照明手段及び同照明手段を少なくとも１つ有するプロジェクタ
照明手段（１）の少なくとも１つの実施形態において、照明手段（１）は少なくとも１つの半導体レーザ（２）を有しており、半導体レーザ（２）は３６０ｎｍ以上４８５ｎｍ以下の波長の一次放射（Ｐ）を放出するように形成されている。照明手段（１）はさらに少なくとも１つの変換手段（３）を有しており、変換手段（３）は半導体レーザ（２）に後置されており、一次放射（Ｐ）の少なくとも一部を、一次放射（Ｐ）とは異なるより大きな波長を有する二次放射（Ｓ）に変換するように形成されている。この場合、照明手段（１）から放出される放射（Ｒ）は最大で５０μｍのコヒーレンス長を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は照明手段に関する。本発明はさらにそのような照明手段を少なくとも１つ有するプロジェクタに関する。
【０００２】
本発明の課題は高い輝度の照明手段を提供することである。本発明の別の課題はこのような照明手段を少なくとも１つ有するプロジェクタを提供することである。
【０００３】
この照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、照明手段は少なくとも１つの光電子半導体チップを含んでいる。この半導体チップは紫外スペクトル領域又は可視スペクトル領域の電磁放射を発生させるように形成されている。この半導体チップは発光ダイオード又は半導体レーザであってよい。
【０００４】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、照明手段は、３６０ｎｍ以上４８５ｎｍ以下の、とりわけ３８０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の波長の一次放射を放射するように形成された少なくとも１つの半導体レーザを有している。言い換えれば、一次放射は少なくとも１つの半導体レーザを介して生成される。照明手段は特に発光ダイオードを有していなくてもよい。その場合、一次放射は専ら半導体レーザを介して生成される。
【０００５】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、照明手段は少なくとも１つの変換手段を有している。この変換手段は一次放射の放射方向において半導体レーザの後に配置されており、一次放射の少なくとも一部を二次放射に変換するように形成されている。二次放射は一次放射とは異なる波長、有利には一次放射よりも長い波長を有する。
【０００６】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、照明手段から放出される放射は、二次放射または二次放射と一次放射の混合によって形成されている。照明手段から放出される放射が混合放射ならば、放射は好ましくは照明手段を離れるときには既に混合されている。照明手段から放出される放射はとりわけ放射横断面の全体にわたって均一である。言い換えれば、放射横断面の全体にわたって、照明手段から放出された放射の色度座標は色度図において放射横断面全体の平均値から最大で０．０５単位しか、とりわけ最大で０．０２５単位しか偏差しない。
【０００７】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、照明手段から放出される放射は最大で５０μｍのコヒーレンス長を有する。好ましくは、コヒーレンス長は最大で１０μｍ、とりわけ最大で２．５μｍである。言い換えれば、照明手段から放出される放射は可干渉でない非コヒーレント放射である。これにより、例えば投影目的でコヒーレント放射を使用した場合に生じうるスペックルパターンのような効果を回避することができる。
【０００８】
照明手段において変換手段を使用するのは、とりわけ、下記の考えに基づいている。照明手段の一次放射は半導体レーザによって生成されるものであるため、比較的大きなコヒーレンス長を有し、可干渉である。特に相互に無関係な複数の色中心又は光点を含む変換手段を使用することにより、非コヒーレント二次放射が生成される。
【０００９】
それゆえ、二次放射は特に非コヒーレントである。というのも、複数の例えば色中心はばらばらに一次放射を吸収し、相互に相関せずに、変換された放射、つまり二次放射を時間的にずれて放出するからである。また、個々の例えば色中心の間の空間的に定義された関係も普通は与えられていない。
【００１０】
したがって、個々の例えば色中心から放出される二次放射は、隣接する色中心から放出される二次放射に対して固定的な又は決められた位相関係を有していない。その上、二次放射は一次放射に比べて比較的大きなスペクトル幅を有している。これにより、コヒーレンス長も短くなる。
【００１１】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、コヒーレンス長は放射の平均波長の平方と照明手段から放出される放射のスペクトル帯域幅との比に定数係数を乗じたもの以下である。
【数１】
ここで、Ｌは照明手段から放出される放射のコヒーレンス長であり、λ0は照明手段から放出される放射の平均波長であり、Δλはそのスペクトル幅である。特に、コヒーレンス長は上式によって得られる値の最大で９０％、特に最大で７５％である。
【００１２】
上に示した式によって、放射のコヒーレンス長を放射帯域幅と平均波長とに依存して推定することができる。係数ｋは大きさ１のオーダーの実数であり、放射のスペクトルの包絡線に依存する。言い換えれば、照明手段から放出される放射は、相応のスペクトル幅を有する放射に関して上式に従って得られるコヒーレンス長よりも短いコヒーレンス長を有することができる。つまり、コヒーレンス長を例えばレーザに基づいた広帯域スペクトル光源の場合よりも特に短くすることができる。
【００１３】
照明手段から放出される放射が二次放射と一次放射との混合放射ならば、この場合、放射は短いコヒーレンス長を有する。これは、一次放射と二次放射との混合によって、位相関係が、したがってまた可干渉性が破壊されていることに因る。
【００１４】
コヒーレンス長は例えば干渉計によって求めることができる。この干渉計は例えば互いに可変の長さ差を示す２つの干渉計アームを有している。放射が両方のアームによって偏向され、続いて重ね合わされると、アーム長差に依存して干渉パターンが現れる。干渉パターンがもはや現れなくなるアーム長差の長さがコヒーレンス長である。
【００１５】
照明手段の少なくとも１つの実施形態では、照明手段は、３６０ｎｍ以上４８５ｎｍ以下の波長の一次放射を放出するように形成された少なくとも１つの半導体レーザを含んでいる。さらに、照明手段は半導体レーザに対して並置された少なくとも１つの変換手段を含んでいる。この変換手段は、一次放射の少なくとも一部を、一次放射とは異なる、より長い波長の二次放射に変換するように形成されている。この場合、照明手段から放出される放射は最大で５０μｍのコヒーレンス長を示す。
【００１６】
一次放射はコヒーレント放射を放出する半導体レーザによって効率的に成形可能、特に集束可能である。これにより、変換手段における一次放射の出力密度を高くすることができる。これに付随して、二次放射の高出力密度と二次放射のほぼ点状の放射も達成される。コヒーレンス長が短ければ、例えば照明手段から放出された放射を投光する場合に、例えばスペックルパターンを防止することができる。
【００１７】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、変換手段は有機材料を含まない、又はほぼ含まない。例えば、変換手段はガラス又は焼結セラミックスでできた母材を含んでいる。母材中には、例えば蛍光粒子又は蛍光顔料が埋め込まれている。有機材料は特に一次放射が高輝度の場合に生じることのある光化学損傷に対して限られた耐性しか有していないことが多い。変換手段が有機材料を含んでいなければ、高輝度の二次放射を達成することができる。
【００１８】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、この少なくとも１つの変換手段は少なくとも１つのセリウムドープ又はユーロピウムドープされた蛍光材料を含んでいる。
【００１９】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、この少なくとも１つの変換手段は、少なくとも１０7／μｍ3、有利には少なくとも５*１０7／μｍ3、特に有利には１０8／μｍ3の濃度の色中心又は光点を有している。色中心又は光点は変換手段内で有利にはランダムに分布している。したがって、隣り合う色中心又は光点の間に固定的ないしは規則的な格子状の空間的関係は存在しておらず、色中心又は光点は二次放射を互いに独立して放射する。このような高密度の色中心又は光点が互いに独立して放射することにより、二次放射の特に短いコヒーレンス長が実現できる。
【００２０】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、変換手段内の一次放射によって、真空中の光速と変換手段の減衰時間との積をコヒーレンス長で割ったものに等しい数の色中心又は光点が励起される。
【数２】
ここで、Ｌはコヒーレンス長であり、ｃは真空中の光速であり、Ｔは変換手段の特に指数関数的な減衰時間であり、Ｎは一次放射によって励起される色中心又は光点の数である。好ましくは、Ｎは上式の右辺の１０倍以上、とりわけ５０倍以上である。
【００２１】
言い換えれば、励起される色中心又は光点が多ければ多いほど、変換手段の減衰時間は大きくなる。例えば、Ｎは１０6より大きい、とりわけ１０8より大きい。励起される色中心又は光点の数が減衰時間に比して大きければ、短いコヒーレンス長が可能である。
【００２２】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、変換手段を出たときの二次放射の輝度は少なくとも部分的には少なくとも１ｋＷ／ｃｍ2である。好ましくは、輝度は１０ｋＷ／ｃｍ2を、特に有利には１００ｋＷ／ｃｍ2を、とりわけ１０００ｋＷ／ｃｍ2を超える。
【００２３】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、照明手段は熱伝導性の第１支持体を含んでいる。前記少なくとも１つの変換手段は少なくとも間接的に、とりわけ直接的に第１支持体に取り付けられている。好ましくは、変換手段の材料は第１支持体の材料と直接接している。これにより、効率的な熱結合と、第１支持体を介した変換手段からの熱の効率的な排出とが保証される。
【００２４】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、第１支持体は少なくとも二次放射の一部に対して透過性又は反射性をもつように形成されている。透過性とはここでは、二次放射の少なくとも９０％、有利には少なくとも９５％が散乱や吸収なしに第１支持体を通り抜けることを意味している。反射性とは、第１支持体に当たった二次放射の少なくとも９０％、有利には少なくとも９５％が第１支持体で反射されることを意味する。
【００２５】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、第１支持体は一次放射に対して透過性又は不透過性をもつように形成されている。透過性とは、一次放射の少なくとも９０％、有利には少なくとも９５％が散乱や吸収されることなく第１支持体を突き抜けることを意味する。不透過性とは、一次放射の最大で１％しか第１支持体を突き抜けることができないことを意味する。
【００２６】
照明手段の少なくとも１つの実施形態では、照明手段は少なくとも１つのコリメータ光学系を有している。このコリメータ光学系は一次放射及び／又は二次放射の放射方向において変換手段の後に配置されている。変換によって生じた二次放射の放射角はこのコリメータ光学系を介して減少及び／又は調節することができる。コリメータ光学系はアクロマチックレンズであってよい。
【００２７】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、コリメータ光学系を通過した後の二次放射の放射角は少なくとも部分的に最大で１０°、有利には最大で５°、特に最大で１．５°である。二次放射の放射角が小さければ、例えば後置された光学素子での二次放射のビーム案内とビーム成形が軽減される。
【００２８】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、前記少なくとも１つのコリメータ光学系は二次放射から平行なビームを成形するように形成されている。ここでは、平行とはビームの放射角が最大で１°、有利には最大で０．５°であることを意味する。これは、小さな空間に高輝度の二次放射を発生させることによって可能である。
【００２９】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、照明手段は一次放射によって照射される変換手段の少なくとも１つのスポットを有する。ここで、スポットとは、一次放射が変換手段に入射するときに通る変換手段の面、好ましくは繋がり合った面である。
【００３０】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、変換手段は光入射面、とりわけスポットの領域、及び／又は光出射面を粗面化したものである。これにより、変換手段への光入射結合と変換手段からの光出射結合が改善される。また、光入射面と光出射面とにおいて光の散乱が行われる。放射のコヒーレンス長はこの散乱を介して短くすることができる。
【００３１】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、少なくとも１つのスポットは最大で０．５ｍｍ2の、有利には最大で０．１ｍｍ2の面積を有する。スポットの面積は例えば１０μｍ2以上１００００μｍ2以下の範囲内、とりわけ１００μｍ2以上２０００μｍ2の範囲内である。言い換えれば、二次放射は点状の領域で生成されている。
【００３２】
変換手段の一次放射に対する放射入射面が粗面化されている場合には、スポットの面積とは、一次放射によって実際に照明されている面積を一次放射のビーム軸に対して垂直なとりわけ仮想的な平面に射影することによって得られる面積を意味する。
【００３３】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、照明手段は同一のスポットを照射する少なくとも２つの半導体レーザを有している。言い換えれば、これら少なくとも２つの半導体レーザは、製造及び調整の精度の範囲内で、変換手段の同じ位置を照射する。同一のスポットを照明するのに２つの半導体レーザを使用することにより、二次放射に関して特に高い輝度を実現することができる。変換手段が少なくとも２つの異なる蛍光材料からできている場合には、スポットを照射する半導体レーザは、二次放射を特に効率的に発生させることができるように、一次放射の波長が異なっていてよい。
【００３４】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、照明手段は第１支持体の他に少なくとも１つの第２支持体を有している。変換手段は少なくとも間接的に、とりわけ直接的にこれらの支持体に接している。
【００３５】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、変換手段は第１支持体と第２支持体の間にある。とりわけ、変換手段の材料は第１及び第２の支持体の材料それぞれに直接接している。
【００３６】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、一次放射はこれら支持体の少なくとも１つを通り抜ける。特に、一次放射が第１支持体も第２支持体も通り抜けるようにしてよい。
【００３７】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、変換手段は第１支持体の主面に配置されている。この主面は二次放射に対して反射性を有するように形成されている、又は二次放射に対して反射作用を有するコーティングを備えているので、主面では二次放射の少なくとも９０％が、特に少なくとも９５％が反射される。同様に、主面は好ましくは一次放射に関しても反射性を有するように形成されている、又は反射性コーティングを備えている。言い換えれば、変換は変換手段を通過することによって行われるのではなく、支持体での反射を介して行われる。そして、一次及び／又は二次放射のビーム路、ビーム軸又は主放射方向は、第１支持体の主面において方向転換を受ける。
【００３８】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、照明手段は少なくとも３つの半導体レーザを含んでいる。これら半導体レーザの２つの半導体レーザは変換手段の少なくとも２つの異なるスポットを照明する。照明手段から放出される放射は赤、緑及び青の光を含んでいる。
【００３９】
例えば、前記半導体レーザのうちの２つは、異なるスポットでの変換を介して一次放射の青色光又は紫外光から赤色光と緑色光を生成するために使用される。青色光は変換によって生成されたものでもよいし、３つの半導体レーザのうちの１つの半導体レーザの一次放射によって形成されたものであってもよい。照明手段から放出される放射は、例えば赤、緑、青の、とりわけ変換によって生成された光の混合であるか、又は例えば二次放射の赤色光及び緑色光と一次放射の青色光との混合である。半導体レーザによって照明されるスポットにおいて互いに異なる変換手段又は変換手段の混合を使用してもよい。そうすることで、例えば、スポットのうちの１つは赤色の二次放射だけを放出し、また別のスポットは緑色の二次放射だけを放出する。
【００４０】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、赤、緑及び青の光は互いに独立して生成可能である。これは、変換手段のスポットが異なる半導体レーザによって照射されること、並びに半導体レーザの強度が時間領域において可変に設定可能であることによって実現できる。つまり、異なる時点に、とりわけ互いに独立して、異なる強度を設定することが可能である。同様に、少なくとも１つの半導体レーザと変換手段との間に、一次放射の強度を調節する部材を配置することも可能である。
【００４１】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、赤、緑及び青の光はビーム路の少なくとも一部を一緒に通過する。言い換えれば、赤、緑及び青の光は互いに平行に案内され、少なくともビーム路の部分区間に沿って製造公差の範囲内で同一のビーム軸を有する。好ましくは、赤、緑及び青の光はそれぞれ平行なビームである。
【００４２】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、照明手段は二次放射のビーム路中に配置された少なくとも１つの変調器を含んでいる。この変調器は透過又は反射を介して二次放射の強度を変調するように形成されている。この変調器は、液晶ユニット、マイクロミラーアクチュエータ、空間光変調器（Spatial Light Modulator、略してＳＬＭ）であってよい。同様に、少なくとも１つのポッケルスセル又はカーセルによって変調器を形成することも可能である。変調器が透過性の作用を有する場合には、変調器を通過する二次放射の強度を時間に依存して調節することができる。変調器が反射性の作用を有する場合には、反射率又は反射方向が時間的に可変である。
【００４３】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、照明手段から放出される放射の強度及び／又は色度座標は少なくとも１０ＭＨｚ、特に少なくとも２５ＭＨｚの周波数で調節可能である。この調節は例えばディジタルマイクロミラーデバイス（Digital Micro-mirror Device、略してＤＭＤ）によって行うことができる。このように高い調節速度のおかげで、この照明手段を例えばプロジェクタにおいて、特にいわゆるフライングスポットプロジェクタにおいて使用することが可能になる。
【００４４】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、第１支持体は機械的に可動に支承されており、互いに異なる変換手段を備えた少なくとも２つの領域を有している。支持体の位置をずらすと、一次放射は例えば違う領域を、したがってまた違う変換手段を照射する。とりわけ、第１支持体は１つの方向に、特に専ら一次放射のビーム軸に対して垂直な方向にのみ可動であるので、第１支持体の運動によって例えば一次放射及び／又は二次放射のビーム路が変化することはない、又は実質的に変化することはない。このため、つまり、二次放射の色度座標は第１支持体を位置決め又は動かすことによって決めることができる。
【００４５】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、変換手段が取り付けられた第１支持体は機械的に可動に支承されている。一次放射のビーム軸に対して垂直な方向における支持体の動きは、少なくとも一時的に、少なくとも１ｃｍ／ｓの速度で、とりわけ少なくとも５ｃｍ／ｓの速度で行われる。これにより、変換手段の熱負荷を制限することができる。
【００４６】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、第１及び／又は第２支持体は少なくとも４０Ｗ／（ｍ Ｋ）の、有利には少なくとも１２０Ｗ／（ｍ Ｋ）の、とりわけ少なくとも３００Ｗ／（ｍ Ｋ）の熱伝導性を有する。例えば、第１支持体は炭化ケイ素、サファイア、ダイアモンド又は例えばＡＩＮのような特に透過性のあるセラミックスでできている。
【００４７】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、照明手段は変換手段に後置された少なくとも１つのピンホールアパーチャを含んでいる。照明手段を出るときの散乱放射がピンホールアパーチャによって防止されるので、照明手段から放出される放射は決められた小さな空間領域内に放出され、例えば照明手段の後に配置された光学素子においてビーム成形が可能となる。
【００４８】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、変換手段が取り付けられている第１支持体の主平面における１つの領域は、スポットの平均直径の最大で３倍、特に最大で２倍、好ましくは最大で１．２倍に相当する直径を有する。
【００４９】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、照明手段はビーム路中又はビーム路上に配置された偏向ユニット及び／又は結像ユニットを有している。偏向ユニットはマイクロミラーアクチュエータによって形成されていてよい。結像ユニットは液晶マスクであってよい。
【００５０】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、変換手段は半導体レーザから熱的に切り離されている。つまり、変換手段から半導体レーザへ、また半導体レーザから変換手段への熱クロストークが存在しない、又は無視できる程度にしか存在しない。このため、照明手段の強度と色度座標とに関して特に安定した動作が可能になる。
【００５１】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、照明手段は少なくとも１つの半導体レーザに取り付けられた表面実装可能なパッケージを含んでいる。同様に、少なくとも１つの変換手段も部分的に又は完全にパッケージ内に配置されていてよい。このパッケージは例えば刊行物US 2007/0091945 A1に従って形成されている。なお、この刊行物に記載されているパッケージと方法とに関する開示内容は参照により本明細書の開示内容の一部を成す。 同様に、上記パッケージは刊行物US 2008/0116551 A1によるパッケージであってもよい。この刊行物に記載されている部材及びこのような部材の製造方法に関する開示内容は参照により本明細書の開示内容の一部を成す。
【００５２】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、上記パッケージはいわゆるトランジスタシングルアウトラインパッケージ、略してＴＯパッケージとして形成されている。
【００５３】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、照明手段全体の体積は０．０１ｍｍ3以上６０ｍｍ3以下の範囲内、特に０．４ｍｍ3以上８ｍｍ3以下の範囲内である。
【００５４】
本発明はさらにプロジェクタに関する。このプロジェクタは前記請求項の少なくとも１つに従った少なくとも１つの照明手段と、少なくとも１つの偏向ユニット及び／又は少なくとも１つの結像ユニットを含んでいる。
【００５５】
本明細書に記載されている照明手段が使用できるいくつかの用途として、例えばディスプレイ又は表示装置のバックライトがある。
【００５６】
さらに、本明細書に記載されている照明手段は、投影目的の照明装置、ヘッドライト又はスポットライト、又は一般照明においても使用することができる。
【００５７】
以下に、図面を参照しつつ、上記照明手段と上記プロジェクタを実施例に基づいて詳しく説明する。なお、個々の図において、同じ要素には同じ参照記号を付してある。しかし、個々の要素間の関係は縮尺通りではなく、理解し易いように誇張して拡大表示されていることもある。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】第１支持体を有する本発明の照明手段の実施例を概略的に示す。
【図２】第１支持体を有する本発明の照明手段の実施例を概略的に示す。
【図３】第１支持体を有する本発明の照明手段の実施例を概略的に示す。
【図４】第１支持体を有する本発明の照明手段の実施例を概略的に示す。
【図５】第１支持体を有する本発明の照明手段の実施例を概略的に示す。
【図６】第２支持体を有する本発明の照明手段の実施例を概略的に示す。
【図７】第２支持体を有する本発明の照明手段の実施例を概略的に示す。
【図８】第２支持体を有する本発明の照明手段の実施例を概略的に示す。
【図９】光学系として形成された第１支持体を有する照明手段の実施例を概略的に示す。
【図１０】さまざまな変換手段を有する本発明の照明手段の実施例を概略的に示す。
【図１１】さまざまな変換手段を有する本発明の照明手段の実施例を概略的に示す。
【図１２】複数の半導体レーザが１つのスポットを照射する、本発明の照明手段の実施例を概略的に示す。
【図１３】本発明の照明手段の別の実施例を概略的に示す。
【図１４】本発明の照明手段の別の実施例を概略的に示す。
【図１５】本発明の照明手段の別の実施例を概略的に示す。
【図１６】本発明のプロジェクタの実施例を概略的に示す。
【図１７】本発明のプロジェクタの実施例を概略的に示す。
【図１８】本発明の別の照明手段の実施例を概略的に示す。
【図１９】本発明の別の照明手段の実施例を概略的に示す。
【図２０】パッケージを有する本発明の照明手段の実施例を概略的に示す。
【図２１】パッケージを有する本発明の照明手段の実施例を概略的に示す。
【図２２】パッケージを有する本発明の照明手段の実施例を概略的に示す。
【図２３】パッケージを有する本発明の照明手段の実施例を概略的に示す。
【図２４】パッケージを有する本発明の照明手段の実施例を概略的に示す。
【図２５】パッケージを有する本発明の照明手段の実施例を概略的に示す。
【図２６】パッケージを有する本発明の照明手段の実施例を概略的に示す。
【図２７】パッケージを有する本発明の照明手段の実施例を概略的に示す。
【図２８】パッケージを有する本発明の照明手段の実施例を概略的に示す。
【図２９】パッケージを有する本発明の照明手段の実施例を概略的に示す。
【００５９】
図１には、照明手段１の実施例が示されている。半導体レーザ２は一重矢印線によって表された一次放射Ｐを放出する。一次放射Ｐは３７０ｎｍから４００ｎｍの波長を有する。一次放射Ｐの放射方向において半導体レーザ２の後には変換手段３がある。変換手段３は第１支持体４の主面４０上に層として配置されている。変換手段３の、主面４０に垂直な方向における層厚は、およそ１μｍから１０００μｍ、有利には３μｍ以上３００μｍ以下である。変換手段３は少なくともセリウム及び／又はユーロピウムドープされた蛍光材料を含む。
【００６０】
一次放射Ｐは変換手段３によって吸収され、波長のより長い二次放射Ｓに変換される。二次放射Ｓの主放射方向は二重矢印線によって表されている。レーザ放射である一次放射Ｐは二次放射Ｓに比べてコヒーレンス長が非常に長い。多数の色中心又は光点を有する変換手段３を使用することにより、コヒーレンス長を強く短縮し、例えばスペックルパターンによる妨害作用を阻止することができる。
【００６１】
放射方向上、変換手段３から後に少しの距離のところに、コリメータ光学系６が配置されている。コリメータ光学系６に達する二次放射Ｓは近似的に平行なビームに成形される。コリメータ光学系６はいわゆるアクロマチックレンズであってよい。
【００６２】
任意選択的に、コリメータ光学系６を放射方向上でフィルタ１５の後に配置してもよい。フィルタ１５は色フィルタ及び／又は偏光フィルタであってよい。フィルタ１５は所定のスペクトル成分をフィルタアウトすることができる。とりわけ、フィルタ１５は一次放射Ｐに対して不透過に形成されていてよい。この場合、山型矢印線で表された照明手段から放出される放射Ｒは単に二次放射Ｓの少なくとも一部である。
【００６３】
図２の実施例では、変換手段３は直径Ｄの狭い領域４１内でのみ第１支持体４の主面４０に取り付けられている。直径ｄのスポット７は、一次放射Ｐによって照射される、変換手段３の半導体レーザ２側の面として定義される。直径比Ｄ／ｄは大きさ１のオーダーである。スポット７は１０μｍ2以上１０，０００μｍ2以下の面積を有する。スポット７は例えばシルクスクリーン印刷又はリトグラフ処理によって構造化して支持体４上に塗布してもよい。このように小さなスポット７を一次放射Ｐによって実現するために、半導体レーザ２と変換手段３との間に、図２に示されていないレンズを配置してもよい。
【００６４】
図３によれば、照明手段１はピンホールアパーチャ１２を含んでいる。ピンホールアパーチャ１２は、支持体４上に平面的に配置された変換手段３の半導体レーザ２側の主面に配置されている。例えば、ピンホールアパーチャは金、銀、白金、パラジウム、チタン、クローム又は二次放射を非常に良く反射する他の金属によるメタライゼーションによって形成されている。同様に、ピンホールアパーチャ１２は例えばブラッグミラーの形態の誘電体の積層体によって形成されていてもよい。この場合、ピンホールアパーチャ１２は例えば酸化アルミニウム、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化タンタル、酸化チタン、酸化ニオブ及び／又は酸化ネオジムの積層体を有している。個々の層は好ましくは二次放射Ｓの波長の１／４の光学的厚さを有する。また、ピンホールアパーチャ１２の材料が吸収作用を有しており、例えばカーボンブラックであることも可能である。
【００６５】
二次放射Ｓのパワーは数十ｍＷから数百ｍＷであるが、数Ｗであってもよい。変換手段３での変換により生じた熱を排出するために、支持体４は好ましくは熱伝導性の高い材料、例えばサファイア又は炭化ケイ素で形成されている。同様に、支持体４はガラス又はセラミックスで形成されていてもよい。熱伝導性を高めるために、支持体４に別の材料が添加されていてもよい。
【００６６】
図４の実施例では、ピンホールアパーチャ１２は変換手段３と支持体４との間にある。ピンホールアパーチャ１２の材料は変換手段３と支持体４との間の接着の改善に利用できる。
【００６７】
図５では、ピンホールアパーチャ１２は、支持体４の、変換手段３とは反対側の主面にある。支持体４は二次放射Ｓの波長に対して透過性を有するように形成されており、好ましくは２５μｍ以上５００μｍ以下の範囲の厚さを有する。
【００６８】
図６では、照明手段１は第２支持体５を含んでいる。変換手段３は第１支持体４と第２支持体５との間にあり、支持体４，５の材料と直接接している。さらに、照明手段１は２つのホルダー１６を含んでいる。ホルダー１６は好ましくは金属でできており、支持体４，５からの熱放散を改善する。
【００６９】
第１支持体４は一次放射Ｐに対しても二次放射Ｓに対しても透過性を有している。第２支持体５は一次放射Ｐに対しては透過性を有しており、二次放射Ｓに対しては反射性を有するように作用することができる。支持体４，５のこのような構成のおかげで、照明手段１から放出される放射Ｒが一次放射Ｐと二次放射Ｓとの混合であることが可能である。
【００７０】
変換手段３はシルクスクリーン印刷によって支持体４上に塗布された蛍光体層であってよい。その場合、第２支持体５は例えば変換手段３上に接着されている。変換手段３は例えば結晶材料及び／又はセラミックス材料を含む、又は結晶材料及び／又はセラミックス材料からできており、この中に色中心がランダムに分布している。変換手段が結晶材料から形成されている場合、例えば、変換手段３である薄い小板が大きな結晶から切り取られる。変換手段３のこの小板を薄い接着層を介して例えば第１支持体に貼り付けることができる。この場合、接着剤は好ましくは高い熱伝導性と耐放射線性を有する。
【００７１】
あるいは、変換手段３をウェハボンディング法によって支持体４，５に取り付けることも可能である。この場合、支持体４，５の主面上と同じように、変換手段３の主平面の上に酸化ケイ素層が塗布される。すると、圧力と熱とによって酸化ケイ素層が変換手段３と支持体４，５との間を媒介して永続的な接続が形成される。酸化ケイ素層は図６には図示されていない。
【００７２】
第１支持体４と変換手段３とを接続する別の方法は、セラミックス層と透過層と変換手段３を含む変換層とを統合することである。この場合、透過層ないしは第１支持体４の出発原料、つまり例えば酸化アルミニウムパウダーが厚い層として伸ばされる。その後、この層の上に変換手段３の出発原料が薄く載せられる。続いて、焼結によってただ１つのセラミックス層が生じさせることができる。したがって、この場合、第１支持体４と変換手段３を一体形成することができる。
【００７３】
図７の実施例では、第１支持体４の主面４０には、ブラッグミラーであるコーティング８が塗布されている。コーティング８は一次放射Ｐに対しては透過性であり、二次放射Ｓに対しては高い反射性を有している。照明手段から放出される放射Ｒは一次放射Ｐと二次放射Ｓとの混合である。変換手段３からの熱排出を改善するために、変換手段３は再び第１支持体４と第２支持体５との間にある。
【００７４】
図８の実施例では、第２支持体５は円錐台状の凹部を有しており、この凹部の中に変換手段３がある。第２支持体５の側面５１は二次放射Ｓを反射するように形成されている。例えば、第２支持体５は金属で中実に形成されている。
【００７５】
図８とは違い、側面５１が放物面形状を有していてもよい。その場合、側面５１での二次放射Ｓの反射によって平行なビームが生じる。側面５１はビーム路９に関して回転対称に形成されていてよい。ビーム路９は一次放射Ｐと照明手段１から放出される放射Ｐの主放射方向によって決まっている。
【００７６】
図９には、第１支持体４をレンズ状に形成した実施例が示されている。これにより、二次放射Ｓは、第１支持体４の、変換手段３とは反対側の湾曲した外面において、光軸の方向とビーム路９の方向とに偏向される。照明手段１は付加的なコリメーションのために凹凸レンズとして形成されたレンズ１７を含んでいる。レンズ１７と第１支持体４との境界面での二次放射Ｓの屈折は図９では概略的にしか示されていない。
【００７７】
図９とは違い、第１支持体４０の半導体レーザ２側の主面４０は平坦でなく、湾曲していてもよい。同様に、変換手段３が第１支持体４の図示されていない凹部の中にあってもよい。
【００７８】
図１０の実施例では、支持体４上の狭い領域に取り付けられた３つの異なる変換手段３ａ−ｃに、ライトガイドを介してただ１つの半導体レーザ２から一次放射Ｐが供給される。変換手段３ａ−ｃ、支持体４、コリメータ光学系６及びフィルタ１５ａ−ｃの構成は、例えば図２の実施例と同様であってよい。
【００７９】
変換手段３ａ−ｃは赤、緑及び青の光を生成するように形成されている。フィルタ１５ａ−ｃは、変換手段３ａ−ｃの各変換手段から放出された二次放射のスペクトル範囲を透過させるように形成されている。フィルタ１５ａ−ｃは一次放射Ｐに対しては不透過性である。照明手段から放出される放射Ｒは二次放射Ｓａ−ｃの混合である。
【００８０】
図１１の照明手段１の実施例では、照明手段１は３つの異なる一次放射Ｐａ−ｃを発生させる半導体レーザ２ａ−ｃを有している。３つの異なる変換手段３ａ−ｃによって、異なる波長を有する３つの二次放射Ｓａ−ｃが生成される。照明手段から放出される放射Ｒはこれら３つの二次放射Ｓａ−ｃの混合である。
【００８１】
半導体レーザ２ａ−ｃがそれぞれ僅かに異なる波長の放射を放出することが可能なので、異なる変換手段３ａ−ｃを効率的にポンピングすることができる。代替的に、半導体レーザ２ａ−ｃは同一の半導体レーザであってもよい。その場合、半導体レーザ２ａ−ｃの制御ないしは給電は簡略化される。
【００８２】
図１２に示されている照明手段１では、４つの半導体レーザ２がレンズ１７を介して１つの光ファイバに結合されており、特に高い輝度の二次放射Ｓを得るために一緒に変換手段３のスポット７を照射する。
【００８３】
図１３によれば、照明手段１は変調器１１を有している。変調器１１は例えば液晶マスク、マイクロミラーアクチュエータ、カーセル又はポッケルスセルによって形成されている。変調器１１は反射又は透過によって一次放射Ｐ又は二次放射Ｓの特に強度を調節することができる。変調器１１は少なくとも１０ＭＨｚ、特に少なくとも２５ＭＨｚの周波数で変調又は応答することができることが好ましい。
【００８４】
図１３Ａによれば、変調器１１は、一次放射Ｐの光路上、半導体レーザ２と変換手段との間にある。図１３Ｂによれば、変調器１１は、二次放射Ｓの光路上、コリメータ光学系６と支持体４との間に配置されている。
【００８５】
図１３Ｃでは、モジュレータ１１は、４つの半導体レーザ２からの一次放射Ｐを変換手段３へと案内する光ファイバの中に組み込まれている。
【００８６】
また、図１３Ｄのように、変調器１１は光路上、フィルタ１５の後に配置されていてもよい。これにより、一次放射Ｐと二次放射Ｓとの混合放射を変調することができる。
【００８７】
図１４の実施例では、照明手段１は３つの同じ半導体レーザ２ａ−ｃを有している。一次放射Ｐａ−ｃは青色スペクトル領域の波長を有している。一次放射Ｐｂ、Ｐｃは変換手段３ｂ、３ｃによって緑色の二次放射Ｓｂと赤色の二次放射Ｓｃに変換される。一次放射Ｐａの変換は行われない。この場合、照明手段１から放出される放射Ｒは一次放射Ｐａと二次放射Ｓｂ、Ｓｃとの混合である。
【００８８】
図１５には、変換手段３が半導体レーザ２に直接取り付けられている照明手段１の実施例が示されている。その結果、特に、変換手段３は半導体レーザ２と熱結合されている。
【００８９】
図１６には、プロジェクタ１０の実施例が示されている。３つの照明手段１ａ−ｃは赤、緑及び青の二次放射Ｓａ−ｃを放出する。二次放射Ｓａ−ｃはミラー１８ａ−ｃによって共通のビーム路９へと偏向される。ミラー１８ａ−ｃはダイクロイックミラーとして形成されていてもよく、例えば複数の誘電体層を含んでいる。この共通のビーム路９上には変調器１１がある。二次放射Ｓａ−ｃの強度と照明手段１から放出される放射Ｒの色度座標はこの変調器１１によって高い周波数で変調することができる。
【００９０】
変調器１１の後には偏向ユニット１３が配置されている。偏向ユニット１３はマイクロミラーアクチュエータ又は高速可動のミラーによって形成されていてよい。近似的に平行なビームである放射Ｒは偏向ユニット１３によって偏向され、素速く投影面１９へと案内され、投影面１９に像が現れる。図１６のプロジェクタ１０は特にいわゆるフライングスポットプロジェクタである。
【００９１】
また、図１６とは違い、３つの異なる変調器１１がそれぞれ二次放射Ｓａ−ｃの光路上にあってもよい。
【００９２】
図１７のプロジェクタ１０は、共通のビーム路９上で変調器１１の後に配置された結像ユニット１４を使用する。結像ユニット１４は、液晶マスク又はディジタルマイクロミラーデバイス、略してＤＭＤを有していてよい。結像ユニット１４の後には、照明手段１又はプロジェクタ１０から放出された放射Ｒを投影面１９上に結像するレンズ１７が配置されている。レンズ１７はレンズ系であってよい。
【００９３】
図１８の照明手段１は、支持体４の小領域４１に取り付けられたただ１つの変換手段３を有している。変換手段３の後にはコリメータ光学系６が配置されている。放射方向上、コリメータ光学系６の後には、偏向ユニット１３がある。偏向ユニット１３は可動ミラー又は光ファイバであってよい。二次放射Ｓは偏向ユニット１３によって二次放射Ｓａ−ｃに分割される。これらの二次放射Ｓａ−ｃはそれぞれ白色光又は赤、緑及び青にスペクトル分割された光であってよい。任意選択的に、二次放射Ｓａ−ｃの後にはそれぞれ結像ユニット１４ａ−ｃ及び／又はフィルタ１５が配置されている。照明手段１から放出される放射Ｒは、フィルタ１５及び／又は結像ユニット１４ａ−ｃを通過した二次放射Ｓａ−ｃから構成されている。
【００９４】
図１９の実施例では、支持体４は可動に支承されている。言い換えれば、支持体４はビーム路９に対して垂直な方向にスライド及び位置決めできる。支持体４上には、互いに異なる変換手段３ａ−ｃとともに３つの領域４１ａ−ｃが設けられている。変換手段３ａ−ｃは、主面４０に対して垂直な方向にそれぞれ異なる厚さを有していてよい。支持体４の運動方向は二重矢印で表されている。
【００９５】
第１支持体４がビーム路９に対して垂直な方向にスライドすることにより、第１支持体４の位置に依存して異なる領域４１ａ−ｃが、したがってまた異なる変換手段３ａ−ｃが一次放射Ｐによって照射される。したがって、照明手段１から放出される放射Ｒの色度座標及び／又は強度は第１支持体の位置に依存して定めることができる。
【００９６】
図１９Ａによれば、例えば緑色の光が、図１９Ｂによれば、例えば赤色の光が、図１９Ｃによれば、例えば青色の光が生成される。照明手段１から放出される放射Ｒの色度座標はフィルタ１５によってさらに狭めることができる。なお、フィルタ１５は任意選択的にコリメータ光学系６の後に配置されていてもよい。
【００９７】
図１９の照明手段１は、例えば、第１支持体の位置に依存して異なる色を放出するレーザポイントで使用することができる。この場合、第１支持体４は例えば第１支持体４の係合によって固定可能な例えば３つの位置に保持される。照明手段１が放射Ｒを放出する間は、第１支持体４の位置は変えないのが好ましい。
【００９８】
同様に、第１支持体４は比較的速く動くので、変換手段３ａ−ｃが順番に素速く一次放射Ｐによって照射されることも可能である。こうすることで、例えば一次放射Ｐの変換に起因する変換手段３ａ−ｃの熱負荷が軽減される。第１支持体４が例えば回転によって高速で動く場合には、照明手段１を例えばプロジェクタにおいて使用することができる。この場合、特に半導体レーザ２と第１支持体４との間に、変換手段３ａ−ｃとともに図１９に図示されていない変調器が存在する。
【００９９】
図２０の実施例では、特にちょうど１つの半導体レーザ２だけが完全にパッケージ２０内にある。パッケージ２０は表面実装可能なパッケージ、例えばＳＭＴハンダ付け可能なパッケージであってよい。パッケージ２０はいわゆるトランジスタシングルアウトラインパッケージ、略してＴＯパッケージとして形成されていてもよい。パッケージ２０は、例えばハンダ付け又は導電性接着剤によって、照明手段１に属していない本体２１に固定されている。パッケージ２０を本体２１に固定することで、好ましくは照明手段１の電気配線が行われる。ここで、本体２１は特にヒートシンク又はプリント基板として形成されていてよい。
【０１００】
半導体レーザ２は比較的大きな放射角を有する一次放射Ｐを本体２１の主面２３と平行な方向に放出する。一次放射Ｐは矢印線によって表されている。一次放射Ｐはその後、プリズム２２を介して主面２３に垂直な方向に偏向される。プリズム２２は、例えば全反射によって、又は半導体レーザ２とは反対の側の図示されていない反射コーティングによって作用する。
【０１０１】
放射方向上、プリズム２２の後には、第１支持体４の半導体レーザ２側の面に層として設けられた変換手段３が存在する。第１支持体４は好ましくは図２０に図示されていない二次放射Ｓに対して透過性であり、一次放射Ｐに対して透過性又は不透過性のいずれかである。
【０１０２】
第１支持体４の、変換手段３が取り付けられていない領域には、ピンホールアパーチャ１２の材料が存在する。これにより、変換手段３が存在する領域においてのみ照明手段１から放射が出射することが保証される。
【０１０３】
図２１の実施例では、プリズム２２と半導体レーザ２との間にレンズ１７が配置されている。レンズ１７により、一次放射Ｐを変換手段３へと集束することが可能である。
【０１０４】
図２１によれば、パッケージ２０は例えばプラスチック基材によって一体的に形成されている。同様に、パッケージ２０は複数の部分から構成されていてもよい。
【０１０５】
図２２に示されているように、変換手段３を母材の中に埋め込んでもよい。母材は好ましくは第１支持体４と同じ材料で形成されている。そうすることで、特に、変換手段３と第１支持体４を一体形成することができる。例えば、変換手段３と第１支持体４の材料を共通の焼結プロセスによって互いに結合ないし接続することができる。
【０１０６】
図２３から分かるように、第１支持体４の両面に変換手段３ａ、ｂが取り付けられている。第１支持体４は薄い透過性セラミックス板であってよい。第１支持体４は変換手段３ａ、ｂごと第２支持体５に取り付けられている。変換手段３ａ、ｂ及び第１支持体４は、任意選択的に、第２支持体５の凹部の中に完全に又は部分的に入っていてよい。変換手段３ａ、３ｂは同一又は異なる蛍光体を含んでいてよい。
【０１０７】
図２４の実施例でも、第１支持体４は例えばセラミックス小板であるが、第１支持体４の一方の面には変換手段３が、変換手段３及び半導体レーザとは反対側の面にはフィルタ１５が配置されており、層を成している。任意選択的に、第２支持体５が顔料、粒子又は色素の添加物を有し、それによって第２支持体５がフィルタ１５の機能を引き受けることも可能である。
【０１０８】
図２５の照明手段１は２つの異なる変換手段３ａ、ｂを有している。変換手段３ａ、ｂは第１支持体４の熱伝導性母材の中に埋め込まれている。これにより、変換手段３からの効率的な熱伝導が行われる。また、図２５とは違い、例えば変換手段３ｂが第２支持体５を形成している母材の中に埋め込まれていることも可能である。
【０１０９】
変換手段３ａ、ｂと第１支持体４及びプリズム２２との間には、コーティング８が存在している。コーティング８は一次放射Ｐは透過させ、図示されていない二次放射Ｓは反射するので、照明手段１からの二次放射Ｓの出射結合率は向上している。
【０１１０】
図２６には、例えば図２０〜２５のいずれか１つによる照明手段１の上面図が示されている。パッケージ２０は円形の輪郭を有している。円形凹部の中には、一次放射Ｐを放出する半導体レーザ２ａ−ｃが存在している。一次放射Ｐはプリズム２２を介して変換手段３の方向へ偏向され、二次放射Ｓａ−ｃに変換され、図平面に対して垂直な方向で照明手段１から出ていく。
【０１１１】
半導体レーザ２ａ−ｃは同一に形成されていてもよいし、異なって形成されていてもよい。半導体レーザ２ａ−ｃが本体２１に直接取り付けられており、本体２１と直接電気的に接触していることも可能である。
【０１１２】
図２７の照明手段１では、半導体レーザ２ａ、２ｂは、一次放射Ｐａ、ｂを逆平行に放出するように配置されている。一次放射Ｐａ、ｂは２つのプリズム２２によって変換手段３の方向へ偏向される。
【０１１３】
図２８の実施例では、変換手段３はプリズム２２に取り付けられている。なお、プリズム２２は同時に第１支持体４を形成している。変換手段３が取り付けられた、プリズム２２の半導体レーザ２側の面は、一次放射Ｐも二次放射Ｓも反射するように作用する。これにより、変換手段３の層厚を低減することができる。なぜならば、一次放射Ｐがプリズム２２で反射するおかげで、変換手段３の２倍の厚さを利用できるからである。
【０１１４】
第２支持体５は例えば一次放射Ｐに対しては不透過性であり、二次放射Ｓに対しては透過性である。好ましくは、第２支持体５は二次放射Ｓに対しては透過性であり、例えば反射防止作用を有する、図２８には図示されていないコーティングを備えている。
【０１１５】
図２９の実施例では、半導体レーザ２も変換手段３も直接第１支持体４に取り付けられている。一次放射Ｐはパッケージ２０に取り付けられたプリズム２２によって変換手段３と支持体４の方向に偏向される。照明手段１から放出される放射Ｒは透過性のある熱伝導性の第１支持体４を通り抜ける。第１支持体４の主面４０には、例えば半導体レーザ２に給電する導電路が配置されている。任意選択的に、図２９に図示されていないピンホールアパーチャが支持体４に取り付けられていてもよい。
【０１１６】
以上に説明した発明は実施例に基づく上記説明によって限定されない。むしろ、本発明はあらゆる新規の特徴ならびにそれらの特徴のあらゆる組み合わせを含むものであり、これには殊に特許請求の範囲に記載した特徴のあらゆる組み合わせが含まれる。このことはこのような特徴またはこのような組み合わせ自体が特許請求の範囲あるいは実施例に明示的には記載されていない場合であっても当てはまる。
【０１１７】
本特許出願は、ドイツ連邦共和国特許出願第10 2008 063 634.7の優先権を主張するものであり、当該ドイツ出願の開示内容は参照により本願明細書の開示内容の一部をなす。
【技術分野】
【０００１】
本発明は照明手段に関する。本発明はさらにそのような照明手段を少なくとも１つ有するプロジェクタに関する。
【０００２】
本発明の課題は高い輝度の照明手段を提供することである。本発明の別の課題はこのような照明手段を少なくとも１つ有するプロジェクタを提供することである。
【０００３】
この照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、照明手段は少なくとも１つの光電子半導体チップを含んでいる。この半導体チップは紫外スペクトル領域又は可視スペクトル領域の電磁放射を発生させるように形成されている。この半導体チップは発光ダイオード又は半導体レーザであってよい。
【０００４】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、照明手段は、３６０ｎｍ以上４８５ｎｍ以下の、とりわけ３８０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の波長の一次放射を放射するように形成された少なくとも１つの半導体レーザを有している。言い換えれば、一次放射は少なくとも１つの半導体レーザを介して生成される。照明手段は特に発光ダイオードを有していなくてもよい。その場合、一次放射は専ら半導体レーザを介して生成される。
【０００５】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、照明手段は少なくとも１つの変換手段を有している。この変換手段は一次放射の放射方向において半導体レーザの後に配置されており、一次放射の少なくとも一部を二次放射に変換するように形成されている。二次放射は一次放射とは異なる波長、有利には一次放射よりも長い波長を有する。
【０００６】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、照明手段から放出される放射は、二次放射または二次放射と一次放射の混合によって形成されている。照明手段から放出される放射が混合放射ならば、放射は好ましくは照明手段を離れるときには既に混合されている。照明手段から放出される放射はとりわけ放射横断面の全体にわたって均一である。言い換えれば、放射横断面の全体にわたって、照明手段から放出された放射の色度座標は色度図において放射横断面全体の平均値から最大で０．０５単位しか、とりわけ最大で０．０２５単位しか偏差しない。
【０００７】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、照明手段から放出される放射は最大で５０μｍのコヒーレンス長を有する。好ましくは、コヒーレンス長は最大で１０μｍ、とりわけ最大で２．５μｍである。言い換えれば、照明手段から放出される放射は可干渉でない非コヒーレント放射である。これにより、例えば投影目的でコヒーレント放射を使用した場合に生じうるスペックルパターンのような効果を回避することができる。
【０００８】
照明手段において変換手段を使用するのは、とりわけ、下記の考えに基づいている。照明手段の一次放射は半導体レーザによって生成されるものであるため、比較的大きなコヒーレンス長を有し、可干渉である。特に相互に無関係な複数の色中心又は光点を含む変換手段を使用することにより、非コヒーレント二次放射が生成される。
【０００９】
それゆえ、二次放射は特に非コヒーレントである。というのも、複数の例えば色中心はばらばらに一次放射を吸収し、相互に相関せずに、変換された放射、つまり二次放射を時間的にずれて放出するからである。また、個々の例えば色中心の間の空間的に定義された関係も普通は与えられていない。
【００１０】
したがって、個々の例えば色中心から放出される二次放射は、隣接する色中心から放出される二次放射に対して固定的な又は決められた位相関係を有していない。その上、二次放射は一次放射に比べて比較的大きなスペクトル幅を有している。これにより、コヒーレンス長も短くなる。
【００１１】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、コヒーレンス長は放射の平均波長の平方と照明手段から放出される放射のスペクトル帯域幅との比に定数係数を乗じたもの以下である。
【数１】
ここで、Ｌは照明手段から放出される放射のコヒーレンス長であり、λ0は照明手段から放出される放射の平均波長であり、Δλはそのスペクトル幅である。特に、コヒーレンス長は上式によって得られる値の最大で９０％、特に最大で７５％である。
【００１２】
上に示した式によって、放射のコヒーレンス長を放射帯域幅と平均波長とに依存して推定することができる。係数ｋは大きさ１のオーダーの実数であり、放射のスペクトルの包絡線に依存する。言い換えれば、照明手段から放出される放射は、相応のスペクトル幅を有する放射に関して上式に従って得られるコヒーレンス長よりも短いコヒーレンス長を有することができる。つまり、コヒーレンス長を例えばレーザに基づいた広帯域スペクトル光源の場合よりも特に短くすることができる。
【００１３】
照明手段から放出される放射が二次放射と一次放射との混合放射ならば、この場合、放射は短いコヒーレンス長を有する。これは、一次放射と二次放射との混合によって、位相関係が、したがってまた可干渉性が破壊されていることに因る。
【００１４】
コヒーレンス長は例えば干渉計によって求めることができる。この干渉計は例えば互いに可変の長さ差を示す２つの干渉計アームを有している。放射が両方のアームによって偏向され、続いて重ね合わされると、アーム長差に依存して干渉パターンが現れる。干渉パターンがもはや現れなくなるアーム長差の長さがコヒーレンス長である。
【００１５】
照明手段の少なくとも１つの実施形態では、照明手段は、３６０ｎｍ以上４８５ｎｍ以下の波長の一次放射を放出するように形成された少なくとも１つの半導体レーザを含んでいる。さらに、照明手段は半導体レーザに対して並置された少なくとも１つの変換手段を含んでいる。この変換手段は、一次放射の少なくとも一部を、一次放射とは異なる、より長い波長の二次放射に変換するように形成されている。この場合、照明手段から放出される放射は最大で５０μｍのコヒーレンス長を示す。
【００１６】
一次放射はコヒーレント放射を放出する半導体レーザによって効率的に成形可能、特に集束可能である。これにより、変換手段における一次放射の出力密度を高くすることができる。これに付随して、二次放射の高出力密度と二次放射のほぼ点状の放射も達成される。コヒーレンス長が短ければ、例えば照明手段から放出された放射を投光する場合に、例えばスペックルパターンを防止することができる。
【００１７】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、変換手段は有機材料を含まない、又はほぼ含まない。例えば、変換手段はガラス又は焼結セラミックスでできた母材を含んでいる。母材中には、例えば蛍光粒子又は蛍光顔料が埋め込まれている。有機材料は特に一次放射が高輝度の場合に生じることのある光化学損傷に対して限られた耐性しか有していないことが多い。変換手段が有機材料を含んでいなければ、高輝度の二次放射を達成することができる。
【００１８】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、この少なくとも１つの変換手段は少なくとも１つのセリウムドープ又はユーロピウムドープされた蛍光材料を含んでいる。
【００１９】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、この少なくとも１つの変換手段は、少なくとも１０7／μｍ3、有利には少なくとも５*１０7／μｍ3、特に有利には１０8／μｍ3の濃度の色中心又は光点を有している。色中心又は光点は変換手段内で有利にはランダムに分布している。したがって、隣り合う色中心又は光点の間に固定的ないしは規則的な格子状の空間的関係は存在しておらず、色中心又は光点は二次放射を互いに独立して放射する。このような高密度の色中心又は光点が互いに独立して放射することにより、二次放射の特に短いコヒーレンス長が実現できる。
【００２０】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、変換手段内の一次放射によって、真空中の光速と変換手段の減衰時間との積をコヒーレンス長で割ったものに等しい数の色中心又は光点が励起される。
【数２】
ここで、Ｌはコヒーレンス長であり、ｃは真空中の光速であり、Ｔは変換手段の特に指数関数的な減衰時間であり、Ｎは一次放射によって励起される色中心又は光点の数である。好ましくは、Ｎは上式の右辺の１０倍以上、とりわけ５０倍以上である。
【００２１】
言い換えれば、励起される色中心又は光点が多ければ多いほど、変換手段の減衰時間は大きくなる。例えば、Ｎは１０6より大きい、とりわけ１０8より大きい。励起される色中心又は光点の数が減衰時間に比して大きければ、短いコヒーレンス長が可能である。
【００２２】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、変換手段を出たときの二次放射の輝度は少なくとも部分的には少なくとも１ｋＷ／ｃｍ2である。好ましくは、輝度は１０ｋＷ／ｃｍ2を、特に有利には１００ｋＷ／ｃｍ2を、とりわけ１０００ｋＷ／ｃｍ2を超える。
【００２３】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、照明手段は熱伝導性の第１支持体を含んでいる。前記少なくとも１つの変換手段は少なくとも間接的に、とりわけ直接的に第１支持体に取り付けられている。好ましくは、変換手段の材料は第１支持体の材料と直接接している。これにより、効率的な熱結合と、第１支持体を介した変換手段からの熱の効率的な排出とが保証される。
【００２４】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、第１支持体は少なくとも二次放射の一部に対して透過性又は反射性をもつように形成されている。透過性とはここでは、二次放射の少なくとも９０％、有利には少なくとも９５％が散乱や吸収なしに第１支持体を通り抜けることを意味している。反射性とは、第１支持体に当たった二次放射の少なくとも９０％、有利には少なくとも９５％が第１支持体で反射されることを意味する。
【００２５】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、第１支持体は一次放射に対して透過性又は不透過性をもつように形成されている。透過性とは、一次放射の少なくとも９０％、有利には少なくとも９５％が散乱や吸収されることなく第１支持体を突き抜けることを意味する。不透過性とは、一次放射の最大で１％しか第１支持体を突き抜けることができないことを意味する。
【００２６】
照明手段の少なくとも１つの実施形態では、照明手段は少なくとも１つのコリメータ光学系を有している。このコリメータ光学系は一次放射及び／又は二次放射の放射方向において変換手段の後に配置されている。変換によって生じた二次放射の放射角はこのコリメータ光学系を介して減少及び／又は調節することができる。コリメータ光学系はアクロマチックレンズであってよい。
【００２７】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、コリメータ光学系を通過した後の二次放射の放射角は少なくとも部分的に最大で１０°、有利には最大で５°、特に最大で１．５°である。二次放射の放射角が小さければ、例えば後置された光学素子での二次放射のビーム案内とビーム成形が軽減される。
【００２８】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、前記少なくとも１つのコリメータ光学系は二次放射から平行なビームを成形するように形成されている。ここでは、平行とはビームの放射角が最大で１°、有利には最大で０．５°であることを意味する。これは、小さな空間に高輝度の二次放射を発生させることによって可能である。
【００２９】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、照明手段は一次放射によって照射される変換手段の少なくとも１つのスポットを有する。ここで、スポットとは、一次放射が変換手段に入射するときに通る変換手段の面、好ましくは繋がり合った面である。
【００３０】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、変換手段は光入射面、とりわけスポットの領域、及び／又は光出射面を粗面化したものである。これにより、変換手段への光入射結合と変換手段からの光出射結合が改善される。また、光入射面と光出射面とにおいて光の散乱が行われる。放射のコヒーレンス長はこの散乱を介して短くすることができる。
【００３１】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、少なくとも１つのスポットは最大で０．５ｍｍ2の、有利には最大で０．１ｍｍ2の面積を有する。スポットの面積は例えば１０μｍ2以上１００００μｍ2以下の範囲内、とりわけ１００μｍ2以上２０００μｍ2の範囲内である。言い換えれば、二次放射は点状の領域で生成されている。
【００３２】
変換手段の一次放射に対する放射入射面が粗面化されている場合には、スポットの面積とは、一次放射によって実際に照明されている面積を一次放射のビーム軸に対して垂直なとりわけ仮想的な平面に射影することによって得られる面積を意味する。
【００３３】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、照明手段は同一のスポットを照射する少なくとも２つの半導体レーザを有している。言い換えれば、これら少なくとも２つの半導体レーザは、製造及び調整の精度の範囲内で、変換手段の同じ位置を照射する。同一のスポットを照明するのに２つの半導体レーザを使用することにより、二次放射に関して特に高い輝度を実現することができる。変換手段が少なくとも２つの異なる蛍光材料からできている場合には、スポットを照射する半導体レーザは、二次放射を特に効率的に発生させることができるように、一次放射の波長が異なっていてよい。
【００３４】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、照明手段は第１支持体の他に少なくとも１つの第２支持体を有している。変換手段は少なくとも間接的に、とりわけ直接的にこれらの支持体に接している。
【００３５】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、変換手段は第１支持体と第２支持体の間にある。とりわけ、変換手段の材料は第１及び第２の支持体の材料それぞれに直接接している。
【００３６】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、一次放射はこれら支持体の少なくとも１つを通り抜ける。特に、一次放射が第１支持体も第２支持体も通り抜けるようにしてよい。
【００３７】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、変換手段は第１支持体の主面に配置されている。この主面は二次放射に対して反射性を有するように形成されている、又は二次放射に対して反射作用を有するコーティングを備えているので、主面では二次放射の少なくとも９０％が、特に少なくとも９５％が反射される。同様に、主面は好ましくは一次放射に関しても反射性を有するように形成されている、又は反射性コーティングを備えている。言い換えれば、変換は変換手段を通過することによって行われるのではなく、支持体での反射を介して行われる。そして、一次及び／又は二次放射のビーム路、ビーム軸又は主放射方向は、第１支持体の主面において方向転換を受ける。
【００３８】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、照明手段は少なくとも３つの半導体レーザを含んでいる。これら半導体レーザの２つの半導体レーザは変換手段の少なくとも２つの異なるスポットを照明する。照明手段から放出される放射は赤、緑及び青の光を含んでいる。
【００３９】
例えば、前記半導体レーザのうちの２つは、異なるスポットでの変換を介して一次放射の青色光又は紫外光から赤色光と緑色光を生成するために使用される。青色光は変換によって生成されたものでもよいし、３つの半導体レーザのうちの１つの半導体レーザの一次放射によって形成されたものであってもよい。照明手段から放出される放射は、例えば赤、緑、青の、とりわけ変換によって生成された光の混合であるか、又は例えば二次放射の赤色光及び緑色光と一次放射の青色光との混合である。半導体レーザによって照明されるスポットにおいて互いに異なる変換手段又は変換手段の混合を使用してもよい。そうすることで、例えば、スポットのうちの１つは赤色の二次放射だけを放出し、また別のスポットは緑色の二次放射だけを放出する。
【００４０】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、赤、緑及び青の光は互いに独立して生成可能である。これは、変換手段のスポットが異なる半導体レーザによって照射されること、並びに半導体レーザの強度が時間領域において可変に設定可能であることによって実現できる。つまり、異なる時点に、とりわけ互いに独立して、異なる強度を設定することが可能である。同様に、少なくとも１つの半導体レーザと変換手段との間に、一次放射の強度を調節する部材を配置することも可能である。
【００４１】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、赤、緑及び青の光はビーム路の少なくとも一部を一緒に通過する。言い換えれば、赤、緑及び青の光は互いに平行に案内され、少なくともビーム路の部分区間に沿って製造公差の範囲内で同一のビーム軸を有する。好ましくは、赤、緑及び青の光はそれぞれ平行なビームである。
【００４２】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、照明手段は二次放射のビーム路中に配置された少なくとも１つの変調器を含んでいる。この変調器は透過又は反射を介して二次放射の強度を変調するように形成されている。この変調器は、液晶ユニット、マイクロミラーアクチュエータ、空間光変調器（Spatial Light Modulator、略してＳＬＭ）であってよい。同様に、少なくとも１つのポッケルスセル又はカーセルによって変調器を形成することも可能である。変調器が透過性の作用を有する場合には、変調器を通過する二次放射の強度を時間に依存して調節することができる。変調器が反射性の作用を有する場合には、反射率又は反射方向が時間的に可変である。
【００４３】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、照明手段から放出される放射の強度及び／又は色度座標は少なくとも１０ＭＨｚ、特に少なくとも２５ＭＨｚの周波数で調節可能である。この調節は例えばディジタルマイクロミラーデバイス（Digital Micro-mirror Device、略してＤＭＤ）によって行うことができる。このように高い調節速度のおかげで、この照明手段を例えばプロジェクタにおいて、特にいわゆるフライングスポットプロジェクタにおいて使用することが可能になる。
【００４４】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、第１支持体は機械的に可動に支承されており、互いに異なる変換手段を備えた少なくとも２つの領域を有している。支持体の位置をずらすと、一次放射は例えば違う領域を、したがってまた違う変換手段を照射する。とりわけ、第１支持体は１つの方向に、特に専ら一次放射のビーム軸に対して垂直な方向にのみ可動であるので、第１支持体の運動によって例えば一次放射及び／又は二次放射のビーム路が変化することはない、又は実質的に変化することはない。このため、つまり、二次放射の色度座標は第１支持体を位置決め又は動かすことによって決めることができる。
【００４５】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、変換手段が取り付けられた第１支持体は機械的に可動に支承されている。一次放射のビーム軸に対して垂直な方向における支持体の動きは、少なくとも一時的に、少なくとも１ｃｍ／ｓの速度で、とりわけ少なくとも５ｃｍ／ｓの速度で行われる。これにより、変換手段の熱負荷を制限することができる。
【００４６】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、第１及び／又は第２支持体は少なくとも４０Ｗ／（ｍ Ｋ）の、有利には少なくとも１２０Ｗ／（ｍ Ｋ）の、とりわけ少なくとも３００Ｗ／（ｍ Ｋ）の熱伝導性を有する。例えば、第１支持体は炭化ケイ素、サファイア、ダイアモンド又は例えばＡＩＮのような特に透過性のあるセラミックスでできている。
【００４７】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、照明手段は変換手段に後置された少なくとも１つのピンホールアパーチャを含んでいる。照明手段を出るときの散乱放射がピンホールアパーチャによって防止されるので、照明手段から放出される放射は決められた小さな空間領域内に放出され、例えば照明手段の後に配置された光学素子においてビーム成形が可能となる。
【００４８】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、変換手段が取り付けられている第１支持体の主平面における１つの領域は、スポットの平均直径の最大で３倍、特に最大で２倍、好ましくは最大で１．２倍に相当する直径を有する。
【００４９】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、照明手段はビーム路中又はビーム路上に配置された偏向ユニット及び／又は結像ユニットを有している。偏向ユニットはマイクロミラーアクチュエータによって形成されていてよい。結像ユニットは液晶マスクであってよい。
【００５０】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、変換手段は半導体レーザから熱的に切り離されている。つまり、変換手段から半導体レーザへ、また半導体レーザから変換手段への熱クロストークが存在しない、又は無視できる程度にしか存在しない。このため、照明手段の強度と色度座標とに関して特に安定した動作が可能になる。
【００５１】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、照明手段は少なくとも１つの半導体レーザに取り付けられた表面実装可能なパッケージを含んでいる。同様に、少なくとも１つの変換手段も部分的に又は完全にパッケージ内に配置されていてよい。このパッケージは例えば刊行物US 2007/0091945 A1に従って形成されている。なお、この刊行物に記載されているパッケージと方法とに関する開示内容は参照により本明細書の開示内容の一部を成す。 同様に、上記パッケージは刊行物US 2008/0116551 A1によるパッケージであってもよい。この刊行物に記載されている部材及びこのような部材の製造方法に関する開示内容は参照により本明細書の開示内容の一部を成す。
【００５２】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、上記パッケージはいわゆるトランジスタシングルアウトラインパッケージ、略してＴＯパッケージとして形成されている。
【００５３】
照明手段の少なくとも１つの実施形態によれば、照明手段全体の体積は０．０１ｍｍ3以上６０ｍｍ3以下の範囲内、特に０．４ｍｍ3以上８ｍｍ3以下の範囲内である。
【００５４】
本発明はさらにプロジェクタに関する。このプロジェクタは前記請求項の少なくとも１つに従った少なくとも１つの照明手段と、少なくとも１つの偏向ユニット及び／又は少なくとも１つの結像ユニットを含んでいる。
【００５５】
本明細書に記載されている照明手段が使用できるいくつかの用途として、例えばディスプレイ又は表示装置のバックライトがある。
【００５６】
さらに、本明細書に記載されている照明手段は、投影目的の照明装置、ヘッドライト又はスポットライト、又は一般照明においても使用することができる。
【００５７】
以下に、図面を参照しつつ、上記照明手段と上記プロジェクタを実施例に基づいて詳しく説明する。なお、個々の図において、同じ要素には同じ参照記号を付してある。しかし、個々の要素間の関係は縮尺通りではなく、理解し易いように誇張して拡大表示されていることもある。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】第１支持体を有する本発明の照明手段の実施例を概略的に示す。
【図２】第１支持体を有する本発明の照明手段の実施例を概略的に示す。
【図３】第１支持体を有する本発明の照明手段の実施例を概略的に示す。
【図４】第１支持体を有する本発明の照明手段の実施例を概略的に示す。
【図５】第１支持体を有する本発明の照明手段の実施例を概略的に示す。
【図６】第２支持体を有する本発明の照明手段の実施例を概略的に示す。
【図７】第２支持体を有する本発明の照明手段の実施例を概略的に示す。
【図８】第２支持体を有する本発明の照明手段の実施例を概略的に示す。
【図９】光学系として形成された第１支持体を有する照明手段の実施例を概略的に示す。
【図１０】さまざまな変換手段を有する本発明の照明手段の実施例を概略的に示す。
【図１１】さまざまな変換手段を有する本発明の照明手段の実施例を概略的に示す。
【図１２】複数の半導体レーザが１つのスポットを照射する、本発明の照明手段の実施例を概略的に示す。
【図１３】本発明の照明手段の別の実施例を概略的に示す。
【図１４】本発明の照明手段の別の実施例を概略的に示す。
【図１５】本発明の照明手段の別の実施例を概略的に示す。
【図１６】本発明のプロジェクタの実施例を概略的に示す。
【図１７】本発明のプロジェクタの実施例を概略的に示す。
【図１８】本発明の別の照明手段の実施例を概略的に示す。
【図１９】本発明の別の照明手段の実施例を概略的に示す。
【図２０】パッケージを有する本発明の照明手段の実施例を概略的に示す。
【図２１】パッケージを有する本発明の照明手段の実施例を概略的に示す。
【図２２】パッケージを有する本発明の照明手段の実施例を概略的に示す。
【図２３】パッケージを有する本発明の照明手段の実施例を概略的に示す。
【図２４】パッケージを有する本発明の照明手段の実施例を概略的に示す。
【図２５】パッケージを有する本発明の照明手段の実施例を概略的に示す。
【図２６】パッケージを有する本発明の照明手段の実施例を概略的に示す。
【図２７】パッケージを有する本発明の照明手段の実施例を概略的に示す。
【図２８】パッケージを有する本発明の照明手段の実施例を概略的に示す。
【図２９】パッケージを有する本発明の照明手段の実施例を概略的に示す。
【００５９】
図１には、照明手段１の実施例が示されている。半導体レーザ２は一重矢印線によって表された一次放射Ｐを放出する。一次放射Ｐは３７０ｎｍから４００ｎｍの波長を有する。一次放射Ｐの放射方向において半導体レーザ２の後には変換手段３がある。変換手段３は第１支持体４の主面４０上に層として配置されている。変換手段３の、主面４０に垂直な方向における層厚は、およそ１μｍから１０００μｍ、有利には３μｍ以上３００μｍ以下である。変換手段３は少なくともセリウム及び／又はユーロピウムドープされた蛍光材料を含む。
【００６０】
一次放射Ｐは変換手段３によって吸収され、波長のより長い二次放射Ｓに変換される。二次放射Ｓの主放射方向は二重矢印線によって表されている。レーザ放射である一次放射Ｐは二次放射Ｓに比べてコヒーレンス長が非常に長い。多数の色中心又は光点を有する変換手段３を使用することにより、コヒーレンス長を強く短縮し、例えばスペックルパターンによる妨害作用を阻止することができる。
【００６１】
放射方向上、変換手段３から後に少しの距離のところに、コリメータ光学系６が配置されている。コリメータ光学系６に達する二次放射Ｓは近似的に平行なビームに成形される。コリメータ光学系６はいわゆるアクロマチックレンズであってよい。
【００６２】
任意選択的に、コリメータ光学系６を放射方向上でフィルタ１５の後に配置してもよい。フィルタ１５は色フィルタ及び／又は偏光フィルタであってよい。フィルタ１５は所定のスペクトル成分をフィルタアウトすることができる。とりわけ、フィルタ１５は一次放射Ｐに対して不透過に形成されていてよい。この場合、山型矢印線で表された照明手段から放出される放射Ｒは単に二次放射Ｓの少なくとも一部である。
【００６３】
図２の実施例では、変換手段３は直径Ｄの狭い領域４１内でのみ第１支持体４の主面４０に取り付けられている。直径ｄのスポット７は、一次放射Ｐによって照射される、変換手段３の半導体レーザ２側の面として定義される。直径比Ｄ／ｄは大きさ１のオーダーである。スポット７は１０μｍ2以上１０，０００μｍ2以下の面積を有する。スポット７は例えばシルクスクリーン印刷又はリトグラフ処理によって構造化して支持体４上に塗布してもよい。このように小さなスポット７を一次放射Ｐによって実現するために、半導体レーザ２と変換手段３との間に、図２に示されていないレンズを配置してもよい。
【００６４】
図３によれば、照明手段１はピンホールアパーチャ１２を含んでいる。ピンホールアパーチャ１２は、支持体４上に平面的に配置された変換手段３の半導体レーザ２側の主面に配置されている。例えば、ピンホールアパーチャは金、銀、白金、パラジウム、チタン、クローム又は二次放射を非常に良く反射する他の金属によるメタライゼーションによって形成されている。同様に、ピンホールアパーチャ１２は例えばブラッグミラーの形態の誘電体の積層体によって形成されていてもよい。この場合、ピンホールアパーチャ１２は例えば酸化アルミニウム、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化タンタル、酸化チタン、酸化ニオブ及び／又は酸化ネオジムの積層体を有している。個々の層は好ましくは二次放射Ｓの波長の１／４の光学的厚さを有する。また、ピンホールアパーチャ１２の材料が吸収作用を有しており、例えばカーボンブラックであることも可能である。
【００６５】
二次放射Ｓのパワーは数十ｍＷから数百ｍＷであるが、数Ｗであってもよい。変換手段３での変換により生じた熱を排出するために、支持体４は好ましくは熱伝導性の高い材料、例えばサファイア又は炭化ケイ素で形成されている。同様に、支持体４はガラス又はセラミックスで形成されていてもよい。熱伝導性を高めるために、支持体４に別の材料が添加されていてもよい。
【００６６】
図４の実施例では、ピンホールアパーチャ１２は変換手段３と支持体４との間にある。ピンホールアパーチャ１２の材料は変換手段３と支持体４との間の接着の改善に利用できる。
【００６７】
図５では、ピンホールアパーチャ１２は、支持体４の、変換手段３とは反対側の主面にある。支持体４は二次放射Ｓの波長に対して透過性を有するように形成されており、好ましくは２５μｍ以上５００μｍ以下の範囲の厚さを有する。
【００６８】
図６では、照明手段１は第２支持体５を含んでいる。変換手段３は第１支持体４と第２支持体５との間にあり、支持体４，５の材料と直接接している。さらに、照明手段１は２つのホルダー１６を含んでいる。ホルダー１６は好ましくは金属でできており、支持体４，５からの熱放散を改善する。
【００６９】
第１支持体４は一次放射Ｐに対しても二次放射Ｓに対しても透過性を有している。第２支持体５は一次放射Ｐに対しては透過性を有しており、二次放射Ｓに対しては反射性を有するように作用することができる。支持体４，５のこのような構成のおかげで、照明手段１から放出される放射Ｒが一次放射Ｐと二次放射Ｓとの混合であることが可能である。
【００７０】
変換手段３はシルクスクリーン印刷によって支持体４上に塗布された蛍光体層であってよい。その場合、第２支持体５は例えば変換手段３上に接着されている。変換手段３は例えば結晶材料及び／又はセラミックス材料を含む、又は結晶材料及び／又はセラミックス材料からできており、この中に色中心がランダムに分布している。変換手段が結晶材料から形成されている場合、例えば、変換手段３である薄い小板が大きな結晶から切り取られる。変換手段３のこの小板を薄い接着層を介して例えば第１支持体に貼り付けることができる。この場合、接着剤は好ましくは高い熱伝導性と耐放射線性を有する。
【００７１】
あるいは、変換手段３をウェハボンディング法によって支持体４，５に取り付けることも可能である。この場合、支持体４，５の主面上と同じように、変換手段３の主平面の上に酸化ケイ素層が塗布される。すると、圧力と熱とによって酸化ケイ素層が変換手段３と支持体４，５との間を媒介して永続的な接続が形成される。酸化ケイ素層は図６には図示されていない。
【００７２】
第１支持体４と変換手段３とを接続する別の方法は、セラミックス層と透過層と変換手段３を含む変換層とを統合することである。この場合、透過層ないしは第１支持体４の出発原料、つまり例えば酸化アルミニウムパウダーが厚い層として伸ばされる。その後、この層の上に変換手段３の出発原料が薄く載せられる。続いて、焼結によってただ１つのセラミックス層が生じさせることができる。したがって、この場合、第１支持体４と変換手段３を一体形成することができる。
【００７３】
図７の実施例では、第１支持体４の主面４０には、ブラッグミラーであるコーティング８が塗布されている。コーティング８は一次放射Ｐに対しては透過性であり、二次放射Ｓに対しては高い反射性を有している。照明手段から放出される放射Ｒは一次放射Ｐと二次放射Ｓとの混合である。変換手段３からの熱排出を改善するために、変換手段３は再び第１支持体４と第２支持体５との間にある。
【００７４】
図８の実施例では、第２支持体５は円錐台状の凹部を有しており、この凹部の中に変換手段３がある。第２支持体５の側面５１は二次放射Ｓを反射するように形成されている。例えば、第２支持体５は金属で中実に形成されている。
【００７５】
図８とは違い、側面５１が放物面形状を有していてもよい。その場合、側面５１での二次放射Ｓの反射によって平行なビームが生じる。側面５１はビーム路９に関して回転対称に形成されていてよい。ビーム路９は一次放射Ｐと照明手段１から放出される放射Ｐの主放射方向によって決まっている。
【００７６】
図９には、第１支持体４をレンズ状に形成した実施例が示されている。これにより、二次放射Ｓは、第１支持体４の、変換手段３とは反対側の湾曲した外面において、光軸の方向とビーム路９の方向とに偏向される。照明手段１は付加的なコリメーションのために凹凸レンズとして形成されたレンズ１７を含んでいる。レンズ１７と第１支持体４との境界面での二次放射Ｓの屈折は図９では概略的にしか示されていない。
【００７７】
図９とは違い、第１支持体４０の半導体レーザ２側の主面４０は平坦でなく、湾曲していてもよい。同様に、変換手段３が第１支持体４の図示されていない凹部の中にあってもよい。
【００７８】
図１０の実施例では、支持体４上の狭い領域に取り付けられた３つの異なる変換手段３ａ−ｃに、ライトガイドを介してただ１つの半導体レーザ２から一次放射Ｐが供給される。変換手段３ａ−ｃ、支持体４、コリメータ光学系６及びフィルタ１５ａ−ｃの構成は、例えば図２の実施例と同様であってよい。
【００７９】
変換手段３ａ−ｃは赤、緑及び青の光を生成するように形成されている。フィルタ１５ａ−ｃは、変換手段３ａ−ｃの各変換手段から放出された二次放射のスペクトル範囲を透過させるように形成されている。フィルタ１５ａ−ｃは一次放射Ｐに対しては不透過性である。照明手段から放出される放射Ｒは二次放射Ｓａ−ｃの混合である。
【００８０】
図１１の照明手段１の実施例では、照明手段１は３つの異なる一次放射Ｐａ−ｃを発生させる半導体レーザ２ａ−ｃを有している。３つの異なる変換手段３ａ−ｃによって、異なる波長を有する３つの二次放射Ｓａ−ｃが生成される。照明手段から放出される放射Ｒはこれら３つの二次放射Ｓａ−ｃの混合である。
【００８１】
半導体レーザ２ａ−ｃがそれぞれ僅かに異なる波長の放射を放出することが可能なので、異なる変換手段３ａ−ｃを効率的にポンピングすることができる。代替的に、半導体レーザ２ａ−ｃは同一の半導体レーザであってもよい。その場合、半導体レーザ２ａ−ｃの制御ないしは給電は簡略化される。
【００８２】
図１２に示されている照明手段１では、４つの半導体レーザ２がレンズ１７を介して１つの光ファイバに結合されており、特に高い輝度の二次放射Ｓを得るために一緒に変換手段３のスポット７を照射する。
【００８３】
図１３によれば、照明手段１は変調器１１を有している。変調器１１は例えば液晶マスク、マイクロミラーアクチュエータ、カーセル又はポッケルスセルによって形成されている。変調器１１は反射又は透過によって一次放射Ｐ又は二次放射Ｓの特に強度を調節することができる。変調器１１は少なくとも１０ＭＨｚ、特に少なくとも２５ＭＨｚの周波数で変調又は応答することができることが好ましい。
【００８４】
図１３Ａによれば、変調器１１は、一次放射Ｐの光路上、半導体レーザ２と変換手段との間にある。図１３Ｂによれば、変調器１１は、二次放射Ｓの光路上、コリメータ光学系６と支持体４との間に配置されている。
【００８５】
図１３Ｃでは、モジュレータ１１は、４つの半導体レーザ２からの一次放射Ｐを変換手段３へと案内する光ファイバの中に組み込まれている。
【００８６】
また、図１３Ｄのように、変調器１１は光路上、フィルタ１５の後に配置されていてもよい。これにより、一次放射Ｐと二次放射Ｓとの混合放射を変調することができる。
【００８７】
図１４の実施例では、照明手段１は３つの同じ半導体レーザ２ａ−ｃを有している。一次放射Ｐａ−ｃは青色スペクトル領域の波長を有している。一次放射Ｐｂ、Ｐｃは変換手段３ｂ、３ｃによって緑色の二次放射Ｓｂと赤色の二次放射Ｓｃに変換される。一次放射Ｐａの変換は行われない。この場合、照明手段１から放出される放射Ｒは一次放射Ｐａと二次放射Ｓｂ、Ｓｃとの混合である。
【００８８】
図１５には、変換手段３が半導体レーザ２に直接取り付けられている照明手段１の実施例が示されている。その結果、特に、変換手段３は半導体レーザ２と熱結合されている。
【００８９】
図１６には、プロジェクタ１０の実施例が示されている。３つの照明手段１ａ−ｃは赤、緑及び青の二次放射Ｓａ−ｃを放出する。二次放射Ｓａ−ｃはミラー１８ａ−ｃによって共通のビーム路９へと偏向される。ミラー１８ａ−ｃはダイクロイックミラーとして形成されていてもよく、例えば複数の誘電体層を含んでいる。この共通のビーム路９上には変調器１１がある。二次放射Ｓａ−ｃの強度と照明手段１から放出される放射Ｒの色度座標はこの変調器１１によって高い周波数で変調することができる。
【００９０】
変調器１１の後には偏向ユニット１３が配置されている。偏向ユニット１３はマイクロミラーアクチュエータ又は高速可動のミラーによって形成されていてよい。近似的に平行なビームである放射Ｒは偏向ユニット１３によって偏向され、素速く投影面１９へと案内され、投影面１９に像が現れる。図１６のプロジェクタ１０は特にいわゆるフライングスポットプロジェクタである。
【００９１】
また、図１６とは違い、３つの異なる変調器１１がそれぞれ二次放射Ｓａ−ｃの光路上にあってもよい。
【００９２】
図１７のプロジェクタ１０は、共通のビーム路９上で変調器１１の後に配置された結像ユニット１４を使用する。結像ユニット１４は、液晶マスク又はディジタルマイクロミラーデバイス、略してＤＭＤを有していてよい。結像ユニット１４の後には、照明手段１又はプロジェクタ１０から放出された放射Ｒを投影面１９上に結像するレンズ１７が配置されている。レンズ１７はレンズ系であってよい。
【００９３】
図１８の照明手段１は、支持体４の小領域４１に取り付けられたただ１つの変換手段３を有している。変換手段３の後にはコリメータ光学系６が配置されている。放射方向上、コリメータ光学系６の後には、偏向ユニット１３がある。偏向ユニット１３は可動ミラー又は光ファイバであってよい。二次放射Ｓは偏向ユニット１３によって二次放射Ｓａ−ｃに分割される。これらの二次放射Ｓａ−ｃはそれぞれ白色光又は赤、緑及び青にスペクトル分割された光であってよい。任意選択的に、二次放射Ｓａ−ｃの後にはそれぞれ結像ユニット１４ａ−ｃ及び／又はフィルタ１５が配置されている。照明手段１から放出される放射Ｒは、フィルタ１５及び／又は結像ユニット１４ａ−ｃを通過した二次放射Ｓａ−ｃから構成されている。
【００９４】
図１９の実施例では、支持体４は可動に支承されている。言い換えれば、支持体４はビーム路９に対して垂直な方向にスライド及び位置決めできる。支持体４上には、互いに異なる変換手段３ａ−ｃとともに３つの領域４１ａ−ｃが設けられている。変換手段３ａ−ｃは、主面４０に対して垂直な方向にそれぞれ異なる厚さを有していてよい。支持体４の運動方向は二重矢印で表されている。
【００９５】
第１支持体４がビーム路９に対して垂直な方向にスライドすることにより、第１支持体４の位置に依存して異なる領域４１ａ−ｃが、したがってまた異なる変換手段３ａ−ｃが一次放射Ｐによって照射される。したがって、照明手段１から放出される放射Ｒの色度座標及び／又は強度は第１支持体の位置に依存して定めることができる。
【００９６】
図１９Ａによれば、例えば緑色の光が、図１９Ｂによれば、例えば赤色の光が、図１９Ｃによれば、例えば青色の光が生成される。照明手段１から放出される放射Ｒの色度座標はフィルタ１５によってさらに狭めることができる。なお、フィルタ１５は任意選択的にコリメータ光学系６の後に配置されていてもよい。
【００９７】
図１９の照明手段１は、例えば、第１支持体の位置に依存して異なる色を放出するレーザポイントで使用することができる。この場合、第１支持体４は例えば第１支持体４の係合によって固定可能な例えば３つの位置に保持される。照明手段１が放射Ｒを放出する間は、第１支持体４の位置は変えないのが好ましい。
【００９８】
同様に、第１支持体４は比較的速く動くので、変換手段３ａ−ｃが順番に素速く一次放射Ｐによって照射されることも可能である。こうすることで、例えば一次放射Ｐの変換に起因する変換手段３ａ−ｃの熱負荷が軽減される。第１支持体４が例えば回転によって高速で動く場合には、照明手段１を例えばプロジェクタにおいて使用することができる。この場合、特に半導体レーザ２と第１支持体４との間に、変換手段３ａ−ｃとともに図１９に図示されていない変調器が存在する。
【００９９】
図２０の実施例では、特にちょうど１つの半導体レーザ２だけが完全にパッケージ２０内にある。パッケージ２０は表面実装可能なパッケージ、例えばＳＭＴハンダ付け可能なパッケージであってよい。パッケージ２０はいわゆるトランジスタシングルアウトラインパッケージ、略してＴＯパッケージとして形成されていてもよい。パッケージ２０は、例えばハンダ付け又は導電性接着剤によって、照明手段１に属していない本体２１に固定されている。パッケージ２０を本体２１に固定することで、好ましくは照明手段１の電気配線が行われる。ここで、本体２１は特にヒートシンク又はプリント基板として形成されていてよい。
【０１００】
半導体レーザ２は比較的大きな放射角を有する一次放射Ｐを本体２１の主面２３と平行な方向に放出する。一次放射Ｐは矢印線によって表されている。一次放射Ｐはその後、プリズム２２を介して主面２３に垂直な方向に偏向される。プリズム２２は、例えば全反射によって、又は半導体レーザ２とは反対の側の図示されていない反射コーティングによって作用する。
【０１０１】
放射方向上、プリズム２２の後には、第１支持体４の半導体レーザ２側の面に層として設けられた変換手段３が存在する。第１支持体４は好ましくは図２０に図示されていない二次放射Ｓに対して透過性であり、一次放射Ｐに対して透過性又は不透過性のいずれかである。
【０１０２】
第１支持体４の、変換手段３が取り付けられていない領域には、ピンホールアパーチャ１２の材料が存在する。これにより、変換手段３が存在する領域においてのみ照明手段１から放射が出射することが保証される。
【０１０３】
図２１の実施例では、プリズム２２と半導体レーザ２との間にレンズ１７が配置されている。レンズ１７により、一次放射Ｐを変換手段３へと集束することが可能である。
【０１０４】
図２１によれば、パッケージ２０は例えばプラスチック基材によって一体的に形成されている。同様に、パッケージ２０は複数の部分から構成されていてもよい。
【０１０５】
図２２に示されているように、変換手段３を母材の中に埋め込んでもよい。母材は好ましくは第１支持体４と同じ材料で形成されている。そうすることで、特に、変換手段３と第１支持体４を一体形成することができる。例えば、変換手段３と第１支持体４の材料を共通の焼結プロセスによって互いに結合ないし接続することができる。
【０１０６】
図２３から分かるように、第１支持体４の両面に変換手段３ａ、ｂが取り付けられている。第１支持体４は薄い透過性セラミックス板であってよい。第１支持体４は変換手段３ａ、ｂごと第２支持体５に取り付けられている。変換手段３ａ、ｂ及び第１支持体４は、任意選択的に、第２支持体５の凹部の中に完全に又は部分的に入っていてよい。変換手段３ａ、３ｂは同一又は異なる蛍光体を含んでいてよい。
【０１０７】
図２４の実施例でも、第１支持体４は例えばセラミックス小板であるが、第１支持体４の一方の面には変換手段３が、変換手段３及び半導体レーザとは反対側の面にはフィルタ１５が配置されており、層を成している。任意選択的に、第２支持体５が顔料、粒子又は色素の添加物を有し、それによって第２支持体５がフィルタ１５の機能を引き受けることも可能である。
【０１０８】
図２５の照明手段１は２つの異なる変換手段３ａ、ｂを有している。変換手段３ａ、ｂは第１支持体４の熱伝導性母材の中に埋め込まれている。これにより、変換手段３からの効率的な熱伝導が行われる。また、図２５とは違い、例えば変換手段３ｂが第２支持体５を形成している母材の中に埋め込まれていることも可能である。
【０１０９】
変換手段３ａ、ｂと第１支持体４及びプリズム２２との間には、コーティング８が存在している。コーティング８は一次放射Ｐは透過させ、図示されていない二次放射Ｓは反射するので、照明手段１からの二次放射Ｓの出射結合率は向上している。
【０１１０】
図２６には、例えば図２０〜２５のいずれか１つによる照明手段１の上面図が示されている。パッケージ２０は円形の輪郭を有している。円形凹部の中には、一次放射Ｐを放出する半導体レーザ２ａ−ｃが存在している。一次放射Ｐはプリズム２２を介して変換手段３の方向へ偏向され、二次放射Ｓａ−ｃに変換され、図平面に対して垂直な方向で照明手段１から出ていく。
【０１１１】
半導体レーザ２ａ−ｃは同一に形成されていてもよいし、異なって形成されていてもよい。半導体レーザ２ａ−ｃが本体２１に直接取り付けられており、本体２１と直接電気的に接触していることも可能である。
【０１１２】
図２７の照明手段１では、半導体レーザ２ａ、２ｂは、一次放射Ｐａ、ｂを逆平行に放出するように配置されている。一次放射Ｐａ、ｂは２つのプリズム２２によって変換手段３の方向へ偏向される。
【０１１３】
図２８の実施例では、変換手段３はプリズム２２に取り付けられている。なお、プリズム２２は同時に第１支持体４を形成している。変換手段３が取り付けられた、プリズム２２の半導体レーザ２側の面は、一次放射Ｐも二次放射Ｓも反射するように作用する。これにより、変換手段３の層厚を低減することができる。なぜならば、一次放射Ｐがプリズム２２で反射するおかげで、変換手段３の２倍の厚さを利用できるからである。
【０１１４】
第２支持体５は例えば一次放射Ｐに対しては不透過性であり、二次放射Ｓに対しては透過性である。好ましくは、第２支持体５は二次放射Ｓに対しては透過性であり、例えば反射防止作用を有する、図２８には図示されていないコーティングを備えている。
【０１１５】
図２９の実施例では、半導体レーザ２も変換手段３も直接第１支持体４に取り付けられている。一次放射Ｐはパッケージ２０に取り付けられたプリズム２２によって変換手段３と支持体４の方向に偏向される。照明手段１から放出される放射Ｒは透過性のある熱伝導性の第１支持体４を通り抜ける。第１支持体４の主面４０には、例えば半導体レーザ２に給電する導電路が配置されている。任意選択的に、図２９に図示されていないピンホールアパーチャが支持体４に取り付けられていてもよい。
【０１１６】
以上に説明した発明は実施例に基づく上記説明によって限定されない。むしろ、本発明はあらゆる新規の特徴ならびにそれらの特徴のあらゆる組み合わせを含むものであり、これには殊に特許請求の範囲に記載した特徴のあらゆる組み合わせが含まれる。このことはこのような特徴またはこのような組み合わせ自体が特許請求の範囲あるいは実施例に明示的には記載されていない場合であっても当てはまる。
【０１１７】
本特許出願は、ドイツ連邦共和国特許出願第10 2008 063 634.7の優先権を主張するものであり、当該ドイツ出願の開示内容は参照により本願明細書の開示内容の一部をなす。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの半導体レーザ（２）と少なくとも１つの変換手段（３）とを有する照明手段（１）であって、
前記半導体レーザ（２）は３６０ｎｍ以上４８５ｎｍ以下の波長の一次放射（Ｐ）を放出するように形成されており、
前記変換手段（３）は前記半導体レーザ（２）に後置されており、前記一次放射（Ｐ）の少なくとも一部を、前記一次放射（Ｐ）とは異なるより大きな波長を有する二次放射（Ｓ）に変換するように形成されており、
前記照明手段（１）から放出される放射（Ｒ）は最大で５０μｍのコヒーレンス長を有する
ことを特徴とする照明手段（１）。
【請求項２】
前記変換手段（３）から出射するときの前記二次放射（Ｓ）の輝度は少なくとも部分的に少なくとも１ｋＷ／ｃｍ2である、請求項１記載の照明手段（１）。
【請求項３】
前記照明手段（１）は熱伝導性の第１支持体（４）を含んでおり、前記変換手段（３）が少なくとも間接的に前記第１支持体（４）に取り付けられており、前記第１支持体（４）は前記二次放射（Ｓ）の少なくとも一部に対しては透過性又は反射性を有し、前記一次放射（Ｐ）に対しては透過性又は不透過性である、請求項１又は２記載の照明手段（１）。
【請求項４】
前記照明手段（１）は前記変換手段（３）に後置された少なくとも１つのコリメータ光学系（６）を含んでおり、当該コリメータ光学系（６）を通過した後の前記二次放射（Ｓ）の放射角は少なくとも部分的に最大で１０°である、請求項１から３のいずれか１項記載の照明手段（１）。
【請求項５】
前記一次放射（Ｐ）によって照射される、前記変換手段（３）の少なくとも１つのスポット（７）の面積は最大で０．５ｍｍ2である、請求項１から４のいずれか１項記載の照明手段（１）。
【請求項６】
少なくとも２つの半導体レーザ（２）が同一のスポット（７）を照射する、請求項１から５のいずれか１項記載の照明手段（１）。
【請求項７】
前記変換手段（３）は前記第１支持体（４）と第２支持体（５）との間にあり、少なくとも間接的に前記支持体（４，５）に接触しており、前記一次放射（Ｐ）は前記支持体（４，５）の少なくとも一方を通過する、請求項１から６のいずれか１項記載の照明手段（１）。
【請求項８】
前記変換手段（３）が取り付けられている前記第１支持体（４）の主面（４０）は少なくとも前記二次放射（Ｓ）に対しては反射性を有するか、又は反射コーティング（８）を備えており、ビーム路（９）は前記第１支持体（４）によって方向を変化させられる、請求項１から７のいずれか１項記載の照明手段（１）。
【請求項９】
前記照明手段（１）は少なくとも３つの半導体レーザ（２）を含んでおり、前記半導体レーザ（２）の少なくとも２つの半導体レーザは少なくとも１つの変換手段（３）の少なくとも２つの異なるスポット（７）を照射し、前記照明手段（１）から放出される放射（Ｒ）は赤、緑及び青の光を含んでいる、請求項１から８のいずれか１項記載の照明手段（１）。
【請求項１０】
前記赤、緑及び青の光は互いに独立して生成可能であり、前記ビーム路（９）の少なくとも一部を一緒に通過する、請求項１から９のいずれか１項記載の照明手段（１）。
【請求項１１】
前記照明手段（１）は前記二次放射（Ｓ）のビーム路（９）上に配置された少なくとも１つの変調器（１１）を含んでおり、当該変調器（１１）は透過又は反射によって前記二次放射（Ｓ）の強度を調節するように形成されている、請求項１から１０のいずれか１項記載の照明手段（１）。
【請求項１２】
前記照明手段（１）から放出される放射（Ｒ）の強度及び／又は色度座標は少なくとも１０ＭＨｚの周波数で変調可能である、請求項１から１１のいずれか１項記載の照明手段（１）。
【請求項１３】
前記第１支持体（４）は機械的に可動に支承されており、互いに異なる変換手段（３）が設けられた少なくとも２つの領域（４１）を有しており、前記支持体（４）の運動により前記二次放射（Ｓ）の色度座標を定めることができる、請求項１から１２のいずれか１項記載の照明手段（１）。
【請求項１４】
前記第１支持体（４）は少なくとも４０Ｗ／（ｍ Ｋ）の熱伝導性を有しており、
少なくとも１つのピンホールアパーチャ（１２）が前記変換手段（３）に後置されているか、又は前記変換手段（３）は、最大で前記スポット（７）の平均直径（ｄ）の３倍に相当する直径（Ｄ）を有する、前記第１支持体（４）の領域（４１）に取り付けられており、
偏向ユニット（１３）及び／又は結像ユニット（１４）が前記ビーム路（９）上に存在する、
請求項１から１３のいずれか１項記載の照明手段（１）。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか１項記載の少なくとも１つの照明手段（１）と、少なくとも１つの偏向ユニット（１３）及び／又は少なくとも１つの結像ユニット（１４）とを有することを特徴とするプロジェクタ（１０）。
【請求項１】
少なくとも１つの半導体レーザ（２）と少なくとも１つの変換手段（３）とを有する照明手段（１）であって、
前記半導体レーザ（２）は３６０ｎｍ以上４８５ｎｍ以下の波長の一次放射（Ｐ）を放出するように形成されており、
前記変換手段（３）は前記半導体レーザ（２）に後置されており、前記一次放射（Ｐ）の少なくとも一部を、前記一次放射（Ｐ）とは異なるより大きな波長を有する二次放射（Ｓ）に変換するように形成されており、
前記照明手段（１）から放出される放射（Ｒ）は最大で５０μｍのコヒーレンス長を有する
ことを特徴とする照明手段（１）。
【請求項２】
前記変換手段（３）から出射するときの前記二次放射（Ｓ）の輝度は少なくとも部分的に少なくとも１ｋＷ／ｃｍ2である、請求項１記載の照明手段（１）。
【請求項３】
前記照明手段（１）は熱伝導性の第１支持体（４）を含んでおり、前記変換手段（３）が少なくとも間接的に前記第１支持体（４）に取り付けられており、前記第１支持体（４）は前記二次放射（Ｓ）の少なくとも一部に対しては透過性又は反射性を有し、前記一次放射（Ｐ）に対しては透過性又は不透過性である、請求項１又は２記載の照明手段（１）。
【請求項４】
前記照明手段（１）は前記変換手段（３）に後置された少なくとも１つのコリメータ光学系（６）を含んでおり、当該コリメータ光学系（６）を通過した後の前記二次放射（Ｓ）の放射角は少なくとも部分的に最大で１０°である、請求項１から３のいずれか１項記載の照明手段（１）。
【請求項５】
前記一次放射（Ｐ）によって照射される、前記変換手段（３）の少なくとも１つのスポット（７）の面積は最大で０．５ｍｍ2である、請求項１から４のいずれか１項記載の照明手段（１）。
【請求項６】
少なくとも２つの半導体レーザ（２）が同一のスポット（７）を照射する、請求項１から５のいずれか１項記載の照明手段（１）。
【請求項７】
前記変換手段（３）は前記第１支持体（４）と第２支持体（５）との間にあり、少なくとも間接的に前記支持体（４，５）に接触しており、前記一次放射（Ｐ）は前記支持体（４，５）の少なくとも一方を通過する、請求項１から６のいずれか１項記載の照明手段（１）。
【請求項８】
前記変換手段（３）が取り付けられている前記第１支持体（４）の主面（４０）は少なくとも前記二次放射（Ｓ）に対しては反射性を有するか、又は反射コーティング（８）を備えており、ビーム路（９）は前記第１支持体（４）によって方向を変化させられる、請求項１から７のいずれか１項記載の照明手段（１）。
【請求項９】
前記照明手段（１）は少なくとも３つの半導体レーザ（２）を含んでおり、前記半導体レーザ（２）の少なくとも２つの半導体レーザは少なくとも１つの変換手段（３）の少なくとも２つの異なるスポット（７）を照射し、前記照明手段（１）から放出される放射（Ｒ）は赤、緑及び青の光を含んでいる、請求項１から８のいずれか１項記載の照明手段（１）。
【請求項１０】
前記赤、緑及び青の光は互いに独立して生成可能であり、前記ビーム路（９）の少なくとも一部を一緒に通過する、請求項１から９のいずれか１項記載の照明手段（１）。
【請求項１１】
前記照明手段（１）は前記二次放射（Ｓ）のビーム路（９）上に配置された少なくとも１つの変調器（１１）を含んでおり、当該変調器（１１）は透過又は反射によって前記二次放射（Ｓ）の強度を調節するように形成されている、請求項１から１０のいずれか１項記載の照明手段（１）。
【請求項１２】
前記照明手段（１）から放出される放射（Ｒ）の強度及び／又は色度座標は少なくとも１０ＭＨｚの周波数で変調可能である、請求項１から１１のいずれか１項記載の照明手段（１）。
【請求項１３】
前記第１支持体（４）は機械的に可動に支承されており、互いに異なる変換手段（３）が設けられた少なくとも２つの領域（４１）を有しており、前記支持体（４）の運動により前記二次放射（Ｓ）の色度座標を定めることができる、請求項１から１２のいずれか１項記載の照明手段（１）。
【請求項１４】
前記第１支持体（４）は少なくとも４０Ｗ／（ｍ Ｋ）の熱伝導性を有しており、
少なくとも１つのピンホールアパーチャ（１２）が前記変換手段（３）に後置されているか、又は前記変換手段（３）は、最大で前記スポット（７）の平均直径（ｄ）の３倍に相当する直径（Ｄ）を有する、前記第１支持体（４）の領域（４１）に取り付けられており、
偏向ユニット（１３）及び／又は結像ユニット（１４）が前記ビーム路（９）上に存在する、
請求項１から１３のいずれか１項記載の照明手段（１）。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか１項記載の少なくとも１つの照明手段（１）と、少なくとも１つの偏向ユニット（１３）及び／又は少なくとも１つの結像ユニット（１４）とを有することを特徴とするプロジェクタ（１０）。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３Ａ）】
【図１３Ｂ）】
【図１３Ｃ）】
【図１３Ｄ）】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９Ａ）】
【図１９Ｂ）】
【図１９Ｃ）】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３Ａ）】
【図１３Ｂ）】
【図１３Ｃ）】
【図１３Ｄ）】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９Ａ）】
【図１９Ｂ）】
【図１９Ｃ）】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【公表番号】特表２０１２−５１２５０８（Ｐ２０１２−５１２５０８Ａ）
【公表日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５４１０７７（Ｐ２０１１−５４１０７７）
【出願日】平成２１年１０月１９日（２００９．１０．１９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＤＥ２００９／００１４４８
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０６９２８２
【国際公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【出願人】（５９９１３３７１６）オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング (586)
【氏名又は名称原語表記】Ｏｓｒａｍ Ｏｐｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ ＧｍｂＨ
【住所又は居所原語表記】Ｌｅｉｂｎｉｚｓｔｒａｓｓｅ ４， Ｄ−９３０５５ Ｒｅｇｅｎｓｂｕｒｇ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月１９日（２００９．１０．１９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＤＥ２００９／００１４４８
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０６９２８２
【国際公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【出願人】（５９９１３３７１６）オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング (586)
【氏名又は名称原語表記】Ｏｓｒａｍ Ｏｐｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ ＧｍｂＨ
【住所又は居所原語表記】Ｌｅｉｂｎｉｚｓｔｒａｓｓｅ ４， Ｄ−９３０５５ Ｒｅｇｅｎｓｂｕｒｇ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
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