成が変形例2と異なっており、それ以外の点で変形例2と同様の構成を有する。
[Wavelength conversion device of modified example 4]
Below, a modification 4 of the wavelength conversion device 13 of Example 1 will be described with reference to Figure 9. Figure 9 is a top view of the wavelength conversion device 13 according to modification 4. The wavelength conversion device 13 differs from modification 2 in the configuration of the wavelength conversion plate 15, but otherwise has the same configuration as modification 2.

本変形例において、波長変換部材18は、上面視において図中上下方向に伸長する長手形状を有している。また、本変形例において、透光性部材24は、波長変換部材18の短手方向において当該波長変換部材18を挟み込むように2つ形成されている。本変形例において、当該2つの透光性部材24は互いに同一の大きさを有する。 In this modified example, the wavelength conversion member 18 has a longitudinal shape that extends vertically in the figure when viewed from above. Furthermore, in this modified example, two translucent members 24 are formed so as to sandwich the wavelength conversion member 18 in its short-side direction. In this modified example, the two translucent members 24 are of the same size.

本変形例において、上記した入射領域IAに対応する重畳領域A1は、波長変換部材18の上面の中央部分であり、非重畳領域A2は、重畳領域A1を除く波長変換部材18の上面及び透光性部材24の上面である。 In this modified example, the superimposed region A1 corresponding to the incident region IA described above is the central portion of the upper surface of the wavelength conversion member 18, and the non-superimposed region A2 is the upper surface of the wavelength conversion member 18 excluding the superimposed region A1 and the upper surface of the translucent member 24.

ナノアンテナ16は、透光性部材24の上面にアレイ状に配置されている。すなわち、本変形例においては、非重畳領域A2のうち透光性部材24の上面のみにナノアンテナ16を配置し、重畳領域A1を除く波長変換部材18の上面にはナノアンテナ16を配置しない構成としている。これにより、上記した蛍光の消光が生じることを防ぐことができ、当該蛍光を光束の増加に寄与させることができる。 The nano-antennas 16 are arranged in an array on the upper surface of the translucent member 24. Specifically, in this modified example, the nano-antennas 16 are arranged only on the upper surface of the translucent member 24 within the non-overlapping region A2, and not on the upper surface of the wavelength conversion member 18 excluding the overlapping region A1. This prevents the quenching of the fluorescence described above and allows the fluorescence to contribute to an increase in luminous flux.

本変形例における波長変換装置13の構成は、例えば、2つの透光性部材の間に板状の波長変換部材を配置して互いに接合し、当該接合して一体化したものを所望の厚みとなるように切断及び研磨した後に透光性部材の上面にナノアンテナを形成することで得ることができる。このため、本変形例においては、変形例2と比較して製造が容易である。 The configuration of the wavelength conversion device 13 in this modified example can be obtained, for example, by placing a plate-shaped wavelength conversion member between two translucent members and joining them together, then cutting and polishing the joined and integrated material to the desired thickness, and finally forming a nanoantenna on the upper surface of the translucent members. Therefore, this modified example is easier to manufacture compared to Modification Example 2.

[実施例2の照明装置]
図10は、実施例2に係る照明装置20の構成を模式的に示す断面図である。図10においては、視認性に鑑みてハッチングを省略している。以下においては、実施例1の照明装置10と異なる点について主に説明する。
[Lighting device of Example 2]
Figure 10 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the lighting device 20 according to Embodiment 2. In Figure 10, hatching has been omitted for the sake of visibility. The following will mainly describe the differences from the lighting device 10 of Embodiment 1.

筐体11は、箱形の筐体であり、互いに対向する2つの面において、一方の面には開口部OP1を有し、他方の面には開口部OP2を有している。また、筐体11は、上記した2つの面が対向する方向に垂直な方向において互いに対向する2つの面のうちの一方の面に開口部OP3を有している。 The housing 11 is a box-shaped housing, and has two opposing surfaces, one of which has an opening OP1 and the other having an opening OP2. Furthermore, the housing 11 has an opening OP3 on one of the two opposing surfaces in a direction perpendicular to the direction in which the two aforementioned surfaces face each other.

光源12は、開口部OP1内に固定され、開口部OP2に向けて青色の波長の光L1を出射するレーザ光源である。言い換えれば、開口部OP1は光L1の光軸OA上に形成されている。 The light source 12 is a laser light source fixed within aperture OP1 and emitting blue wavelength light L1 toward aperture OP2. In other words, aperture OP1 is formed on the optical axis OA of light L1.

波長変換装置25は、開口部OP2内に固定され、光源12から出射される光L1を受けて光L1と波長の異なる蛍光を発する波長変換機能を有する波長変換装置である。本実施例において、波長変換装置25は、光源12から出射される光L1を受けて開口部OP1に向けて光L2を出射する。 The wavelength conversion device 25 is fixed within the aperture OP2 and has a wavelength conversion function that receives light L1 emitted from the light source 12 and emits fluorescence of a different wavelength from light L1. In this embodiment, the wavelength conversion device 25 receives light L1 emitted from the light source 12 and emits light L2 toward the aperture OP1.

ダイクロイックミラーDMは、図10に示すように、筐体11内において光源12からの光L1の光軸OAに対し45度の角度をもって固定されているミラーである。ダイクロイックミラーDMは、特定の波長の光を反射させ、他の波長域の光を透過させるミラーである。 As shown in Figure 10, the dichroic mirror DM is a mirror fixed within the housing 11 at a 45-degree angle to the optical axis OA of the light source L1 from the light source 12. The dichroic mirror DM is a mirror that reflects light of a specific wavelength and transmits light in other wavelength ranges.

本実施例において、ダイクロイックミラーDMは、青色の波長の光を透過させ、蛍光の波長の光を反射させる。よって、ダイクロイックミラーDMに入射した青色の波長の光L1は透過されて波長変換装置25に進行する。 In this embodiment, the dichroic mirror DM transmits blue wavelength light and reflects fluorescent wavelength light. Therefore, the blue wavelength light L1 incident on the dichroic mirror DM is transmitted and proceeds to the wavelength conversion device 25.

また、ダイクロイックミラーDMは、波長変換装置25から出射される光L2のうちの青色の波長の光を透過させ、光L2のうちの蛍光成分を光軸OAに対して直角方向、すなわち開口部OP3に向けて反射させる。図10においては、ダイクロイックミラーDMによって反射される蛍光成分の光を光L2’として示している。 Furthermore, the dichroic mirror DM transmits the blue wavelength light from the light L2 emitted from the wavelength converter 25, and reflects the fluorescent component of the light L2 perpendicular to the optical axis OA, i.e., toward the aperture OP3. In Figure 10, the fluorescent component light reflected by the dichroic mirror DM is shown as light L2'.

レンズ14は、開口部OP3内に固定されている。レンズ14は、ダイクロイックミラーDMによって反射される光L2’を受けて、当該光L2’を所望の配光に成形し、照明光としての光L3を生成する。当該光L3は、実施例1と同様に、筐体11の外部に取り出される。 The lens 14 is fixed within the aperture OP3. The lens 14 receives the light L2' reflected by the dichroic mirror DM, shapes the light L2' into the desired light distribution, and generates the illumination light L3. This light L3 is then extracted to the outside of the housing 11, similar to Example 1.

[実施例2の波長変換装置]
以下に、図11及び12を用いて実施例2に係る照明装置20の波長変換装置25について説明する。図10は、波長変換装置25の上面図である。図12は、図10における波長変換装置25の光L2を出射する主面を当該主面に垂直な方向から見たときの様子を示している。また、図12は、図11における11-11線に沿った波長変換装置25の断面図である。以下においては、実施例1における波長変換装置13と異なる点について主に説明する。
[Wavelength conversion device of Example 2]
The wavelength conversion device 25 of the lighting device 20 according to Embodiment 2 will be described below with reference to Figures 11 and 12. Figure 10 is a top view of the wavelength conversion device 25. Figure 12 shows the main surface of the wavelength conversion device 25 from which light L2 is emitted, as viewed from a direction perpendicular to the main surface. Figure 12 is also a cross-sectional view of the wavelength conversion device 25 along the line 11-11 in Figure 11. The following will mainly describe the differences from the wavelength conversion device 13 in Embodiment 1.

サブマウント26は、上面形状が矩形の平板状の基板である。サブマウント26は、例えば、窒化アルミニウム(AlN)やAlからなる。 The submount 26 is a flat substrate with a rectangular top surface. The submount 26 is made of, for example, aluminum nitride (AlN) or Al₂O₃ .

金属反射膜27は、波長変換部材18の下面に亘って形成されている光反射性を有する金属膜である。本実施例において、金属反射膜27は、例えば、銀(Ag)やAl等からなる。 The metal reflective film 27 is a light-reflecting metal film formed over the lower surface of the wavelength conversion member 18. In this embodiment, the metal reflective film 27 is made of, for example, silver (Ag) or Al.

金属反射膜27の下面は、接合部材28を介してサブマウント26の上面に接合されている。言い換えれば、波長変換板15は、金属反射膜27及び接合部材28を介してサブマウント26に接合されている。本実施例において、接合部材28は、例えば、共晶はんだやナノ銀焼結材である。 The lower surface of the metal reflective film 27 is joined to the upper surface of the submount 26 via a bonding member 28. In other words, the wavelength conversion plate 15 is joined to the submount 26 via the metal reflective film 27 and the bonding member 28. In this embodiment, the bonding member 28 is, for example, eutectic solder or nano-silver sintered material.

本実施例において、光反射部材17は、波長変換板15及び金属反射膜27の側面を覆ってサブマウント26の上面に達している。すなわち、本実施例においては、波長変換板15は、その下面が金属反射膜27及びサブマウント26で覆われており、波長変換板15の上面、すなわち光出射面のみが外部に露出している構成となっている。 In this embodiment, the light-reflecting member 17 covers the sides of the wavelength conversion plate 15 and the metal reflective film 27, reaching the upper surface of the submount 26. That is, in this embodiment, the lower surface of the wavelength conversion plate 15 is covered by the metal reflective film 27 and the submount 26, and only the upper surface of the wavelength conversion plate 15, i.e., the light-emitting surface, is exposed to the outside.

上記したように、本実施例においては、波長変換装置25を照明装置20として用いた場合には、波長変換装置25の上方に配された光源12から当該光源12の下方に位置する波長変換装置25に向けて励起光L1が出射される。そのため、入射領域IAは、図12に示すように波長変換部材18の上面の中央に設けられる。 As described above, in this embodiment, when the wavelength conversion device 25 is used as the illumination device 20, excitation light L1 is emitted from the light source 12 positioned above the wavelength conversion device 25 toward the wavelength conversion device 25 located below the light source 12. Therefore, the incident region IA is provided in the center of the upper surface of the wavelength conversion member 18, as shown in Figure 12.

本実施例において、入射領域IAに入射した励起光L1は、波長変換部材18の内部において蛍光を発しつつ図中下方に向かって進行する。本実施例においては、上記したように、波長変換部材18の下面に亘って金属反射膜27が形成されている。そのため、上記励起光L1及び蛍光は、波長変換部材18と金属反射膜27との界面において上方に向けて反射される。 In this embodiment, the excitation light L1 incident on the incident region IA travels downward in the figure while emitting fluorescence inside the wavelength conversion member 18. In this embodiment, as described above, a metal reflective film 27 is formed across the lower surface of the wavelength conversion member 18. Therefore, the excitation light L1 and fluorescence are reflected upward at the interface between the wavelength conversion member 18 and the metal reflective film 27.

本実施例においても、波長変換部材18は、その内部において光散乱が生じにくい構成となっている。そのため、実施例1と同様に、上記した反射光(励起光L1及び蛍光)は、波長変換部材18内で散乱がほとんど生じることなく透光層19へと向かっていく。従って、実施例1と同様に、重畳領域A1からは光L21が取り出され、非重畳領域A2からは光L22が取り出される。 In this embodiment as well, the wavelength conversion member 18 is configured to minimize light scattering within its interior. Therefore, similar to Embodiment 1, the reflected light (excitation light L1 and fluorescence) proceeds towards the light-transmitting layer 19 with almost no scattering within the wavelength conversion member 18. Consequently, similar to Embodiment 1, light L21 is extracted from the superimposed region A1, and light L22 is extracted from the non-superimposed region A2.

よって、本実施例においても、実施例1と同様の理由により、重畳領域A1及び非重畳領域A2から出射される光L22の光束を増加させることができ、波長変換装置25から出射される光L2の光束を増加させることができる。 Therefore, in this embodiment as well, for the same reasons as in Embodiment 1, the luminous flux of light L22 emitted from the superimposed region A1 and the non-superimposed region A2 can be increased, and the luminous flux of light L2 emitted from the wavelength conversion device 25 can be increased.

加えて、本実施例において、波長変換装置25の入射領域IAは、出射領域と同じ面に存在する。よって、本実施例の波長変換装置では波長変換部材18の背面からサブマウント26を介した放熱が可能であり、熱による波長変換効率の低下を抑制することができる。 Furthermore, in this embodiment, the incident region IA of the wavelength conversion device 25 is located on the same plane as the exit region. Therefore, in this embodiment, heat can be dissipated from the back surface of the wavelength conversion member 18 via the submount 26, thereby suppressing the decrease in wavelength conversion efficiency due to heat.

なお、本実施例においては、波長変換部材18の下面に金属反射膜27を形成する構成としたが、これに限られない。例えば、波長変換部材18と金属反射膜27との間に上記した誘電体多層膜を形成してもよい。これにより、上記した蛍光の反射率を向上させることができ、出射光としての光L2の光束を増加させることができる。 In this embodiment, the metal reflective film 27 is formed on the lower surface of the wavelength conversion member 18, but the configuration is not limited to this. For example, the dielectric multilayer film described above may be formed between the wavelength conversion member 18 and the metal reflective film 27. This can improve the reflectivity of the fluorescence described above and increase the luminous flux of the emitted light L2.

なお、本実施例における波長変換装置25の構成には、上記した変形例2~4の構成を適用してもよい。すなわち、波長変換板15の構成については適宜変更可能である。 Furthermore, the configuration of the wavelength conversion device 25 in this embodiment may be modified using the configurations described in the modified versions 2 to 4 above. That is, the configuration of the wavelength conversion plate 15 can be changed as appropriate.

[実施例3の照明装置]
図13は、実施例3に係る照明装置30の構成を模式的に示す断面図である。図13においては、視認性に鑑みてハッチングを省略している。以下においては、実施例1の照明装置10と異なる点について主に説明する。
[Lighting device of Example 3]
Figure 13 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the lighting device 30 according to Embodiment 3. In Figure 13, hatching has been omitted for the sake of visibility. The following will mainly describe the differences from the lighting device 10 of Embodiment 1.

筐体11は、箱形の筐体であり、互いに対向する2つの面において、一方の面には開口部OP1を有し、他方の面には開口部OP2を有している。 The housing 11 is a box-shaped housing, and on its two opposing surfaces, one surface has an opening OP1, and the other surface has an opening OP2.

波長変換装置32は、開口部OP1内に固定され、その内部に光源33を組み込んで構成される。波長変換装置32は、光源33から出射される励起光を受けた際に励起されて当該励起光と波長の異なる蛍光を発する波長変換機能を有する波長変換装置である。本実施例において、波長変換装置32は、開口部OP2に向けて光L4を出射する。 The wavelength conversion device 32 is fixed within the aperture OP1 and incorporates the light source 33 inside. The wavelength conversion device 32 is a wavelength conversion device that has a wavelength conversion function, being excited when it receives excitation light emitted from the light source 33 and emitting fluorescence with a different wavelength from the excitation light. In this embodiment, the wavelength conversion device 32 emits light L4 toward the aperture OP2.

光源33は、波長変換装置32内に組み込まれており、特定の波長の光を出射する光源である。本実施例において、光源33は、InGaN系半導体からなる発光層を有する発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)である。本実施例において、上記した光源33からは、励起光として約450nmの波長の青色光が出射される。開口部OP1及び開口部OP2は、光源33からの励起光の光軸OA上に形成されている。 The light source 33 is incorporated into the wavelength conversion device 32 and emits light of a specific wavelength. In this embodiment, the light source 33 is a light-emitting diode (LED) having an emissive layer made of an InGaN semiconductor. In this embodiment, blue light with a wavelength of approximately 450 nm is emitted from the light source 33 as excitation light. Apertures OP1 and OP2 are formed on the optical axis OA of the excitation light from the light source 33.

レンズ14は、開口部OP2内に固定されている。本実施例において、レンズ14は、波長変換装置32から出射される照射光としての光L4の光軸上に形成されている。レンズ14は、波長変換装置32から出射される光L4を受けて、当該光L4を所望の配光に成形し、照明光としての光L5を生成する。当該光L5は、実施例1及び2と同様に、筐体11の外部に取り出される。 The lens 14 is fixed within the aperture OP2. In this embodiment, the lens 14 is formed on the optical axis of the light L4 emitted from the wavelength conversion device 32 as illumination light. The lens 14 receives the light L4 emitted from the wavelength conversion device 32, shapes the light L4 into a desired light distribution, and generates the illumination light L5. This light L5 is extracted to the outside of the housing 11, similar to embodiments 1 and 2.

[実施例3の波長変換装置]
以下に、図14を用いて実施例2に係る照明装置30の波長変換装置32について説明する。図14は、波長変換装置32の断面図である。図14は、図2に示した波長変換装置13の3-3線と同様の位置における断面の様子を示すものである。波長変換装置32は、波長変換板15の構成及びナノアンテナ16の配置態様が実施例1の波長変換装置13と同様である。
[Wavelength conversion device of Example 3]
The wavelength conversion device 32 of the lighting device 30 according to Example 2 will be described below with reference to Figure 14. Figure 14 is a cross-sectional view of the wavelength conversion device 32. Figure 14 shows a cross-section at the same position as the line 3-3 of the wavelength conversion device 13 shown in Figure 2. The wavelength conversion device 32 has the same configuration of the wavelength conversion plate 15 and the arrangement of the nano-antenna 16 as the wavelength conversion device 13 of Example 1.

光源33は、波長変換部材18の下面中央に接して設けられている光源である。光源33からは、当該接している波長変換部材18の下面中央に上記した励起光が出射される。すなわち、本実施例においては、光源33の光出射面が波長変換板15の入射領域IAである。 The light source 33 is a light source provided in contact with the center of the lower surface of the wavelength conversion member 18. The excitation light described above is emitted from the light source 33 towards the center of the lower surface of the wavelength conversion member 18 to which it is in contact. In other words, in this embodiment, the light emission surface of the light source 33 is the incident region IA of the wavelength conversion plate 15.

光反射部材34は、波長変換部材18の下面に形成され、光源33の側面を覆うように配されている光反射性を有する部材である。すなわち、波長変換板15の下面は、当該下面に垂直な方向から見た際に、光源33が接している領域を除く領域が光反射部材34によって覆われている。 The light-reflecting member 34 is a light-reflecting member formed on the lower surface of the wavelength conversion member 18 and arranged to cover the side surface of the light source 33. That is, when viewed from a direction perpendicular to the lower surface, the lower surface of the wavelength conversion plate 15 is covered by the light-reflecting member 34 in all areas except the region in contact with the light source 33.

光反射部材34は、励起光および蛍光の両方に対して拡散反射させる拡散反射部材である。本実施例において、光反射部材34は、シリコーン樹脂にTiO粒子を含有させた樹脂材からなる。また、本実施例において、光反射部材34は、光源33と同等の厚みを有する。 The light-reflecting member 34 is a diffuse reflecting member that diffusely reflects both excitation light and fluorescence. In this embodiment, the light-reflecting member 34 is made of a resin material containing TiO2 particles in a silicone resin. Also in this embodiment, the light-reflecting member 34 has the same thickness as the light source 33.

ヒートシンク35は、光源33及び光反射部材34の下面に設けられている金属部材である。ヒートシンク35は、LED光源である光源33に接して設けられており、当該光源33に生じる熱の放熱・排熱を促す。ヒートシンク35は、例えば、Alや銅(Cu)からなる。 The heat sink 35 is a metal component provided on the lower surface of the light source 33 and the light reflecting member 34. The heat sink 35 is positioned in contact with the light source 33, which is an LED light source, and promotes the dissipation and exhaust of heat generated in the light source 33. The heat sink 35 is made of, for example, aluminum (Al) or copper (Cu).

本実施例において、光反射部材17は、波長変換板15、光反射部材34及びヒートシンク35の各々の側面を覆って形成される。すなわち、波長変換板15は、その下面が光源33、光反射部材34及びヒートシンク35で覆われており、波長変換板15の上面、すなわち光出射面のみが外部に露出している構成となっている。 In this embodiment, the light-reflecting member 17 is formed to cover the sides of each of the wavelength conversion plate 15, the light-reflecting member 34, and the heat sink 35. That is, the lower surface of the wavelength conversion plate 15 is covered by the light source 33, the light-reflecting member 34, and the heat sink 35, while only the upper surface of the wavelength conversion plate 15, i.e., the light-emitting surface, is exposed to the outside.

以下に、図14を用いて上記した重畳領域A1から出射される光L4について説明する。 The light L4 emitted from the superimposed region A1 described above will be explained below using Figure 14.

本実施例において、光源33から出射される励起光は、均等拡散を示すランバーシアン分布又はそれと同等の分布で波長変換板15内に入射される。本実施例において、重畳領域A1は、光源33からランバーシアン状に出射される励起光のうち、波長変換板15と大気中との界面で臨界角未満となる成分が出射される領域である。 In this embodiment, the excitation light emitted from the light source 33 is incident into the wavelength conversion plate 15 in a Lambertsian distribution exhibiting uniform diffusion or an equivalent distribution. In this embodiment, the superimposed region A1 is the region where, of the excitation light emitted from the light source 33 in a Lambertsian manner, components that fall below the critical angle at the interface between the wavelength conversion plate 15 and the atmosphere are emitted.

具体的には、波長変換板15の上面に垂直な方向の角度を0度としたときに、光源33から図中左右に18.5度の角度で広がる励起光が出射されるときの透光層19の上面の領域が、本実施例における重畳領域A1である。当該18.5度の角度で広がる励起光が透光層19から大気中に進行する際には、当該励起光は図中左右に35度の角度で広がり、当該励起光と波長変換部材18内で生じた蛍光との混合光である光L4が、上記した重畳領域A1から出射される。 Specifically, when the angle perpendicular to the upper surface of the wavelength conversion plate 15 is set to 0 degrees, the region on the upper surface of the light-transmitting layer 19 where excitation light is emitted from the light source 33 at an angle of 18.5 degrees to the left and right in the figure is the superposition region A1 in this embodiment. When the excitation light, which spreads at an angle of 18.5 degrees, propagates from the light-transmitting layer 19 into the atmosphere, it spreads at an angle of 35 degrees to the left and right in the figure, and light L4, which is a mixture of the excitation light and fluorescence generated within the wavelength conversion member 18, is emitted from the aforementioned superposition region A1.

本実施例において、図14における波長変換板15の厚みを厚みH、光源33の光出射面、すなわち入射領域IAの幅を幅Tとしたときに波長変換板15の上面から出射される励起光の出射幅は、T+2H・tan18.5°によって表すことができ、当該出射幅が重畳領域A1の幅となる。言い換えれば、上記式によって重畳領域A1と非重畳領域A2との境界を定めることができる。 In this embodiment, when the thickness of the wavelength conversion plate 15 in Figure 14 is defined as thickness H, and the width of the light emission surface of the light source 33, i.e., the incident region IA, is defined as width T, the emission width of the excitation light emitted from the upper surface of the wavelength conversion plate 15 can be expressed as T + 2H * tan 18.5°, and this emission width becomes the width of the superimposed region A1. In other words, the boundary between the superimposed region A1 and the non-superimposed region A2 can be defined using the above formula.

ここで、18.5度という角度は大気中に進行した場合の角度35度から設定された角度である。さらに大気中の角度35度とは、波長変換装置32と離隔した位置に配置されたレンズ14に取り込まれる所定の角度(レンズ取り込み角度)と一致させている。加えて、本実施例の蛍光波長の光の前方の光束が1/2となる角度範囲の35度(蛍光出射角度)と同一になるように設定している。すなわち、励起光がナノアンテナ16による吸収を避け効率的に取り出される角度範囲と、ナノアンテナ16により効率的に狭角に取り出される蛍光の角度範囲、波長変換装置32からの出射光がレンズ14に取り込まれる角度範囲を一致させるようにしている。 Here, the angle of 18.5 degrees is set from the angle of 35 degrees when the light travels through the atmosphere. Furthermore, the 35-degree angle in the atmosphere coincides with the predetermined angle (lens capture angle) at which the light is captured by the lens 14, which is positioned at a distance from the wavelength conversion device 32. In addition, it is set to be the same as the 35-degree angle range (fluorescence emission angle) at which the forward luminous flux of the fluorescence wavelength light in this embodiment is halved. In other words, the angle range in which the excitation light is efficiently extracted while avoiding absorption by the nanoantenna 16, the angle range in which the fluorescence is efficiently extracted at a narrow angle by the nanoantenna 16, and the angle range in which the light emitted from the wavelength conversion device 32 is captured by the lens 14 are all aligned.

他方で、ランバーシアン配光の場合ピーク強度の半値角になるのは60度である。前方の光束が1/2となる角度範囲で見ても45度である。すなわち18.5度以上、45度以下ないし60度以下の光は照明光としての強度が十分強いにもかかわらず重畳領域A1からは取り出されない。この角度範囲には出射面における全反射角度以下の光も含まれている。取り出される光を増加させるだけならば、全反射角度まで重畳領域A1を広げるほうが優位である。 On the other hand, in the case of Lambertian light distribution, the half-power angle of peak intensity is 60 degrees. Even considering the angular range where the forward luminous flux is halved, it is 45 degrees. That is, light between 18.5 degrees and 45 degrees, or between 60 degrees, is not extracted from the superposition region A1, even though its intensity as illumination light is sufficiently strong. This angular range includes light below the total internal reflection angle at the emission surface. If the goal is simply to increase the amount of light extracted, it is superior to extend the superposition region A1 to the total internal reflection angle.

しかしながら、このような角度範囲の励起光は出射されたとしてもレンズ14には取り込まれない。もしくは蛍光との強度バランスが崩れてしまい混色には利用しにくい。 However, even if excitation light within this angular range is emitted, it will not be captured by lens 14. Alternatively, the intensity balance with fluorescence will be disrupted, making it difficult to use for color mixing.

そこで、本実施例においては、全反射角度以下の励起光の一部を非重畳領域A2のナノアンテナ16で一部を反射させて、光反射部材34によって再度反射させることで利用している。ナノアンテナ16による反射は正反射であるため光の角度は変化しないが、光反射部材34による反射は拡散反射のため、その一部は18.5度以内の角度、すなわちレンズ14に対し取り込み可能な角度、ないしナノアンテナ16による蛍光波長の前方光束1/2以内の角度に変換される。 Therefore, in this embodiment, a portion of the excitation light below the total reflection angle is reflected by the nano-antenna 16 in the non-supervised region A2, and then reflected again by the light-reflecting member 34. Since the reflection by the nano-antenna 16 is specular reflection, the angle of the light does not change. However, since the reflection by the light-reflecting member 34 is diffuse reflection, a portion of it is converted to an angle within 18.5 degrees, i.e., an angle that can be captured by the lens 14, or an angle within half the forward luminous flux of the fluorescence wavelength reflected by the nano-antenna 16.

よって、本実施例によれば、上記式で表される幅よりも外側の領域に、すなわち重畳領域A1よりも外側の非重畳領域A2にナノアンテナ16を配置し、かつ拡散反射する光反射部材34を配置することにより、広角度で照射される励起光の一部を狭角な光に変換することができる。 Therefore, according to this embodiment, by arranging the nanoantenna 16 in the region outside the width represented by the above formula, that is, in the non-overlapping region A2 outside the overlapping region A1, and by arranging the diffusely reflecting light reflective member 34, a portion of the wide-angle irradiated excitation light can be converted into narrow-angle light.

従って、光源33から出射される励起光のうち、照明光として利用可能な角度範囲の光束を増加させることができる。 Therefore, the luminous flux within the angular range usable as illumination light from the excitation light emitted from the light source 33 can be increased.

加えて、本実施例においては光源33としてLEDを適用している。LEDは、実施例1にて説明したレーザ光源と比較して安価であり、照明装置自体を安価に製造することができる。 In addition, in this embodiment, an LED is used as the light source 33. LEDs are less expensive than the laser light source described in Embodiment 1, allowing the lighting device itself to be manufactured at a lower cost.

なお、本実施例においては、波長変換部材18の下面に光反射部材34を設ける構成としたが、例えば、波長変換部材18の下面と光反射部材34との間に変形例1で説明した誘電体多層膜からなる光反射膜23を設ける構成としてもよい。光反射膜23を、蛍光波長の光を正反射させ、励起光(青色光)を通過させるように設けることにより、波長変換装置32は、光反射部材34による励起光の拡散反射を生じさせつつ、蛍光波長の光を正反射させることが可能となり、ナノアンテナ16が作用するような光の角度を維持することができる。 In this embodiment, a light-reflecting member 34 is provided on the lower surface of the wavelength conversion member 18. However, for example, a light-reflecting film 23 made of a dielectric multilayer film as described in Modification 1 may be provided between the lower surface of the wavelength conversion member 18 and the light-reflecting member 34. By providing the light-reflecting film 23 so as to specularly reflect light of the fluorescence wavelength and allow excitation light (blue light) to pass through, the wavelength conversion device 32 can specularly reflect light of the fluorescence wavelength while generating diffuse reflection of the excitation light by the light-reflecting member 34, thereby maintaining the angle of light at which the nano-antenna 16 acts.

本実施例において、波長変換装置32は、光源33を含む態様としたが、これに限られず、波長変換板15に光源33からの出射光がランバーシアン状に入射される構成でもよい。 In this embodiment, the wavelength conversion device 32 includes a light source 33, but it is not limited to this configuration. The wavelength conversion plate 15 may also be configured such that the light emitted from the light source 33 is incident on it in a Lambertsian pattern.

なお、本実施例における波長変換板15には、上記した変形例2~4の構成を適用してもよい。すなわち、波長変換板15の構成については適宜変更可能である。 Furthermore, the wavelength conversion plate 15 in this embodiment may be configured using the modifications described in variations 2 to 4 above. In other words, the configuration of the wavelength conversion plate 15 can be modified as appropriate.

[変形例5の波長変換装置]
以下に、図15を用いて実施例3に係る波長変換装置32の変形例5について説明する。図15は、変形例5に係る波長変換装置32の断面図である。波長変換装置32は、光源を複数備える点において実施例3と異なっており、それ以外の点で実施例3と同様の構成を有する。
[Wavelength conversion device of modified example 5]
Below, a fifth modification of the wavelength conversion device 32 according to Example 3 will be described with reference to Figure 15. Figure 15 is a cross-sectional view of the wavelength conversion device 32 according to the fifth modification. The wavelength conversion device 32 differs from Example 3 in that it has multiple light sources, but otherwise has the same configuration as Example 3.

本変形例において、光源33は、波長変換部材18の下面において複数設けられている。具体的には、図15に示すように、2つの光源33が互いに離間して波長変換部材18の下面に接するようにヒートシンク35上に配されている。 In this modified example, multiple light sources 33 are provided on the lower surface of the wavelength conversion member 18. Specifically, as shown in Figure 15, two light sources 33 are arranged on the heat sink 35, spaced apart from each other and in contact with the lower surface of the wavelength conversion member 18.

2つの光源33の各々の間には、光反射部材34が設けられている。本変形例においては、2つの光源33の各々と接している波長変換部材18の下面の各々が上記した励起光が入射される入射領域IAである。すなわち、本変形例においては、入射領域IAが2箇所形成されている。 A light-reflecting member 34 is provided between each of the two light sources 33. In this modified example, the lower surface of the wavelength conversion member 18, which is in contact with each of the two light sources 33, is the incident region IA to which the excitation light described above is incident. That is, in this modified example, two incident regions IA are formed.

本変形例において、上記した入射領域IAの各々に対応する重畳領域A1の各々にはナノアンテナ16が配置されておらず、当該重畳領域A1以外の領域である非重畳領域A2にはナノアンテナ16が配置されている。 In this modified example, no nanoantenna 16 is placed in each of the superimposed regions A1 corresponding to each of the incident regions IA described above, while nanoantenna 16 is placed in the non-superimposed region A2, which is a region other than the superimposed region A1.

従って、本変形例においても、実施例3と同様に、重畳領域A1よりも外側の非重畳領域A2にナノアンテナ16を配置し、かつ拡散反射する光反射部材34を配置することにより、広角度で照射される励起光の一部を狭角な光に変換することができる。 Therefore, in this modified example, similar to Example 3, by arranging the nanoantenna 16 in the non-overlapping region A2 outside the overlapping region A1, and by arranging the diffusely reflecting light reflective member 34, a portion of the wide-angle excitation light can be converted into narrow-angle light.

また、本変形例においては、光源33を複数設けた構成としている。そのため、波長変換装置32から出射される出射光の色の均一性を向上させることができる。 Furthermore, in this modified configuration, multiple light sources 33 are provided. Therefore, the uniformity of the color of the emitted light from the wavelength conversion device 32 can be improved.

なお、本変形例における波長変換板15には、上記した変形例2~4の構成を適用してもよい。すなわち、波長変換板15の構成については適宜変更可能である。 Furthermore, the wavelength conversion plate 15 in this modified example may be configured using the configurations described in Modified Examples 2 to 4 above. In other words, the configuration of the wavelength conversion plate 15 can be modified as appropriate.

上記した実施例及び変形例において、重畳領域A1にはナノアンテナ16を形成しない構成としたが、部分的に形成する態様としてもよい。その場合には、重畳領域A1に形成されるナノアンテナ16の配置面積の密度(配置密度)が、非重畳領域A2に形成されるナノアンテナ16の配置面積の密度に比べて低くなるように形成する。 In the above-described embodiments and modifications, the nanoantennas 16 were not formed in the superimposed region A1. However, they may be formed partially. In that case, the density of the nanoantenna area 16 formed in the superimposed region A1 (arrangement density) should be lower than the density of the nanoantenna area 16 formed in the non-superimposed region A2.

本発明に係る照明装置及び波長変換装置における各部分の形状又は寸法は、上述した実施例及び変形例に限られるものではなく、用途等に応じて適宜変更可能である。また、実施例1~3における照明装置の各部材の配置態様は例として示したものであり、適宜変更可能である。 The shape and dimensions of each part of the lighting device and wavelength conversion device according to the present invention are not limited to the embodiments and modifications described above, and can be appropriately changed depending on the application. Furthermore, the arrangement of each component of the lighting device in Embodiments 1 to 3 is shown as an example and can be appropriately changed.

本発明はプロジェクター、一般照明、車両用灯具などの光源に利用可能である。 This invention can be used as a light source for projectors, general lighting, vehicle lighting, and the like.

10、20、30 照明装置
11 筐体
12 光源(レーザ光源)
13、25、32 波長変換装置
14 レンズ
15 波長変換板
16 ナノアンテナ
17、34 光反射部材
18 波長変換部材
19 透光層
23 光反射膜
24 透光性部材
26 サブマウント
27 金属反射膜
28 接合部材
33 光源(LED光源)
35 ヒートシンク
10, 20, 30 Lighting device 11 Housing 12 Light source (laser light source)
13, 25, 32 Wavelength conversion device 14 Lens 15 Wavelength conversion plate 16 Nano-antenna 17, 34 Light reflecting member 18 Wavelength conversion member 19 Light-transmitting layer 23 Light-reflective film 24 Light-transmitting member 26 Submount 27 Metal reflective film 28 Bonding member 33 Light source (LED light source)
35 Heatsink

Claims (10)

表面に励起光が入射される入射領域を有しかつ当該励起光に励起されて蛍光を発する蛍光体からなる蛍光体部分と出射面の表面に形成されたナノアンテナとを有する波長変換装置であって、
前記入射領域は前記波長変換装置の一方の主面に配され、前記波長変換装置の他方の主面である前記出射面に垂直な方向から見た上面視において、前記入射領域と重ならない非重畳領域において形成される前記ナノアンテナの配置密度は、前記入射領域と重なる重畳領域における前記ナノアンテナの配置密度より大きく、
前記蛍光体部分に接して設けられ、前記励起光及び前記蛍光に対して透光性を有し、かつ前記蛍光体部分と共に平板形状をなす透光体部分からなる板状部分をさらに有し、
前記透光体部分は、前記上面視において開口を有する枠形状を有し、
前記蛍光体部分は、前記透光体部分の前記開口内に配されていることを特徴とする波長変換装置。
A wavelength conversion device having a phosphor portion consisting of a phosphor that has an incident region on its surface to which excitation light is incident and which emits fluorescence when excited by said excitation light, and a nanoantenna formed on the surface of the output surface,
The incident region is located on one main surface of the wavelength converter, and in a top view taken from a direction perpendicular to the output surface, which is the other main surface of the wavelength converter, the arrangement density of the nanoantennas formed in the non-overlapping region that does not overlap with the incident region is greater than the arrangement density of the nanoantennas in the overlapping region that overlaps with the incident region.
The plate-shaped portion is provided in contact with the phosphor portion, is transparent to the excitation light and the fluorescence, and together with the phosphor portion, forms a flat plate shape,
The light-transmitting portion has a frame shape with an opening in the top view,
A wavelength conversion device characterized in that the phosphor portion is arranged within the opening of the light-transmitting portion.
表面に励起光が入射される入射領域を有しかつ当該励起光に励起されて蛍光を発する蛍光体からなる蛍光体部分と出射面の表面に形成されたナノアンテナとを有する波長変換装置であって、
前記入射領域は前記波長変換装置の一方の主面に配され、前記波長変換装置の他方の主面である前記出射面に垂直な方向から見た上面視において、前記入射領域と重ならない非重畳領域において形成される前記ナノアンテナの配置密度は、前記入射領域と重なる重畳領域における前記ナノアンテナの配置密度より大きく、
前記蛍光体部分に接して設けられ、前記励起光及び前記蛍光に対して透光性を有し、かつ前記蛍光体部分と共に平板形状をなす透光体部分からなる板状部分をさらに有し、
前記蛍光体部分は、前記上面視において長手形状を有し、
前記透光体部分は、前記蛍光体部分の短手方向において前記蛍光体部分を挟み込むように複数形成されていることを特徴とする波長変換装置。
A wavelength conversion device having a phosphor portion consisting of a phosphor that has an incident region on its surface to which excitation light is incident and which emits fluorescence when excited by said excitation light, and a nanoantenna formed on the surface of the output surface,
The incident region is located on one main surface of the wavelength converter, and in a top view taken from a direction perpendicular to the output surface, which is the other main surface of the wavelength converter, the arrangement density of the nanoantennas formed in the non-overlapping region that does not overlap with the incident region is greater than the arrangement density of the nanoantennas in the overlapping region that overlaps with the incident region.
The plate-shaped portion is provided in contact with the phosphor portion, is transparent to the excitation light and the fluorescence, and together with the phosphor portion, forms a flat plate shape,
The phosphor portion has an elongated shape when viewed from above.
The wavelength conversion device is characterized in that the transparent portion is formed in multiple locations such as sandwiching the phosphor portion in the short direction of the phosphor portion.
表面に励起光が入射される入射領域を有しかつ当該励起光に励起されて蛍光を発する蛍光体からなる蛍光体部分と出射面の表面に形成されたナノアンテナとを有する波長変換装置であって、
前記入射領域は前記波長変換装置の一方の主面に配され、前記波長変換装置の他方の主面である前記出射面に垂直な方向から見た上面視において、前記入射領域と重ならない非重畳領域において形成される前記ナノアンテナの配置密度は、前記入射領域と重なる重畳領域における前記ナノアンテナの配置密度より大きく、
前記波長変換装置の前記一方の主面の前記入射領域の周囲には、前記励起光または前記蛍光に対して反射性を有する光反射膜が形成されていることを特徴とする波長変換装置。
A wavelength conversion device having a phosphor portion consisting of a phosphor that has an incident region on its surface to which excitation light is incident and which emits fluorescence when excited by said excitation light, and a nanoantenna formed on the surface of the output surface,
The incident region is located on one main surface of the wavelength converter, and in a top view taken from a direction perpendicular to the output surface, which is the other main surface of the wavelength converter, the arrangement density of the nanoantennas formed in the non-overlapping region that does not overlap with the incident region is greater than the arrangement density of the nanoantennas in the overlapping region that overlaps with the incident region.
A wavelength conversion device characterized in that a light-reflecting film that is reflective to the excitation light or the fluorescence is formed around the incident region on one of the main surfaces of the wavelength conversion device.
前記蛍光体部分に接して設けられ、前記励起光及び前記蛍光に対して透光性を有し、かつ前記蛍光体部分と共に平板形状をなす透光体部分からなる板状部分をさらに有することを特徴とする請求項3に記載の波長変換装置。 The wavelength conversion device according to claim 3, further comprising a plate-shaped portion provided in contact with the phosphor portion, having light-transmitting properties toward the excitation light and the fluorescence, and forming a flat plate shape together with the phosphor portion. 前記重畳領域には、前記ナノアンテナが形成されていないことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1つに記載の波長変換装置。 The wavelength conversion device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the nanoantenna is not formed in the superimposed region. 前記蛍光体部分は、前記入射領域を有する1の面及び前記1の面と反対側の他の面を有し、
前記透光体部分は、前記他の面を覆うように形成されていることを特徴とする請求項4に記載の波長変換装置。
The phosphor portion has one surface having the incident region and another surface opposite to the first surface,
The wavelength conversion device according to claim 4, characterized in that the light-transmitting portion is formed to cover the other surface.
前記ナノアンテナは、Alからなる柱状又は錘状の金属突起であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1つに記載の波長変換装置。 The wavelength conversion device according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the nanoantenna is a columnar or cone-shaped metallic projection made of Al. 前記蛍光体部分は、単結晶の蛍光体からなることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1つに記載の波長変換装置。 The wavelength conversion device according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the phosphor portion is made of a single-crystal phosphor. 請求項1乃至8のいずれか1つに記載の波長変換装置と、
前記入射領域に向けて前記励起光を出射する光源と、
を有することを特徴とする照明装置。
A wavelength conversion device according to any one of claims 1 to 8,
A light source that emits the excitation light toward the incident region,
A lighting device characterized by having the following features.
複数の前記光源を有し、
前記入射領域および前記重畳領域は、複数の前記光源の各々に対応して複数形成されていることを特徴とする請求項9に記載の照明装置。
Having multiple light sources,
The lighting device according to claim 9, characterized in that the incident region and the superimposed region are formed in multiple locations corresponding to each of the multiple light sources.
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