本申請涉及發(fā)光裝置，特別涉及具有光致發(fā)光層的發(fā)光裝置。

背景技術(shù)：

對于照明器具、顯示器、投影儀之類的光學設(shè)備而言，在多種用途中需要向所需的方向射出光。熒光燈、白色LED等所使用的光致發(fā)光材料各向同性地發(fā)光。因此，為了使光僅向特定方向射出，這種材料與反射器、透鏡等光學部件一起使用。例如，專利文獻1公開了使用布光板和輔助反射板來確保指向性的照明系統(tǒng)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2010-231941號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的問題

在光學設(shè)備中，當配置反射器、透鏡等光學部件時，需要增大光學設(shè)備自身的尺寸來確保它們的空間。因此，即使僅能夠略微將這些光學部件小型化，也可以使得光學設(shè)備小型化，因此是有益處的。

用于解決問題的手段

本申請的某個實施方式的發(fā)光裝置具備：激發(fā)光源；發(fā)光器件，該發(fā)光器件配置在來自上述激發(fā)光源的激發(fā)光的光路上；以及第一聚光透鏡，該第一聚光透鏡配置在由上述發(fā)光器件射出的光的光路上。上述發(fā)光器件具有：光致發(fā)光層，該光致發(fā)光層接受上述激發(fā)光而發(fā)出空氣中的波長為λ_a的光；透光層，該透光層以與上述光致發(fā)光層接近的方式配置；以及表面結(jié)構(gòu)，該表面結(jié)構(gòu)形成在上述光致發(fā)光層和上述透光層中的至少一者的表面上，并包含多個凸部和多個凹部中的至少一者。上述表面結(jié)構(gòu)對上述光致發(fā)光層所發(fā)出的空氣中的波長為λ_a的上述光的指向角進行限制。

上述總的方案或具體的方案可以通過器件、裝置、系統(tǒng)、方法或它們的任意組合來實現(xiàn)。

發(fā)明效果

根據(jù)本申請的某些實施方式，提供易于小型化的發(fā)光裝置。

附圖說明

圖1A是表示某個實施方式的發(fā)光器件的構(gòu)成的立體圖。

圖1B是圖1A所示的發(fā)光器件的局部剖視圖。

圖1C是表示另一個實施方式的發(fā)光器件的構(gòu)成的立體圖。

圖1D是圖1C所示的發(fā)光器件的局部剖視圖。

圖2是表示分別改變發(fā)光波長和周期結(jié)構(gòu)的周期來計算向正面方向射出的光的增強度的結(jié)果的圖。

圖3是圖示式(10)中的m＝1和m＝3的條件的圖表。

圖4是表示改變發(fā)光波長和光致發(fā)光層的厚度t來計算向正面方向輸出的光的增強度的結(jié)果的圖。

圖5A是表示厚度t＝238nm時計算向x方向?qū)Р?引導光(to guide light))的模式的電場分布的結(jié)果的圖。

圖5B是表示厚度t＝539nm時計算向x方向?qū)Рǖ哪Ｊ降碾妶龇植嫉慕Y(jié)果的圖。

圖5C是表示厚度t＝300nm時計算向x方向?qū)Рǖ哪Ｊ降碾妶龇植嫉慕Y(jié)果的圖。

圖6是表示以與圖2的計算相同的條件就光的偏振為具有與y方向垂直的電場成分的TE模式時計算光的增強度的結(jié)果的圖。

圖7A是表示二維周期結(jié)構(gòu)的例子的俯視圖。

圖7B是表示就二維周期結(jié)構(gòu)進行與圖2相同的計算的結(jié)果的圖。

圖8是表示改變發(fā)光波長和周期結(jié)構(gòu)的折射率來計算向正面方向輸出的光的增強度的結(jié)果的圖。

圖9是表示以與圖8相同的條件將光致發(fā)光層的膜厚設(shè)定為1000nm時的結(jié)果的圖。

圖10是表示改變發(fā)光波長和周期結(jié)構(gòu)的高度來計算向正面方向輸出的光的增強度的結(jié)果的圖。

圖11是表示以與圖10相同的條件將周期結(jié)構(gòu)的折射率設(shè)定為n_p＝2.0時的計算結(jié)果的圖。

圖12是表示設(shè)定為光的偏振為具有與y方向垂直的電場成分的TE模式來進行與圖9所示的計算相同的計算的結(jié)果的圖。

圖13是表示以與圖9所示的計算相同的條件將光致發(fā)光層的折射率n_wav變更為1.5時的結(jié)果的圖。

圖14是表示在折射率為1.5的透明基板之上設(shè)置有與圖2所示的計算相同的條件的光致發(fā)光層和周期結(jié)構(gòu)時的計算結(jié)果的圖。

圖15是圖示式(15)的條件的圖表。

圖16是表示具備圖1A、1B所示的發(fā)光器件100和使激發(fā)光射入光致發(fā)光層110的光源180的發(fā)光裝置200的構(gòu)成例的圖。

圖17A是表示具有x方向的周期p_x的一維周期結(jié)構(gòu)的圖。

圖17B是表示具有x方向的周期p_x、y方向的周期p_y的二維周期結(jié)構(gòu)的圖。

圖17C是表示圖17A的構(gòu)成中的光的吸收率的波長依賴性的圖。

圖17D是表示圖17B的構(gòu)成中的光的吸收率的波長依賴性的圖。

圖18A是表示二維周期結(jié)構(gòu)的一個例子的圖。

圖18B是表示二維周期結(jié)構(gòu)的另一個例子的圖。

圖19A是在透明基板上形成了周期結(jié)構(gòu)的變形例的圖。

圖19B是在透明基板上形成了周期結(jié)構(gòu)的另一個變形例的圖。

圖19C是表示在圖19A的構(gòu)成中改變發(fā)光波長和周期結(jié)構(gòu)的周期來計算向正面方向輸出的光的增強度的結(jié)果的圖。

圖20是表示混合了多個粉末狀發(fā)光器件的構(gòu)成的圖。

圖21是表示在光致發(fā)光層之上二維地排列周期不同的多個周期結(jié)構(gòu)的例子的俯視圖。

圖22是表示具有表面上形成有凹凸結(jié)構(gòu)的多個光致發(fā)光層110層疊而成的結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件的一個例子的圖。

圖23是表示在光致發(fā)光層110與表面結(jié)構(gòu)120之間設(shè)置了保護層150的構(gòu)成例的剖視圖。

圖24是表示通過僅加工光致發(fā)光層110的一部分來形成表面結(jié)構(gòu)120的例子的圖。

圖25是表示形成在具有周期結(jié)構(gòu)的玻璃基板上的光致發(fā)光層的截面TEM圖像的圖。

圖26是表示測定試制的發(fā)光器件的出射光的正面方向的光譜的結(jié)果的圖表。

圖27A是表示使射出TM模式的直線偏振光的發(fā)光器件以與一維周期結(jié)構(gòu)的線方向平行的軸為旋轉(zhuǎn)軸進行旋轉(zhuǎn)的狀況的圖。

圖27B是表示測定使試制的發(fā)光器件如圖27A所示旋轉(zhuǎn)時的出射光的角度依賴性的結(jié)果的圖表。

圖27C是表示計算使試制的發(fā)光器件如圖27A所示旋轉(zhuǎn)時的出射光的角度依賴性的結(jié)果的圖表。

圖27D是表示使射出TE模式的直線偏振光的發(fā)光器件以與一維周期結(jié)構(gòu)的線方向平行的軸為旋轉(zhuǎn)軸進行旋轉(zhuǎn)的狀況的圖。

圖27E是表示測定使試制的發(fā)光器件如圖27D所示旋轉(zhuǎn)時的出射光的角度依賴性的結(jié)果的圖表。

圖27F是表示計算使試制的發(fā)光器件如圖27D所示旋轉(zhuǎn)時的出射光的角度依賴性的結(jié)果的圖表。

圖28A是表示使射出TE模式的直線偏振光的發(fā)光器件以與一維周期結(jié)構(gòu)的線方向垂直的軸為旋轉(zhuǎn)軸進行旋轉(zhuǎn)的狀況的圖。

圖28B是表示測定使試制的發(fā)光器件如圖28A所示旋轉(zhuǎn)時的出射光的角度依賴性的結(jié)果的圖表。

圖28C是表示計算使試制的發(fā)光器件如圖28A所示旋轉(zhuǎn)時的出射光的角度依賴性的結(jié)果的圖表。

圖28D是表示使射出TM模式的直線偏振光的發(fā)光器件以與一維周期結(jié)構(gòu)的線方向垂直的軸為旋轉(zhuǎn)軸進行旋轉(zhuǎn)的狀況的圖。

圖28E是表示測定使試制的發(fā)光器件如圖28D所示旋轉(zhuǎn)時的出射光的角度依賴性的結(jié)果的圖表。

圖28F是表示計算使試制的發(fā)光器件如圖28D所示旋轉(zhuǎn)時的出射光的角度依賴性的結(jié)果的圖表。

圖29是表示測定試制的發(fā)光器件的出射光(波長為610nm)的角度依賴性的結(jié)果的圖表。

圖30是示意性地表示平板型波導的一個例子的立體圖。

圖31是用于說明在光致發(fā)光層110上具有表面結(jié)構(gòu)120的發(fā)光器件中受到發(fā)光增強效果的光的波長與出射方向的關(guān)系的示意圖。

圖32A是表示排列了顯示發(fā)光增強效果的波長不同的多個周期結(jié)構(gòu)的構(gòu)成的例子的俯視示意圖。

圖32B是表示排列了一維周期結(jié)構(gòu)的凸部延伸方位不同的多個周期結(jié)構(gòu)的構(gòu)成的例子的俯視示意圖。

圖32C是表示排列了多個二維周期結(jié)構(gòu)的構(gòu)成的例子的俯視示意圖。

圖33是具備微透鏡的發(fā)光器件的剖視示意圖。

圖34A是具有發(fā)光波長不同的多個光致發(fā)光層的發(fā)光器件的剖視示意圖。

圖34B是具有發(fā)光波長不同的多個光致發(fā)光層的另一個發(fā)光器件的剖視示意圖。

圖35是表示本申請的實施方式的發(fā)光裝置的例示構(gòu)成的示意圖。

圖36是用于說明本申請的實施方式的發(fā)光裝置中發(fā)光器件100與聚光透鏡202之間的耦合效率的示意圖。

圖37是用于說明比較例的發(fā)光裝置510中熒光體512與聚光透鏡202之間的耦合效率的示意圖。

圖38是表示本申請的實施方式的發(fā)光裝置的另一個變形例的示意圖。

圖39是表示本申請的實施方式的發(fā)光裝置的又一個變形例的示意圖。

圖40是表示本申請的實施方式的發(fā)光裝置的又一個變形例的示意圖。

圖41是表示本申請的實施方式的發(fā)光裝置的又一個變形例的示意圖。

圖42是表示本申請的某個方案的投影裝置的一個例子的外視圖。

圖43是表示圖42所示的投影裝置2300中的光學體系的一個例子的示意圖。

圖44是表示圖42所示的投影裝置2300的構(gòu)成的一個例子概要的框圖。

圖45A是表示以被MEMS鏡2322A反射了的光來形成圖像的情況的示意圖。

圖45B是表示能夠?qū)τ晒饫w2250射出的光的波長進行切換的光學體系的另一個例子的示意圖。

圖46是表示投影裝置2300中的光學體系的另一個例子的示意圖。

圖47是表示與圖46所示的光學體系相對應的構(gòu)成的一個例子概要的框圖。

圖48是用于說明光源與光纖之間的光學耦合的示意圖。

圖49是示意性地表示光源2280的發(fā)光面積S與被導入光纖2250的光的量A之間的關(guān)系的圖表。

圖50是具有收納了圖像形成用光學體系所有光學部件的投光單元的比較例的投影裝置的外視圖。

圖51是表示圖50所示的投影裝置2500的配置在投光單元2510內(nèi)部的用于形成圖像的構(gòu)成的示意圖。

圖52是表示投影裝置2300中的光學體系的又一個例子的示意圖。

圖53是表示投影裝置2300中的光學體系的又一個例子的示意圖。

圖54A是示意性地表示具備發(fā)光器件100’和支撐發(fā)光器件100’的支撐體3540的發(fā)光裝置的例子的剖視圖。

圖54B是由上方向觀察圖54A所示的發(fā)光裝置的俯視圖。

圖54C是表示具有將激發(fā)光高效地導向光致發(fā)光層110內(nèi)的光采集結(jié)構(gòu)3590的例子的圖。

圖55A是示意性地表示具備發(fā)光器件100’和支撐發(fā)光器件100’的支撐體3540的發(fā)光裝置的另一個例子的剖視圖。

圖55B是由上方向觀察圖55A所示的發(fā)光裝置的俯視圖。

圖56A是示意性地表示具備發(fā)光器件100’和支撐發(fā)光器件100’的支撐體3540的發(fā)光裝置的又一個例子的剖視圖。

圖56B是由上方向觀察圖56A所示的發(fā)光裝置的俯視圖。

圖57A是示意性地表示具備發(fā)光器件100’和支撐發(fā)光器件100’的支撐體3540的發(fā)光裝置的又一個例子的剖視圖。

圖57B是由上方向觀察圖57A所示的發(fā)光裝置的俯視圖。

圖58A是示意性地表示具備發(fā)光器件100’和支撐發(fā)光器件100’的支撐體3540的發(fā)光裝置的又一個例子的剖視圖。

圖58B是由上方向觀察圖58A所示的發(fā)光裝置的俯視圖。

圖59A是示意性地表示具備發(fā)光器件100’和支撐發(fā)光器件100’的支撐體3540的發(fā)光裝置的又一個例子的剖視圖。

圖59B是由上方向觀察圖59A所示的發(fā)光裝置的俯視圖。

圖60A是示意性地表示具備發(fā)光器件100’和支撐發(fā)光器件100’的支撐體3540的發(fā)光裝置的又一個例子的剖視圖。

圖60B是由上方向觀察圖60A所示的發(fā)光裝置的俯視圖。

圖61A是示意性地表示具備發(fā)光器件100’和支撐發(fā)光器件100’的支撐體3540的發(fā)光裝置的又一個例子的剖視圖。

圖61B是由上方向觀察圖61A所示的發(fā)光裝置的俯視圖。

圖62A是示意性地表示具備發(fā)光器件100’和支撐發(fā)光器件100’的支撐體3540的發(fā)光裝置的又一個例子的剖視圖。

圖62B是由上方向觀察圖62A所示的發(fā)光裝置的俯視圖。

圖63A是示意性地表示具備發(fā)光器件100’和支撐發(fā)光器件100’的支撐體3540的發(fā)光裝置的又一個例子的剖視圖。

圖63B是由上方向觀察圖63A所示的發(fā)光裝置的俯視圖。

圖64A是示意性地表示具備發(fā)光器件100’和支撐發(fā)光器件100’的支撐體3540的發(fā)光裝置的又一個例子的剖視圖。

圖64B是由上方向觀察圖64A所示的發(fā)光裝置的俯視圖。

圖65A是示意性地表示具備發(fā)光器件100’和支撐發(fā)光器件100’的支撐體3540的發(fā)光裝置的又一個例子的剖視圖。

圖65B是由上方向觀察圖65A所示的發(fā)光裝置的俯視圖。

圖66A是示意性地表示具備發(fā)光器件100’和支撐發(fā)光器件100’的支撐體3540的發(fā)光裝置的又一個例子的剖視圖。

圖66B是由上方向觀察圖66A所示的發(fā)光裝置的俯視圖。

圖67A是示意性地表示具備發(fā)光器件100’和支撐發(fā)光器件100’的支撐體3540的發(fā)光裝置的又一個例子的剖視圖。

圖67B是由上方向觀察圖67A所示的發(fā)光裝置的俯視圖。

圖68A是示意性地表示具備發(fā)光器件100’和支撐發(fā)光器件100’的支撐體3540的發(fā)光裝置的又一個例子的剖視圖。

圖68B是由上方向觀察圖68A所示的發(fā)光裝置的俯視圖。

圖69A是示意性地表示具備發(fā)光器件100’和支撐發(fā)光器件100’的支撐體3540的發(fā)光裝置的又一個例子的剖視圖。

圖69B是由上方向觀察圖69A所示的發(fā)光裝置的俯視圖。

圖70A是示意性地表示具備發(fā)光器件100’和支撐發(fā)光器件100’的支撐體3540的發(fā)光裝置的又一個例子的剖視圖。

圖70B是由上方向觀察圖70A所示的發(fā)光裝置的俯視圖。

圖71A是示意性地表示具備發(fā)光器件100’和支撐發(fā)光器件100’的支撐體3540的發(fā)光裝置的又一個例子的剖視圖。

圖71B是由上方向觀察圖71A所示的發(fā)光裝置的俯視圖。

圖72A是示意性地表示具備發(fā)光器件100’和支撐發(fā)光器件100’的支撐體3540的發(fā)光裝置的又一個例子的剖視圖。

圖72B是由上方向觀察圖72A所示的發(fā)光裝置的俯視圖。

圖73A是示意性地表示具備發(fā)光器件100’和支撐發(fā)光器件100’的支撐體3540的發(fā)光裝置的又一個例子的剖視圖。

圖73B是由上方向觀察圖73A所示的發(fā)光裝置的俯視圖。

圖74A是示意性地表示具備發(fā)光器件100’和支撐發(fā)光器件100’的支撐體3540的發(fā)光裝置的又一個例子的剖視圖。

圖74B是由上方向觀察圖74A所示的發(fā)光裝置的俯視圖。

圖75A是示意性地表示具備發(fā)光器件100’和支撐發(fā)光器件100’的支撐體3540的發(fā)光裝置的又一個例子的剖視圖。

圖75B是由上方向觀察圖75A所示的發(fā)光裝置的俯視圖。

圖76A是示意性地表示具備發(fā)光器件100’和支撐發(fā)光器件100’的支撐體3540的發(fā)光裝置的又一個例子的俯視圖。

圖76B是示意性地表示具備發(fā)光器件100’和支撐發(fā)光器件100’的支撐體3540的發(fā)光裝置的又一個例子的俯視圖。

圖77是表示具有反射器的發(fā)光裝置的概要構(gòu)成的圖。

圖78是表示不具有反射器的發(fā)光裝置的概要構(gòu)成的圖。

圖79是表示具有反射器的發(fā)光裝置的另一個例子的圖。

圖80是表示具有支撐體的發(fā)光裝置的例子的圖。

圖81是表示具有支撐體的發(fā)光裝置的另一個例子的圖。

圖82是表示具有支撐體的發(fā)光裝置的又一個例子的圖。

圖83是表示激發(fā)光源和發(fā)光器件被支撐體支撐而成的發(fā)光裝置的例子的圖。

圖84A是表示使用了現(xiàn)有的發(fā)光器件的照明裝置的尺寸的圖。

圖84B是表示使用了本申請的實施方式的發(fā)光器件的照明裝置的尺寸的圖。

圖84C是表示使用了本申請的實施方式的發(fā)光器件和反射器的照明裝置的尺寸的圖。

圖85是表示將來自多個光源的光合成的發(fā)光裝置的例子的圖。

圖86是表示將來自多個光源的光合成的發(fā)光裝置的更詳細構(gòu)成例的圖。

圖87是表示追加光源5500還作為激發(fā)光起作用的構(gòu)成的例子的圖。

圖88是表示將來自多個光源的光合成的發(fā)光裝置的又一個例子的圖。

圖89是表示將來自多個光源的光合成的發(fā)光裝置的又一個例子的圖。

圖90是表示將來自多個光源的光合成的發(fā)光裝置的又一個例子的圖。

圖91是表示將來自多個光源的光合成的發(fā)光裝置的又一個例子的圖。

圖92是表示將來自多個光源的光合成的發(fā)光裝置的又一個例子的圖。

圖93是表示將來自多個光源的光合成的發(fā)光裝置的又一個例子的圖。

圖94是表示將來自多個光源的光合成的發(fā)光裝置的又一個例子的圖。

圖95是表示將來自多個光源的光合成的發(fā)光裝置的又一個例子的圖。

圖96是表示應用于家庭用光纖照明系統(tǒng)的應用例的圖。

圖97是表示將由發(fā)光器件向不同方向射出的多個波長區(qū)域的光合成的發(fā)光裝置的例子的圖。

圖98是表示將多個波長區(qū)域的光合成的發(fā)光裝置的構(gòu)成例的詳細內(nèi)容的圖。

圖99是表示將特定三波長的光合成來得到白色光的發(fā)光裝置的例子的圖。

圖100是表示由發(fā)光器件100’向第一方向射出的第一光和向第二方向射出的第二光分別被導入不同光纖6530a、6530b的例子的圖。

圖101是表示將多個光纖連結(jié)而成的發(fā)光裝置的另一個例子的圖。

圖102是表示使用了敷設(shè)(tiling)有多個發(fā)光器件100r、100g、100b的結(jié)構(gòu)來代替圖101的構(gòu)成中的發(fā)光器件100’的例子的圖。

圖103是表示在圖97所示的構(gòu)成中進一步利用由激發(fā)光源180射出的光的一部分的例子的圖。

圖104是表示改變了圖103中激發(fā)光源180的位置的例子的圖。

圖105是表示在圖100所示的構(gòu)成中進一步利用由激發(fā)光源180射出的光的一部分的例子的圖。

圖106是表示應用于家庭用光纖照明系統(tǒng)的應用例的圖。

圖107是示意性地表示具有多個凸部和多個凹部中的至少一者的表面結(jié)構(gòu)的一個例子的剖視圖。

符號說明

100、100a、100w 發(fā)光器件

110 光致發(fā)光層(導波層)

120、120’、120a、120b、120c 透光層(周期結(jié)構(gòu)、亞微米結(jié)構(gòu))

140 透明基板

150 保護層

180 激發(fā)光源

200、210A～210G 發(fā)光裝置

202、206 聚光透鏡

204、208 準直透鏡

250 光纖

300 殼體

300a 殼體300的開口部

具體實施方式

[1.本申請的實施方式的概要]

本申請包括以下項目所述的發(fā)光器件、發(fā)光裝置和投影裝置。

[項目1]

一種發(fā)光裝置，其具備：

激發(fā)光源；

發(fā)光器件，該發(fā)光器件配置在來自激發(fā)光源的激發(fā)光的光路上；以及

第一聚光透鏡，該第一聚光透鏡配置在由發(fā)光器件射出的光的光路上，

其中，發(fā)光器件具有：

光致發(fā)光層，該光致發(fā)光層接受激發(fā)光而發(fā)出空氣中的波長為λ_a的光；

透光層，該透光層以與光致發(fā)光層接近的方式配置；以及

表面結(jié)構(gòu)，該表面結(jié)構(gòu)形成在光致發(fā)光層和透光層中的至少一者的表面上，并包含多個凸部和多個凹部中的至少一者，

表面結(jié)構(gòu)對光致發(fā)光層所發(fā)出的空氣中的波長為λ_a的光的指向角進行限制。

[項目2]

一種發(fā)光裝置，其具備：

激發(fā)光源；

發(fā)光器件，該發(fā)光器件配置在來自激發(fā)光源的激發(fā)光的光路上；以及

第一聚光透鏡，該第一聚光透鏡配置在由發(fā)光器件射出的光的光路上，

其中，發(fā)光器件具有：

透光層；

表面結(jié)構(gòu)，該表面結(jié)構(gòu)形成在透光層的表面上，并包含多個凸部和多個凹部中的至少一者；以及

光致發(fā)光層，該光致發(fā)光層以與表面結(jié)構(gòu)接近的方式配置，并接受激發(fā)光而發(fā)出空氣中的波長為λ_a的光，

表面結(jié)構(gòu)對光致發(fā)光層所發(fā)出的空氣中的波長為λ_a的光的指向角進行限制。

[項目3]

一種發(fā)光裝置，其具備：

激發(fā)光源；

發(fā)光器件，該發(fā)光器件配置在來自激發(fā)光源的激發(fā)光的光路上；以及

第一聚光透鏡，該第一聚光透鏡配置在由發(fā)光器件射出的光的光路上，

其中，發(fā)光器件具有：

光致發(fā)光層，該光致發(fā)光層接受激發(fā)光而發(fā)出空氣中的波長為λ_a的光；

透光層，該透光層具有比光致發(fā)光層更高的折射率；以及

表面結(jié)構(gòu)，該表面結(jié)構(gòu)形成在透光層的表面上，并包含多個凸部和多個凹部中的至少一者，

表面結(jié)構(gòu)對光致發(fā)光層所發(fā)出的空氣中的波長為λ_a的光的指向角進行限制。

[項目4]

一種發(fā)光裝置，其具備：

激發(fā)光源；

發(fā)光器件，該發(fā)光器件配置在來自激發(fā)光源的激發(fā)光的光路上；以及

第一聚光透鏡，該第一聚光透鏡配置在由發(fā)光器件射出的光的光路上，

其中，發(fā)光器件具有：

光致發(fā)光層，該光致發(fā)光層接受激發(fā)光而發(fā)出空氣中的波長為λ_a的光；以及

表面結(jié)構(gòu)，該表面結(jié)構(gòu)形成在光致發(fā)光層的表面上，并包含多個凸部和多個凹部中的至少一者，

表面結(jié)構(gòu)對光致發(fā)光層所發(fā)出的空氣中的波長為λ_a的光的指向角進行限制。

[項目5]

根據(jù)項目1～4中任一項所述的發(fā)光裝置，其中，表面結(jié)構(gòu)具有至少一個周期結(jié)構(gòu)，

當將至少一個周期結(jié)構(gòu)的周期設(shè)定為p_a時，成立λ_a/n_wav-a＜p_a＜λ_a的關(guān)系。

[項目6]

根據(jù)項目1～5中任一項所述的發(fā)光裝置，其具有配置在發(fā)光器件與第一聚光透鏡之間的準直透鏡。

[項目7]

根據(jù)項目1～6中任一項所述的發(fā)光裝置，其在由第一聚光透鏡射出的光所射入的位置處具有光纖的連接部。

[項目8]

根據(jù)項目1～7中任一項所述的發(fā)光裝置，其具有配置在激發(fā)光源與發(fā)光器件之間的第二聚光透鏡。

[項目9]

根據(jù)項目1～7中任一項所述的發(fā)光裝置，其具有配置在激發(fā)光源與發(fā)光器件之間的準直透鏡。

[項目10]

根據(jù)項目8所述的發(fā)光裝置，其具有配置在激發(fā)光源與第二聚光透鏡之間的準直透鏡。

[項目11]

一種發(fā)光裝置，其具備：

發(fā)光器件；以及

支撐體，該支撐體支撐發(fā)光器件，

其中，發(fā)光器件具有：

光致發(fā)光層，該光致發(fā)光層接受激發(fā)光而發(fā)出空氣中的波長為λ_a的光；

透光層，該透光層以與光致發(fā)光層接近的方式配置；以及

表面結(jié)構(gòu)，該表面結(jié)構(gòu)形成在光致發(fā)光層和透光層中的至少一者的表面上，并包含多個凸部和多個凹部中的至少一者，

表面結(jié)構(gòu)對光致發(fā)光層所發(fā)出的空氣中的波長為λ_a的光的指向角進行限制，

支撐體以發(fā)光器件的一部分露出的方式與發(fā)光器件的其他部分接觸來支撐發(fā)光器件。

[項目12]

根據(jù)項目11所述的發(fā)光裝置，其中，支撐體與光致發(fā)光層接觸，

支撐體的導熱率比光致發(fā)光層的導熱率高。

[項目13]

根據(jù)項目11或12所述的發(fā)光裝置，其中，支撐體包圍光致發(fā)光層的周圍。

[項目14]

根據(jù)項目11～13中任一項所述的發(fā)光裝置，其還具備射出激發(fā)光的激發(fā)光源，

其中，激發(fā)光源以激發(fā)光射入發(fā)光器件中露出了的部分的方式配置，激發(fā)光以相對于光致發(fā)光層的法線方向傾斜了的角度射入光致發(fā)光層。

[項目15]

根據(jù)項目14所述的發(fā)光裝置，其中，支撐體具有：

支撐部，該支撐部與發(fā)光器件接觸；以及

開口部，該開口部由支撐部向激發(fā)光源一側(cè)擴散，并具有相對于光致發(fā)光層的法線方向傾斜了的側(cè)面。

[項目16]

根據(jù)項目15所述的發(fā)光裝置，其中，激發(fā)光源以激發(fā)光沿著開口部的側(cè)面射入發(fā)光器件的方式配置。

[項目17]

根據(jù)項目11～14中任一項所述的發(fā)光裝置，其中，支撐體具有：

支撐部，該支撐部與發(fā)光器件接觸；以及

開口部，該開口部由支撐部沿著激發(fā)光的光路延伸。

[項目18]

根據(jù)項目11～17中任一項所述的發(fā)光裝置，其中，透光層對空氣中的波長為λ_a的光的折射率n_t-a比光致發(fā)光層對光的折射率n_wav-a小。

[項目19]

根據(jù)項目11～18中任一項所述的發(fā)光裝置，其中，空氣中的波長為λ_a的光在由表面結(jié)構(gòu)預先確定的第一方向上強度最大。

[項目20]

根據(jù)項目19所述的發(fā)光裝置，其中，表面結(jié)構(gòu)將空氣中的波長為λ_a的光的以第一方向為基準的指向角限制為小于15°。

[項目21]

根據(jù)項目11～20中任一項所述的發(fā)光裝置，其中，表面結(jié)構(gòu)以空氣中的波長為λ_a的光向光致發(fā)光層的法線方向最強地射出、在波長為λ_ex的激發(fā)光在光致發(fā)光層的內(nèi)部傳播的情況下激發(fā)光向與光致發(fā)光層的法線方向成角度θ_out的方向最強地射出的方式構(gòu)成，

激發(fā)光源按照激發(fā)光以入射角θ_out射入發(fā)光器件的方式配置。

[項目22]

一種發(fā)光裝置，其具備：

發(fā)光器件；以及

支撐體，該支撐體支撐發(fā)光器件，

其中，發(fā)光器件具有：

透光層；

表面結(jié)構(gòu)，該表面結(jié)構(gòu)形成在透光層的表面上，并包含多個凸部和多個凹部中的至少一者；以及

光致發(fā)光層，該光致發(fā)光層以與表面結(jié)構(gòu)接近的方式配置，并接受激發(fā)光而發(fā)出空氣中的波長為λ_a的光，

表面結(jié)構(gòu)對光致發(fā)光層所發(fā)出的空氣中的波長為λ_a的光的指向角進行限制，

支撐體以發(fā)光器件的一部分露出的方式與發(fā)光器件的其他部分接觸來支撐發(fā)光器件。

[項目23]

一種發(fā)光裝置，其具備：

發(fā)光器件；以及

支撐體，該支撐體支撐發(fā)光器件，

其中，發(fā)光器件具有：

光致發(fā)光層，該光致發(fā)光層接受激發(fā)光而發(fā)出空氣中的波長為λ_a的光；

透光層，該透光層具有比光致發(fā)光層更高的折射率；以及

表面結(jié)構(gòu)，該表面結(jié)構(gòu)形成在透光層的表面上，并包含多個凸部和多個凹部中的至少一者，

表面結(jié)構(gòu)對光致發(fā)光層所發(fā)出的空氣中的波長為λ_a的光的指向角進行限制，

支撐體以發(fā)光器件的一部分露出的方式與發(fā)光器件的其他部分接觸來支撐發(fā)光器件。

[項目24]

一種發(fā)光裝置，其具備：

發(fā)光器件；以及

支撐體，該支撐體支撐發(fā)光器件，

其中，發(fā)光器件具有：

光致發(fā)光層，該光致發(fā)光層接受激發(fā)光而發(fā)出空氣中的波長為λ_a的光；以及

表面結(jié)構(gòu)，該表面結(jié)構(gòu)形成在光致發(fā)光層的表面上，并包含多個凸部和多個凹部中的至少一者，

表面結(jié)構(gòu)對光致發(fā)光層所發(fā)出的空氣中的波長為λ_a的光的指向角進行限制，

支撐體以發(fā)光器件的一部分露出的方式與發(fā)光器件的其他部分接觸來支撐發(fā)光器件。

[項目25]

一種發(fā)光裝置，其具備：

激發(fā)光源；

發(fā)光器件；以及

反射器，該反射器設(shè)置在由激發(fā)光源射出的激發(fā)光的光路上，并將激發(fā)光反射而導向發(fā)光器件，

其中，發(fā)光器件具有：

光致發(fā)光層，該光致發(fā)光層接受激發(fā)光而發(fā)出空氣中的波長為λ_a的光；

透光層，該透光層以與光致發(fā)光層接近的方式配置；以及

表面結(jié)構(gòu)，該表面結(jié)構(gòu)形成在光致發(fā)光層和透光層中的至少一者的表面上，并包含多個凸部和多個凹部中的至少一者，

表面結(jié)構(gòu)對光致發(fā)光層所發(fā)出的空氣中的波長為λ_a的光的指向角進行限制。

[項目26]

根據(jù)項目1～3、25中任一項所述的發(fā)光裝置，其中，表面結(jié)構(gòu)將光致發(fā)光層所發(fā)出的空氣中的波長為λ_a的光的指向角限制為小于15°。

[項目27]

根據(jù)項目25或26所述的發(fā)光裝置，其中，表面結(jié)構(gòu)在光致發(fā)光層的內(nèi)部形成模擬導波模式，該模擬導波模式使由光致發(fā)光層射出的空氣中的波長為λ_a的光的強度在由表面結(jié)構(gòu)預先確定的第一方向上最大。

[項目28]

根據(jù)項目25～27中任一項所述的發(fā)光裝置，其中，反射器按照激發(fā)光以相對于與光致發(fā)光層的主面垂直的方向傾斜了的角度射入光致發(fā)光層的方式來反射激發(fā)光。

[項目29]

根據(jù)項目25～28中任一項所述的發(fā)光裝置，其還具備支撐發(fā)光器件的支撐體，

其中，反射器設(shè)置在支撐體的一部分上。

[項目30]

根據(jù)項目29所述的發(fā)光裝置，其中，支撐體還支撐激發(fā)光源。

[項目31]

根據(jù)項目25～30中任一項所述的發(fā)光裝置，其中，反射器具有使激發(fā)光的反射角變化的角度調(diào)整機構(gòu)。

[項目32]

一種發(fā)光裝置，其具備：

激發(fā)光源；以及

發(fā)光器件，該發(fā)光器件配置在由激發(fā)光源射出的激發(fā)光的光路上，

其中，發(fā)光器件具有：

光致發(fā)光層，該光致發(fā)光層接受激發(fā)光而發(fā)出空氣中的波長為λ_a的光；

透光層，該透光層以與光致發(fā)光層接近的方式配置；以及

表面結(jié)構(gòu)，該表面結(jié)構(gòu)形成在光致發(fā)光層和透光層中的至少一者的表面上，并包含多個凸部和多個凹部中的至少一者，

表面結(jié)構(gòu)對光致發(fā)光層所發(fā)出的空氣中的波長為λ_a的光的指向角進行限制。

[項目33]

根據(jù)項目32所述的發(fā)光裝置，其還具備支撐激發(fā)光源和發(fā)光器件的支撐體。

[項目34]

根據(jù)項目25～33中任一項所述的發(fā)光裝置，其還具備配置在激發(fā)光源與發(fā)光器件之間的光路上的準直透鏡。

[項目35]

根據(jù)項目1～3、11～21、25～34中任一項所述的發(fā)光裝置，其中，當將表面結(jié)構(gòu)中相鄰的兩個凸部之間或相鄰的兩個凹部之間的距離設(shè)定為D_int、將光致發(fā)光層對空氣中的波長為λ_a的光的折射率設(shè)定為n_wav-a時，成立λ_a/n_wav-a＜D_int＜λ_a的關(guān)系。

[項目36]

根據(jù)項目11～21、25～35中任一項所述的發(fā)光裝置，其中，表面結(jié)構(gòu)具有至少一個周期結(jié)構(gòu)，

當將光致發(fā)光層對空氣中的波長為λ_a的光的折射率設(shè)定為n_wav-a、將至少一個周期結(jié)構(gòu)的周期設(shè)定為p_a時，成立λ_a/n_wav-a＜p_a＜λ_a的關(guān)系。

[項目37]

一種發(fā)光器件，其具有：

光致發(fā)光層，該光致發(fā)光層接受激發(fā)光而發(fā)出空氣中的波長為λ_a的光；

透光層，該透光層以與光致發(fā)光層接近的方式配置；以及

表面結(jié)構(gòu)，該表面結(jié)構(gòu)形成在光致發(fā)光層和透光層中的至少一者的表面上，并包含多個凸部和多個凹部中的至少一者，

其中，表面結(jié)構(gòu)對光致發(fā)光層所發(fā)出的空氣中的波長為λ_a的光的指向角進行限制。

[項目38]

一種發(fā)光裝置，其具備：

激發(fā)光源；

發(fā)光器件；以及

反射器，該反射器設(shè)置在由激發(fā)光源射出的激發(fā)光的光路上，并將激發(fā)光反射而導向發(fā)光器件，

其中，發(fā)光器件具有：

透光層；

表面結(jié)構(gòu)，該表面結(jié)構(gòu)形成在透光層的表面上，并包含多個凸部和多個凹部中的至少一者；以及

光致發(fā)光層，該光致發(fā)光層以與表面結(jié)構(gòu)接近的方式配置，并接受激發(fā)光而發(fā)出空氣中的波長為λ_a的光，

表面結(jié)構(gòu)對光致發(fā)光層所發(fā)出的空氣中的波長為λ_a的光的指向角進行限制。

[項目39]

一種發(fā)光裝置，其具備：

激發(fā)光源；

發(fā)光器件；以及

反射器，該反射器設(shè)置在由激發(fā)光源射出的激發(fā)光的光路上，并將激發(fā)光反射而導向發(fā)光器件，

其中，發(fā)光器件具有：

光致發(fā)光層，該光致發(fā)光層接受激發(fā)光而發(fā)出空氣中的波長為λ_a的光；

透光層，該透光層具有比光致發(fā)光層更高的折射率；以及

表面結(jié)構(gòu)，該表面結(jié)構(gòu)形成在透光層的表面上，并包含多個凸部和多個凹部中的至少一者，

表面結(jié)構(gòu)對光致發(fā)光層所發(fā)出的空氣中的波長為λ_a的光的指向角進行限制。

[項目40]

一種發(fā)光裝置，其具備：

激發(fā)光源；

發(fā)光器件；以及

反射器，該反射器設(shè)置在由激發(fā)光源射出的激發(fā)光的光路上，并將激發(fā)光反射而導向發(fā)光器件，

其中，發(fā)光器件具有：

光致發(fā)光層，該光致發(fā)光層接受激發(fā)光而發(fā)出空氣中的波長為λ_a的光；以及

表面結(jié)構(gòu)，該表面結(jié)構(gòu)形成在光致發(fā)光層的表面上，并包含多個凸部和多個凹部中的至少一者，

表面結(jié)構(gòu)對光致發(fā)光層所發(fā)出的空氣中的波長為λ_a的光的指向角進行限制。

[項目41]

一種發(fā)光器件，其具有：

透光層；

表面結(jié)構(gòu)，該表面結(jié)構(gòu)形成在透光層的表面上，并包含多個凸部和多個凹部中的至少一者；以及

光致發(fā)光層，該光致發(fā)光層以與表面結(jié)構(gòu)接近的方式配置，并接受激發(fā)光而發(fā)出空氣中的波長為λ_a的光，

其中，表面結(jié)構(gòu)對光致發(fā)光層所發(fā)出的空氣中的波長為λ_a的光的指向角進行限制。

[項目42]

一種發(fā)光器件，其具有：

光致發(fā)光層，該光致發(fā)光層接受激發(fā)光而發(fā)出空氣中的波長為λ_a的光；

透光層，該透光層具有比光致發(fā)光層更高的折射率；以及

表面結(jié)構(gòu)，該表面結(jié)構(gòu)形成在透光層的表面上，并包含多個凸部和多個凹部中的至少一者，

其中，表面結(jié)構(gòu)對光致發(fā)光層所發(fā)出的空氣中的波長為λ_a的光的指向角進行限制。

[項目43]

一種發(fā)光器件，其具有：

光致發(fā)光層，該光致發(fā)光層接受激發(fā)光而發(fā)出空氣中的波長為λ_a的光；以及

表面結(jié)構(gòu)，該表面結(jié)構(gòu)形成在光致發(fā)光層的表面上，并包含多個凸部和多個凹部中的至少一者，

其中，表面結(jié)構(gòu)對光致發(fā)光層所發(fā)出的空氣中的波長為λ_a的光的指向角進行限制。

[項目44]

一種發(fā)光裝置，其具備：

項目41～43中任一項所述的發(fā)光器件；以及

激發(fā)光源，該激發(fā)光源射出被導入發(fā)光器件中的光致發(fā)光層的激發(fā)光。

[項目45]

根據(jù)項目44所述的發(fā)光裝置，其中，當將表面結(jié)構(gòu)中相鄰的兩個凸部之間或相鄰的兩個凹部之間的距離設(shè)定為D_int、將光致發(fā)光層對空氣中的波長為λ_a的光的折射率設(shè)定為n_wav-a時，成立λ_a/n_wav-a＜D_int＜λ_a的關(guān)系。

[項目46]

根據(jù)項目45所述的發(fā)光裝置，其中，表面結(jié)構(gòu)具有至少一個周期結(jié)構(gòu)，

當將光致發(fā)光層對空氣中的波長為λ_a的光的折射率設(shè)定為n_wav-a、將至少一個周期結(jié)構(gòu)的周期設(shè)定為p_a時，成立λ_a/n_wav-a＜p_a＜λ_a的關(guān)系。

[項目47]

一種發(fā)光裝置，其具備：

光致發(fā)光層，該光致發(fā)光層發(fā)出包括空氣中的波長為λ_a的第一光和空氣中的波長為λ_b的第二光在內(nèi)的光；

透光層，該透光層以與光致發(fā)光層接近的方式配置；

表面結(jié)構(gòu)，該表面結(jié)構(gòu)形成在光致發(fā)光層和透光層中的至少一者的表面上，包含多個凸部和多個凹部中的至少一者，并對光致發(fā)光層所發(fā)出的空氣中的波長為λ_a的第一光的指向角進行限制，使第一光的強度在由多個凸部和多個凹部中的至少一者預先確定的第一方向上最大，使第二光的強度在與第一方向不同的第二方向上最大；以及

光學體系，該光學體系將第一光和第二光合成。

[項目48]

根據(jù)項目47所述的發(fā)光裝置，其中，光學體系將向第一方向射出的第一光和向第二方向射出的第二光合成。

[項目49]

根據(jù)項目47或48所述的發(fā)光裝置，其還具備由一端采集通過光學體系合成的光并由另一端射出的光纖。

[項目50]

根據(jù)項目47～49中任一項所述的發(fā)光裝置，其還具備使第三光射入光致發(fā)光層的光源，該第三光包括激發(fā)光致發(fā)光層中的光致發(fā)光材料而發(fā)出第一光和第二光的激發(fā)光。

[項目51]

根據(jù)項目50所述的發(fā)光裝置，其中，光學體系將由光源射出并透過了光致發(fā)光層的第三光的一部分、第一光和第二光合成。

[項目52]

一種發(fā)光裝置，其具備：

光致發(fā)光層，該光致發(fā)光層發(fā)出包括空氣中的波長為λ_a的第一光和空氣中的波長為λ_b的第二光在內(nèi)的光；

透光層，該透光層以與光致發(fā)光層接近的方式配置；

表面結(jié)構(gòu)，該表面結(jié)構(gòu)形成在光致發(fā)光層和透光層中的至少一者的表面上，包含多個凸部和多個凹部中的至少一者，并對光致發(fā)光層所發(fā)出的空氣中的波長為λ_a的第一光的指向角進行限制，使第一光的強度在由多個凸部和多個凹部中的至少一者預先確定的第一方向上最大，使第二光的強度在與第一方向不同的第二方向上最大；

第一光學體系，該第一光學體系將第一光導入第一光纖；以及

第二光學體系，該第二光學體系將第二光導入第二光纖。

[項目53]

根據(jù)項目52所述的發(fā)光裝置，其中，第一光學體系將向第一方向射出的第一光導入第一光纖，

第二光學體系將向第二方向射出的第二光導入第二光纖。

[項目54]

根據(jù)項目52或53所述的發(fā)光裝置，其還具備第一光纖和第二光纖，

其中，第一光纖和第二光纖連結(jié)，在連結(jié)點將第一光和第二光合成。

[項目55]

根據(jù)項目52～54中任一項所述的發(fā)光裝置，其還具備使第三光射入光致發(fā)光層的光源，該第三光包括激發(fā)光致發(fā)光層中的光致發(fā)光材料而發(fā)出第一光和第二光的激發(fā)光。

[項目56]

根據(jù)項目55所述的發(fā)光裝置，其還具備第三光學系，該第三光學系將由光源射出并透過了光致發(fā)光層的第三光的一部分導入第三光纖。

[項目57]

根據(jù)項目56所述的發(fā)光裝置，其還具備第一光纖～第三光纖，

其中，第一光纖～第三光纖連結(jié)，在連結(jié)點將第一光～第三光合成。

[項目58]

根據(jù)項目47～57中任一項所述的發(fā)光裝置，其中，當將表面結(jié)構(gòu)中相鄰的兩個凸部的中心間或相鄰的兩個凹部的中心間距離設(shè)定為D_int、將光致發(fā)光層對空氣中的波長為λ_a的第一光的折射率設(shè)定為n_wav-a時，成立λ_a/n_wav-a＜D_int＜λ_a的關(guān)系。

[項目59]

根據(jù)項目47～58中任一項所述的發(fā)光裝置，其中，第一表面結(jié)構(gòu)具有至少一個周期結(jié)構(gòu)，

當將第一光致發(fā)光層對空氣中的波長為λ_a的光的折射率設(shè)定為n_wav-a、將至少一個周期結(jié)構(gòu)的周期設(shè)定為p_a時，成立λ_a/n_wav-a＜p_a＜λ_a的關(guān)系。

[項目60]

根據(jù)項目1～3、11～23、25～39、41、42、47～59中任一項所述的發(fā)光裝置，其中，上述光致發(fā)光層與上述透光層互相接觸。

[項目61]

一種發(fā)光裝置，其具備：

透光層；

表面結(jié)構(gòu)，該表面結(jié)構(gòu)形成在透光層的表面上，并包含多個凸部和多個凹部中的至少一者；

光致發(fā)光層，該光致發(fā)光層以與表面結(jié)構(gòu)接近的方式配置，并發(fā)出包括空氣中的波長為λ_a的第一光和空氣中的波長為λ_b的第二光在內(nèi)的光；以及

光學體系，該光學體系將第一光和第二光合成，

其中，表面結(jié)構(gòu)對光致發(fā)光層所發(fā)出的空氣中的波長為λ_a的第一光的指向角進行限制，使第一光的強度在由多個凸部和多個凹部中的至少一者預先確定的第一方向上最大，使第二光的強度在與第一方向不同的第二方向上最大。

[項目62]

一種發(fā)光裝置，其具備：

光致發(fā)光層，該光致發(fā)光層發(fā)出包括空氣中的波長為λ_a的第一光和空氣中的波長為λ_b的第二光在內(nèi)的光；

透光層，該透光層具有比光致發(fā)光層更高的折射率；

表面結(jié)構(gòu)，該表面結(jié)構(gòu)形成在透光層的表面上，包含多個凸部和多個凹部中的至少一者，并對光致發(fā)光層所發(fā)出的空氣中的波長為λ_a的光的指向角進行限制，使第一光的強度在由多個凸部和多個凹部中的至少一者預先確定的第一方向上最大，使第二光的強度在與第一方向不同的第二方向上最大；以及

光學體系，該光學體系將第一光和第二光合成。

[項目63]

一種發(fā)光裝置，其具備：

光致發(fā)光層，該光致發(fā)光層發(fā)出包括空氣中的波長為λ_a的第一光和空氣中的波長為λ_b的第二光在內(nèi)的光；

表面結(jié)構(gòu)，該表面結(jié)構(gòu)形成在光致發(fā)光層的表面上，包含多個凸部和多個凹部中的至少一者，并對光致發(fā)光層所發(fā)出的空氣中的波長為λ_a的光的指向角進行限制，使第一光的強度在由多個凸部和多個凹部中的至少一者預先確定的第一方向上最大，使第二光的強度在與第一方向不同的第二方向上最大；以及

光學體系，該光學體系將第一光和第二光合成。

[項目64]

一種發(fā)光裝置，其具備第一光源和第二光源，

其中，第一光源具備：

第一光致發(fā)光層，該第一光致發(fā)光層發(fā)出包括空氣中的波長為λ_a的光在內(nèi)的第一光；

第一透光層，該第一透光層以與光致發(fā)光層接近的方式配置；以及

第一表面結(jié)構(gòu)，該第一表面結(jié)構(gòu)形成在光致發(fā)光層和透光層中的至少一者的表面上，包含多個第一凸部和多個第一凹部中的至少一者，并對第一光致發(fā)光層所發(fā)出的空氣中的波長為λ_a的光的指向角進行限制，

第二光源射出包括空氣中的波長為λ_b的光在內(nèi)的第二光，

將由第一光源射出的第一光和由第二光源射出的第二光合成。

[項目65]

根據(jù)項目64所述的發(fā)光裝置，其中，當將第一表面結(jié)構(gòu)中相鄰的兩個第一凸部的中心間或相鄰的兩個第一凹部的中心間距離設(shè)定為D_int-a、將第一光致發(fā)光層對空氣中的波長為λ_a的光的折射率設(shè)定為n_wav-a時，成立λ_a/n_wav-a＜D_int-a＜λ_a的關(guān)系。

[項目66]

根據(jù)項目64或65所述的發(fā)光裝置，其中，第一表面結(jié)構(gòu)具有至少一個第一周期結(jié)構(gòu)，

當將第一光致發(fā)光層對空氣中的波長為λ_a的光的折射率設(shè)定為n_wav-a、將至少一個第一周期結(jié)構(gòu)的周期設(shè)定為p_a時，成立λ_a/n_wav-a＜p_a＜λ_a的關(guān)系。

[項目67]

根據(jù)項目64～66中任一項所述的發(fā)光裝置，其中，由第一光源射出的空氣中的波長為λ_a的光的強度在由多個第一凸部和多個第一凹部中的至少一者預先確定的第一方向上最大。

[項目68]

根據(jù)項目64～67中任一項所述的發(fā)光裝置，其中，第二光源具有：

第二光致發(fā)光層，該第二光致發(fā)光層發(fā)出包括空氣中的波長為λ_b的光在內(nèi)的第二光；

第二透光層，該第二透光層以與第二光致發(fā)光層接近的方式配置；以及

第二表面結(jié)構(gòu)，該第二表面結(jié)構(gòu)形成在第二光致發(fā)光層和第二透光層中的至少一者的表面上，包含多個第二凸部和多個第二凹部中的至少一者，并對第二光致發(fā)光層所發(fā)出的空氣中的波長為λ_b的光的指向角進行限制。

[項目69]

根據(jù)項目68所述的發(fā)光裝置，其中，當將第二表面結(jié)構(gòu)中相鄰的兩個第二凸部的中心間或相鄰的兩個第二凹部的中心間距離設(shè)定為D_int-b、將第二光致發(fā)光層對空氣中的波長為λ_b的光的折射率設(shè)定為n_wav-b時，成立λ_b/n_wav-b＜D_int-b＜λ_b的關(guān)系。

[項目70]

根據(jù)項目68或69所述的發(fā)光裝置，其中，第二表面結(jié)構(gòu)具有至少一個第二周期結(jié)構(gòu)，

當將第二光致發(fā)光層對空氣中的波長為λ_b的光的折射率設(shè)定為n_wav-b、將至少一個第二周期結(jié)構(gòu)的周期設(shè)定為p_b時，成立λ_b/n_wav-b＜p_b＜λ_b的關(guān)系。

[項目71]

根據(jù)項目68～70中任一項所述的發(fā)光裝置，其中，由第二光源射出的空氣中的波長為λ_b的光的強度在由多個第二凸部和多個第二凹部中的至少一者預先確定的第二方向上最大。

[項目72]

根據(jù)項目64～71中任一項所述的發(fā)光裝置，其將由第一光源射出的第一光和由第二光源射出的第二光合成來生成白色光。

[項目73]

根據(jù)項目64～72中任一項所述的發(fā)光裝置，其還具備第三光源，

其中，第三光源具有：

第三光致發(fā)光層，該第三光致發(fā)光層發(fā)出包括空氣中的波長為λ_c的光在內(nèi)的第三光；

第三透光層，該第三透光層以與第三光致發(fā)光層接近的方式配置；以及

第三表面結(jié)構(gòu)，該第三表面結(jié)構(gòu)形成在第三光致發(fā)光層和第三透光層中的至少一者的表面上，包含多個第三凸部和多個第三凹部中的至少一者，并對第三光致發(fā)光層所發(fā)出的空氣中的波長為λ_c的光的指向角進行限制，

將由第一光源射出的第一光、由第二光源射出的第二光、由第三光源射出的第三光合成。

[項目74]

根據(jù)項目73所述的發(fā)光裝置，其中，當將第三表面結(jié)構(gòu)中相鄰的兩個第三凸部的中心間或相鄰的兩個第三凹部的中心間距離設(shè)定為D_int-c、將第三光致發(fā)光層對空氣中的波長為λ_c的光的折射率設(shè)定為n_wav-c時，成立λ_c/n_wav-c＜D_int-c＜λ_c的關(guān)系。

[項目75]

根據(jù)項目73或74所述的發(fā)光裝置，其中，第三表面結(jié)構(gòu)具有至少一個第三周期結(jié)構(gòu)，

當將第三光致發(fā)光層對空氣中的波長為λ_c的光的折射率設(shè)定為n_wav-c、將至少一個第三周期結(jié)構(gòu)的周期設(shè)定為p_c時，成立λ_c/n_wav-c＜p_c＜λ_c的關(guān)系。

[項目76]

根據(jù)項目73～75中任一項所述的發(fā)光裝置，其中，由第三光源射出的空氣中的波長為λ_c的光的強度在由多個第三凸部和多個第三凹部中的至少一者預先確定的第三方向上最大。

[項目77]

根據(jù)項目73～76中任一項所述的發(fā)光裝置，其中，將由第一光源射出的第一光、由第二光源射出的第二光、由第三光源射出的第三光合成來生成白色光。

[項目78]

根據(jù)項目64～77中任一項所述的發(fā)光裝置，其還具備由一端采集由第一光源射出的第一光并由另一端射出的光纖。

[項目79]

根據(jù)項目64～78中任一項所述的發(fā)光裝置，其中，第二光源以第二光從第一光源通過的方式配置，

將由第一光源射出的第一光和從第一光源通過后的第二光合成。

[項目80]

根據(jù)項目64～78中任一項所述的發(fā)光裝置，其中，將第一光和第二光在第一光源的內(nèi)部合成。

[項目81]

根據(jù)項目64～78中任一項所述的發(fā)光裝置，其還具備使第一光和第二光在第一光源的外部合成的光學體系。

[項目82]

根據(jù)項目81所述的發(fā)光裝置，其中，光學體系將第一光和第二光合成并射入光纖。

[項目83]

根據(jù)項目82所述的發(fā)光裝置，其中，由第二光源射出的第二光包括激發(fā)第一光致發(fā)光層內(nèi)的發(fā)光材料而發(fā)光的激發(fā)光，

第二光源使第二光射入第一光致發(fā)光層，

光學體系將由第一發(fā)光器件射出的第一光和由第二光源射出并透過了第一光源的第二光合成并射入光纖。

[項目84]

根據(jù)項目64～77中任一項所述的發(fā)光裝置，其還具備：

第一光纖，該第一光纖由一端采集由第一光源射出的第一光；以及

第二光纖，該第二光纖由一端采集由第二光源射出的第二光，

其中，第一光纖和第二光纖連結(jié)，在連結(jié)點將第一光和第二光合成。

[項目85]

根據(jù)項目64～84中任一項所述的發(fā)光裝置，其中，第一光致發(fā)光層與第一透光層互相接觸。

[項目86]

一種發(fā)光裝置，其具備第一光源和第二光源，

其中，第一光源具有：

透光層；

表面結(jié)構(gòu)，該表面結(jié)構(gòu)形成在透光層的表面上，并包含多個凸部和多個凹部中的至少一者；以及

光致發(fā)光層，該光致發(fā)光層以與表面結(jié)構(gòu)接近的方式配置，并發(fā)出包括空氣中的波長為λ_a的光在內(nèi)的第一光，

表面結(jié)構(gòu)對光致發(fā)光層所發(fā)出的空氣中的波長為λ_a的光的指向角進行限制，

第二光源射出包括空氣中的波長為λ_b的光在內(nèi)的第二光，

由第一光源射出的第一光和由第二光源射出的第二光被合成。

[項目87]

一種發(fā)光裝置，其具備第一光源和第二光源，

其中，第一光源具有：

光致發(fā)光層，該光致發(fā)光層發(fā)出包括空氣中的波長為λ_a的光在內(nèi)的第一光；

透光層，該透光層具有比光致發(fā)光層更高的折射率；以及

表面結(jié)構(gòu)，該表面結(jié)構(gòu)形成在透光層的表面上，并包含多個凸部和多個凹部中的至少一者，

表面結(jié)構(gòu)對光致發(fā)光層所發(fā)出的空氣中的波長為λ_a的光的指向角進行限制，

第二光源射出包括空氣中的波長為λ_b的光在內(nèi)的第二光，

由第一光源射出的第一光和由第二光源射出的第二光被合成。

[項目88]

一種發(fā)光裝置，其具備第一光源和第二光源，

其中，第一光源具有：

光致發(fā)光層，該光致發(fā)光層發(fā)出包括空氣中的波長為λ_a的光在內(nèi)的第一光；以及

表面結(jié)構(gòu)，該表面結(jié)構(gòu)形成在光致發(fā)光層的表面上，并包含多個凸部和多個凹部中的至少一者，

表面結(jié)構(gòu)對光致發(fā)光層所發(fā)出的空氣中的波長為λ_a的光的指向角進行限制，

第二光源射出包括空氣中的波長為λ_b的光在內(nèi)的第二光，

由第一光源射出的第一光和由第二光源射出的第二光被合成。

[項目89]

一種投影裝置，其具備：

光源部；

圖像形成部，該圖像形成部具有光調(diào)制器件；以及

光纖，該光纖由一端采集來自光源部的光，并導向圖像形成部，

其中，光源部具有：

激發(fā)光源；

光致發(fā)光層，該光致發(fā)光層接受來自激發(fā)光源的激發(fā)光而發(fā)出空氣中的波長為λ_a的光；

透光層，該透光層以與光致發(fā)光層接近的方式配置；以及

表面結(jié)構(gòu)，該表面結(jié)構(gòu)形成在光致發(fā)光層和透光層中的至少一者的表面上，并包含多個凸部和多個凹部中的至少一者，

表面結(jié)構(gòu)對光致發(fā)光層所發(fā)出的空氣中的波長為λ_a的光的指向角進行限制。

[項目90]

一種投影裝置，其具備：

光源部，該光源部具有激發(fā)光源；

圖像形成部；以及

光纖，該光纖由一端采集來自激發(fā)光源的激發(fā)光，并導向圖像形成部，

其中，圖像形成部具有：

光致發(fā)光層，該光致發(fā)光層接受激發(fā)光而發(fā)出空氣中的波長為λ_a的光；

透光層，該透光層以與光致發(fā)光層接近的方式配置；

表面結(jié)構(gòu)，該表面結(jié)構(gòu)形成在光致發(fā)光層和透光層中的至少一者的表面上，并包含多個凸部和多個凹部中的至少一者；以及

光調(diào)制器件，該光調(diào)制器件接受光致發(fā)光層所發(fā)出的空氣中的波長為λ_a的光，

表面結(jié)構(gòu)對光致發(fā)光層所發(fā)出的空氣中的波長為λ_a的光的指向角進行限制。

[項目91]

一種投影裝置，其具備：

光源部；

圖像形成部，該圖像形成部具有光調(diào)制器件；以及

光纖，該光纖由一端采集來自光源部的光，并導向圖像形成部，

其中，光源部具有：

激發(fā)光源；

透光層；

表面結(jié)構(gòu)，該表面結(jié)構(gòu)形成在透光層的表面上，并包含多個凸部和多個凹部中的至少一者；以及

光致發(fā)光層，該光致發(fā)光層以與表面結(jié)構(gòu)接近的方式配置，并接受來自激發(fā)光源的激發(fā)光而發(fā)出空氣中的波長為λ_a的光，

表面結(jié)構(gòu)對光致發(fā)光層所發(fā)出的空氣中的波長為λ_a的光的指向角進行限制。

[項目92]

一種投影裝置，其具備：

光源部，該光源部具有激發(fā)光源；

圖像形成部；以及

光纖，該光纖由一端采集來自激發(fā)光源的激發(fā)光，并導向圖像形成部，

其中，圖像形成部具有：

透光層；

表面結(jié)構(gòu)，該表面結(jié)構(gòu)形成在透光層的表面上，并包含多個凸部和多個凹部中的至少一者；

光致發(fā)光層，該光致發(fā)光層以與表面結(jié)構(gòu)接近的方式配置，并接受激發(fā)光而發(fā)出空氣中的波長為λ_a的光；以及

光調(diào)制器件，該光調(diào)制器件接受光致發(fā)光層所發(fā)出的空氣中的波長為λ_a的光，

表面結(jié)構(gòu)對光致發(fā)光層所發(fā)出的空氣中的波長為λ_a的光的指向角進行限制。

[項目93]

一種投影裝置，其具備：

光源部；

圖像形成部，該圖像形成部具有光調(diào)制器件；以及

光纖，該光纖由一端采集來自光源部的光，并導向圖像形成部，

其中，光源部具有：

激發(fā)光源；

光致發(fā)光層，該光致發(fā)光層接受來自激發(fā)光源的激發(fā)光而發(fā)出空氣中的波長為λ_a的光；

透光層，該透光層具有比光致發(fā)光層更高的折射率；以及

表面結(jié)構(gòu)，該表面結(jié)構(gòu)形成在透光層的表面上，并包含多個凸部和多個凹部中的至少一者，

表面結(jié)構(gòu)對光致發(fā)光層所發(fā)出的空氣中的波長為λ_a的光的指向角進行限制。

[項目94]

一種投影裝置，其具備：

光源部，該光源部具有激發(fā)光源；

圖像形成部；以及

光纖，該光纖由一端采集來自激發(fā)光源的激發(fā)光，并導向圖像形成部，

其中，圖像形成部具有：

光致發(fā)光層，該光致發(fā)光層接受激發(fā)光而發(fā)出空氣中的波長為λ_a的光；

透光層，該透光層具有比光致發(fā)光層更高的折射率；

表面結(jié)構(gòu)，該表面結(jié)構(gòu)形成在透光層的表面上，并包含多個凸部和多個凹部中的至少一者；以及

光調(diào)制器件，該光調(diào)制器件接受光致發(fā)光層所發(fā)出的空氣中的波長為λ_a的光，

表面結(jié)構(gòu)對光致發(fā)光層所發(fā)出的空氣中的波長為λ_a的光的指向角進行限制。

[項目95]

根據(jù)項目89～94中任一項所述的投影裝置，其中，光致發(fā)光層和透光層互相接觸。

[項目96]

一種投影裝置，其具備：

光源部；

圖像形成部，該圖像形成部具有光調(diào)制器件；以及

光纖，該光纖由一端采集來自光源部的光，并導向圖像形成部，

其中，光源部具有：

激發(fā)光源；

光致發(fā)光層，該光致發(fā)光層接受來自激發(fā)光源的激發(fā)光而發(fā)出空氣中的波長為λ_a的光；

表面結(jié)構(gòu)，該表面結(jié)構(gòu)形成在光致發(fā)光層的表面上，并包含多個凸部和多個凹部中的至少一者，

表面結(jié)構(gòu)對光致發(fā)光層所發(fā)出的空氣中的波長為λ_a的光的指向角進行限制。

[項目97]

一種投影裝置，其具備：

光源部，該光源部具有激發(fā)光源；

圖像形成部；以及

光纖，該光纖由一端采集來自激發(fā)光源的激發(fā)光，并導向圖像形成部，

其中，圖像形成部具有：

光致發(fā)光層，該光致發(fā)光層接受激發(fā)光而發(fā)出空氣中的波長為λ_a的光；

表面結(jié)構(gòu)，該表面結(jié)構(gòu)形成在光致發(fā)光層的表面上，并包含多個凸部和多個凹部中的至少一者；以及

光調(diào)制器件，該光調(diào)制器件接受光致發(fā)光層所發(fā)出的空氣中的波長為λ_a的光，

表面結(jié)構(gòu)對光致發(fā)光層所發(fā)出的空氣中的波長為λ_a的光的指向角進行限制。

[項目98]

根據(jù)項目89～97中任一項所述的投影裝置，其中，表面結(jié)構(gòu)在光致發(fā)光層的內(nèi)部形成模擬導波模式，該模擬導波模式使由光致發(fā)光層射出的空氣中的波長為λ_a的光的強度在由表面結(jié)構(gòu)預先確定的第一方向上最大。

[項目99]

根據(jù)項目89～97中任一項所述的投影裝置，其中，空氣中的波長為λ_a的光在由表面結(jié)構(gòu)預先確定的第一方向上強度最大。

[項目100]

根據(jù)項目89～99中任一項所述的投影裝置，其中，空氣中的波長為λ_a的光的以第一方向為基準時的指向角小于15°。

[項目101]

根據(jù)項目89～100中任一項所述的投影裝置，其中，表面結(jié)構(gòu)將光致發(fā)光層所發(fā)出的空氣中的波長為λ_a的光的指向角限制為小于15°。

[項目102]

根據(jù)項目89～101中任一項所述的投影裝置，其中，當將表面結(jié)構(gòu)中相鄰的兩個凸部之間或相鄰的兩個凹部之間的距離設(shè)定為D_int、將光致發(fā)光層對空氣中的波長為λ_a的光的折射率設(shè)定為n_wav-a時，成立λ_a/n_wav-a＜D_int＜λ_a的關(guān)系。

[項目103]

根據(jù)項目89～102中任一項所述的投影裝置，其中，表面結(jié)構(gòu)具有至少一個周期結(jié)構(gòu)，

當將至少一個周期結(jié)構(gòu)的周期設(shè)定為p_a時，成立λ_a/n_wav-a＜p_a＜λ_a的關(guān)系。

本申請的某個實施方式的發(fā)光裝置具有：激發(fā)光源；發(fā)光器件，該發(fā)光器件配置在來自激發(fā)光源的激發(fā)光的光路上；以及聚光透鏡，該聚光透鏡配置在由發(fā)光器件射出的光的光路上。發(fā)光器件包含接受激發(fā)光而發(fā)出空氣中的波長為λ_a的光的光致發(fā)光層。如后面會詳細說明的那樣，本申請的發(fā)光裝置中的發(fā)光器件具有能夠?qū)庵掳l(fā)光材料的發(fā)光效率、指向性或偏振特性進行控制的新型結(jié)構(gòu)。根據(jù)本申請的某些實施方式，能夠提供具有利用光致發(fā)光材料的新型結(jié)構(gòu)的發(fā)光裝置。以下，首先，對能夠適用于本申請的發(fā)光裝置的發(fā)光器件的例子進行說明。發(fā)光裝置的整體構(gòu)成的詳細內(nèi)容會在后面敘述。

本申請的某個實施方式的發(fā)光器件具有：光致發(fā)光層；透光層，該透光層以與光致發(fā)光層接近的方式配置；以及表面結(jié)構(gòu)，該表面結(jié)構(gòu)形成在光致發(fā)光層和透光層中的至少一者的表面上，并包含多個凸部和多個凹部中的至少一者。該表面結(jié)構(gòu)對光致發(fā)光層所發(fā)出的空氣中的波長為λ_a的光的指向角進行限制。表面結(jié)構(gòu)可以是在光致發(fā)光層或透光層的面內(nèi)擴散的亞微米結(jié)構(gòu)。亞微米結(jié)構(gòu)例如還可以是包括凸部或凹部中的至少一者的周期結(jié)構(gòu)。亞微米結(jié)構(gòu)例如包含多個凸部或多個凹部。光致發(fā)光層所發(fā)出的光包括空氣中的波長為λ_a的第一光，當將相鄰的凸部之間或凹部之間的距離設(shè)定為D_int、將致發(fā)光層對第一光光的折射率設(shè)定為n_wav-a時，成立λ_a/n_wav-a＜D_int＜λ_a的關(guān)系。或者，當將周期結(jié)構(gòu)上的周期設(shè)定為p_a時，成立λ_a/n_wav-a＜p_a＜λ_a的關(guān)系。波長λ_a例如在可見光的波長范圍內(nèi)(例如380nm以上且780nm以下)。在利用紅外線的用途中，波長λ_a有時超過780nm。另一方面，在利用紫外線的用途中，波長λ_a有時小于380nm。本申請中，為了方便起見，將包括紅外線和紫外線在內(nèi)的電磁波全部示為“光”。

光致發(fā)光層包含光致發(fā)光材料。光致發(fā)光材料是指接受激發(fā)光而發(fā)光的材料。光致發(fā)光材料包括狹義的熒光材料和磷光材料，不僅包括無機材料，也包括有機材料(例如色素)，還包括量子點(即，半導體微粒)。光致發(fā)光層除了光致發(fā)光材料以外，還可以包含基質(zhì)材料(即，主體材料)?；|(zhì)材料例如為玻璃、氧化物等無機材料、樹脂。

以與光致發(fā)光層接近的方式配置的透光層由對于光致發(fā)光層所發(fā)出的光透射率高的材料形成，例如由無機材料、樹脂形成。透光層例如優(yōu)選由電介質(zhì)(特別是光的吸收少的絕緣體)形成。透光層例如可以為支撐光致發(fā)光層的基板。在光致發(fā)光層的空氣側(cè)的表面具有亞微米結(jié)構(gòu)的情況下，空氣層可以為透光層。

在光致發(fā)光層和透光層中的至少一者的表面上，形成包含多個凸部和多個凹部中的至少一者的表面結(jié)構(gòu)。這里，“表面”是指與其他物質(zhì)接觸的部分(即界面)。在透光層為空氣等氣體層的情況下，該氣體層與其他物質(zhì)(例如光致發(fā)光層)之間的界面是透光層的表面。該表面結(jié)構(gòu)也可以稱為“凹凸結(jié)構(gòu)”。表面結(jié)構(gòu)典型地包含將多個凸部或多個凹部一維或二維地以周期性排列而成的部分。這樣的表面結(jié)構(gòu)可以稱為“周期結(jié)構(gòu)”。多個凸部和多個凹部形成在互相接觸的兩個折射率不同的構(gòu)件(或介質(zhì))的邊界。因此，“周期結(jié)構(gòu)”可以說是包含折射率在某個方向上周期性地變動的部分的結(jié)構(gòu)。這里，“周期性”并不是嚴格限定為周期性的形態(tài)，還包括可以說是近似周期性的形態(tài)。本說明書認為：當連續(xù)的多個凸部或凹部之中相鄰的兩個中心間距離(以下有時稱為“中心間隔”)對于任意兩個相鄰的凸部或凹部均收于某值p±15％以內(nèi)的范圍時，該部分為具有周期p的周期結(jié)構(gòu)。

本說明書中，“凸部”是指相對于基準高度的部分凸出的部分?！鞍疾俊笔侵赶鄬τ诨鶞矢叨鹊牟糠职枷碌牟糠?。有時通過凸部和凹部的形狀、尺寸、分布，無法容易地判斷哪一個是凸部哪一個是凹部。例如，就圖107所示的剖視圖而言，既能夠解釋為構(gòu)件610具有凹部、構(gòu)件620具有凸部，也能夠相反地進行解釋。無論如何解釋，構(gòu)件610和構(gòu)件620分別可以說是具有多個凸部和凹部中的至少一者這點是不變的。

表面結(jié)構(gòu)中相鄰的兩個凸部或相鄰的兩個凹部的中心間距離(周期結(jié)構(gòu)中為周期p)典型地比光致發(fā)光層所發(fā)出的光在空氣中的波長λ_a短。在由光致發(fā)光層所發(fā)出的光為可見光、短波長的近紅外線或紫外線的情況下，其距離比微米量級(即，微米級)短。因此，有時將這樣的表面結(jié)構(gòu)稱為“亞微米結(jié)構(gòu)”?！皝單⒚捉Y(jié)構(gòu)”還可以局部包含具有超過1微米(μm)的中心間隔或周期的部分。以下的說明主要是假定了發(fā)出可見光的光致發(fā)光層來進行的，作為意指表面結(jié)構(gòu)的用語有時使用“亞微米結(jié)構(gòu)”這一用語。然而，就具有超過亞微米量級的微細結(jié)構(gòu)(例如，用于利用紅外線的用途的微米量級的微細結(jié)構(gòu))的表面結(jié)構(gòu)而言，以下的討論相同完全成立。

就本申請的實施方式而言，如后面參照計算結(jié)果和實驗結(jié)果所詳述的那樣，在光致發(fā)光層和透光層的內(nèi)部形成獨特的電場分布。這是導波光與亞微米結(jié)構(gòu)(即表面結(jié)構(gòu))相互作用而形成的?？梢詫⑿纬蛇@樣的電場分布的光的模式表示為“模擬導波模式”。通過有效利用該模擬導波模式，如以下所說明的那樣，能夠得到光致發(fā)光的發(fā)光效率增大、指向性提高、偏振光的選擇性效果。另外，以下的說明中，有時使用模擬導波模式這一用語來對本申請的發(fā)明者們發(fā)現(xiàn)的新型構(gòu)成和/或新的機理進行說明。該說明不過是一種例示性說明，任何意義上來說都不是要限定本申請。

亞微米結(jié)構(gòu)例如包含多個凸部，當將相鄰的凸部之間的中心間距離設(shè)定為D_int時，滿足λ_a/n_wav-a＜D_int＜λ_a的關(guān)系。亞微米結(jié)構(gòu)也可以包含多個凹部來代替多個凸部。以下，為了簡化起見，設(shè)定為亞微米結(jié)構(gòu)具有多個凸部來進行說明。λ表示光的波長，具有下標記“a”的λ_a表示光在空氣中的波長。n_wav是光致發(fā)光層的折射率。在光致發(fā)光層為混合有多種材料的介質(zhì)的情況下，將各材料的折射率以各自的體積比率加權(quán)而得到的平均折射率設(shè)定為n_wav。通常折射率n依賴于波長，因此優(yōu)選將對λ_a的光的折射率表示為n_wav-a，但有時為了簡化起見會省略。n_wav基本上是光致發(fā)光層的折射率，但在與光致發(fā)光層相鄰的層的折射率大于光致發(fā)光層的折射率的情況下，將該折射率大的層的折射率和光致發(fā)光層的折射率以各自的體積比率加權(quán)而得到的平均折射率設(shè)定為n_wav。這是因為，這種情況光學上與光致發(fā)光層由多個不同材料的層構(gòu)成的情況等價。

當將介質(zhì)對模擬導波模式的光的有效折射率設(shè)定為n_eff時，滿足n_a＜n_eff＜n_wav。這里，n_a是空氣的折射率。如果認為模擬導波模式的光為在光致發(fā)光層的內(nèi)部一邊以入射角θ全反射一邊傳播的光，則有效折射率n_eff可寫作n_eff＝n_wavsinθ。另外，有效折射率n_eff由存在于模擬導波模式的電場分布的區(qū)域中的介質(zhì)的折射率確定，因此例如在透光層形成了亞微米結(jié)構(gòu)的情況下，不僅依賴于光致發(fā)光層的折射率，還依賴于透光層的折射率。另外，由于根據(jù)模擬導波模式的偏振方向(TE模式和TM模式)的不同，電場的分布不同，因此在TE模式和TM模式之間，有效折射率n_eff可以不同。

亞微米結(jié)構(gòu)形成在光致發(fā)光層和透光層中的至少一者上。在光致發(fā)光層與透光層互相接觸時，也可以在光致發(fā)光層與透光層的界面上形成亞微米結(jié)構(gòu)。此時，光致發(fā)光層和透光層具有亞微米結(jié)構(gòu)。光致發(fā)光層也可以不具有亞微米結(jié)構(gòu)。此時，具有亞微米結(jié)構(gòu)的透光層以與光致發(fā)光層接近的方式配置。這里，透光層(或其亞微米結(jié)構(gòu))與光致發(fā)光層接近典型而言是指：它們之間的距離為波長λ_a的一半以下。由此，導波模式的電場達到亞微米結(jié)構(gòu)，形成模擬導波模式。但是，在透光層的折射率比光致發(fā)光層的折射率大時，即使不滿足上述關(guān)系，光也到達透光層，因此透光層的亞微米結(jié)構(gòu)與光致發(fā)光層之間的距離可以超過波長λ_a的一半。本說明書中，在光致發(fā)光層與透光層處于導波模式的電場到達亞微米結(jié)構(gòu)、形成模擬導波模式那樣的配置關(guān)系的情況下，有時表示兩者互相關(guān)聯(lián)。

當亞微米結(jié)構(gòu)如上所述滿足λ_a/n_wav-a＜D_int＜λ_a的關(guān)系時，在利用可見光的用途中，表面結(jié)構(gòu)具有大小為亞微米量級的特征。亞微米結(jié)構(gòu)例如如以下詳細說明的實施方式的發(fā)光器件中那樣，可以包含至少一個周期結(jié)構(gòu)。當將周期設(shè)定為p_a時，至少一個周期結(jié)構(gòu)成立λ_a/n_wav-a＜p_a＜λ_a的關(guān)系。即，亞微米結(jié)構(gòu)具有相鄰的凸部之間的距離D_int為p_a且固定的周期結(jié)構(gòu)。如果亞微米結(jié)構(gòu)包含這樣的周期結(jié)構(gòu)，則模擬導波模式的光通過一邊傳播一邊與周期結(jié)構(gòu)反復相互作用，被亞微米結(jié)構(gòu)衍射。這與在自由空間傳播的光通過周期結(jié)構(gòu)而衍射的現(xiàn)象不同，而是光一邊導波(即，一邊反復全反射)一邊與周期結(jié)構(gòu)作用的現(xiàn)象。因此，即使由周期結(jié)構(gòu)引起的相移小(即，即使周期結(jié)構(gòu)的高度小)，也能夠高效地引起光的衍射。

如果利用如上所述的機理，則通過由模擬導波模式增強電場的效果，光致發(fā)光的發(fā)光效率增大，并且產(chǎn)生的光與模擬導波模式結(jié)合。模擬導波模式的光的前進角度僅彎曲被周期結(jié)構(gòu)規(guī)定的衍射角度。通過利用該現(xiàn)象，能夠向特定方向射出特定波長的光。即，與不存在周期結(jié)構(gòu)時相比，指向性顯著提高。進而，在TE和TM模式中，有效折射率n_eff(＝n_wavsinθ)不同，因此還能夠同時得到高偏振光的選擇性。例如，如后面實驗例所示，能夠得到向正面方向射出強的特定波長(例如610nm)的直線偏振光(例如TM模式)的發(fā)光器件。此時，向正面方向射出的光的指向角例如低于15°。這里，“指向角”對于所射出的特定波長的直線偏振光定義為強度最大方向與強度為最大強度的50％的方向之間的角度。即，指向角為將強度最大方向設(shè)成0°時的單側(cè)的角度。這樣，本申請的實施方式中的周期結(jié)構(gòu)(即表面結(jié)構(gòu))不對特定波長為λ_a的光的指向角進行限制。換言之，與不具有周期結(jié)構(gòu)時相比，將該波長為λ_a的光的布光設(shè)定為狹角。有時將這樣的與不存在周期結(jié)構(gòu)時相比指向角減少了的布光稱為“狹角布光”。本申請的實施方式中的周期結(jié)構(gòu)對波長為λ_a的光的指向角進行限制，但并不是以狹角射出全部波長為λ_a的光。例如，在后述的圖29所示的例子中，波長為λ_a的光還向偏離了強度最大方向的角度(例如20°～70°)的方向略微射出。然而，整體上，波長為λ_a的出射光集中在0°～20°的范圍，指向角被限制。

另外，本申請的典型實施方式中的周期結(jié)構(gòu)與常規(guī)的衍射光柵不同，具有比光的波長λ_a短的周期。常規(guī)的衍射光柵具有比光的波長λ_a足夠長的周期，其結(jié)果是使得特定波長的光分成0次光(即，透射光)、±1次衍射光等多個衍射光來射出。對于這樣的衍射光柵而言，高次衍射光產(chǎn)生在0次光的兩側(cè)。衍射光柵中產(chǎn)生在0次光的兩側(cè)的高次衍射光使得狹角布光難以實現(xiàn)。換言之，現(xiàn)有的衍射光柵對于將光的指向角限制為規(guī)定角度(例如15°左右)這樣的本申請的實施方式?jīng)]有起到特有效果。就這一點來說，本申請的實施方式中的周期結(jié)構(gòu)具有與現(xiàn)有的衍射光柵顯著不同的性質(zhì)。

如果亞微米結(jié)構(gòu)的周期性降低，則指向性、發(fā)光效率、偏振度和波長選擇性變?nèi)?。只要根?jù)需要調(diào)整亞微米結(jié)構(gòu)的周期性就行。周期結(jié)構(gòu)既可以為偏振光的選擇性高的一維周期結(jié)構(gòu)，也可以是能夠減小偏振度的二維周期結(jié)構(gòu)。

亞微米結(jié)構(gòu)可以包含多個周期結(jié)構(gòu)。多個周期結(jié)構(gòu)例如周期(間距)互相不同?；蛘?，多個周期結(jié)構(gòu)例如具有周期性的方向(軸)互相不同。多個周期結(jié)構(gòu)既可以形成在同一個面內(nèi)，也可以層疊。當然，發(fā)光器件可以具有多個光致發(fā)光層和多個透光層，它們也可以具有多個亞微米結(jié)構(gòu)。

亞微米結(jié)構(gòu)不僅能夠用于控制光致發(fā)光層所發(fā)出的光，而且還能夠用于將激發(fā)光高效地導向光致發(fā)光層。即，激發(fā)光被亞微米結(jié)構(gòu)衍射，與將光致發(fā)光層和透光層導波的模擬導波模式結(jié)合，由此能夠高效地激發(fā)光致發(fā)光層。只要使用當將激發(fā)光致發(fā)光材料的光在空氣中的波長設(shè)定為λ_ex、將光致發(fā)光層對該激發(fā)光的折射率設(shè)定為n_wav-ex時成立λ_ex/n_wav-ex＜D_int＜λ_ex的關(guān)系的亞微米結(jié)構(gòu)就行。n_wav-ex是光致發(fā)光材料對激發(fā)波長的折射率?？梢允褂镁哂挟攲⒅芷谠O(shè)定為p_ex時成立λ_ex/n_wav-ex＜p_ex＜λ_ex的關(guān)系的周期結(jié)構(gòu)的亞微米結(jié)構(gòu)。激發(fā)光的波長λ_ex例如是450nm，但也可以為比可見光短的波長。在激發(fā)光的波長處于可見光的范圍內(nèi)的情況下，也可以設(shè)定為與光致發(fā)光層所發(fā)出的光一起射出激發(fā)光。

[2.作為本申請的基礎(chǔ)的認識]

在說明本申請的具體實施方式之前，首先對作為本申請的基礎(chǔ)的認識進行說明，接著對具有光致發(fā)光層的發(fā)光器件的例示構(gòu)成進行說明。如上所述，熒光燈、白色LED等所使用的光致發(fā)光材料各向同性地發(fā)光。為了使用光致發(fā)光材料用光照射特定方向，通常需要反射器、透鏡等光學部件。然而，如果光致發(fā)光層自身以指向性地發(fā)光，則例如能夠減小透鏡，由此能夠大幅縮小光學設(shè)備或器具的大小。本申請的發(fā)明者們根據(jù)這樣的設(shè)想，為了得到指向性發(fā)光，詳細研究了光致發(fā)光層的構(gòu)成。

本申請的發(fā)明者們首先認為：為了使來自光致發(fā)光層的光偏向特定方向，要使發(fā)光本身具有特定方向性。作為表征發(fā)光的指標的發(fā)光率Γ根據(jù)費米的黃金法則，由以下的式(1)表示。

式(1)中，r是表示位置的矢量，λ是光的波長，d是偶極矢量，E是電場矢量，ρ是狀態(tài)密度。就除了一部分結(jié)晶性物質(zhì)以外的多種物質(zhì)而言，偶極矢量d具有隨機的方向性。另外，在光致發(fā)光層的尺寸和厚度比光的波長足夠大的情況下，電場E的大小也不依賴于朝向而基本固定。因此，在絕大多數(shù)情況下，<(d·E(r))>²的值不依賴于方向。即，發(fā)光率Γ不依賴于方向而固定。因此，在絕大多數(shù)情況下，光致發(fā)光層各向同性地發(fā)光。

另一方面，為了由式(1)得到各向異性的發(fā)光，需要花工夫進行使偶極矢量d匯集在特定方向或者增強電場矢量的特定方向的成分中的任意一種。通過花工夫進行它們中的任意一種，能夠?qū)崿F(xiàn)指向性發(fā)光。在本申請的實施方式中，利用通過將光封閉在光致發(fā)光層中的效果來將特定方向的電場成分增強的模擬導波模式。對于用于此的構(gòu)成進行了研究，以下說明詳細分析的結(jié)果。

[3.僅增強特定方向的電場的構(gòu)成]

本申請的發(fā)明者們認為要使用電場強的導波模式對發(fā)光進行控制。通過設(shè)定為導波結(jié)構(gòu)本身含有光致發(fā)光材料的構(gòu)成，能夠使得所產(chǎn)生的光與導波模式結(jié)合。但是，如果僅使用光致發(fā)光材料形成導波結(jié)構(gòu)，則由于發(fā)出的光成為導波模式，因此向正面方向幾乎出不來光。于是，本申請的發(fā)明者們認為要對包含光致發(fā)光材料的波導和周期結(jié)構(gòu)進行組合。在周期結(jié)構(gòu)與波導接近、光的電場一邊與周期結(jié)構(gòu)重疊一邊導波的情況下，通過周期結(jié)構(gòu)的作用，形成模擬導波模式。即，該模擬導波模式是被周期結(jié)構(gòu)所限制的導波模式，其特征在于，電場振幅的波腹以與周期結(jié)構(gòu)的周期相同的周期產(chǎn)生。該模式是通過光被封閉在導波結(jié)構(gòu)中從而電場向特定方向被增強的模式。進而，通過該模式與周期結(jié)構(gòu)進行相互作用，通過衍射效果轉(zhuǎn)換為特定方向的傳播光。因此，能夠向波導外部射出光。進而，由于除了模擬導波模式以外的光被封閉在波導內(nèi)的效果小，因此電場不被增強。所以，大多數(shù)發(fā)光與具有大的電場成分的模擬導波模式結(jié)合。

即，本申請的發(fā)明者們認為通過由包含光致發(fā)光材料的光致發(fā)光層(或者具有光致發(fā)光層的導波層)構(gòu)成以與周期結(jié)構(gòu)接近的方式設(shè)置的波導，使所產(chǎn)生的光與轉(zhuǎn)換為特定方向的傳播光的模擬導波模式結(jié)合，實現(xiàn)具有指向性的光源。

作為導波結(jié)構(gòu)的簡便構(gòu)成，著眼于平板型波導。平板型波導是指光的導波部分具有平板結(jié)構(gòu)的波導。圖30是示意性地表示平板型波導的一個例子的立體圖。在圖30所示的波導110S的折射率比支撐波導110S的基板140的折射率高時，存在在波導110S內(nèi)傳播的光的模式。通過將這樣的平板型波導設(shè)定為包含光致發(fā)光層的構(gòu)成，由于由發(fā)光點產(chǎn)生的光的電場與導波模式的電場大幅重合，因此能夠使光致發(fā)光層中產(chǎn)生的光的大部分與導波模式結(jié)合。進而，通過將光致發(fā)光層的厚度設(shè)定為光的波長程度，能夠作出僅存在電場振幅大的導波模式的狀況。

進而，在周期結(jié)構(gòu)與光致發(fā)光層接近的情況下，通過導波模式的電場與周期結(jié)構(gòu)相互作用而形成模擬導波模式。即使在光致發(fā)光層由多個層構(gòu)成的情況下，只要導波模式的電場達到周期結(jié)構(gòu)，就會形成模擬導波模式。不需要光致發(fā)光層全部都為光致發(fā)光材料，只要其至少一部分區(qū)域具有發(fā)光的作用就行。

另外，在由金屬形成周期結(jié)構(gòu)的情況下，形成導波模式和基于等離子體共振效應的模式，該模式具有與上面所述的模擬導波模式不同的性質(zhì)。另外，該模式由于由金屬導致的吸收多，因此損失變大，發(fā)光增強的效果變小。因此，作為周期結(jié)構(gòu)，優(yōu)選使用吸收少的電介質(zhì)。

本申請的發(fā)明者們首先研究了使所產(chǎn)生的光與通過在這樣的波導的表面形成周期結(jié)構(gòu)而能夠作為特定角度方向的傳播光射出的模擬導波模式結(jié)合。圖1A是示意性地表示具有這樣的波導(例如光致發(fā)光層)110和表面結(jié)構(gòu)(例如透光層的一部分)120的發(fā)光器件100的一個例子的立體圖。以下，在透光層形成有周期結(jié)構(gòu)的情況下(即，在透光層形成有周期性的亞微米結(jié)構(gòu)的情況下)，有時將透光層120稱為表面結(jié)構(gòu)120。在該例子中，表面結(jié)構(gòu)120是各自在y方向延伸的條紋狀的多個凸部在x方向上等間隔排列而成的一維周期結(jié)構(gòu)。圖1B是將該發(fā)光器件100用與xz面平行的平面切斷時的剖視圖。如果以與波導110接觸的方式設(shè)置周期p的周期結(jié)構(gòu)，則面內(nèi)方向的具有波數(shù)k_wav的模擬導波模式被轉(zhuǎn)換為波導外的傳播光，該波數(shù)k_out能夠用以下的式(2)表示。

式(2)中的m為整數(shù)，表示衍射的次數(shù)。

這里，為了簡化起見，近似地將在波導內(nèi)導波的光看作是以角度θ_wav傳播的光線，成立以下的式(3)和(4)。

在這些式子中，λ₀是光在空氣中的波長，n_wav是波導的折射率，n_out是出射側(cè)的介質(zhì)的折射率，θ_out是光射出到波導外的基板或空氣時的出射角度。由式(2)～(4)可知，出射角度θ_out能夠用以下的式(5)表示。

n_outsinθ_out＝n_wavsinθ_wav-mλ₀/p (5)

由式(5)可知，在n_wavsinθ_wav＝mλ₀/p成立時，θ_out＝0，能夠使光向與波導的面垂直的方向(即，正面)射出。

根據(jù)如上的原理，可以認為通過使所產(chǎn)生的光與特定模擬導波模式結(jié)合，進而利用周期結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為特定出射角度的光，能夠使強的光向該方向射出。

為了實現(xiàn)如上所述的狀況，有幾個制約條件。首先，為了使模擬導波模式存在，需要在波導內(nèi)傳播的光全反射。用于此的條件用以下的式(6)表示。

n_out＜n_wavsinθ_wav (6)

為了使該模擬導波模式通過周期結(jié)構(gòu)衍射并使光射出到波導外，式(5)中需要-1＜sinθ_out＜1。因此，需要滿足以下的式(7)。

對此，如果考慮式(6)，則可知只要成立以下的式(8)就行。

進而，為了使得由波導110射出的光的方向為正面方向(θ_out＝0)，由式(5)可知需要以下的式(9)。

p＝mλ₀/(n_wavsinθ_wav) (9)

由式(9)和式(6)可知，必要條件為以下的式(10)。

另外，在設(shè)置如圖1A和圖1B所示的周期結(jié)構(gòu)的情況下，由于m為2以上的高次的衍射效率低，所以只要以m＝1的一次衍射光為重點進行設(shè)計就行。因此，就本申請的典型實施方式中的周期結(jié)構(gòu)而言，設(shè)定為m＝1，以滿足將式(10)變形得到的以下的式(11)的方式，確定周期p。

如圖1A和圖1B所示，在波導(光致發(fā)光層)110不與透明基板接觸的情況下，n_out為空氣的折射率(約1.0)，因此只要以滿足以下的式(12)的方式確定周期p就行。

另一方面，可以采用如圖1C和圖1D所例示的那樣在基板140上形成有作為波導110的光致發(fā)光層和表面結(jié)構(gòu)120的結(jié)構(gòu)。作為基板140，典型地使用透明基板。以下，有時將基板140稱為透明基板140。

在透明基板140上形成了波導110和表面結(jié)構(gòu)120的情況下，基板的折射率n_s比空氣的折射率大，因此只要以滿足式(11)中設(shè)定為n_out＝n_s得到的下式(13)的方式確定周期p就行。

另外，式(12)、(13)假定了式(10)中m＝1的情況，但也可以m≥2。即，在如圖1A和圖1B所示發(fā)光器件100的兩面與空氣層接觸的情況下，只要將m設(shè)定為1以上的整數(shù)并以滿足以下的式(14)的方式設(shè)定周期p就行。

同樣地，在如圖1C和圖1D所示的發(fā)光器件100a那樣將作為波導110的光致發(fā)光層形成在透明基板140上的情況下，只要以滿足以下的式(15)的方式設(shè)定周期p就行。

通過以滿足以上的不等式的方式確定周期結(jié)構(gòu)的周期p，能夠使由光致發(fā)光層產(chǎn)生的光向正面方向射出，因此能夠?qū)崿F(xiàn)具有指向性的發(fā)光裝置。另外，以下有時將波導110稱為光致發(fā)光層110。

[4.通過計算進行的驗證]

[4-1.周期、波長依賴性]

本申請的發(fā)明者們利用光學解析驗證了如上那樣向特定方向射出光實際上是否可能。光學解析通過使用了Cybernet公司的DiffractMOD的計算來進行。這些計算中，在對發(fā)光器件由外部垂直地射入光時，通過計算光致發(fā)光層中的光吸收的增減，求出向外部垂直地射出的光的增強度。由外部射入的光與模擬導波模式結(jié)合而被光致發(fā)光層吸收的過程對應于：對與光致發(fā)光層中的發(fā)光和模擬導波模式結(jié)合而轉(zhuǎn)換為向外部垂直地射出的傳播光的過程相反的過程進行計算。另外，在模擬導波模式的電場分布的計算中，也同樣計算由外部射入光時的電場。

將光致發(fā)光層的厚度設(shè)定為1μm，將光致發(fā)光層的折射率設(shè)定為n_wav＝1.8，將周期結(jié)構(gòu)的高度設(shè)定為50nm，將周期結(jié)構(gòu)的折射率設(shè)定為1.5，分別改變發(fā)光波長和周期結(jié)構(gòu)的周期，計算向正面方向射出的光的增強度，將其結(jié)果表示在圖2中。計算模型如圖1A所示，設(shè)定為在y方向上為均勻的一維周期結(jié)構(gòu)、光的偏振為具有與y方向平行的電場成分的TM模式，由此進行計算。由圖2的結(jié)果可知，增強度的峰在某個特定波長和周期的組合中存在。另外，在圖2中，增強度的大小用顏色的深淺來表示，深(即黑)的增強度大，淺(即白)的增強度小。

在上述的計算中，周期結(jié)構(gòu)的截面設(shè)定為如圖1B所示的矩形。圖3表示圖示式(10)中的m＝1和m＝3的條件的圖表。比較圖2和圖3可知，圖2中的峰位置存在于與m＝1和m＝3相對應的地方。m＝1的強度強是因為，相比于三次以上的高次衍射光，一次衍射光的衍射效率高。不存在m＝2的峰是因為，周期結(jié)構(gòu)中的衍射效率低。

在圖3所示的分別與m＝1和m＝3相對應的區(qū)域內(nèi)，圖2中能夠確認存在多個線?？梢哉J為這是因為存在多個模擬導波模式。

[4-2.厚度依賴性]

圖4是表示將光致發(fā)光層的折射率設(shè)定為n_wav＝1.8、將周期結(jié)構(gòu)的周期設(shè)定為400nm、將高度設(shè)定為50nm、將折射率設(shè)定為1.5并改變發(fā)光波長和光致發(fā)光層的厚度t來計算向正面方向輸出的光的增強度的結(jié)果的圖。可知當光致發(fā)光層的厚度t為特定值時，光的增強度達到峰值。

將在圖4中存在峰的波長為600nm、厚度t＝238nm、539nm時對向x方向?qū)Рǖ哪Ｊ降碾妶龇植歼M行計算的結(jié)果分別表示在圖5A和圖5B中。為了比較，對于不存在峰的t＝300nm的情況進行了相同的計算，將其結(jié)果表示在圖5C中。計算模型與上述同樣，設(shè)定為在y方向為均勻的一維周期結(jié)構(gòu)。在各圖中，越黑的區(qū)域，表示電場強度越高；越白的區(qū)域，表示電場強度越低。在t＝238nm、539nm時有高的電場強度分布，而在t＝300nm時整體上電場強度低。這是因為，在t＝238nm、539nm的情況下，存在導波模式，光被較強地封閉。進而，可以觀察出如下特征：在凸部或凸部的正下方，必然存在電場最強的部分(波腹)，產(chǎn)生與表面結(jié)構(gòu)120(該例子中為周期結(jié)構(gòu))相關(guān)的電場。即，可知根據(jù)表面結(jié)構(gòu)120的配置，可以得到導波的模式。另外，比較t＝238nm的情況和t＝539nm的情況，可知是z方向的電場的波節(jié)(白色部分)的數(shù)目僅差一個的模式。

[4-3.偏振光依賴性]

接著，為了確認偏振光依賴性，以與圖2的計算相同的條件，對于光的偏振為具有與y方向垂直的電場成分的TE模式時進行了光的增強度的計算。本計算的結(jié)果表示在圖6中。與TM模式時(圖2)相比，盡管峰位置多少有變化，但峰位置仍舊處于圖3所示的區(qū)域內(nèi)。因此，確認了本實施方式的構(gòu)成對于TM模式、TE模式中的任意一種偏振光都有效。

[4-4.二維周期結(jié)構(gòu)]

進而，進行了基于二維周期結(jié)構(gòu)的效果的研究。圖7A是表示凹部和凸部在x方向和y方向這兩方向排列而成的二維表面結(jié)構(gòu)120’的一部分的俯視圖。圖中的黑色區(qū)域表示凸部，白色區(qū)域表示凹部。在這樣的二維周期結(jié)構(gòu)中，需要考慮x方向和y方向這兩方向的衍射。就僅x方向或者僅y方向的衍射而言，與一維時相同但也存在具有x、y兩方向的成分的方向(例如傾斜45°方向)的衍射，因此能夠期待得到與一維時不同的結(jié)果。將對于這樣的二維周期結(jié)構(gòu)計算光的增強度得到的結(jié)果表示在圖7B中。除了周期結(jié)構(gòu)以外的計算條件與圖2的條件相同。如圖7B所示，除了圖2所示的TM模式的峰位置以外，還觀測到了與圖6所示的TE模式中的峰位置一致的峰位置。該結(jié)果表示：基于二維周期結(jié)構(gòu)，TE模式也通過衍射被轉(zhuǎn)換而輸出。另外，對于二維周期結(jié)構(gòu)而言，還需要考慮x方向和y方向這兩方向同時滿足一次衍射條件的衍射。這樣的衍射光向與周期p的倍(即，2^1/2倍)的周期相對應的角度的方向射出。因此，除了一維周期結(jié)構(gòu)時的峰以外，還可以考慮在周期p的倍的周期也產(chǎn)生峰。圖7B中，也能夠確認到這樣的峰。

作為二維周期結(jié)構(gòu)，不限于如圖7A所示的x方向和y方向的周期相等的四方點陣的結(jié)構(gòu)，也可以是如圖18A和圖18B所示的排列六邊形或三角形的點陣結(jié)構(gòu)。另外，根據(jù)方位方向也可以為(例如四方點陣時x方向和y方向)的周期不同的結(jié)構(gòu)。

如上所述，本實施方式確認了：利用基于周期結(jié)構(gòu)的衍射現(xiàn)象，能夠?qū)⑼ㄟ^周期結(jié)構(gòu)和光致發(fā)光層所形成的特征性的模擬導波模式的光僅向正面方向選擇性地射出。在這樣的構(gòu)成的基礎(chǔ)上，通過用紫外線或藍色光等激發(fā)光使光致發(fā)光層激發(fā)，可以得到具有指向性的發(fā)光。

[5.周期結(jié)構(gòu)和光致發(fā)光層的構(gòu)成的研究]

接著，對于改變周期結(jié)構(gòu)和光致發(fā)光層的構(gòu)成、折射率等各種條件時的效果進行說明。

[5-1.周期結(jié)構(gòu)的折射率]

首先，對于周期結(jié)構(gòu)的折射率進行研究。將光致發(fā)光層的厚度設(shè)定為200nm，將光致發(fā)光層的折射率設(shè)定為n_wav＝1.8，將表面結(jié)構(gòu)設(shè)定為如圖1A所示那樣的在y方向上均勻的一維周期結(jié)構(gòu)，將高度設(shè)定為50nm，將周期設(shè)定為400nm，光的偏振為具有與y方向平行的電場成分的TM模式，由此進行計算。將改變發(fā)光波長和周期結(jié)構(gòu)的折射率計算向正面方向輸出的光的增強度得到的結(jié)果表示在圖8中。另外，將以相同的條件將光致發(fā)光層的厚度設(shè)定為1000nm時的結(jié)果表示在圖9中。

首先，著眼于光致發(fā)光層的厚度，可知與厚度為200nm時(圖8)相比，厚度為1000nm時(圖9)相對于周期結(jié)構(gòu)的折射率變化的光強度達到峰值的波長(稱為峰值波長)的位移更小。這是因為，光致發(fā)光層的厚度越小，模擬導波模式越容易受到周期結(jié)構(gòu)的折射率的影響。即，周期結(jié)構(gòu)的折射率越高，有效折射率越大，相應地峰值波長越向長波長側(cè)位移，但該影響在膜厚越小時越明顯。另外，有效折射率由存在于模擬導波模式的電場分布的區(qū)域中的介質(zhì)的折射率決定。

接著，著眼于相對于周期結(jié)構(gòu)的折射率變化的峰的變化，可知折射率越高，則峰越寬，強度越降低。這是因為周期結(jié)構(gòu)的折射率越高，則模擬導波模式的光放出到外部的速率越高，因此封閉光的效果減少，即，Q值變低。為了保持高的峰強度，只要設(shè)定為利用封閉光的效果高(即Q值高)的模擬導波模式適度地將光放出到外部的構(gòu)成就行。可知為了實現(xiàn)該構(gòu)成，優(yōu)選將折射率與光致發(fā)光層的折射率相比不過大的材料用于周期結(jié)構(gòu)。因此，為了將峰強度和Q值提高一定程度，只要將構(gòu)成周期結(jié)構(gòu)的電介質(zhì)(即，透光層)的折射率設(shè)定為光致發(fā)光層的折射率的同等以下就行。光致發(fā)光層包含除了光致發(fā)光材料以外的材料時也是同樣的。

[5-2.周期結(jié)構(gòu)的高度]

接著，對于周期結(jié)構(gòu)的高度進行研究。將光致發(fā)光層的厚度設(shè)定為1000nm，將光致發(fā)光層的折射率設(shè)定為n_wav＝1.8，表面結(jié)構(gòu)為如圖1A所示的那樣的在y方向上均勻的一維周期結(jié)構(gòu)，并且將折射率設(shè)定為n_p＝1.5，將周期設(shè)定為400nm，光的偏振為具有與y方向平行的電場成分的TM模式，由此進行計算。將改變發(fā)光波長和周期結(jié)構(gòu)的高度計算向正面方向輸出的光的增強度的結(jié)果表示在圖10中。將以相同的條件將周期結(jié)構(gòu)的折射率設(shè)定為n_p＝2.0時的計算結(jié)果表示在圖11中。可知在圖10所示的結(jié)果中，在某種程度以上的高度，峰強度、Q值(即，峰的線寬)不變化，而在圖11所示的結(jié)果中，周期結(jié)構(gòu)的高度越大，峰強度和Q值越低。這是因為，在光致發(fā)光層的折射率n_wav比周期結(jié)構(gòu)的折射率n_p高的情況(圖10)下，光進行全反射，因此僅模擬導波模式的電場的溢出(瞬逝)部分與周期結(jié)構(gòu)相互作用。在周期結(jié)構(gòu)的高度足夠大的情況下，即使高度變化到更高，電場的瞬逝部分與周期結(jié)構(gòu)的相互作用的影響也是固定的。另一方面，在光致發(fā)光層的折射率n_wav比周期結(jié)構(gòu)的折射率n_p低的情況(圖11)下，由于光不全反射而到達周期結(jié)構(gòu)的表面，因此周期結(jié)構(gòu)的高度越大，越受其影響。僅觀察圖11，可知高度為100nm左右就足夠，在超過150nm的區(qū)域，峰強度和Q值降低。因此，在光致發(fā)光層的折射率n_wav比周期結(jié)構(gòu)的折射率n_p低的情況下，為了使峰強度和Q值某種程度提高，只要將周期結(jié)構(gòu)的高度設(shè)定為150nm以下就行。

[5-3.偏振方向]

接著，對于偏振方向進行研究。將以與圖9所示的計算相同的條件設(shè)定為光的偏振為具有與y方向垂直的電場成分的TE模式進行計算得到的結(jié)果表示在圖12中。在TE模式時，由于模擬導波模式的電場溢出比TM模式的電場溢出大，因此容易受到由周期結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響。所以，在周期結(jié)構(gòu)的折射率n_p大于光致發(fā)光層的折射率n_wav的區(qū)域，峰強度和Q值的降低比TM模式明顯。

[5-4.光致發(fā)光層的折射率]

接著，對于光致發(fā)光層的折射率進行研究。將以與圖9所示的計算相同的條件將光致發(fā)光層的折射率n_wav變更為1.5時的結(jié)果表示在圖13中?？芍词故枪庵掳l(fā)光層的折射率n_wav為1.5的情況下，也可以得到大致與圖9同樣的效果。但是，可知波長為600nm以上的光沒有向正面方向射出。這是因為，根據(jù)式(10)，λ₀＜n_wav×p/m＝1.5×400nm/1＝600nm。

由以上的分析可知，在將周期結(jié)構(gòu)的折射率設(shè)定為與光致發(fā)光層的折射率同等以下或者周期結(jié)構(gòu)的折射率為光致發(fā)光層的折射率以上的情況下，只要將高度設(shè)定為150nm以下就能夠提高峰強度和Q值。

[6.變形例]

以下，對發(fā)光器件的實施方式的變形例進行說明。

[6-1.具有基板的構(gòu)成]

如圖1C和圖1D所示，發(fā)光器件也可以具有在透明基板140之上形成有光致發(fā)光層110和表面結(jié)構(gòu)120的結(jié)構(gòu)。為了制作這樣的發(fā)光器件100a，可以考慮如下的方法：首先，在透明基板140上由構(gòu)成光致發(fā)光層110的光致發(fā)光材料(根據(jù)需要包含基質(zhì)材料；以下同)形成薄膜，在其之上形成表面結(jié)構(gòu)120。在這樣的構(gòu)成中，為了通過光致發(fā)光層110和表面結(jié)構(gòu)120而使其具有將光向特定方向射出的作用，透明基板140的折射率n_s需要設(shè)定為光致發(fā)光層的折射率n_wav以下。在將透明基板140以與光致發(fā)光層110相接觸的方式設(shè)置的情況下，需要以滿足式(10)中的出射介質(zhì)的折射率n_out設(shè)定為n_s的式(15)來設(shè)定周期p。

為了確認上述內(nèi)容，進行了在折射率為1.5的透明基板140之上設(shè)置有與圖2所示的計算相同條件的光致發(fā)光層110和表面結(jié)構(gòu)120時的計算。本計算的結(jié)果表示在圖14中。與圖2的結(jié)果同樣地，能夠確認對于每個波長以特定周期出現(xiàn)光強度的峰，但可知峰出現(xiàn)的周期的范圍與圖2的結(jié)果不同。對此，將式(10)的條件設(shè)定為n_out＝n_s得到的式(15)的條件表示在圖15中。圖14中可知在與圖15所示的范圍相對應的區(qū)域內(nèi)，出現(xiàn)光強度的峰。

因此，對于在透明基板140上設(shè)置有光致發(fā)光層110和表面結(jié)構(gòu)120的發(fā)光器件100a而言，在滿足式(15)的周期p的范圍可以獲得效果，在滿足式(13)的周期p的范圍可以得到特別顯著的效果。

[6-2.具有激發(fā)光源的發(fā)光裝置]

圖16是表示具備圖1A、1B所示的發(fā)光器件100和使激發(fā)光射入光致發(fā)光層110的光源180的發(fā)光裝置200的構(gòu)成例的圖。如上所述，本申請的構(gòu)成通過使光致發(fā)光層被紫外線或藍色光等激發(fā)光激發(fā)，得到具有指向性的發(fā)光。通過設(shè)置以射出這樣的激發(fā)光的方式構(gòu)成的光源180，能夠?qū)崿F(xiàn)具有指向性的發(fā)光裝置200。由光源180射出的激發(fā)光的波長典型地為紫外或藍色區(qū)域的波長，但不限于這些，可以根據(jù)構(gòu)成光致發(fā)光層110的光致發(fā)光材料適當確定。另外，在圖16中，光源180被配置為由光致發(fā)光層110的下表面射入激發(fā)光，但不限于這樣的例子，例如也可以由光致發(fā)光層110的上表面射入激發(fā)光。激發(fā)光還可以由相對于與光致發(fā)光層110的主面(即，上表面或下表面)垂直的方向傾斜了的方向(即，斜著)射入。使激發(fā)光以在光致發(fā)光層110內(nèi)產(chǎn)生全反射的角度斜著射入，由此能夠使光致發(fā)光層110更高效地發(fā)光。

也有通過使激發(fā)光與模擬導波模式結(jié)合來使光高效地射出的方法。圖17A～圖17D是用于說明這樣的方法的圖。在該例子中，與圖1C、1D所示的構(gòu)成同樣地，在透明基板140上形成有光致發(fā)光層110和表面結(jié)構(gòu)120。首先，如圖17A所示，為了增強發(fā)光，確定x方向的周期p_x；接著，如圖17B所示，為了使激發(fā)光與模擬導波模式結(jié)合，確定y方向的周期p_y。周期p_x以滿足在式(10)中將p置換為p_x后的條件的方式確定。另一方面，周期p_y以將m設(shè)定為1以上的整數(shù)、將激發(fā)光的波長設(shè)定為λ_ex、將與光致發(fā)光層110接觸的介質(zhì)中除了表面結(jié)構(gòu)120以外折射率最高的介質(zhì)的折射率設(shè)定為n_out并滿足以下的式(16)的方式確定。

這里，n_out在圖17B的例子中為透明基板140的n_s，但在如圖16所示不設(shè)置透明基板140的構(gòu)成中，為空氣的折射率(約1.0)。

特別是，如果設(shè)定為m＝1以滿足下式(17)的方式確定周期p_y，則能夠進一步提高將激發(fā)光轉(zhuǎn)換為模擬導波模式的效果。

這樣，通過以滿足式(16)的條件(特別是式(17)的條件)的方式設(shè)定周期p_y，能夠?qū)⒓ぐl(fā)光轉(zhuǎn)換為模擬導波模式。其結(jié)果是，能夠使光致發(fā)光層110有效地吸收波長為λ_ex的激發(fā)光。

圖17C和17D分別是表示相對于圖17A和17B所示的結(jié)構(gòu)射入光時對每個波長計算光被吸收的比例的結(jié)果的圖。在該計算中，設(shè)定為p_x＝365nm、p_y＝265nm，將來自光致發(fā)光層110的發(fā)光波長λ設(shè)定為約600nm，將激發(fā)光的波長λ_ex設(shè)定為約450nm，將光致發(fā)光層110的消光系數(shù)設(shè)定為0.003。如圖17D所示，不僅對由光致發(fā)光層110產(chǎn)生的光，而且對于作為激發(fā)光的約450nm的光也顯示高的吸收率。這是因為，通過將射入的光有效地轉(zhuǎn)換為模擬導波模式，能夠使光致發(fā)光層所吸收的比例增大。另外，雖然即使對作為發(fā)光波長的約600nm，吸收率也增大，但這如果在約600nm的波長的光射入該結(jié)構(gòu)的情況下，則同樣被有效地轉(zhuǎn)換為模擬導波模式。

圖17B所示的表面結(jié)構(gòu)120為在x方向和y方向分別具有周期不同的結(jié)構(gòu)(稱為周期成分)的二維周期結(jié)構(gòu)。這樣，通過使用具有多個周期成分的二維周期結(jié)構(gòu)，能夠提高激發(fā)效率，并且提高出射強度。另外，圖17A、17B中是使激發(fā)光由基板140側(cè)射入，但即使由表面結(jié)構(gòu)120側(cè)射入也可以得到相同效果。

進而，作為具有多個周期成分的二維周期結(jié)構(gòu)，也可以采用如圖18A或圖18B所示的構(gòu)成。通過設(shè)定為如圖18A所示將具有六邊形的平面形狀的多個凸部或凹部周期性地排列而成的構(gòu)成或如圖18B所示將具有三角形的平面形狀的多個凸部或凹部周期性地排列而成的構(gòu)成，能夠確定可視為周期的多個主軸(圖的例子中為軸1～3)。因此，能夠?qū)τ诟鱾€軸向分配不同的周期?？梢詾榱颂岣叨鄠€波長的光的指向性分別設(shè)定這些周期，也可以為了高效地吸收激發(fā)光而分別設(shè)定這些周期。在任何一種情況下，都以滿足相當于式(10)的條件的方式設(shè)定各周期。

[6-3.透明基板上的周期結(jié)構(gòu)]

如圖19A和圖19B所示，可以在透明基板140上形成表面結(jié)構(gòu)120a，在其之上設(shè)置光致發(fā)光層110。在圖19A的構(gòu)成例中，以追隨基板140上的由凹凸構(gòu)成的表面結(jié)構(gòu)120a的方式形成光致發(fā)光層110。其結(jié)果是，在光致發(fā)光層110的表面也形成有相同周期的表面結(jié)構(gòu)120b。另一方面，在圖19B的構(gòu)成例中，使光致發(fā)光層110的表面平坦化。在這些構(gòu)成例中，通過以表面結(jié)構(gòu)120a的周期p滿足式(15)的方式進行設(shè)定，也能夠?qū)崿F(xiàn)指向性發(fā)光。

為了驗證該效果，在圖19A的構(gòu)成中，改變發(fā)光波長和周期結(jié)構(gòu)的周期來計算向正面方向輸出的光的增強度。這里，將光致發(fā)光層110的厚度設(shè)定為1000nm，將光致發(fā)光層110的折射率設(shè)定為n_wav＝1.8，表面結(jié)構(gòu)120a為在y方向均勻的一維周期結(jié)構(gòu)且其高度為50nm，折射率n_p＝1.5，周期為400nm，光的偏振為具有與y方向平行的電場成分的TM模式。本計算的結(jié)果表示在圖19C中。本計算中，也以滿足式(15)的條件的周期觀測到了光強度的峰。

[6-4.粉體]

根據(jù)以上進行了說明的實施方式，能夠通過調(diào)整周期結(jié)構(gòu)的周期、光致發(fā)光層的厚度，突出任意波長的發(fā)光。例如，如果使用以寬帶域發(fā)光的光致發(fā)光材料并設(shè)定為如圖1A、圖1B所示的構(gòu)成，則能夠僅突出某個波長的光。因此，也可以將如圖1A、圖1B所示那樣的發(fā)光器件100的構(gòu)成設(shè)定為粉末狀，并制成熒光材料進行利用。另外，也可以將如圖1A、圖1B所示那樣的發(fā)光器件100埋入樹脂、玻璃等進行利用。

在如圖1A、圖1B所示那樣的單體的構(gòu)成中，制成僅向特定方向射出某個特定波長，因此難以實現(xiàn)例如具有寬波長區(qū)域的光譜的白色等的發(fā)光。于是，通過使用如圖20所示混合了周期結(jié)構(gòu)的周期、光致發(fā)光層的厚度等條件不同的多個粉末狀發(fā)光器件100的混合體，能夠?qū)崿F(xiàn)具有寬波長區(qū)域的光譜的發(fā)光裝置。此時，各個發(fā)光器件100的一個方向的尺寸例如為數(shù)μm～數(shù)mm左右；其中，例如可以包含數(shù)周期～數(shù)百周期的一維或二維周期結(jié)構(gòu)。

[6-5.排列周期不同的結(jié)構(gòu)]

圖21是表示在光致發(fā)光層之上將周期不同的多個周期結(jié)構(gòu)以二維排列而成的例子的俯視圖。就圖21所例示的發(fā)光器件100c而言，三種表面結(jié)構(gòu)120a、120b、120c沒有間隙地排列。表面結(jié)構(gòu)120a、120b、120c例如以分別將紅、綠、藍的波長區(qū)域的光向正面射出的方式設(shè)定周期。這樣，也能夠通過在光致發(fā)光層之上排列周期不同的多個結(jié)構(gòu)，對于寬波長區(qū)域的光譜發(fā)揮指向性。另外，多個周期結(jié)構(gòu)的構(gòu)成不限于上述的構(gòu)成，可以任意設(shè)定。

[6-6.層疊結(jié)構(gòu)]

圖22表示具有表面上形成有凹凸結(jié)構(gòu)的多個光致發(fā)光層110層疊而成的結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件的一個例子。多個光致發(fā)光層110之間設(shè)置有透明基板140，形成在各層的光致發(fā)光層110的表面上的凹凸結(jié)構(gòu)相當于上述的周期結(jié)構(gòu)或亞微米結(jié)構(gòu)。在圖22所示的例子中，形成了三層的周期不同的周期結(jié)構(gòu)，分別以將紅、藍、綠的波長區(qū)域的光向正面射出的方式設(shè)定周期。另外，以發(fā)出與各周期結(jié)構(gòu)的周期相對應的顏色的光的方式選擇各層的光致發(fā)光層110的材料。這樣，即使通過層疊周期不同的多個周期結(jié)構(gòu)，也能夠?qū)τ趯挷ㄩL區(qū)域的光譜發(fā)揮指向性。

另外，層數(shù)、各層的光致發(fā)光層110和周期結(jié)構(gòu)的構(gòu)成不限于上述的構(gòu)成，可以任意設(shè)定。例如，在兩層的構(gòu)成中，隔著透光性的基板，第一光致發(fā)光層與第二光致發(fā)光層以相對置的方式形成，在第一和第二光致發(fā)光層的表面分別形成第一和第二周期結(jié)構(gòu)。此時，只要第一光致發(fā)光層與第一周期結(jié)構(gòu)這一對和第二光致發(fā)光層與第二周期結(jié)構(gòu)這一對分別滿足相當于式(15)的條件就行。在三層以上的構(gòu)成中也同樣地，只要各層中的光致發(fā)光層和周期結(jié)構(gòu)滿足相當于式(15)的條件就行。光致發(fā)光層和周期結(jié)構(gòu)的位置關(guān)系可以與圖22所示的關(guān)系相反。雖然在圖22所示的例子中，各層的周期不同，但也可以將它們?nèi)吭O(shè)定為相同周期。此時，雖然不能使光譜變寬，但能夠增大發(fā)光強度。

[6-7.具有保護層的構(gòu)成]

圖23是表示在光致發(fā)光層110與表面結(jié)構(gòu)120之間設(shè)置有保護層150的構(gòu)成例的剖視圖。這樣，也可以設(shè)置用于保護光致發(fā)光層110的保護層150。但是，在保護層150的折射率低于光致發(fā)光層110的折射率的情況下，在保護層150的內(nèi)部，光的電場只能溢出波長的一半左右。因此，在保護層150的厚度比波長大的情況下，光達不到表面結(jié)構(gòu)120。因此，不存在模擬導波模式，得不到向特定方向放出光的作用。在保護層150的折射率為與光致發(fā)光層110的折射率相同程度或者其以上的情況下，光到達保護層150的內(nèi)部。因此，對保護層150沒有厚度的制約。但是，在這種情況下，由光致發(fā)光材料形成光導波的部分(以下將該部分稱為“導波層”)的大部分可以得到大的光輸出。因此，在這種情況下，也優(yōu)選保護層150較薄者。另外，也可以使用與表面結(jié)構(gòu)(透光層)120相同的材料形成保護層150。此時，具有周期結(jié)構(gòu)的透光層兼為保護層。透光層120的折射率優(yōu)選比光致發(fā)光層110的折射率小。

[7.材料]

如果用滿足如上所述的條件的材料構(gòu)成光致發(fā)光層(或者導波層)和表面結(jié)構(gòu)，則能夠?qū)崿F(xiàn)指向性發(fā)光。表面結(jié)構(gòu)可以使用任意材料。然而，如果形成光致發(fā)光層(或者導波層)、表面結(jié)構(gòu)的介質(zhì)的光吸收性高，則封閉光的效果下降，峰強度和Q值降低。因此，作為形成光致發(fā)光層(或者導波層)和表面結(jié)構(gòu)的介質(zhì)，可以使用光吸收性較低的材料。

作為表面結(jié)構(gòu)的材料，例如可以使用光吸收性低的電介質(zhì)。作為表面結(jié)構(gòu)的材料的候補，例如可以列舉：MgF₂(氟化鎂)、LiF(氟化鋰)、CaF₂(氟化鈣)、SiO₂(石英)、玻璃、樹脂、MgO(氧化鎂)、ITO(氧化銦錫)、TiO₂(氧化鈦)、SiN(氮化硅)、Ta₂O₅(五氧化鉭)、ZrO₂(氧化鋯)、ZnSe(硒化鋅)、ZnS(硫化鋅)等。但是，在如上所述使表面結(jié)構(gòu)的折射率低于光致發(fā)光層的折射率的情況下，可以使用折射率為1.3～1.5左右的MgF₂、LiF、CaF₂、SiO₂、玻璃、樹脂。

光致發(fā)光材料包括狹義的熒光材料和磷光材料，不僅包括無機材料，也包括有機材料(例如色素)，還包括量子點(例如半導體微粒)。通常，以無機材料為主體的熒光材料存在折射率高的傾向。作為以藍色發(fā)光的熒光材料，可以使用例如M₁₀(PO₄)₆Cl₂:Eu²⁺(M＝選自Ba、Sr和Ca中的至少一種)、BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺、M₃MgSi₂O₈:Eu²⁺(M＝選自Ba、Sr和Ca中的至少一種)、M₅SiO₄Cl₆:Eu²⁺(M＝選自Ba、Sr和Ca中的至少一種)。作為以綠色發(fā)光的熒光材料，可使用例如M₂MgSi₂O₇:Eu²⁺(M＝選自Ba、Sr和Ca中的至少一種)、SrSi₅AlO₂N₇:Eu²⁺、SrSi₂O₂N₂:Eu²⁺、BaAl₂O₄:Eu²⁺、BaZrSi₃O₉:Eu²⁺、M₂SiO₄:Eu²⁺(M＝選自Ba、Sr和Ca中的至少一種)、Ba Si₃O₄N₂:Eu²⁺、Ca₈Mg(SiO₄)₄Cl₂:Eu²⁺、Ca₃SiO₄Cl₂:Eu²⁺、CaSi_12-(m+n)Al_(m+n)O_n N_16-n:Ce³⁺、β-SiAlON:Eu²⁺。作為以紅色發(fā)光的熒光材料，可使用例如CaAl SiN₃:Eu²⁺、SrAlSi₄O₇:Eu²⁺、M₂Si₅N₈:Eu²⁺(M＝選自Ba、Sr和Ca中的至少一種)、MSiN₂:Eu²⁺(M＝選自Ba、Sr和Ca中的至少一種)、MSi₂O₂N₂:Yb²⁺(M＝選自Sr和Ca中的至少一種)、Y₂O₂S:Eu³⁺,Sm³⁺、La₂O₂S:Eu³⁺,Sm³⁺、CaWO₄:Li¹⁺,Eu³⁺,Sm³⁺、M₂SiS₄:Eu²⁺(M＝選自Ba、Sr和Ca中的至少一種)、M₃SiO₅:Eu²⁺(M＝選自Ba、Sr和Ca中的至少一種)。作為以黃色發(fā)光的熒光材料，可使用例如Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺、CaSi₂O₂N₂:Eu²⁺、Ca₃Sc₂Si₃O₁₂:Ce³⁺、CaSc₂O₄:Ce³⁺、α-SiAlON:Eu²⁺、MSi₂O₂N₂:Eu²⁺(M＝選自Ba、Sr和Ca中的至少一種)、M₇(SiO₃)₆Cl₂:Eu²⁺(M＝選自Ba、Sr和Ca中的至少一種)。

量子點可以使用例如CdS、CdSe、核殼型CdSe/ZnS、合金型CdSSe/ZnS等材料，根據(jù)材質(zhì)能夠得到各種發(fā)光波長。作為量子點的基質(zhì)，例如可以使用玻璃、樹脂。

圖1C、1D等所示的基板140由比光致發(fā)光層110的折射率低的透光性材料構(gòu)成。作為這樣的材料，例如可以列舉：MgF₂(氟化鎂)、LiF(氟化鋰)、CaF₂(氟化鈣)、SiO₂(石英)、玻璃、樹脂。另外，就使激發(fā)光不經(jīng)由基板140射入光致發(fā)光層110那樣的構(gòu)成而言，基板140并不是必須是透明的?；?40例如還可以使用BaF₂、SrF₂、MgO、MgAl₂O₄、藍寶石(Al₂O₃)、SrTiO₃、LaAlO₃、TiO₂、Gd₃Ga₅O₁₂、LaSrAlO₄、LaSrGaO₄、LaTaO₃、SrO、YSZ(ZrO₂-Y₂O₃)、YAG、Tb₃Ga₅O₁₂來形成。

[8.制造方法]

接著，對發(fā)光器件的制造方法的一個例子進行說明。

作為實現(xiàn)圖1C、圖1D所示的構(gòu)成的方法，例如有如下方法：在透明基板140上通過蒸鍍、濺射、涂布等將熒光材料形成光致發(fā)光層110的薄膜，然后形成電介質(zhì)膜，通過光刻等方法進行圖案化(布圖)來形成表面結(jié)構(gòu)120。也可以代替上述方法，通過納米壓印來形成表面結(jié)構(gòu)120。另外，如圖24所示，也可以通過僅加工光致發(fā)光層110的一部分來形成表面結(jié)構(gòu)120。此時，表面結(jié)構(gòu)120就由與光致發(fā)光層110相同的材料形成。

圖1A、圖1B所示的發(fā)光器件100例如能夠通過在制作圖1C、圖1D所示的發(fā)光器件100a之后進行從基板140剝除光致發(fā)光層110和表面結(jié)構(gòu)120的部分的工序來實現(xiàn)。

圖19A所示的構(gòu)成例如能夠通過在透明基板140上以半導體工藝或納米壓印等方法形成表面結(jié)構(gòu)120a，然后在其之上通過蒸鍍、濺射等方法將構(gòu)成材料形成光致發(fā)光層110來實現(xiàn)?；蛘?，也能夠通過利用涂布等方法將表面結(jié)構(gòu)120a的凹部嵌入光致發(fā)光層110來實現(xiàn)圖19B所示的構(gòu)成。

另外，上述的制造方法為一個例子，本申請的發(fā)光器件不限于上述的制造方法。

[9.實驗例]

以下，對制作能夠適用于本申請的實施方式的發(fā)光裝置的發(fā)光器件的例子進行說明。

試制具有與圖19A同樣構(gòu)成的發(fā)光器件的樣品，評價特性。發(fā)光器件如下操作來制作。

在玻璃基板上設(shè)置周期為400nm、高度為40nm的一維周期結(jié)構(gòu)(條紋狀的凸部)，從其之上形成210nm光致發(fā)光材料YAG:Ce膜。將其剖視圖的TEM圖像表示在圖25中，通過將其用450nm的LED激發(fā)而使YAG:Ce發(fā)光時，測定其正面方向的光譜，將得到的結(jié)果表示在圖26中。在圖26中示出了測定沒有周期結(jié)構(gòu)時的測定結(jié)果(ref)、與具有和一維周期結(jié)構(gòu)平行的偏振成分的TM模式有關(guān)的測定結(jié)果、與具有和一維周期結(jié)構(gòu)垂直的偏振成分的TE模式有關(guān)的測定結(jié)果。在存在周期結(jié)構(gòu)時，與沒有周期結(jié)構(gòu)時相比，可以觀察到特定波長的光顯著增加。另外，可知具有與一維周期結(jié)構(gòu)平行的偏振成分的TM模式的光的增強效果大。

此外，將在相同的樣品中出射光強度的角度依賴性的測定結(jié)果和計算結(jié)果表示在圖27A～27F和圖28A～28F中。圖27A示出了使射出TM模式的直線偏振光的發(fā)光器件以與一維周期結(jié)構(gòu)120的線方向平行的軸為旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的狀況。圖27B和圖27C分別示出了對于這樣使其旋轉(zhuǎn)時的測定結(jié)果和計算結(jié)果。另一方面，圖27D示出了使射出TE模式的直線偏振光的發(fā)光器件以與一維周期結(jié)構(gòu)120的線方向平行的軸為旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的狀況。圖27E和圖27F分別示出了此時的測定結(jié)果和計算結(jié)果。圖28A示出了使射出TE模式的直線偏振光的發(fā)光器件以與一維周期結(jié)構(gòu)120的線方向垂直的軸為旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的狀況。圖28B和圖28C分別示出了此時的測定結(jié)果和計算結(jié)果。另一方面，圖28D示出了使射出TM模式的直線偏振光的發(fā)光器件以與一維周期結(jié)構(gòu)120的線方向垂直的軸為旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的狀況。圖28E和圖28F分別示出了此時的測定結(jié)果和計算結(jié)果。

由圖27A～27F和圖28A～28F可知，TM模式的增強效果更高。另外，可知被增強的光的波長隨著角度不同而發(fā)生位移。例如，對于波長為610nm的光而言，由于為TM模式且僅在正面方向存在光，因此可知指向性高且偏振發(fā)光。另外，圖27B和圖27C、圖27E和圖27F、圖28B和圖28C、圖28E和圖28F各自的測定結(jié)果和計算結(jié)果一致，因此上述計算的正確性得到了實驗證實。

圖29示出了使波長為610nm的光如圖28D所示以與線方向垂直的方向為旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時的強度的角度依賴性?？梢杂^察出：在正面方向上產(chǎn)生了強的發(fā)光增強，對于其他角度而言，光幾乎沒有被增強的情況。可知向正面方向射出的光的指向角小于15°。此外，如上所述，指向角是強度為最大強度的50％的角度，用以最大強度的方向為中心的單側(cè)的角度表示。由圖29所示的結(jié)果可知實現(xiàn)了指向性發(fā)光。此外，由于所射出的光全都為TM模式的成分，因此可知同時也實現(xiàn)了偏振發(fā)光。

用于以上的驗證的實驗使用在廣帶域的波長帶發(fā)光的YAG:Ce來進行。即使使用發(fā)出窄帶域的光的光致發(fā)光材料以同樣的構(gòu)成進行實驗，對于該波長的光也能夠?qū)崿F(xiàn)高的指向性和偏振發(fā)光。此外，在使用了這樣的光致發(fā)光材料的情況下，由于不產(chǎn)生其他波長的光，因此能夠?qū)崿F(xiàn)不產(chǎn)生其他方向和其他偏振狀態(tài)的光的光源。

[10.其他變形例]

如上所述，通過本申請的發(fā)光器件所具有的亞微米結(jié)構(gòu)，受到發(fā)光增強效果的光的波長和出射方向依賴于亞微米結(jié)構(gòu)的構(gòu)成?？紤]圖31所示的在光致發(fā)光層110上具有表面結(jié)構(gòu)120的發(fā)光器件。這里，例示了表面結(jié)構(gòu)120由與光致發(fā)光層110相同的材料形成、具有圖1A所示的一維周期結(jié)構(gòu)的情況。對于通過一維周期結(jié)構(gòu)受到發(fā)光增強的光而言，當設(shè)定為一維周期結(jié)構(gòu)的周期p(nm)、光致發(fā)光層110的折射率n_wav、射出光的外部介質(zhì)的折射率n_out、將向一維周期結(jié)的入射角設(shè)定為θ_wav、由一維周期結(jié)構(gòu)向外部介質(zhì)的出射角設(shè)定為θ_out時，滿足p×n_wav×sinθ_wav-p×n_out×sinθ_out＝mλ的關(guān)系(參照上述的式(5))。其中，λ為光在空氣中的波長，m為整數(shù)。

由上述式可以得到θ_out＝arcsin[(n_wav×sinθ_wav-mλ/p)/n_out]。因此，通常如果波長λ不同，則受到發(fā)光增強的光的出射角θ_out也不同。其結(jié)果是，如圖31所示意性地表示那樣，根據(jù)觀察的方向，所能看到的光的顏色不同。

為了降低該視角依賴性，只要以(n_wav×sinθ_wav-mλ/p)/n_out不依賴于波長λ而固定的方式選擇n_wav和n_out就行。由于物質(zhì)的折射率具有波長分散(波長依賴性)，因此只要選擇(n_wav×sinθ_wav-mλ/p)/n_out不依賴于波長λ這樣的具有n_wav和n_out的波長分散性的材料就行。例如，在外部介質(zhì)為空氣時，n_out不依賴于波長基本為1.0，因此作為形成光致發(fā)光層110和一維周期結(jié)構(gòu)的材料，優(yōu)選選擇折射率n_wav的波長分散小的材料。進而，優(yōu)選折射率n_wav為相對于更短波長的光而言折射率變低那樣的逆分散(反頻散)材料。

另外，如圖32A所示，通過排列顯示發(fā)光增強效果的波長互相不同的多個周期結(jié)構(gòu)，能夠射出白色光。在圖32A所示的例子中，能夠增強紅色光(R)的表面結(jié)構(gòu)120r、能夠增強綠色光(G)的表面結(jié)構(gòu)120g和能夠增強藍色光(B)的表面結(jié)構(gòu)120b以矩陣狀排列。表面結(jié)構(gòu)120r、120g和120b例如為一維周期結(jié)構(gòu)且各自的凸部互相平行地排列。因此，在該例子中，偏振特性對于紅、綠、藍的全部顏色的光都相同。通過表面結(jié)構(gòu)120r、120g和120b，受到發(fā)光增強的三原色的光被射出、混色，從而可以得到白色光且直線偏振光。

當將以矩陣狀排列而成的各表面結(jié)構(gòu)120r、120g和120b稱為單位周期結(jié)構(gòu)(或像素)時，單位周期結(jié)構(gòu)的大小(即，一邊的長度)例如為周期的三倍以上。另外，為了獲得混色的效果，優(yōu)選不能用人眼識別出單位周期結(jié)構(gòu)，例如優(yōu)選一邊的長度小于1mm。這里，以正方形繪制各單位周期結(jié)構(gòu)，但不限于此，例如相互相鄰的表面結(jié)構(gòu)120r、120g和120b可以為長方形、三角形、六邊形等除了正方形以外的形狀。

另外，設(shè)置在表面結(jié)構(gòu)120r、120g和120b之下的光致發(fā)光層既可以對表面結(jié)構(gòu)120r、120g和120b而言都相同，也可以設(shè)置根據(jù)各種顏色的光而具有不同的光致發(fā)光材料的光致發(fā)光層。

如圖32B所示，可以排列一維周期結(jié)構(gòu)的凸部延伸的方位不同的多個周期結(jié)構(gòu)(包括表面結(jié)構(gòu)120h、120i和120j)。多個周期結(jié)構(gòu)發(fā)光增強的光的波長可以相同也可以不同。例如，如果將相同的周期結(jié)構(gòu)如圖32B所示排列，則能夠得到不偏振的光。另外，對于圖32A中的表面結(jié)構(gòu)120r、120g和120b而言，如果分別適用圖32B的排列，則作為整體能夠得到不偏振的白色光。

當然，適用于敷設(shè)的周期結(jié)構(gòu)不限于一維周期結(jié)構(gòu)，也可以如圖32C所示，排列多個二維周期結(jié)構(gòu)(包括表面結(jié)構(gòu)120k、120m和120n)。此時，表面結(jié)構(gòu)120k、120m和120n的周期、方位如上所述，既可以相同也可以不同，可以根據(jù)需要適當設(shè)定。

如圖33所示，例如可以在發(fā)光器件的光出射側(cè)配置微透鏡130的陣列。通過微透鏡130的陣列，將向傾斜方向射出的光彎曲到法線方向，由此能夠得到混色的效果。

圖33所示的發(fā)光器件具有分別具有圖32A中的表面結(jié)構(gòu)120r、120g和120b的區(qū)域R1、R2和R3。在區(qū)域R1中，通過表面結(jié)構(gòu)120r，紅色光R向法線方向射出，例如綠色光G向傾斜方向射出。根據(jù)微透鏡130的折射作用，向傾斜方向射出的綠色光G彎曲到法線方向。其結(jié)果是，在法線方向上，紅色光R和綠色光G被混色從而被觀察到。這樣，通過設(shè)置微透鏡130，所射出的光的波長根據(jù)角度不同而不同的現(xiàn)象得到抑制。這里，例示了將與多個周期結(jié)構(gòu)相對應的多個微透鏡一體化而成的微透鏡陣列，但不限于此。當然，敷設(shè)的周期結(jié)構(gòu)不限于上述例子，在敷設(shè)相同的周期結(jié)構(gòu)的情況下也能夠適用，還能夠適用于圖32B或圖32C所示的構(gòu)成。

具有將向傾斜方向射出的光彎曲的作用的光學器件可以為柱狀透鏡(lenticular lens)來代替微透鏡陣列。另外，不僅為透鏡，也可以使用棱鏡。還可以使用棱鏡的陣列?？梢耘c周期結(jié)構(gòu)相對應地分別配置棱鏡。棱鏡的形狀沒有特別限制。例如，可以使用三角棱鏡或金字塔型棱鏡。

得到白色光(或者具有寬光譜寬度的光)的方法除了利用上述的周期結(jié)構(gòu)的方法以外，例如還有如參照圖34A和圖34B進行了說明的那樣利用兩層以上光致發(fā)光層的方法。如圖34A所示，通過層疊發(fā)光波長不同的多個光致發(fā)光層110b、110g、110r，能夠得到白色光。層疊順序不限于圖示的例子。另外，也可以如圖34B所示，在發(fā)出藍色光的光致發(fā)光層110b之上，層疊發(fā)出黃色光的光致發(fā)光層110y。光致發(fā)光層110y例如可以使用YAG來形成。

此外，在使用與熒光色素等基體(主體)材料混合來使用的光致發(fā)光材料的情況下，能夠?qū)l(fā)光波長不同的多個光致發(fā)光材料與基質(zhì)材料混合，以單一的光致發(fā)光層發(fā)出白色光。這樣的能夠發(fā)出白色光的光致發(fā)光層可以用于參照圖32A～圖32C進行了說明的敷設(shè)了單位周期結(jié)構(gòu)的構(gòu)成。

[11.具有聚光透鏡的發(fā)光裝置]

以下，對本申請的實施方式的發(fā)光裝置的例示構(gòu)成進行說明。圖35示意性地示出本申請的實施方式的發(fā)光裝置的例示構(gòu)成。圖35所示的發(fā)光裝置210A概略地具有參照圖16進行了說明的發(fā)光裝置200和接受由發(fā)光裝置200射出的光的聚光透鏡202。即，發(fā)光裝置210A包含激發(fā)光源180、發(fā)光器件100、聚光透鏡202。

發(fā)光器件100配置在由激發(fā)光源180射出的激發(fā)光行進的光路上。通過將發(fā)光器件100配置在激發(fā)光的光路上，使由激發(fā)光源180射出的激發(fā)光射入發(fā)光器件100的光致發(fā)光層110。光致發(fā)光層110中的光致發(fā)光材料接受激發(fā)光而發(fā)光。光致發(fā)光層110所發(fā)出的光經(jīng)由表面結(jié)構(gòu)120向發(fā)光器件100的外部(例如參照圖16)射出。如已經(jīng)進行了說明的那樣，發(fā)光器件100能夠使光向特定方向射出。在該例子中，光向發(fā)光器件100的正面方向射出。當然，還可以適用圖1C和圖1D所示的發(fā)光器件100a來代替發(fā)光器件100。

由發(fā)光器件100射出的光射入與表面結(jié)構(gòu)120相對置的聚光透鏡202。在圖35所例示的構(gòu)成中，聚光透鏡202被殼體300支撐，由此配置在由發(fā)光器件100射出的光的光路上。殼體300還可以將發(fā)光器件100和聚光透鏡202以對它們進行了定位的狀態(tài)來進行保持。

在圖35所例示的構(gòu)成中，發(fā)光裝置210A與光纖250連接。在該例子中，殼體300具有設(shè)置在由聚光透鏡202射出的光所射入的位置的開口部300a，光纖250通過將其一端插入開口部300a，被固定于發(fā)光裝置210A。

在光纖250與發(fā)光裝置210A連接的狀態(tài)下，光纖250的一端位于由聚光透鏡202射出的光所射入的位置。因此，由聚光透鏡202射出的光的至少一部分射入光纖250。即，光纖250通過與發(fā)光裝置210A連接，從而與發(fā)光裝置210A光學耦合。這樣，在圖35所例示的構(gòu)成中，開口部300a具有作為光纖250的連接部的作用。另外，在該例子中，聚光透鏡202的光軸與光纖250的軸一致。

用于連接光纖的構(gòu)成只要是能夠收入光纖的入射部的構(gòu)成就行，不限于圖35所示的構(gòu)成。還可以在開口部300a配置能夠透過由聚光透鏡202射出的光的透明構(gòu)件。配置在開口部300a的透明構(gòu)件可以具有防反射涂層。發(fā)光裝置210A還可以在由聚光透鏡202射出的光所射入的位置處具有光連接器、插口(socket)、插槽(slot)、插頭(plug)等作為光纖的連接部。

如已經(jīng)進行了說明的那樣，發(fā)光器件100具有能夠?qū)λ涑龅墓獾闹赶蛐赃M行控制的新型結(jié)構(gòu)，因此例如能夠使得由光致發(fā)光層110產(chǎn)生的光選擇性地向正面方向射出。所以，如圖36示意性地示出那樣，能夠在不使用準直透鏡等的情況下使出射光束幾乎全部射入聚光透鏡202。這樣，發(fā)光器件100能夠射出指向性高的光，因此根據(jù)本申請的實施方式，能夠在不使用大型聚光透鏡的情況下使光的利用效率提高。所以，能夠提供更小型的發(fā)光裝置或者光學設(shè)備。

圖37作為比較例示出具有現(xiàn)有的熒光體512來代替發(fā)光器件100的發(fā)光裝置510。另外，在圖37和上述圖36中，省略圖35所示的殼體300的圖示。下面，也有時會省略殼體300的圖示。

在發(fā)光裝置510中，熒光體512各向同性地發(fā)光。因此，來自熒光體512的出射光束包括原理上不可能射入聚光透鏡202的光束。即，不能夠有效地利用在熒光體512產(chǎn)生的光。例如，如圖37示意性地示出那樣，由熒光體512射入聚光透鏡202的出射光束的比例可以是20％左右。來自熒光體512的出射光束的剩余80％是損失。

例如，如圖36和圖37所示，假設(shè)使由光源(這里為發(fā)光器件100或熒光體512)射出的光射入光纖250的光學體系。就光學體系而言，已知：如果沒有擴散等，則被稱為集光率(光展量；Etendue)的量會保存下來。例如，光源的集光率以光源中的發(fā)光面積與由該光源發(fā)散的光的立體角的積來定義。集光率也可以就由光源接受光的照射面進行定義，受光側(cè)的集光率表示受光側(cè)上的光采集能力的大小。如果受光側(cè)的集光率比光源的集光率小，則不能夠采集全部由光源發(fā)出的光而產(chǎn)生損失。即，在光源側(cè)的集光率與作為照射對象的光纖的集光率相等時，可以說是光的利用效率最大。光纖250的集光率由光纖250的數(shù)值口徑(數(shù)值孔徑)來確定。如果光源側(cè)的集光率比光纖的集光率大，則產(chǎn)生損失。

在圖36所示的發(fā)光裝置210A中，根據(jù)光纖250的數(shù)值口徑，使用具有適當大小的焦點距離的聚光透鏡202，并且適當?shù)貙酃馔哥R202與光纖250的端面之間的距離進行調(diào)整，此時能夠使由聚光透鏡202射出的光幾乎全部射入光纖250。如果在發(fā)光裝置210A設(shè)置光纖的連接部，則能夠固定發(fā)光裝置210A與光纖250之間的配置，因此在發(fā)光裝置210A與光纖250之間容易實現(xiàn)高耦合效率，是有益處的。

與此相對，在使用了現(xiàn)有的熒光體512來代替發(fā)光器件100的構(gòu)成(參照圖37)中，為了使熒光體512各向同性地發(fā)光，通常使得熒光體512的集光率比光纖的集光率大，因此在熒光體512與光纖250之間無法得到高耦合效率。在圖37所示的例子中，熒光體512與光纖250之間的耦合效率只不過是20％。另外，如果受光側(cè)的集光率的大小固定，則即使擴大光源(這里為熒光體512)的發(fā)光面積，能夠?qū)牍饫w250內(nèi)部的光的量也不會增加。如上所示，光纖250的集光率由光纖250的數(shù)值口徑確定，因此就算單純地適用具有更大直徑的透鏡來使射入聚光透鏡202的光束增加，如果光纖250的數(shù)值口徑相同，則也不會增加射入光纖250的光束。

在發(fā)光裝置210A中，能夠使來自發(fā)光器件100的出射光束幾乎全部射入聚光透鏡202(參照圖36)。即，能夠使來自發(fā)光器件100的射出后的光幾乎全部射入光纖250。這樣，根據(jù)本申請的實施方式，能夠?qū)碜园l(fā)光器件100的光的出射方向控制為從聚光透鏡202穿過而射入光纖250那樣的方向，因此能夠提高發(fā)光器件100與光纖250之間的耦合效率。

根據(jù)本申請的實施方式，在發(fā)光器件100與光纖250之間能夠?qū)崿F(xiàn)高耦合效率，因此能夠減少為了由光纖250得到相同的輸出(也可稱為光束)所必要的投入能源量。例如，作為激發(fā)光源180，設(shè)置為使用功率轉(zhuǎn)換效率為40％的激光二極管并由光纖250得到2.3W的輸出。如果將熒光體中的轉(zhuǎn)換效率設(shè)置為55％，則此時投入激發(fā)光源180的每單位時間的能源量在圖37所示的比較例的發(fā)光裝置510中為大約53.9W，而在圖36所示的發(fā)光裝置210A中為大約10.7W。即，能夠達成發(fā)光裝置的節(jié)能化。

另外，在圖35～圖37中，聚光透鏡202圖示為雙凸透鏡。然而，聚光透鏡202并不限于雙凸透鏡，還可以是平凸透鏡、菲涅爾透鏡或具有沿著軸變化的折射率的格林透鏡等。聚光透鏡202還可以是與光纖的端面結(jié)合的透鏡。

[11-1.具有聚光透鏡的發(fā)光裝置的變形例]

圖38示出本申請的實施方式的發(fā)光裝置的另一個變形例。圖38所示的發(fā)光裝置210B在發(fā)光器件100與聚光透鏡202之間具有準直透鏡204。由發(fā)光器件100射出的光的指向角較小，因此能夠在使用具有小直徑的透鏡作為準直透鏡208的同時得到高的光利用效率。另外，根據(jù)這樣的構(gòu)成，能夠擴大從發(fā)光器件100到光纖250的連接部的距離，因此光學體系的設(shè)計的自由度提高。

圖39示出本申請的實施方式的發(fā)光裝置的又一個變形例。圖39所示的發(fā)光裝置210C在激發(fā)光源180與發(fā)光器件100之間具有準直透鏡208。根據(jù)這樣的構(gòu)成，能夠相對于發(fā)光器件100照射準直后的激發(fā)光。因此，能夠均勻地激發(fā)光致發(fā)光層110。

圖40示出本申請的實施方式的發(fā)光裝置的又一個變形例。圖40所示的發(fā)光裝置210D在激發(fā)光源180與發(fā)光器件100之間具有準直透鏡208，并且在準直透鏡208與發(fā)光器件100之間具有聚光透鏡206。根據(jù)這樣的構(gòu)成，能夠使激發(fā)光匯聚，因此能夠?qū)l(fā)光器件100小型化。所以，能夠?qū)⒐鈱W體系小型化。另外，能夠擴大從激發(fā)光源180到發(fā)光器件100的距離，因此光學體系的設(shè)計的自由度提高。

圖41示出本申請的實施方式的發(fā)光裝置的又一個變形例。圖41所示的發(fā)光裝置210E與圖38所示的發(fā)光裝置210B同樣地，在發(fā)光器件100與聚光透鏡202之間具有準直透鏡204。另外，與圖40所示的發(fā)光裝置210D同樣地，在激發(fā)光源180與發(fā)光器件100之間具有準直透鏡208和聚光透鏡206。如圖41所示，準直透鏡208和聚光透鏡206從激發(fā)光源180向發(fā)光器件100依次配置。如圖41所例示的那樣，還可以在激發(fā)光源180與發(fā)光器件100之間以及發(fā)光器件100與接受由發(fā)光裝置射出的光的光學部件(這里為光纖250)之間分別配置準直透鏡和聚光透鏡。由此，能夠得到與圖38所示的發(fā)光裝置210B和圖40所示的發(fā)光裝置210D相同的效果。

這樣，本申請的發(fā)光裝置中的光學體系可以多樣地進行設(shè)計。除了圖38～圖41所例示的構(gòu)成之外，例如還可以設(shè)置為從圖40所示的發(fā)光裝置210D或圖41所示的發(fā)光裝置210E省略了準直透鏡208那樣的構(gòu)成。即，還可以是在激發(fā)光源180與發(fā)光器件100之間沒有配置準直透鏡的構(gòu)成。另外，在圖35～圖41中，聚光透鏡(聚光透鏡202、206)圖示為單一的雙凸透鏡。然而，這僅僅是為了便于說明，本申請的發(fā)光裝置中的聚光透鏡還可以是多個透鏡的組合。對于準直透鏡(準直透鏡204、208)也是相同的。當然，準直透鏡(準直透鏡204、208)并不限于雙凸透鏡。

如上所示，本申請的發(fā)光器件和具備該發(fā)光器件的發(fā)光裝置具有各種優(yōu)點，因此通過適用于各種光學設(shè)備，能夠起到有利的效果。例如，能夠如下所述地進行應用。

本申請的發(fā)光器件能夠向特定方向射出指向性高的光。該高指向性例如優(yōu)選作為利用液晶顯示裝置的導光板的邊光型背光源來使用。例如，在使用了現(xiàn)有的指向性低的光源的情況下，由光源射出的光是利用反射板和/或擴散材料向?qū)Ч獍鍖牍?。在特定方向的指向性高的光源的情況下，省略這些光學部件也能夠高效地向?qū)Ч獍鍖牍狻?/p>

另外，如果使用多臺例如圖35所示的發(fā)光裝置210A，平面地鋪設(shè)與發(fā)光裝置210A光學耦合的光纖250的光出射側(cè)的端面，則能夠使發(fā)光裝置210A的集合作為顯示裝置起作用。還可以適用參照圖38～圖41進行了說明的發(fā)光裝置210B～210E中的任一種來代替發(fā)光裝置210A。

現(xiàn)有的照明器具為了將各向同性地發(fā)出的光導向所期望的方向，例如使用包含反射板在內(nèi)的光學部件。與此相對，根據(jù)本申請的實施方式，能夠以高耦合效率將發(fā)光器件與光纖光學耦合，因此能夠省略反射板。或者，能夠?qū)τ诟飨蛲缘墓獾膹碗s設(shè)計置換成對于指向性高的光的單純設(shè)計。其結(jié)果是，能夠?qū)⒄彰髌骶咝⌒突?，或者將設(shè)計工序簡化。

本申請的發(fā)光器件能夠僅增強特定波長的光。因此，能夠容易實現(xiàn)僅射出所需要的波長的光源。另外，不改變光致發(fā)光層的材料，通過變更周期結(jié)構(gòu)，就能夠改變所射出的光的波長。進而，根據(jù)相對于周期結(jié)構(gòu)的角度，也能夠射出不同波長的光。這樣的波長選擇性例如可以用于窄帶成像(narrow band imaging：NBI；注冊商標)這一技術(shù)。此外，也能夠適合用于可見光通信。

另外，在照明領(lǐng)域，開發(fā)了彩光色照明和美光色照明之類的技術(shù)。這些技術(shù)是使照明對象的顏色看起來更美的技術(shù)，彩光色照明例如具有使蔬菜等食品看起來更可口的效果，美光色照明具有使肌膚看起來更美的效果。這些技術(shù)均通過根據(jù)對象物控制光源的光譜(即，所發(fā)出的光的波長的強度分布)來進行。以往，通過使用光學濾波器使由光源射出的光選擇透過，控制照明中所使用的光的光譜。即，由于不需要的光被光學濾波器吸收，因此使光的利用效率降低。與此相對，本申請的發(fā)光器件由于能夠增強特定波長的光，因此不需要光學濾波器，其結(jié)果是能夠使光的利用效率提高。

本申請的發(fā)光器件能夠射出偏振光(直線偏振光)。以往，直線偏振光通過使用偏振濾波器(也被稱為“偏振片”)來吸收構(gòu)成由光源射出的不偏振光的正交的兩個直線偏振光內(nèi)的一個而制作。因此，光的利用效率為50％以下。如果使用本申請的發(fā)光器件作為偏振光源，則由于不需要使用偏振濾波器，因此能夠提高光的利用效率。偏振光照明例如用于櫥窗、展望餐廳的窗玻璃等想要降低反射光的場合。另外，用于利用了皮膚表面的反射特性依賴于偏振光這一認識的洗漱化妝用照明，進而用于使通過內(nèi)窺鏡觀察病變部變得容易。

偏振光源除了適合作為液晶顯示裝置的背光源來使用以外，也適合用于液晶投影儀的光源。在作為液晶投影儀的光源使用的情況下，能夠與上述的波長選擇性組合，構(gòu)成能夠射出三原色的偏振光的光源。例如，將射出紅色的直線偏振光的發(fā)光器件、射出綠色的直線偏振光的發(fā)光器件和射出藍色的直線偏振光的發(fā)光器件連接起來形成圓盤，一邊對該圓盤照射激發(fā)光，一邊使圓盤旋轉(zhuǎn)，由此能夠?qū)崿F(xiàn)以時間序列射出紅、綠、藍這三原色的偏振光的光源。

本申請的發(fā)光器件的應用例不限于上述內(nèi)容，能夠適用于各種光學設(shè)備。例如，如下所述，能夠使用本申請的發(fā)光器件來實現(xiàn)更小型的投影裝置。

[12.投影裝置]

以下，對適用了本申請的發(fā)光器件的投影裝置的例示構(gòu)成進行說明。本申請的某個例示方案的投影裝置具有：光源部；圖像形成部，該圖像形成部具有光調(diào)制器件；以及光纖，該光纖由一端采集來自光源部的光，并導向圖像形成部。換言之，光源部和圖像形成部經(jīng)由光纖連接。如后面會進行詳細說明的那樣，光調(diào)制器件例如通過根據(jù)圖像信號來改變來自光纖的出射光線的行進方向，在屏幕、壁面等投影對象上形成圖像。

在本申請的某個方案中，光源部具有：激發(fā)光源；光致發(fā)光層，該光致發(fā)光層接受來自激發(fā)光源的激發(fā)光而發(fā)出空氣中的波長為λ_a的光；透光層，該透光層以與光致發(fā)光層接近的方式配置；以及表面結(jié)構(gòu)，該表面結(jié)構(gòu)形成在光致發(fā)光層和透光層中的至少一者的表面上，包含多個凸部和多個凹部中的至少一者。作為光致發(fā)光層、透光層和表面結(jié)構(gòu)，可以適用上述那樣的構(gòu)成。即，能夠從光致發(fā)光層取出高指向性的光，在不需要反射器、透鏡等光學部件的同時(或者在設(shè)定為小型的同時)用光照射特定方向。因此，能夠使得投影裝置的大小與以往相比大幅地縮小。

經(jīng)由光纖由光源部導向圖像形成部的光可以是來自激發(fā)光源的激發(fā)光。在本申請的另一個某個方案中，光致發(fā)光層、透光層和表面結(jié)構(gòu)配置在圖像形成部的內(nèi)部。在這種情況下，光調(diào)制器件接受光致發(fā)光層所發(fā)出的空氣中的波長為λ_a的光。

[12-1.在光源部具有激發(fā)光源的投影裝置]

圖42示出本申請的某個方案的投影裝置的外觀的一個例子。在圖42所例示的構(gòu)成中，投影裝置2300具有主體單元2350和投光單元2310。主體單元2350例如被構(gòu)成為能夠安裝于室內(nèi)的天花板。如圖示所示，投影裝置2300具有將主體單元2350與投光單元2310連接的光纖2250。在投影裝置2300中，在主體單元2350內(nèi)生成光，生成的光經(jīng)由光纖2250被送至投光單元2310。

投光單元2310將用于形成圖像(動態(tài)圖像或靜態(tài)圖像)的光朝向屏幕、壁等射出。在圖42所例示的構(gòu)成中，在投光單元2310設(shè)置有開口部2330，用于形成圖像的光經(jīng)由開口部2330朝向投光單元2310的外部射出。投光單元2310通過鉸鏈(hinge)等聯(lián)軸器與主體單元2350連接，并被構(gòu)成為能夠變更光的出射方向。

圖43示出圖42所示的投影裝置2300中的光學體系的一個例子。投影裝置2300中的光學體系概略地包含光源部2360A、圖像形成部2320A和將它們光學耦合的光纖2250。光源部2360A和圖像形成部2320A分別配置在上述主體單元2350內(nèi)和投光單元2310內(nèi)。

在圖43所例示的構(gòu)成中，光源部2360A包含激發(fā)光源180和圓盤狀的發(fā)光器件100w。發(fā)光器件100w沿著圓盤狀的圓周方向被分割成多個區(qū)域，多個區(qū)域分別具有與上述發(fā)光器件100或100a相同的結(jié)構(gòu)。即，發(fā)光器件100w中的多個區(qū)域分別包含光致發(fā)光層和表面結(jié)構(gòu)。在該例子中，發(fā)光器件100w中的多個區(qū)域分別如在圖43中示意性地示出那樣具有與參照圖19A進行了說明的發(fā)光器件相同的結(jié)構(gòu)。這里，對適用于在基板140(這里為透明基板)上形成有光致發(fā)光層110的發(fā)光器件100a的例子進行說明，但是使用上述發(fā)光器件100來代替發(fā)光器件100a當然也沒關(guān)系。

發(fā)光器件100w配置在來自激發(fā)光源180的激發(fā)光的光路上。激發(fā)光源180的例子為LED、激光二極管。在該例子中，基板140被設(shè)置為與激發(fā)光源180相對置，并且發(fā)光器件100w配置在上述主體單元2350內(nèi)，由激發(fā)光源180射出的激發(fā)光經(jīng)由基板140射入發(fā)光器件100w的光致發(fā)光層110。如已經(jīng)進行了說明的那樣，發(fā)光器件100w中的表面結(jié)構(gòu)(這里為周期結(jié)構(gòu)120a和/或120b)具有限制光致發(fā)光層110所發(fā)出的特定的光的指向角的作用。因此，由發(fā)光器件100w朝向特定方向(例如正面方向)較強地射出特定波長的光。

發(fā)光器件100w被支撐為在投光單元2310內(nèi)能夠旋轉(zhuǎn)，并且當投影裝置2300工作時通過驅(qū)動裝置(例如馬達；圖43中未圖示)來使其旋轉(zhuǎn)。由激發(fā)光源180射出的激發(fā)光根據(jù)發(fā)光器件100w的旋轉(zhuǎn)角度而射入發(fā)光器件100w中的多個區(qū)域中的某一個。

典型地，發(fā)光器件100w具有多個區(qū)域每個互相不同的周期結(jié)構(gòu)。即，由發(fā)光器件100w朝向特定方向較強地射出的光的波長在發(fā)光器件100w中的多個區(qū)域各不相同。因此，發(fā)光器件100w根據(jù)激發(fā)光是射入了多個區(qū)域中的哪一個而射出不同波長的光。還可以將發(fā)光器件100w稱為指向性發(fā)光色輪。

光纖2250的一端配置在由發(fā)光器件100w射出的光的光路上。通過在由發(fā)光器件100w射出的光的光路上配置光纖2250的一端，光纖2250與發(fā)光器件100w光學耦合。如已經(jīng)進行了說明的那樣，本申請的發(fā)光器件具有能夠?qū)λ涑龅墓獾闹赶蛐赃M行控制的新型結(jié)構(gòu)。因此，能夠在發(fā)光器件100w與光纖2250之間實現(xiàn)高耦合效率。在光纖2250與發(fā)光器件100w之間還可以配置聚光透鏡等。

光纖2250采集來自主體單元2350中的光源部2360A的光，將采集到的光導向投光單元2310(參照圖42)。這樣，在光源部2360A生成了的光經(jīng)由光纖2250被送至配置在投光單元2310內(nèi)的圖像形成部2320A。

圖像形成部2320A包含接受由光纖2250射出的光的MEMS(Micro Electro Mechanical System；微機電系統(tǒng))鏡2322A。由光纖2250的一端采集到的來自光源部2360A的光由光纖2250的另一端朝向MEMS鏡2322A射出。另外，由光纖2250射出的光與光纖2250的數(shù)值口徑相對應地擴散。因此，典型地，在光纖2250與MEMS鏡2322A之間，配置用于得到平行光的準直透鏡2260。MEMS鏡2322A只要配置在由光纖2250射出的光直接或者間接地射入的位置就行，準直透鏡2260等其他光學部件可以夾在MEMS鏡2322A與光纖2250之間。

射入MEMS鏡2322A的光被反射到與MEMS鏡2322A中的可動鏡2323的傾斜相對應的角度。被可動鏡2323反射的光經(jīng)由開口部2330朝向投光單元2310的外部射出，形成圖像。

圖44示出圖42所示的投影裝置2300的構(gòu)成的一個例子的概要。如上所示，主體單元2350具有包括激發(fā)光源180在內(nèi)的光源部2360A。在該例子中，配置在主體單元2350內(nèi)的光源部2360A包含發(fā)光器件100w。如圖示所示，主體單元2350還可以具有發(fā)光器件100w的驅(qū)動裝置2352、激發(fā)光源180的驅(qū)動器2354、控制電路2356和輸入輸出接口2358。

輸入輸出接口2358具有能夠與外部裝置(例如計算機、能夠拆卸的存儲器等)進行電信號交換的構(gòu)成，通過有線或無線由外部裝置(例如與網(wǎng)絡(luò)連接的服務器或終端裝置等)收到圖像數(shù)據(jù)、控制信號等?？刂齐娐?356例如包含存儲器和CPU、數(shù)字信號處理器(DSP)等圖像處理電路，基于經(jīng)由輸入輸出接口2358輸入的圖像數(shù)據(jù)(或信號)來生成圖像信號。另外，控制電路2356基于來自輸入輸出接口2358的輸入，對投影裝置2300中的各部分的工作進行控制?？刂齐娐?356例如向驅(qū)動器2354送出控制信號，由此來控制激發(fā)光源180中的點燈和熄燈。還可以在光纖2250與激發(fā)光源180之間設(shè)置快門，通過驅(qū)動器2354對該快門的工作進行控制，由此來切換激發(fā)光向光纖2250的射入和阻斷。快門只要配置在從激發(fā)光源180到后述的光調(diào)制器件2322的任意位置就行?？刂齐娐?356還對用于使發(fā)光器件100w旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動裝置2352(典型地為馬達)進行控制，對來自激發(fā)光源180的激發(fā)光會射入發(fā)光器件100w中的多個區(qū)域中的哪一個區(qū)域進行切換。

在該例子中，投光單元2310具有用于驅(qū)動圖像形成部2320A的光調(diào)制器件2322的驅(qū)動器2324。上述MEMS鏡2322A是光調(diào)制器件2322的一個例子。在圖44所例示的構(gòu)成中，控制電路2356執(zhí)行驅(qū)動器2324的控制。

[12-2.圖像的形成]

接著，對使用了MEMS鏡2322A的圖像的形成方法進行說明。

圖45A示意性地示出通過被MEMS鏡2322A反射的光來形成圖像的情況。MEMS鏡2322A例如包含被微小的梁支撐的可動鏡和使可動鏡的傾斜變化的驅(qū)動機構(gòu)(靜電致動器)。在圖45A所例示的構(gòu)成中，MEMS鏡2322A是將可動鏡支撐為能夠分別圍繞正交的兩個軸(這里為α軸和β軸)旋轉(zhuǎn)的二維MEMS鏡。對MEMS鏡2322A以適當時間施加適當大小的電壓作為驅(qū)動信號，由此能夠向所期望的方向傾斜可動鏡。通過控制可動鏡的傾斜，能夠使得入射光朝向屏幕等投影對象的所期望的位置反射。通過與α軸和β軸相關(guān)地使驅(qū)動頻率互相不同，能夠在水平方向和垂直方向掃描被MEMS鏡2322A反射的光束。

如參照圖43進行了說明的那樣，由發(fā)光器件100w射出并通過光纖2250傳送的光直接或間接地射入MEMS鏡2322A。如上所示，發(fā)光器件100w包含朝向特定方向(例如發(fā)光器件100w的法線方向)較強地射出的光的波長不同的多個區(qū)域。例如，發(fā)光器件100w中的某個區(qū)域具有增強與紅色光相對應的波長的光那樣的周期結(jié)構(gòu)，另一個某個區(qū)域具有增強與綠色光相對應的波長的光那樣的周期結(jié)構(gòu)。另外，又一個某個區(qū)域具有增強與藍色光相對應的波長的光那樣的周期結(jié)構(gòu)。這樣，向發(fā)光器件100w的法線方向射出的光的峰值波長能夠按照區(qū)域而不同。

因此，使發(fā)光器件100w旋轉(zhuǎn)，對激發(fā)光在發(fā)光器件100w中所射入的區(qū)域進行切換，由此能夠切換與光纖2250耦合的光的波長。即，能夠按照時間序貫(time sequential)來切換射入MEMS鏡2322A的光的波長。因此，以與投影對象上的光束的掃描同步的方式對發(fā)光器件100w的旋轉(zhuǎn)進行控制，由此如圖45A示意性地示出那樣，能夠在投影對象上形成例如R光、G光和B光的光斑。通過掃描例如R光、G光和B光的束，能夠基于供給到投影裝置2300的圖像信號來顯示所期望的彩色圖像。在想表現(xiàn)黑時，例如只要將射入MEMS鏡2322A的光朝向配置在投光單元2310內(nèi)的吸光體反射就行。另外，也可以在發(fā)光器件100w的多個區(qū)域之間共用周期結(jié)構(gòu)，并且還可以在多個區(qū)域之間使用發(fā)光波長不同的光致發(fā)光材料。

由光纖2250朝向光調(diào)制器件2322射出所期望的波長的光的構(gòu)成不限于圖43所例示的構(gòu)成。如圖45B所例示的那樣，還可以經(jīng)由光纖耦合器2252來連接各自與較強地射出互相不同波長的光的發(fā)光器件光學耦合的多個光纖和上述光纖2250，由此生成所期望的波長的光。

在圖45B所例示的構(gòu)成中，在激發(fā)光源180與光纖2250r之間、激發(fā)光源180與光纖2250g之間和激發(fā)光源180與光纖2250b之間分別配置有發(fā)光器件100r、100g和100b。在圖示的例子中，在激發(fā)光源180與發(fā)光器件100r、100g和100b各自之間配置有準直透鏡2270。發(fā)光器件100r、100g和100b分別具有例如周期以向正面較強地射出紅、綠和藍的波長區(qū)域的光的方式進行了設(shè)定的周期結(jié)構(gòu)。因此，紅、綠和藍的波長區(qū)域的光分別射入光纖2250r、2250g和2250r的各自一端。發(fā)光器件100r、100g和100b還可以具有發(fā)光波長互相不同的光致發(fā)光層，由此被設(shè)計為較強地射出互相不同的波長區(qū)域的光。如圖示所示，還可以在發(fā)光器件100r與光纖2250r之間、發(fā)光器件100g與光纖2250g之間和發(fā)光器件100b與光纖2250b之間配置聚光透鏡2272。

光纖2250r、2250g和2250b的另一端經(jīng)由光纖耦合器2252與一端朝向光調(diào)制器件2322的光纖2250的另一端連接。光纖耦合器2252具有例如通過熔融將多個光纖結(jié)合而成的結(jié)構(gòu)或者利用了波導的結(jié)構(gòu)。將由光纖2250r傳送的紅色光、由光纖2250g傳送的綠色光和由光纖2250b傳送的藍色光在光纖耦合器2252合成，合成后的光由光纖2250的另一端射出。此時，通過調(diào)整各激發(fā)光源180的輸出，能夠使所期望的顏色(即，光譜)的光由光纖2250的另一端射出。由此，能夠任意地變更朝向投影對象行進的光束的顏色。由各激發(fā)光源180射出的激發(fā)光中的強度可以由與激發(fā)光源180分別連接的驅(qū)動器2354r、驅(qū)動器2354g和驅(qū)動器2354b來控制。這些驅(qū)動器2354r、驅(qū)動器2354g和驅(qū)動器2354b例如基于上述的控制電路2356的控制來工作。

或者，例如還可以在發(fā)光器件100r與光纖2250r之間、發(fā)光器件100g與光纖2250g之間和發(fā)光器件100b與光纖2250b之間設(shè)置隔板(diaphragm)，利用驅(qū)動器2354r、驅(qū)動器2354g和驅(qū)動器2354b來控制與各色相對應設(shè)置的隔板的打開情況。如果調(diào)整光闌的打開情況，則能夠調(diào)整所合成的光的強度比，得到任意顏色的合成光。另外，這里對將紅色光、綠色光和藍色光合成的例子進行了說明，但所合成的光的波長區(qū)域和所使用的發(fā)光器件的個數(shù)等可以任意設(shè)定。

[12-3.投影裝置的變形例]

圖46示出投影裝置2300中的光學體系的另一個例子。圖47示出與圖46所示的光學體系相對應的構(gòu)成的一個例子的概要。

在圖46和圖47所例示的構(gòu)成中，投影裝置2300具有包括激發(fā)光源180在內(nèi)的光源部2360B、包括MEMS鏡2322A在內(nèi)的圖像形成部2320B和將它們光學耦合的光纖2250。在該例子中，圖像形成部2320B包含發(fā)光器件100w。即，在該例子中，如圖47示意性地示出那樣，光調(diào)制器件2322和發(fā)光器件100w配置在投光單元2310內(nèi)。另外，發(fā)光器件100w的驅(qū)動裝置2352也配置在投光單元2310內(nèi)。激發(fā)光源180配置在主體單元2350內(nèi)這一點與參照圖43和圖44進行了說明的例子是共同的。

在圖46和圖47所例示的構(gòu)成中，光纖2250的一端配置在來自激發(fā)光源180的激發(fā)光的光路上。光纖2250采集來自激發(fā)光源180的激發(fā)光，并將激發(fā)光導向圖像形成部2320B。在由光纖2250射出的激發(fā)光所射入的位置，配置有圖像形成部2320B的發(fā)光器件100w。即，光纖2250將采集到的激發(fā)光由另一端朝向發(fā)光器件100w射出。還可以在光纖2250與發(fā)光器件100w之間配置準直透鏡等。

接受了激發(fā)光的發(fā)光器件100w將特定波長的光向特定方向(例如發(fā)光器件100w的法線方向)較強地射出。圖像形成部2320B中的MEMS鏡2322A接受被發(fā)光器件100w增強了的光。即，MEMS鏡2322A配置在由發(fā)光器件100w射出的光所射入的位置。MEMS鏡2322A只要配置在被發(fā)光器件100w增強了的光直接或間接地射入的位置就行，還可以在發(fā)光器件100w與MEMS鏡2322A之間配置聚光透鏡等。MEMS鏡2322A根據(jù)驅(qū)動信號而使入射后的光的行進方向變化。

這樣，還可以將在光源部2360B生成的激發(fā)光經(jīng)由光纖2250向圖像形成部2320B傳送。通過這樣的構(gòu)成，也能夠使所期望的圖像顯示在屏幕等之上。

[12-4.發(fā)光器件與光纖之間的光學耦合]

圖48是用于說明光源與光纖之間的光學耦合的示意圖。圖48示意性地示出將由光源2280發(fā)出的光經(jīng)由聚光透鏡2290導入光纖2250內(nèi)部的情況。

如上所示，就光學體系而言，如果沒有擴散等，則集光率會保存下來。在圖48所示的例子中，光源2280的中心、聚光透鏡2290的光軸和光纖2250的軸L一致，如果將由光源2280發(fā)散出來的光線與軸L所成的最大角設(shè)定為θ、將光源2280的發(fā)光面積設(shè)定為S，則光源2280的集光率Es表示為Ssin²θ。另外，這里將空氣的折射率設(shè)定為1。

如上所示，如果示出受光側(cè)上的光采集能力的大小的受光側(cè)的集光率比光源的集光率小，則不能夠射入全部由光源發(fā)出的光，會產(chǎn)生損失。圖48中的深的網(wǎng)點示意性地示出了導入光纖2250的光，而淺的網(wǎng)點示意性地示出了在光源2280的集光率大的情況下不能導入光纖2250的光。

作為受光側(cè)的光纖2250的集光率Ef可以使用光纖2250的數(shù)值口徑NA來表示。光纖2250的數(shù)值口徑NA使用光纖2250能夠采集到的光線與軸L所成的最大角θf來表示，該角θf的大小由在光纖2250內(nèi)部發(fā)生全反射的條件來確定。即，在將光導入光纖2250內(nèi)的情況下，受光側(cè)的集光率的大小由使用了什么樣的光纖2250來確定。

如果受光側(cè)的集光率的大小固定，則就算擴大光源2280的發(fā)光面積，能夠?qū)牍饫w2250內(nèi)部的光的量也不會增加。這種情況就算擴大配置在光源2280與光纖2250之間的聚光透鏡2290的直徑也是相同的。

圖49示意性地示出光源2280的發(fā)光面積S與導入光纖2250的光的量A之間的關(guān)系。圖49中的虛線示出了光源2280中的發(fā)光為各向同性、光源2280的集光率Es較大的情況。此時的光源2280與光纖2250之間的耦合效率例如是20％左右。圖49中的單點劃線示出了光源2280具有指向性、集光率Es較小的情況。圖49中的實線示出了光源2280具有完全的指向性、集光率Es大致為0的情況。此時，能夠達成大致100％的耦合效率。這樣，就具有某個程度的發(fā)光面積的光源與光纖之間的光學耦合而言，如果光源具有高指向性，則是有利的。

發(fā)光器件100w中的表面結(jié)構(gòu)(這里為周期結(jié)構(gòu)120a和/或120b)在光致發(fā)光層110的內(nèi)部形成模擬導波模式，該模擬導波模式使由光致發(fā)光層110射出的特定波長的光的強度在特定方向(例如正面方向)上最大。發(fā)光器件100w中的表面結(jié)構(gòu)例如將光致發(fā)光層110所發(fā)出的波長為λ_a的光的指向角限制為小于15°。由此，實現(xiàn)狹角布光。這樣，發(fā)光器件100w具有能夠?qū)λ涑龅墓獾闹赶蛐赃M行控制的結(jié)構(gòu)，因此能夠在發(fā)光器件100w與光纖2250之間得到高耦合效率。因此，能夠以高效率將由發(fā)光器件100w射出的光經(jīng)由光纖2250進行傳送(例如參照圖43)。所以，就算使光纖2250夾在發(fā)光器件100w與光調(diào)制器件2322(這里為MEMS鏡2322A)之間，也可以實現(xiàn)明亮的顯示。另外，能夠在發(fā)光器件100w與光纖2250之間得到高耦合效率，因此能夠提供減少了耗電量的投影裝置。

另外，根據(jù)本申請的發(fā)光器件，如圖42所例示的那樣，能夠通過光纖2250將主體單元2350與投光單元2310光學耦合，因此無需將圖像形成用光學體系的全部光學部件收納于投光單元2310內(nèi)。所以，投光單元的小型化容易，投光單元的設(shè)計自由度也提高。

圖50示出具有收納了圖像形成用光學體系的全部光學部件的投光單元的投影裝置的外觀的一個例子作為比較例。圖50所示的投影裝置2500具有主體單元2550與投光單元2510連接的構(gòu)成。投光單元2510具有開口部2530，在開口部2530內(nèi)配置有成像透鏡2332。

圖51示出配置在圖50所示的投影裝置2500的投光單元2510的內(nèi)部的用于形成圖像的構(gòu)成。投影裝置2500是使用了數(shù)字微鏡器件(Digital Micromirror Device：DMD)的DLP(Digital Light Processing；數(shù)字光處理)方式的投影裝置。如圖示所示，在投光單元2510的內(nèi)部收納有射出白色光的光源2580、色輪2520、接受從色輪2520穿過的光的數(shù)字微鏡器件2322B(以下稱為“DMD2322B”)和成像透鏡2332。色輪2520具有圓盤形狀，并包含沿著圓周方向排列的多個區(qū)域。多個區(qū)域分別是互相不同顏色的濾色器，例如包含使紅色光(R)透過的區(qū)域、使綠色光(G)透過的區(qū)域、使藍色光(B)透過的區(qū)域和使由光源2580射出的白色光(W)保持不變透過的區(qū)域。色輪2520被支撐為在投光單元2510內(nèi)能夠旋轉(zhuǎn)，通過未圖示的驅(qū)動裝置(例如馬達)來使其旋轉(zhuǎn)。通過色輪2520旋轉(zhuǎn)，切換射入DMD2322B的光的顏色。DMD2322B具有基板2326和配置在基板2326上的多個微小的鏡2325，通過將射入各鏡2325的光向規(guī)定方向反射，由此形成圖像。圖51為了簡化起見圖示了例如以數(shù)千行、數(shù)千列的矩陣狀配置的鏡2325之中的兩個。DMD2322B的構(gòu)成和工作的詳細內(nèi)容會在后面敘述。

如圖50和圖51所例示的那樣，在將光源2580配置在投光單元2510內(nèi)的構(gòu)成中，較大的散熱器、風扇等(圖51中未圖示)用于冷卻光源2580的構(gòu)件配置在投光單元2510內(nèi)。因此，難以將投光單元2510小型化。在圖50所示那樣的大致圓筒形狀的投光單元2510中，其直徑和沿軸的長度例如分別可以為20cm和30cm左右。另外，通過使用大型的散熱器，投光單元2510的重量也增加。投光單元2510的重量例如可以為3kg左右。

與此相對，根據(jù)適用了本申請的發(fā)光器件的投影裝置，能夠通過光纖將光源部與圖像形成部光學耦合，因此易于將激發(fā)光源180和光調(diào)制器件2322在主體單元2350與投光單元2310之間分離地配置。因此，在投光單元2310的內(nèi)部無需配置散熱大的部件，在投光單元2310的內(nèi)部無需配置散熱器等。這樣，能夠從投光單元2310的內(nèi)部省略掉散熱器等，因此能夠?qū)崿F(xiàn)更小型且輕量的投光單元2310。投光單元2310的重量例如可以為0.3kg左右。根據(jù)上述方案，投光單元2310的小型化和輕量化較容易，因此還可以用于將住所、店鋪、辦公室等中的聚光燈、筒燈(downlight)置換成投光單元2310之類的利用方法。

另外，以往有時會使用激光作為用于在屏幕上顯示圖像的光。例如，在圖51所示的光學體系中，有時會使用激光二極管(LD)作為光源2580。與此相對，本申請的投影裝置使用由發(fā)光器件100w射出的光來顯示圖像。根據(jù)這樣的構(gòu)成，接受激發(fā)光而由發(fā)光器件100w所發(fā)出的光朝向投影對象射出，因此能夠提供安全性更高的投影裝置。另外，在使用激光作為用于顯示圖像的光的構(gòu)成中，需要用于減少斑點噪聲(speckle noise)的對策。與此相對，在本申請的投影裝置中，用于顯示圖像的光不是激光，因此能夠省略用于減少斑點噪聲的特別機構(gòu)。

[12-5.投影裝置的其他變形例]

圖52和圖53示出投影裝置2300中的光學體系的又一個例子。如圖52和圖53所例示的那樣，還可以使用參照圖51進行了說明的DMD2322B作為光調(diào)制器件2322。

在圖52所例示的構(gòu)成中，投影裝置2300具有上述光源部2360A、包括DMD2322B在內(nèi)的圖像形成部2320C和將它們光學耦合的光纖2250。光源部2360A和圖像形成部2320C分別配置在主體單元2350內(nèi)和投光單元2310內(nèi)(參照圖42)。

在光源部2360A生成的光經(jīng)由光纖2250被送到圖像形成部2320C。在由光纖2250射出的光直接或間接地射入的位置配置有DMD2322B。在該例子中，在光纖2250與DMD2322B之間配置有透鏡體系2340。透鏡體系2340通過由光纖2250射出的光來形成擴大了的光束。DMD2322B用被透鏡體系2340擴大了的光束同樣地照射。

如上所示，DMD2322B具有配置在基板2326上的多個微小的鏡2325。各個鏡2325分別以能夠通過未圖示的致動器來變更傾斜的方式被支撐在基板2326上。鏡2325各自上的傾斜例如根據(jù)來自驅(qū)動器2324(參照圖44)的數(shù)字輸入信號而變化大致10°左右。各鏡2325根據(jù)該傾斜使入射后的光朝向成像透鏡2332或投光單元2310內(nèi)的吸光體中的任一個反射。如已經(jīng)進行了說明的那樣，通過使發(fā)光器件100w旋轉(zhuǎn)，能夠?qū)?jīng)由光纖2250射入DMD2322B的光的波長進行切換。因此，以與發(fā)光器件100w的旋轉(zhuǎn)同步的方式使各鏡2325上的傾斜獨立地變化(例如每秒數(shù)千次左右)，由此能夠?qū)⑺谕牟噬珗D像映出到屏幕上。

這樣，還可以是使用DMD作為光調(diào)制器件2322并經(jīng)由光纖2250使發(fā)光器件100w與DMD光學耦合這樣的構(gòu)成。根據(jù)本申請的實施方式，能夠在發(fā)光器件100w與光纖2250之間得到高耦合效率，因此能夠?qū)崿F(xiàn)光學損失少的光學體系。所以，能夠進行明亮的顯示。另外，能夠?qū)⒓ぐl(fā)光源180配置在主體單元2350內(nèi)，因此能夠得到與參照圖43和圖46進行了說明的構(gòu)成相同的效果。

與參照圖46進行了說明的構(gòu)成同樣地，還可以在投光單元2310側(cè)配置發(fā)光器件100w。圖53示出在投光單元2310側(cè)配置了發(fā)光器件100w的構(gòu)成例。在圖53所例示的構(gòu)成中，投光單元2310的圖像形成部2320D包含DMD2322B和發(fā)光器件100w。在這樣的構(gòu)成中，激發(fā)光源180也配置在主體單元2350內(nèi)，因此能夠得到與參照圖43和圖46進行了說明的構(gòu)成相同的效果。

除了上述的方式以外，本申請的技術(shù)可以進行各種改變。例如，還可以使用例如LCOS(Liquid Crystal on Silicon；硅基液晶)作為光調(diào)制器件2322。光調(diào)制器件2322只要是使入射后的光反射或透過來形成圖像的器件就行。在上述方案中，通過對激發(fā)光是射入發(fā)光器件100w中的多個區(qū)域中的哪一個進行切換，切換射入光調(diào)制器件2322的光的波長。然而，不限于該例子，還可以對用于形成彩色圖像的波長區(qū)域(例如紅色、綠色和藍色)每個獨立地配置發(fā)光器件。

[13.具有光致發(fā)光層的支撐體的發(fā)光裝置]

以下，對本申請的發(fā)光裝置的又一個變形例進行說明。

圖54A是示意性地表示具備發(fā)光器件100’和支撐發(fā)光器件100’的支撐體3540的發(fā)光裝置的例子的剖視圖。圖54B是由圖54A中的上方向觀察該發(fā)光裝置的俯視圖。在這些圖中，發(fā)光器件100’中的表面結(jié)構(gòu)120被畫得極大，但實際上表面結(jié)構(gòu)120具有多個微細的凸部或凹部。這一點在本申請的其他圖中也是同樣的。在圖54A和圖54B所示的發(fā)光裝置中，以包圍發(fā)光器件100’周圍的方式設(shè)置有支撐發(fā)光器件100’的支撐體3540。

支撐體3540與發(fā)光器件100’的側(cè)部接觸，固定發(fā)光器件100’。通過設(shè)置這樣的支撐體3540，有在保護發(fā)光器件100’周圍的同時易于把持這樣的優(yōu)點。支撐體3540例如可以由具有比光致發(fā)光層110高的導熱率的材料構(gòu)成。由此，還可以將支撐體3540作為將在光致發(fā)光層110產(chǎn)生的熱向外部釋放的熱浴或散熱器起作用。

在沒有用于散熱的熱浴的情況下，有可能在高輸出時光致發(fā)光層110變成高溫而使得發(fā)光效率降低。通過使導熱率高的支撐體3540與光致發(fā)光層110接觸，能夠促進散熱，抑制發(fā)光效率的降低。支撐體3540例如可以由鋁、黃銅、銅之類的導熱率較高的材料構(gòu)成。但是，不限于這樣的材料。在僅以由沖擊保護發(fā)光器件100’為目的而設(shè)置支撐體3540的情況下，還可以由導熱率比光致發(fā)光層110低的材料構(gòu)成支撐體3540。

發(fā)光器件100’可以具備與已經(jīng)進行了說明的本申請中的任一個發(fā)光器件相同的構(gòu)成。圖54A作為一個例子示出在基板140上形成了透光層3520和光致發(fā)光層110的發(fā)光器件100’的構(gòu)成。在透光層3520與光致發(fā)光層之間和光致發(fā)光層110與空氣層之間形成表面結(jié)構(gòu)(典型地為周期結(jié)構(gòu))120。這樣的構(gòu)成尤其在基板140的材料使用廉價的鈉鈣玻璃、硼硅酸玻璃等透明材料的情況下是有效的。但是，如果使用上述廉價的玻璃，則在使得制造發(fā)光器件100’時的光致發(fā)光材料燒結(jié)的工序中有可能會損傷基板140。為了避免這種情況，在低成本的基板140之上以耐熱性高的材料(例如SiO₂、Al₂O₃、MgO、SiN、Ta₂O₃、TiO₂等)形成具有表面結(jié)構(gòu)120的透光層3520是有效的。由此，在從光致發(fā)光層110側(cè)以激光等進行短時間加熱時，能夠由透光層3520阻斷燒結(jié)時的熱，防止對基板140的傷害。發(fā)光器件100’不限于圖54A所示的構(gòu)成，可以如后述所示進行多樣的變形。

在圖示的例子中，發(fā)光裝置還具備激發(fā)光源3510。激發(fā)光源3510朝向發(fā)光器件100’的底面(即，基板140與空氣的界面)傾斜地照射激發(fā)光。激發(fā)光的入射角被設(shè)定為比0°大，優(yōu)選設(shè)置光采集結(jié)構(gòu)，滿足在光致發(fā)光層110內(nèi)激發(fā)光發(fā)生全反射的條件。光采集結(jié)構(gòu)例如如圖54C所示可以是設(shè)置在基板140的激發(fā)光源3510側(cè)的表面的具有三角柱形狀的三角棱鏡。光采集結(jié)構(gòu)3590(該例子中為三角棱鏡)還可以具有半球、金字塔、衍射光柵、閃耀衍射光柵等其他結(jié)構(gòu)。通過設(shè)置這樣的結(jié)構(gòu)體，能夠抑制基板140的表面的反射，能夠高效地將激發(fā)光導入光致發(fā)光層110內(nèi)。這樣的結(jié)構(gòu)體在申請人申請的日本特愿2015-31515中作為導光結(jié)構(gòu)體進行了更詳細的說明。為了參考起見，本說明書援引日本特愿2015-31515的全部公開內(nèi)容。為了實現(xiàn)這樣的入射角，對激發(fā)光源3510的位置和朝向進行調(diào)整。其結(jié)果是，激發(fā)光以相對于光致發(fā)光層110的法線方向傾斜了的角度射入光致發(fā)光層110，在光致發(fā)光層110內(nèi)傳播。由此，與激發(fā)光垂直地射入光致發(fā)光層110時相比，能夠使得發(fā)光效率提高。

表面結(jié)構(gòu)120使得特定波長的光向特定方向較強地射出。因此，表面結(jié)構(gòu)120可以說是使激發(fā)光也向特定方向最強地射出的結(jié)構(gòu)。當將其出射角設(shè)定為θ_out時，激發(fā)光源可以配置為激發(fā)光以與θ_out相同的入射角射入發(fā)光器件100’。由此，能夠高效地將激發(fā)光導入光致發(fā)光層110內(nèi)，能夠提高發(fā)光效率。

為了使得激發(fā)光斜著射入發(fā)光器件100’，圖54A～圖54C所示的構(gòu)成例中的支撐體3540可以具有激發(fā)光源3510一側(cè)較大地開放的結(jié)構(gòu)。當將該開放的部分稱為開口部時，開口部具有相對于光致發(fā)光層110的法線方向傾斜了的側(cè)面3540a。如圖示所示，該開口部從與發(fā)光器件100’接觸的部分(稱為“支撐部”)3540b朝向激發(fā)光源3510一側(cè)緩緩地擴大。換言之，開口部的側(cè)面具有錐狀的結(jié)構(gòu)。通過這樣的結(jié)構(gòu)，激發(fā)光能夠沿著開口部的側(cè)面3540a斜著射入發(fā)光器件100’。圖54A～圖54C例示的開口部的形狀的底面為正方形的四邊錐臺，但是只要不妨礙激發(fā)光的光路，可以是任意形狀。例如，還可以設(shè)置高低差來代替將側(cè)面3540a設(shè)定為錐狀。

圖54A～圖54C所例示的發(fā)光裝置與已經(jīng)敘述過的另一個實施方式相同，具有對特定波長的光的指向角進行限制的表面結(jié)構(gòu)120。因此，能夠使得特定波長的光的指向性提高。進而，發(fā)光器件100’以激發(fā)光所射入的部分(這里為基板140的底面)露出的方式固定于支撐體3540。由此，能夠一邊保護發(fā)光器件100’一邊使激發(fā)光以所期望的角度射入。如果用導熱率比光致發(fā)光層110高的材料來構(gòu)成支撐體3540，則能夠?qū)崿F(xiàn)散熱性優(yōu)秀、發(fā)光效率不易降低的發(fā)光裝置。

圖55A和圖55B是表示使用了與上述例子不同的結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件100’的例子的圖。該發(fā)光器件100’具有從圖54A和圖54B所示的構(gòu)成除去了透光層3520和其表面的表面結(jié)構(gòu)120的構(gòu)成。即，該發(fā)光器件100’具備基板140、其之上的光致發(fā)光層110和其表面的表面結(jié)構(gòu)120。除了發(fā)光器件100’以外的構(gòu)成與圖54A和圖54B所示的構(gòu)成相同。在圖55A和圖55B所示的例子中，表面結(jié)構(gòu)120僅設(shè)置在光致發(fā)光層110的上部，因此能夠使制造工序簡化。該構(gòu)成尤其在基板140是由耐熱性高的石英玻璃構(gòu)成的情況下是有效的。石英玻璃的耐熱性高，因此就算在光致發(fā)光材料的燒結(jié)時，損傷的可能性也低。因此，能夠在基板140之上直接形成光致發(fā)光層110，形成表面結(jié)構(gòu)120。

圖56A和圖56B是表示使用了更加不同的結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件100’的例子的圖。該發(fā)光器件100’具有從圖54A和圖54B所示的構(gòu)成除去了光致發(fā)光層110的表面的表面結(jié)構(gòu)120的構(gòu)成。即，該發(fā)光器件100’具備基板140、其之上的透光層3520、其表面的表面結(jié)構(gòu)120和其之上的光致發(fā)光層110。表面結(jié)構(gòu)120僅設(shè)置在光致發(fā)光層110與透光層3520的界面。通過這樣的結(jié)構(gòu)也能夠使制造工序簡化。

圖57A和圖57B是表示具備與圖54A和圖54B所示的例子不同的結(jié)構(gòu)的支撐體3540的例子的圖。如圖57B所示，就該支撐體3540而言，由與光致發(fā)光層垂直的方向觀察到的支撐體3540的側(cè)面3540a的外周部和內(nèi)周部的形狀不是四邊形而是圓形。換言之，開口部的形狀不是四邊錐臺而是圓錐臺。除了這一點以外，與圖54A和圖54B的結(jié)構(gòu)相同。就算是這樣的結(jié)構(gòu)，也能夠得到與圖54A和圖54B所示的構(gòu)成相同的效果。

圖58A和圖58B是表示將圖55A和圖55B所示的發(fā)光裝置中的支撐體3540置換成了圖57A和圖57B所示的支撐體的構(gòu)成例的圖。這樣的構(gòu)成僅支撐體的開口部的側(cè)面形狀不同，因此也能夠得到與圖55A和圖55B所示的構(gòu)成相同的效果。

圖59A和圖59B是表示將圖56A和圖56B所示的發(fā)光裝置中的支撐體3540置換成了圖57A和圖57B所示的支撐體的構(gòu)成例的圖。這樣的構(gòu)成僅支撐體的開口部的側(cè)面形狀不同，因此也能夠得到與圖56A和圖56B所示的構(gòu)成相同的效果。

圖60A和圖60B是表示僅在發(fā)光器件100’的側(cè)面設(shè)置了支撐體3540的發(fā)光裝置的例子的圖。在該例子中，支撐體3540的周邊部沒有向激發(fā)光源3510一側(cè)突出，即，不具有向激發(fā)光源3510一側(cè)擴展的開口部。除了這一點以外，與圖54A和圖54B所示的構(gòu)成相同。該例子能夠以簡便的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)耐沖擊性或散熱性優(yōu)秀的指向性發(fā)光裝置。

圖61A和圖61B是表示在圖60A和圖60B所示的構(gòu)成中將發(fā)光器件100’置換成了圖55A和圖55B所示的發(fā)光器件的發(fā)光裝置的例子的圖。該例子也能夠以簡便的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)散熱性優(yōu)秀的指向性發(fā)光裝置。

圖62A和圖62B是表示在圖60A和圖60B所示的構(gòu)成中將發(fā)光器件100’置換成了圖56A和圖56B所示的發(fā)光器件的發(fā)光裝置的例子的圖。該例子也能夠同樣地以簡便的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)散熱性優(yōu)秀的指向性發(fā)光裝置。

圖63A和圖63B是表示在圖54A和圖54B所示的發(fā)光裝置中將支撐體3540的結(jié)構(gòu)置換成了更加不同的結(jié)構(gòu)的例子的圖。該例子中的支撐體3540具有從與發(fā)光器件100’接觸的支撐部3540b沿著激發(fā)光的光路延伸的開口部3540c。該開口部3540c作為將激發(fā)光導向發(fā)光器件100’的導光路起作用。由激發(fā)光源3510射出的激發(fā)光沿著開口部3540c傳播，斜著射入發(fā)光器件100’的底面。就算通過這樣的結(jié)構(gòu)，也能夠?qū)崿F(xiàn)耐沖擊性或散熱性優(yōu)秀的指向性發(fā)光裝置。

圖64A和圖64B是表示在圖63A和圖63B所示的構(gòu)成中將發(fā)光器件100’置換成了圖55A和圖55B所示的發(fā)光器件的發(fā)光裝置的例子的圖。圖65A和圖65B是表示在圖63A和圖63B所示的構(gòu)成中將發(fā)光器件100’置換成了圖56A和圖56B所示的發(fā)光器件的發(fā)光裝置的例子的圖。這些例子僅發(fā)光器件100’的結(jié)構(gòu)不同，因此也能夠得到與圖63A和圖63B所示的構(gòu)成相同的效果。

圖66A和圖66B示出了在導光路的中途設(shè)置反射激發(fā)光的反射鏡(反射器)3530的構(gòu)成例。發(fā)光器件100’的構(gòu)成可以與圖54A和圖54B所示的構(gòu)成相同。在該例子中，支撐體3540的開口部3540c(即導光路)在中途彎曲，在彎曲的位置配置反射器3530。該反射器3530在激發(fā)光的波長區(qū)域具有反射特性。反射器3530不限于通常的反射鏡，還可以是分色鏡。被反射器3530反射的激發(fā)光射入發(fā)光器件100’的底面。通過在導光路內(nèi)設(shè)置反射器3530，激發(fā)光源3510的配置制約得以減少。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)更小型的發(fā)光裝置。

圖67A和圖67B是表示將圖66A和圖66B所示的發(fā)光裝置中的發(fā)光器件100’置換成了圖55A和圖55B所示的發(fā)光器件的構(gòu)成例的圖。圖68A和圖68B是表示將圖66A和圖66B所示的發(fā)光裝置中的發(fā)光器件100’置換成了圖56A和圖56B所示的發(fā)光器件的構(gòu)成例的圖。這些例子僅發(fā)光器件100’的結(jié)構(gòu)不同，因此也能夠得到與圖66A和圖66B所示的構(gòu)成相同的效果。

圖69A～圖71B是表示激發(fā)光由光致發(fā)光層110的側(cè)面射入的構(gòu)成例的圖。圖69A和圖69B示出了具有圖54A和圖54B所示的發(fā)光器件100’的例子。圖70A和圖70B示出了具有圖55A和圖55B所示的發(fā)光器件100’的例子。圖71A和圖71B示出了具有圖56A和圖56B所示的發(fā)光器件100’的例子。在圖69A～圖71B所示的例子中，支撐體3540具有由光致發(fā)光層110的側(cè)面(即，不是主面的面)向激發(fā)光源3510延伸的開口部(即，導光路)3540c。激發(fā)光沿著該開口部3540c傳播，斜著射入光致發(fā)光層110的側(cè)面。這樣，激發(fā)光直接射入光致發(fā)光層110。通過這樣的構(gòu)成，尤其對于縱方向(即，與光致發(fā)光層垂直的方向)能夠?qū)崿F(xiàn)小型的指向性發(fā)光裝置。

圖72A～圖75B是表示除了具備支撐體3540以外還具備多個散熱翅片3560的發(fā)光裝置的例子的圖。圖72A和圖72B示出了在圖55A和圖55B所示的發(fā)光裝置附加了散熱翅片3560的構(gòu)成。圖73A和圖73B示出了在圖64A和圖64B所示的發(fā)光裝置附加了散熱翅片3560的構(gòu)成。圖74A和圖74B示出了在圖67A和圖67B所示的發(fā)光裝置附加了散熱翅片3560的構(gòu)成。圖75A和圖75B示出了在圖70A和圖70B所示的發(fā)光裝置附加了散熱翅片3560的構(gòu)成。這些例子中，使用了圖55A和圖55B所示的發(fā)光器件作為發(fā)光器件100’，但發(fā)光器件100’還可以具有已經(jīng)進行了說明的其他結(jié)構(gòu)。

在圖72A～圖75B所示的各例子中，在發(fā)光器件100’的周圍的支撐體3540的外周部以等間隔連接有多個散熱翅片3560。支撐體3540和散熱翅片3560由導熱率比光致發(fā)光層110更高的材料(例如鋁、黃銅或銅)構(gòu)成。散熱翅片3560和支撐體3540的材料可以相同也可以不同。在光致發(fā)光層110產(chǎn)生的熱經(jīng)由支撐體3540通過多個散熱翅片3560釋放到外部。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)散熱性更優(yōu)秀的指向性發(fā)光裝置。另外，多個散熱翅片3560的形狀和配置不限于所圖示的例子，只要是能夠高效地散熱的結(jié)構(gòu)就行。

以上的例子中，支撐體3540是連續(xù)的單一結(jié)構(gòu)體，并包圍了發(fā)光器件100’的全部周圍，但支撐體3540不需要一定是這樣的結(jié)構(gòu)。例如，如圖76A所示，還可以在發(fā)光器件100’的周圍將支撐體3540的一部分切斷，在該部分上使光致發(fā)光層110的一部分露出。另外，如圖76B所示，支撐體3540還可以分成兩個部分，使它們以夾著發(fā)光器件100’的方式固定。這樣，支撐體3540不需要一定是連結(jié)而成的單一結(jié)構(gòu)體。為了不妨礙激發(fā)光的光路，只要是以一部分開放、發(fā)光器件100’中的激發(fā)光所射入的部分露出的方式來固定發(fā)光器件100’的結(jié)構(gòu)就行。例如，支撐體3540還可以僅與光致發(fā)光層110的一部分接觸。

[14.具有反射器的光源單元]

圖77是表示具有反射器(即反射構(gòu)件)的光源單元(即發(fā)光裝置)的概要構(gòu)成的圖。圖77所示的光源單元4500具備激發(fā)光源4510、發(fā)光器件100a、反射器4530、準直透鏡4520。發(fā)光器件100a具有與圖1C所示的發(fā)光器件100a相同的結(jié)構(gòu)。還可以使用具有已經(jīng)進行了說明的其他結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件來代替發(fā)光器件100a。圖77中，發(fā)光器件100a的表面結(jié)構(gòu)120被畫得極大，但實際上表面結(jié)構(gòu)120可以具有多個微細的凸部或凹部。

反射器4530是在激發(fā)光的波長區(qū)域具有反射特性的反射構(gòu)件。反射器4530可以是例如由多個金屬的合金構(gòu)成的常規(guī)的反射鏡或者由電介質(zhì)多層膜形成的分色鏡。反射器4530配置在由激發(fā)光源4510射出的激發(fā)光的光路上，將激發(fā)光反射并導向發(fā)光器件100a。此時，對激發(fā)光源4510和反射器4530的位置和朝向進行了調(diào)整，以使激發(fā)光一邊在光致發(fā)光層110的內(nèi)部全反射一邊傳播。

準直透鏡4520配置在激發(fā)光源4510與反射器4530之間。在激發(fā)光源4510為例如激光二極管等光源時，激發(fā)光通常以帶有擴散的光束的形式射出。準直透鏡4520使該擴散了的光束轉(zhuǎn)換成平行光并射入反射器4530。圖77中，準直透鏡4520被畫成單一的透鏡，但是還可以是多個透鏡的組合。另外，其形狀也可以根據(jù)必要的性能適當設(shè)計。

發(fā)光器件100a具有：光致發(fā)光層110，該光致發(fā)光層110接受激發(fā)光而發(fā)出空氣中的波長為λ_a的光；基板140(典型地為透明基板)；表面結(jié)構(gòu)120(典型地為周期結(jié)構(gòu))，該表面結(jié)構(gòu)120形成在光致發(fā)光層110的表面。表面結(jié)構(gòu)120可以是與已經(jīng)進行了說明的任一種表面結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)。表面結(jié)構(gòu)120將光致發(fā)光層110所發(fā)出的波長為λ_a的光的指向角限制為例如小于15°。由此，實現(xiàn)狹角布光。

在圖77所示的光源單元4500中，激發(fā)光被反射器4530反射后射入光致發(fā)光層110。即，以使激發(fā)光的光路折疊的方式射入光致發(fā)光層110。因此，能夠提高激發(fā)光源4510與發(fā)光器件100a的配置關(guān)系的自由度。其結(jié)果是，能夠?qū)⒐庠磫卧?500小型化。

圖78示出了為了比較而沒有設(shè)置反射器4530的光源單元的例子。在圖78所示的光源單元4500c中，為了使激發(fā)光斜著射入，激發(fā)光源4510配置在遠離發(fā)光器件100a的位置。其結(jié)果是，與圖77的構(gòu)成相比，與發(fā)光器件100a的各層平行的方向上的裝置的尺寸變大。

圖79是表示另一個構(gòu)成例的圖。在該例子中，激發(fā)光源4510的位置和朝向以及反射器4530的朝向與圖77所示的例子不同。該例子中的激發(fā)光源4510向與光致發(fā)光層110的主面大致垂直的方向射出激發(fā)光。反射器4530使該激發(fā)光反射，斜著射入光致發(fā)光層110。通過這樣的構(gòu)成，與圖77同樣地，也能夠使得裝置的尺寸為小型。

圖80是表示又一個構(gòu)成例的圖。在該例子中，發(fā)光裝置具備支撐發(fā)光器件100a的構(gòu)件(稱為支撐體)4540。支撐體4540以包圍發(fā)光器件100a的周圍的方式支撐發(fā)光器件100a。以圖80可以看出支撐體4540分離成兩個部分，但實際上可以是連結(jié)而成的單一結(jié)構(gòu)體。通過設(shè)置支撐體4540，由此，有在保護發(fā)光器件100a的周圍的同時易于把持這樣的優(yōu)點。

支撐體4540的一部分是由反射激發(fā)光的材料形成的反射器4530。反射器4530將激發(fā)光反射并導向光致發(fā)光層110。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)與圖79所示的構(gòu)成相同的作用。在該例子中，支撐體4540與反射器4530一體化，因此能夠使耐沖擊性提高。如果由導熱率高的材料構(gòu)成支撐體4540，則能夠?qū)⒅误w4540作為使發(fā)光器件100a所發(fā)出的熱高效地釋放到外部的散熱器起作用。

圖81示出了圖80的變形例。在該例子的發(fā)光裝置中，支撐體4540的結(jié)構(gòu)與圖80所示的例子不同。支撐體4540除了發(fā)光器件100a以外，還將激發(fā)光源4510和準直透鏡4520收納于內(nèi)部并保持。保持發(fā)光器件100a的部分附近處的傾斜了的部分作為反射器4530起作用。在該構(gòu)成例中，激發(fā)光源4510、準直透鏡4520、反射器4530和發(fā)光器件100a保持規(guī)定的配置關(guān)系而被支撐。通過這樣的結(jié)構(gòu)，能夠抑制由于沖擊而使激發(fā)光的光路偏移的情況。即，能夠使耐沖擊性進一步提高。

圖82是表示另一個變形例的圖。該例子中的發(fā)光裝置具備發(fā)光器件100a、激光模塊4580、安全過濾器4560、透鏡4550、反射器4530、支撐它們的支撐體4540。激光模塊4580具有包括激光二極管在內(nèi)的激發(fā)光源4510和準直透鏡4520。由激發(fā)光源4510射出的激發(fā)光經(jīng)由準直透鏡4520被反射器4530反射，以最合適的角度射入發(fā)光器件100a。

在使用激光二極管作為激發(fā)光源4510的情況下，沒有被發(fā)光器件100a轉(zhuǎn)換的一部分激發(fā)光從發(fā)光器件100a穿過。該穿過后的激光具有相干性，有可能給人體尤其是眼睛帶來損傷。為了防止該激光泄漏，設(shè)置有對激發(fā)光源4510的波長的光進行切割的安全過濾器4560。透鏡4550使從安全過濾器4560透過后的光聚光，導入例如光纖。

該例子中的反射器4530具有作為角度調(diào)整機構(gòu)起作用的旋轉(zhuǎn)軸4570。能夠手動地使反射器4530繞旋轉(zhuǎn)軸4570旋轉(zhuǎn)。通過這樣的結(jié)構(gòu)，能夠自由地對激發(fā)光到發(fā)光器件100a的入射角度進行調(diào)整。該調(diào)整可以在例如制品出貨前以手動進行。作為角度調(diào)整機構(gòu)，其他還可以導入如通過馬達與驅(qū)動馬達的控制電路的組合自動地進行角度調(diào)整那樣的機構(gòu)。還可以在激發(fā)光源4510一側(cè)設(shè)置角度調(diào)整機構(gòu)來代替使反射器4530具有角度調(diào)整機構(gòu)。這樣的角度調(diào)整機構(gòu)例如可以通過使激發(fā)光源4510繞某個旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的機構(gòu)來實現(xiàn)。

在圖82所示的例子中，支撐體4540保持透鏡4550、安全過濾器4560、發(fā)光器件100a、反射器4530和激光模塊4580。因此，就算產(chǎn)生沖擊，各部件的相對位置關(guān)系也不會偏移，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定地工作的發(fā)光裝置。

如上所示，通過設(shè)置反射器4530，能夠使由激發(fā)光源4510射出的激發(fā)光的光路彎曲而射入光致發(fā)光層110。因此，激發(fā)光源4510與發(fā)光器件的配置關(guān)系的自由度提高，能夠使得裝置整體更緊湊。

圖83是表示具有支撐體4540的發(fā)光裝置的另一個變形例的圖。該發(fā)光裝置具備激發(fā)光源4510、準直透鏡4520、發(fā)光器件100a、支撐它們的支撐體4540。在該例子中沒有設(shè)置反射器。由激發(fā)光源4510射出的激發(fā)光經(jīng)由準直透鏡4520以所期望的角度射入發(fā)光器件100a的光致發(fā)光層。激發(fā)光源4510、準直透鏡4520、發(fā)光器件100a經(jīng)由支撐體4540一體化，由此耐沖擊性提高。

接著，對由具有反射器4530的光源單元得到的小型化效果的具體例子進行說明。

圖84A～圖84C是表示由設(shè)置反射器4530而產(chǎn)生的效果的一個例子的圖。圖84A示出了使用了不具有高指向性的現(xiàn)有的發(fā)光器件700c的光源單元的構(gòu)成例。圖84B示出了具有本申請的實施方式的發(fā)光器件、不具有反射器的光源單元的構(gòu)成例。圖84C示出了具有本申請的實施方式的發(fā)光器件和反射器的光源單元的構(gòu)成例。

這些構(gòu)成例中，使用了激光二極管(LD)作為激發(fā)光源4510。各光源單元可以作為照明裝置的部件來使用。例如，就適合于八塊榻榻米(約13m²)的房間的照明裝置而言，需要射出約5000lm的光束。當將各LD的光輸出設(shè)定為約4.3W、將由各光源單元向正面方向射出的光束設(shè)定為500流明(lm)時，需要集成十個左右的發(fā)光模塊。因此，要求將各發(fā)光模塊小型化。

在圖84A所示的光源單元中，使用指向性低的現(xiàn)有的發(fā)光器件700c。因此，為了向正面方向射出500lm的光束，需要多個激發(fā)光源4510。因此，各個光源單元的尺寸變大，集成了多個光源單元的照明裝置的尺寸也變大。

在圖84B所示的光源單元中，使用本申請的實施方式的指向性高的發(fā)光器件100a。因此，例如能夠以一個激發(fā)光源4510使500lm的光束向正面方向射出。能夠縮小各個光源單元的尺寸，因此能夠縮小照明裝置的尺寸。當將圖84A所示的光源單元的體積設(shè)定為100時，圖84B所示的光源單元的體積例如能夠減少到62.5。

圖84C所示的光源單元通過反射器4530使激發(fā)光的光束彎曲并射入發(fā)光器件100a。因此，能夠進一步縮小各個光源單元的尺寸。作為結(jié)果，能夠大幅地縮小照明裝置的尺寸。當將圖84A所示的光源單元的體積設(shè)定為100時，圖84C所示的光源單元的體積例如能夠減少到36。

[15.具有追加光源的發(fā)光裝置]

以下進行說明的方案涉及通過將來自多個光源的光合成來得到所期望的顏色(即光譜)的光的發(fā)光裝置。這里進行說明的方案的發(fā)光裝置除了上述任一種方案的發(fā)光器件(以下有時稱為“指向性發(fā)光器件”或“指向性光源”)以外，具有其他光源(以下有時稱為“追加光源”)。追加光源射出光譜與指向性光源所發(fā)出的光的光譜不同的光。將由指向性光源射出的光和由追加光源射出的光在指向性光源的內(nèi)部或外部合成。合成后的光能夠被導入例如光纖纜線(以下簡稱為“光纖”)。這樣的發(fā)光裝置例如能夠用于光纖照明。

這里，光的“合成”是指光譜不同的多個光束交集而形成混合后的狀態(tài)。合成后的各光束的傳播方向和擴散角度并不需要一定相同。由指向性光源射出的第一光和由追加光源射出的第二光在指向性光源的內(nèi)部或外部被合成。在第二光從指向性光源穿過的方案中，第一和第二光可以在指向性光源的內(nèi)部被合成。第一光和第二光還可以通過光學體系或光波導等在指向性光源的外部被合成。

由指向性光源射出的光的光譜與實際利用場合所要求的光的光譜相比，有時缺少了一部分波長成分。通過使用追加光源，能夠補充不足的波長成分。進而，通過對各光源所發(fā)出的光的光譜和強度進行調(diào)整，還能夠調(diào)整照明光的顏色和亮度。

圖85是概略地表示這樣的發(fā)光裝置的一個例子的圖。該發(fā)光裝置具備發(fā)光器件100’、激發(fā)光源180、追加光源5500、光學體系5520、光纖5530。光學體系5520包含準直透鏡5520a和聚光透鏡5520b。在圖示的例子中，發(fā)光器件100’具有與圖1C所示的發(fā)光器件100a相同的結(jié)構(gòu)，但還可以具有圖1A等其他結(jié)構(gòu)。

追加光源5500可以是例如使用了激光二極管或其他指向性發(fā)光器件的光源。追加光源5500射出光譜與由發(fā)光器件100’射出的光的光譜不同的光。追加光源5500所射出的光是在由發(fā)光器件100’射出的光中不足的光譜成分的光。例如，在白色光為所期望的光的情況下，當發(fā)光器件100’射出黃色(紅和綠)的波長區(qū)域的光時，追加光源5500可以構(gòu)成為射出藍的波長區(qū)域的光。來自追加光源5500的光除了以與光致發(fā)光層內(nèi)的導波模式共振地耦合的特定角度射入的情況以外，幾乎不被吸收也不散射。因此，如圖85所示，在與發(fā)光器件100’中的光致發(fā)光層垂直地使來自追加光源5500的光射入的情況下，大部分的光從發(fā)光器件100’透過。

激發(fā)光源180與追加光源5500分開設(shè)置，激發(fā)發(fā)光器件100’內(nèi)的光致發(fā)光材料而使其發(fā)光。激發(fā)光源180例如使激發(fā)光向相對于發(fā)光器件100’的光致發(fā)光層的法線方向傾斜了的方向射入。

將通過向發(fā)光器件100’射入激發(fā)光而產(chǎn)生的第一光和由追加光源5500射出并且射入發(fā)光器件100’的第二光在發(fā)光器件100’的內(nèi)部合成。更詳細來說，第二光被集束于發(fā)光器件100’內(nèi)的光致發(fā)光層內(nèi)的某個點，在該點產(chǎn)生第一光的瞬間合成。合成后的第一和第二光以混合了的狀態(tài)在發(fā)光器件100’的外部傳播。該合成光被準直透鏡5520a轉(zhuǎn)換成平行光，在聚光透鏡5520b被集束。集束后的光射入光纖5530。這樣，包括透鏡5520a、5520b在內(nèi)的光學體系5520將第一光與第二光合成(或合波)并導入光纖5530。光纖5530使導入了的光由前端部射出。由此，能夠在遠離具有發(fā)光器件100’和追加光源5500的光源部的位置射出所期望顏色的光。另外，圖85所示的光纖5530被畫成帶有較短形狀的要素，但根據(jù)用途可以使用數(shù)米～數(shù)百米這樣長的光纖5530。

圖86是表示發(fā)光裝置的更詳細構(gòu)成例的圖。該發(fā)光裝置5400除了具備上述的發(fā)光器件100’、追加光源5500、激發(fā)光源180、光學體系5520以外，還具備對激發(fā)光源180和追加光源5500進行控制的控制電路5570以及用于連接光纖5530的連接器5580。在該例子中，光纖5530是發(fā)光裝置5400的外部要素。

控制電路5570例如可以是包括與激發(fā)光源180和追加光源5500連接的微控制器(微機)等處理器在內(nèi)的集成電路?？刂齐娐?570例如根據(jù)來自用戶的輸入，指示激發(fā)光源180和追加光源5500使出射光的強度變化。由此，對由發(fā)光器件100’射出的第一光與由追加光源5500射出的第二光的強度比進行調(diào)整。其結(jié)果是，能夠使所合成的光的強度和顏色變化。除了這樣的控制以外，也能夠通過例如使配置在光學體系5520與發(fā)光器件100’之間的隔板5540的大小變化來調(diào)整第一光與第二光的強度比。

激發(fā)光源180例如為激光源，使激發(fā)光以在發(fā)光器件100’中的光致發(fā)光層內(nèi)發(fā)生全反射的角度射入發(fā)光器件100’。由此，能夠在發(fā)光器件100’內(nèi)高效地產(chǎn)生發(fā)光。

連接器5580是用于連接光纖5530的端子，其設(shè)置在發(fā)光裝置5400的框體上。其可以對連接器5580插拔光纖5530。由此，例如在光纖5530為鋪設(shè)于建筑物內(nèi)的長纜線的情況下，即使在發(fā)光裝置5400發(fā)生故障或想要與不同發(fā)光特性的發(fā)光裝置5400交換時，也能夠容易地交換發(fā)光裝置5400。

如上所示，圖85和圖86所例示的發(fā)光裝置具備作為指向性光源的第一光源和作為追加光源的第二光源。第一光源具有：光致發(fā)光層，該光致發(fā)光層發(fā)出包括空氣中的波長為λ_a的光在內(nèi)的第一光；透光層，該透光層以與光致發(fā)光層接近的方式配置；以及表面結(jié)構(gòu)，該表面結(jié)構(gòu)形成在光致發(fā)光層和透光層中的至少一者的表面上。表面結(jié)構(gòu)包含多個凸部和多個凹部中的至少一者，并對光致發(fā)光層所發(fā)出的空氣中的波長為λ_a的光的指向角進行限制。例如，當將表面結(jié)構(gòu)中相鄰的兩個凸部的中心間或相鄰的兩個凹部的中心間距離設(shè)定為D_int-a、將光致發(fā)光層對空氣中的波長為λ_a的光的折射率設(shè)定為n_wav-a時，成立λ_a/n_wav-a＜D_int-a＜λ_a的關(guān)系。或者，表面結(jié)構(gòu)具有至少一個周期結(jié)構(gòu)，當將光致發(fā)光層對空氣中的波長為λ_a的光的折射率設(shè)定為n_wav-a、將至少一個周期結(jié)構(gòu)的周期設(shè)定為p_a時，成立λ_a/n_wav-a＜p_a＜λ_a的關(guān)系。其結(jié)果是，由第一光源射出的空氣中的波長為λ_a的光在由多個凸部和多個凹部中的至少一者預先確定的第一方向上強度最大。另一方面，第二光源射出包括空氣中的波長為λ_b(≠λ_a)的光在內(nèi)的第二光。由第一光源射出的第一光和由第二光源射出的第二光被合成。合成后的光被采集到例如光纖的一端，并由另一端射出。

通過這樣的構(gòu)成，以第二光源來補充僅用作為指向性光源的第一光源所不足的光譜，能夠得到所期望的光譜的光。通過調(diào)整第一光源和第二光源的強度比，能夠調(diào)整最終所得到的光的光譜。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)可以調(diào)整顏色和亮度的光纖照明。另外，還可以在將第一和第二光合成的位置配置光擴散板。能夠利用被光擴散板擴散的光作為照明。在后述的其他例子中也可以同樣地，配置光擴散板來代替光纖5530。

圖87是表示追加光源5500還作為激發(fā)光起作用的構(gòu)成的例子的圖。在該例子中，追加光源5500所射出的第二光包括作為激發(fā)光起作用的光的成分。第二光的一部分從發(fā)光器件100’透過，與由發(fā)光器件100’射出的第一光一起通過光學體系5520來合成。追加光源5500配置為激發(fā)光相對于發(fā)光器件100’以特定入射角θ射入。

在共振地激發(fā)光致發(fā)光材料的情況下，激發(fā)光以特定的傾斜角度θ射入，由此能夠高效地激發(fā)。通常，激發(fā)光的波長比來自發(fā)光器件100’的狹角布光的光的波長短，因此狹角布光的光以比角度θ小的角度射出。于是，在此方案中，為了采集從正面(角度為0度)到角度θ的光，使用數(shù)值口徑(NA_lens)為sinθ以上的透鏡5520a。通過使用這樣的透鏡5520a，能夠?qū)ⅹM角布光的光與激發(fā)光這兩者采集到光學體系5520中。

進而，在透鏡5520b的構(gòu)成為與透鏡5520a相同的構(gòu)成的情況下，通過選擇數(shù)值口徑(NA_fiber)為sinθ以上那樣的光纖5530，能夠?qū)⒃诠鈱W體系5520采集的光的大部分(理想地為全部)導入光纖5530。另外，在透鏡5520b具有與透鏡5520a不同的構(gòu)成的情況下，只要使用當將透鏡5520b所聚光的光束向光纖5530的入射角設(shè)定為θ’(≠θ)時滿足NA_fiber＞sinθ’的光纖5530就行。

在圖87所示的例子中，追加光源5500兼具激發(fā)光源的作用，因此能夠減少光源的個數(shù)。由此，能夠減少成本和裝置尺寸。

圖88是表示發(fā)光裝置的又一個構(gòu)成例的圖。該發(fā)光裝置中，光學體系5520的構(gòu)成和追加光源5500的位置與上述的例子不同。該例子中的光學體系5520具有配置在透鏡5520a與透鏡5520b之間的分色鏡5520c。追加光源5500不是配置在發(fā)光器件100’的背面?zhèn)?圖的左側(cè))而是配置在正面?zhèn)?圖的右側(cè))。追加光源5500配置為使第二光射入分色鏡5520c。另外，圖88省略了使激發(fā)光射入發(fā)光器件100’的激發(fā)光源的圖示。以后的圖有時也同樣地會省略激發(fā)光源的圖示。

分色鏡5520c被設(shè)計為在由發(fā)光器件100’射出的第一光的波長區(qū)域具有高透射率，并且在由追加光源5500射出的第二光的波長區(qū)域具有高反射率。追加光源5500被配置為第二光與來自發(fā)光器件100’的第一光交叉(圖88的例子中為正交)。在第一光與第二光交叉的位置配置了分色鏡5520c。分色鏡5520c的角度被調(diào)整為第一光的透射光與第二光的反射光在相同方向傳播。通過分色鏡5520c將第一和第二光合成，在透鏡5520b聚光并導入光纖5530。通過這樣的構(gòu)成，也能夠與上述的其他例子同樣地，得到所期望的光譜的光。

圖89是表示發(fā)光裝置的又一個構(gòu)成例的圖。該發(fā)光裝置在不是通過光學體系5520而是通過光纖5530將第一光與第二光合成這一點上，與上述的例子不同。該例子中的發(fā)光裝置具備在中途分叉成兩個方向的光纖5530。以下，將分叉成的一部分5530a稱為第一光纖，將另一部分5530b稱為第二光纖。第一光纖5530a和第二光纖5530b在連結(jié)點5530c連結(jié)。來自發(fā)光器件100’的第一光經(jīng)由光學體系5520射入第一光纖5530a。另一方面，來自追加光源5500的第二光射入第二光纖5530b。將這些光在光纖的連結(jié)點5530c合成。

通過這樣的構(gòu)成，也能夠?qū)⑺谕墓庥晒饫w5530射出。另外，還可以在與圖89所示的光纖5530的連結(jié)點5530c相當?shù)奈恢迷O(shè)置將光分叉、耦合的機器。在這種情況下，能夠通過將多根光纖與該機器連接來實現(xiàn)相同的構(gòu)成。

圖90是表示發(fā)光裝置的又一個變形例的圖。在該例子中，追加光源5500由與發(fā)光器件100’相同的指向性發(fā)光器件構(gòu)成。追加光源5500與發(fā)光器件100’同樣地具備光致發(fā)光層、透光層和表面結(jié)構(gòu)。與對發(fā)光器件100’中的表面結(jié)構(gòu)為波長為λ_a的光的指向角進行限制的情況相對地，追加光源5500對波長為λ_b(≠λ_a)的光的指向角進行限制。發(fā)光器件100’和追加光源5500還可以是層疊而成的單一結(jié)構(gòu)體。在該例子中，也將來自發(fā)光器件100’的第一光和來自追加光源5500的第二光通過光學體系5520合成，并導入光纖5530。

圖91是表示通過敷設(shè)多個指向性發(fā)光器件而實現(xiàn)的發(fā)光裝置的一部分的圖。該發(fā)光裝置具有射出紅色的波長區(qū)域的光的多個發(fā)光器件(第一光源)100r、射出綠色的波長區(qū)域的光的多個發(fā)光器件(第二光源)100g和射出藍色的波長區(qū)域的光的多個發(fā)光器件(第三光源)100b一維或者二維地排列而成的結(jié)構(gòu)。圖91畫出了五個發(fā)光器件，但實際上可以排列更多的發(fā)光器件。由這些發(fā)光器件100r、100g、100b射出的光被透鏡5520d聚光，并導入光纖5530。由此，能夠由光纖5530射出白色光。在該例子中，使用紅、綠、藍這三色的光源，但由第一光源、第二光源和第三光源分別射出的光的顏色(即光譜)可以任意設(shè)定。如該例子所示，通過組合三個種類的指向性光源，能夠更靈活地調(diào)整出射光的顏色。該例子使用了三個種類的光源，但是還可以組合四個種類以上的光源。另外，第二光源和第三光源不限于指向性發(fā)光器件，例如還可以是激光源等其他光源。

圖92是表示發(fā)光裝置的又一個例子的圖。該例子中的發(fā)光裝置具有兼具激發(fā)光源的作用的追加光源5500，并且通過光纖5530將第一光與第二光合成。如圖示所示，來自發(fā)光器件100’的第一光被透鏡5520a和透鏡5520e聚光，并導入光纖5530的分叉了的兩個部分中的一個即第一光纖5530a。另一方面，來自追加光源5500的第二光從發(fā)光器件100’穿過，然后被透鏡5520a和透鏡5520f聚光，并導入光纖5530的分叉了的兩個部分中的另一個即第二光纖5530b。由此，將第一和第二光在連結(jié)點5530c合成，并由光纖5530射出。

圖93是表示發(fā)光裝置的又一個例子的圖。該例子與圖87所示的構(gòu)成類似，但是透鏡的個數(shù)不同。在透鏡5520a與發(fā)光器件100’之間配置有其他透鏡5520g。透鏡5520g配置在與發(fā)光器件100’接近的位置，因此就算來自追加光源5500的第二光的入射角大，也能夠采集到從發(fā)光器件100’透過了的第二光。透鏡5520a對被透鏡5520g彎曲后的第二光的光路的彎曲不足量進行補充。其結(jié)果是，來自發(fā)光器件100’的第一光的光軸與來自追加光源5500的第二光的光軸被調(diào)整為大致平行。這些光被透鏡5520b聚光，并導入光纖5530。在該例子中，使用三個透鏡，但是透鏡的個數(shù)是任意的。另外，各透鏡的形狀、尺寸和位置不限于圖示的例子，可以適當設(shè)計。例如，如圖94所示，光學體系中的透鏡的個數(shù)為一片(圖示的例子中為透鏡5520a)。在該例子中，透鏡的個數(shù)少，因此能夠以低成本來構(gòu)成發(fā)光裝置。

圖95是表示發(fā)光裝置的又一個構(gòu)成例的圖。該例子中的發(fā)光裝置具備發(fā)光器件100’、配置在發(fā)光器件100’一側(cè)的透鏡5520a、配置在另一側(cè)的反射鏡(反射器)5560、分叉成兩個的光纖5530和追加光源5500。追加光源5500將激發(fā)光導入光纖5530的分叉了的部分中的一個。該激發(fā)光從透鏡5520a穿過，射入發(fā)光器件100’。射入發(fā)光器件100’的激發(fā)光的一部分被光致發(fā)光層吸收并轉(zhuǎn)換成第一光。激發(fā)光的另一部分從發(fā)光器件100’穿過并被反射鏡5560反射，再次從發(fā)光器件100’穿過。由發(fā)光器件100’射出的第一光和從發(fā)光器件100’穿過后的激發(fā)光(第二光)被透鏡5520a聚光，并導入光纖5530。由此，將第一光與第二光合成并由光纖5530射出。這樣，還可以使用反射鏡5560來有效利用反射后的激發(fā)光。

如上所示，具有追加光源的發(fā)光裝置可以進行多種變形。在任一種變形例中，均能夠?qū)⒂勺鳛橹赶蛐怨庠吹牡谝还庠瓷涑龅牡谝还夂陀傻诙庠瓷涑龅牡诙夂铣?，得到所期望的光譜的光。

圖96是表示應用于家庭用光纖照明系統(tǒng)的應用例的圖。該光纖照明系統(tǒng)具備發(fā)光裝置(也稱為光源單元)5400和多個光纖5530。光源單元5400設(shè)置在住宅的規(guī)定場所，從光源單元5400到各房間的照明安裝位置鋪設(shè)有多個光纖5530。另外，圖96中被畫成一根光纖那樣的部分實際上是將多個光纖捆綁而成的。光源單元5400的構(gòu)成不限于參照圖86進行了說明的構(gòu)成。圖96所示的光源單元5400具有與上述圖85～圖96中的任一個發(fā)光裝置相同的構(gòu)成，將來自包括至少一個指向性光源在內(nèi)的多個光源的光合成并導入多個光纖5530。由此，能夠?qū)⑺谕墓馑偷礁髡彰靼惭b位置，作為照明光來利用。通過根據(jù)狀況來改變多個光源的輸出，能夠改變照明光的顏色和亮度。這樣的光纖照明系統(tǒng)不限于家庭內(nèi)，能夠用于辦公樓、地下街、運動場等各種施設(shè)。

能夠容易地調(diào)整光譜的作用例如可以應用于上述被稱為美光色照明和彩光色照明的技術(shù)。這些是通過控制光源的光譜(即，所發(fā)出的光的波長的強度分布)來使照明的對象看起來很美的技術(shù)。例如，通過減少作為肌膚的暗沉顯眼的原因的570nm～580nm左右的波長的光，能夠使肌膚看起來更美。使用本申請的發(fā)光裝置，例如通過將570nm以下的藍色～綠色的波長區(qū)域的光與580nm以上的紅色的波長區(qū)域的光合成，能夠?qū)崿F(xiàn)這樣的美光色照明。

另外，例如抑制580nm左右的波長的成分，增強長波長側(cè)的紅色成分，從而能夠使食品的紅色看起來更鮮艷。由此，能夠使例如肉、魚的瘦肉和紅的水果、蔬菜看起來更鮮艷。使用本申請的發(fā)光裝置，能夠通過例如將570nm以下的藍色～綠色的波長區(qū)域的光和590nm以上的紅色的波長區(qū)域的光合成來實現(xiàn)這樣的彩光色照明。相同的波長控制也能夠用于使紅的花、紅葉等景色看起來更鮮艷的用途。

上述那樣的能夠調(diào)節(jié)出射光的光譜的方案的發(fā)光裝置還能夠用于判斷食品的鮮度的用途。大多數(shù)食品如果鮮度降低則反射光的光譜會變化。例如，如果是牛肉，則根據(jù)鮮度的降低，600nm～700nm左右的波長區(qū)域的成分降低。于是，對食品僅照射根據(jù)鮮度不同而反射率會大幅變化的波長區(qū)域的光，通過觀測該反射光的強度，能夠容易地判斷食品的鮮度。根據(jù)食品的不同，有時在多個不同的波長區(qū)域反射率的變化大。在這樣的情況下，如果使用將來自多個光源的不同光譜的光合成的發(fā)光裝置，則也能夠容易地得到所期望的多個波長區(qū)域的光。

[16.將向互相不同的方向射出的光合成的發(fā)光裝置]

下面敘述的方案涉及將由一個發(fā)光器件射出的不同波長區(qū)域的光合成來利用的發(fā)光裝置。如上所示，本申請的發(fā)光器件將特定波長的光向特定方向較強地射出，將其他波長的光向其他方向較強地射出。利用該特性，能夠使用光學體系或光波導等將向不同方向射出的不同波長區(qū)域的多個光束合成來有效利用。通過將多個波長區(qū)域的光合成，以另一個光束來補充一個光束中不足的光譜成分，由此能夠接近所期望的光譜的光。合成后的光例如可以導入光纖。這樣的發(fā)光裝置也能夠用于例如光纖照明。

圖97是概略地表示將由發(fā)光器件向不同方向射出的多個波長區(qū)域的光合成的發(fā)光裝置的一個例子的圖。該發(fā)光裝置具備發(fā)光器件100’、光學體系6520和光纖6530。光學體系6520包含準直透鏡6520a和聚光透鏡6520b。圖97作為發(fā)光器件100’圖示了與圖1A所示的發(fā)光器件100相同的結(jié)構(gòu)，但還可以使用具有參照圖1C等進行了說明的其他結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件。另外，為了將各構(gòu)成要素簡化來表示，圖97不一定與實際結(jié)構(gòu)一致。其他圖中也是相同的。雖然圖97中省略了，但是實際上可以設(shè)置使激發(fā)光射入發(fā)光器件100’的激發(fā)光源。

這里，作為光致發(fā)光層中的光致發(fā)光材料，使用示出寬的發(fā)光光譜的材料。由光致發(fā)光材料所發(fā)出的某個波長為λ_a的光在特定的出射角度的方向上帶有指向性，其他波長為λ_b的光在其他出射角度的方向上帶有指向性。光學體系6520將包括波長為λ_a的第一光在內(nèi)的光束與包括波長為λ_b的第二光在內(nèi)的光束合成(或者合波)并導入光纖6530。光纖6530使導入后的光由前端部射出。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)向遠離具有發(fā)光器件100’的光源部的位置射出所期望的光譜的光的光纖照明。另外，圖97所示的光纖6530被畫為具有較短形狀的要素，但是根據(jù)用途可以使用數(shù)米～數(shù)百米這樣長的光纖6530。

圖98是表示發(fā)光裝置的構(gòu)成例的詳細內(nèi)容的圖。該發(fā)光裝置6400除了具備上述的發(fā)光器件100’和光學體系6520以外，還具備激發(fā)光源180、對激發(fā)光源180進行控制的控制電路6570和用于連接光纖6530的連接器6580。在該例子中，光纖6530為發(fā)光裝置6400的外部要素。

控制電路6570例如可以是包括與激發(fā)光源180連接的微控制器(微機)等處理器在內(nèi)的集成電路?？刂齐娐?570例如根據(jù)來自用戶的輸入，指示激發(fā)光源180使出射光的強度變化。由此，能夠使由發(fā)光器件100’射出的第一光和第二光的強度變化。除了這樣的控制以外，通過使配置在光學體系6520與發(fā)光器件100’之間的隔板6540的大小變化，也能夠使第一光與第二光的強度比變化。由此，能夠調(diào)整合成后的光的光譜。

激發(fā)光源180例如是激光源，使激發(fā)光以在發(fā)光器件100’中的光致發(fā)光層內(nèi)發(fā)生全反射的角度射入發(fā)光器件100’。由此，能夠在發(fā)光器件100’內(nèi)高效地產(chǎn)生發(fā)光。

連接器6580是用于連接光纖6530的端子，其設(shè)置在發(fā)光裝置6400的框體上。其可以對連接器6580插拔光纖6530。由此，例如在光纖6530為鋪設(shè)于建筑物內(nèi)的長纜線的情況下，即使在發(fā)光裝置6400發(fā)生故障或想要與不同發(fā)光特性的發(fā)光裝置6400交換時，也能夠容易地交換發(fā)光裝置6400。

如上所示，圖97和圖98所例示的發(fā)光裝置具備：光致發(fā)光層，該光致發(fā)光層發(fā)出包括空氣中的波長為λ_a的第一光和空氣中的波長為λ_b的第二光在內(nèi)的光；透光層，該透光層以與光致發(fā)光層接近的方式配置；表面結(jié)構(gòu)，該表面結(jié)構(gòu)形成在光致發(fā)光層和透光層中的至少一者的表面上；以及光學體系，該光學體系將第一光和第二光合成。表面結(jié)構(gòu)具有多個凸部和多個凹部，并對第一光的指向角進行限制。例如，當將表面結(jié)構(gòu)中相鄰的兩個凸部的中心間或相鄰的兩個凹部的中心間距離設(shè)定為D_int、將光致發(fā)光層對空氣中的波長為λ_a的第一光的折射率設(shè)定為n_wav-a時，成立λ_a/n_wav-a＜D_int-a＜λ_a的關(guān)系?；蛘撸砻娼Y(jié)構(gòu)具有至少一個周期結(jié)構(gòu)，當將光致發(fā)光層對空氣中的波長為λ_a的光的折射率設(shè)定為n_wav-a、將至少一個周期結(jié)構(gòu)的周期設(shè)定為p_a時，成立λ_a/n_wav-a＜p_a＜λ_a的關(guān)系。其結(jié)果是，第一光在由多個凸部和多個凹部中的至少一者預先確定的第一方向上強度最大，第二光在與第一方向不同的第二方向上強度最大。光學體系將包括沿第一方向射出的第一光在內(nèi)的光束和包括沿第二方向射出的第二光在內(nèi)的光束合成。合成后的光例如被采集到光纖的一端，并由另一端射出。

通過這樣的構(gòu)成，能夠以第二光來補充僅向一個方向射出的第一光中不足的光譜成分。如上所示，通過調(diào)整隔板6540的大小等控制，能夠調(diào)整第一光和第二光的強度比。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)可以調(diào)整顏色和亮度的光纖照明。根據(jù)這里進行說明的方案，與將來自多個光源的光合成時相比，也具有能夠使裝置小型化這樣的優(yōu)點。通過將由一個發(fā)光器件射出的兩個種類以上的波長或顏色的光合成，能夠?qū)崿F(xiàn)能夠?qū)庾V進行控制的小型發(fā)光裝置。另外，還可以在將第一和第二光合成的位置配置光擴散板來代替光纖?？梢詫⒈还鈹U散板擴散的光作為照明來使用。后述的其他例子中也同樣地，可以配置光擴散板來代替光纖6530。

圖99是表示通過將特定三波長的光合成來得到白色光的發(fā)光裝置的例子的圖。在該例子中，發(fā)光器件100’向不同方向射出紅(R)、綠(G)、藍(B)這三個波長區(qū)域的光。光學體系6520將上述這三色的光合成并導入光纖6530。由此，能夠由光纖6530射出白色光。另外，該例子是使用紅、綠、藍的光來得到白色光，但是顏色的組合可以任意設(shè)定。

圖100示出了將由發(fā)光器件100’向第一方向射出的第一光和向第二方向射出的第二光導入不同光纖6530a、6530b的例子。該例子中的發(fā)光裝置具有包括透鏡6520a、6520b在內(nèi)的第一光學體系和包括透鏡6520c、6520d在內(nèi)的第二光學體系。第一光學體系配置為將第一光導入第一光纖6530a，第二光學體系配置為將第二光導入第二光纖6530b。第一光纖6530a和第二光纖6530b通過合成器6640與一根光纖6530d連結(jié)。將第一光和第二光通過兩個光纖6530a、6530b的連結(jié)點即合成器6640合成。在這樣的構(gòu)成中，也能夠得到與上述的例子相同的效果。

圖101是表示連結(jié)了多個光纖的發(fā)光裝置的另一個例子的圖。該發(fā)光裝置具備發(fā)光器件100’、透鏡6520a、透鏡陣列6610、多個光調(diào)制器6582、多個光纖6530和合成器6640。該發(fā)光裝置將由發(fā)光器件100’向不同方向射出的紅(R)、綠(G)、藍(B)的光用透鏡6520a變成平行光，在透鏡陣列6610處聚光，經(jīng)由多個光調(diào)制器6582導入多個光纖6530。各光調(diào)制器6582根據(jù)其位置的不同，接受紅、綠、藍中的某一種光，并向所對應的光纖6530輸出。光調(diào)制器6582能夠減弱或阻斷向光纖6530的不需要的光。將在多個光纖6530中傳播后的光通過合成器6640合成，由一根光纖射出。

通過這樣的構(gòu)成，能夠生成任意光譜的光。在該例子中，能夠單獨地輸出紅、綠、藍這三原色的光，因此不僅能夠用于照明，還能夠用于顯示器、投影儀等顯示機器。

圖102是表示使用了敷設(shè)多個發(fā)光器件100r、100g、100b而成的結(jié)構(gòu)來代替圖101的構(gòu)成中的發(fā)光器件100’的例子的圖。發(fā)光器件100r、100g、100b分別是狹角地射出紅、綠、藍的波長區(qū)域的光的指向性發(fā)光器件。多個發(fā)光器件100r、100g、100b一維或二維地排列。圖102畫出了五個發(fā)光器件，但是實際上能排列更多個發(fā)光器件。由這些發(fā)光器件100r、100g、100b射出的光被透鏡6520a聚光，經(jīng)由透鏡陣列6610和多個光調(diào)制器6582導入多個光纖6530。通過這樣的構(gòu)成，也能夠得到與圖101的構(gòu)成相同的效果。

在圖101和圖102的例子中，組合了紅、綠、藍的光，但是不限于該組合，還可以使用其他顏色的組合。另外，所組合的顏色的種類數(shù)不限于三個種類，還可以是兩個種類或者四個種類以上。

圖103是表示在圖97所示的構(gòu)成中進一步利用由激發(fā)光源180射出的光的一部分的例子的圖。在該例子中，激發(fā)光源180被配置為從相對于光致發(fā)光層的法線方向傾斜了的方向(以入射角θ)使包括激發(fā)光在內(nèi)的第三光(例如藍色光)射入發(fā)光器件100’。第三光的一部分用于發(fā)光，另一部分從發(fā)光器件100’透過。光學體系6520除了由發(fā)光器件100’射出的第一光和第二光以外，還將從發(fā)光器件100’透過了的第三光導入光纖6530。通過這樣的構(gòu)成，在僅以由發(fā)光器件100’射出的光無法生成所期望的光譜的情況下，能夠?qū)Σ蛔愕墓庾V成分進行補充。

如上所示，在對光致發(fā)光材料共振地激發(fā)的情況下，通過以特定的傾斜角度θ射入激發(fā)光，能夠高效地激發(fā)。另外，通常激發(fā)光的波長比來自發(fā)光器件100’的狹角布光的光的波長短，狹角布光的光以比角度θ小的角度射出。如參照圖87進行了說明的那樣，通過使用數(shù)值口徑(NA_lens)為sinθ以上那樣的透鏡6520a，能夠采集從正面(角度為0度)到角度θ的光，將狹角布光的光與激發(fā)光這兩者采集到光學體系6520。

在透鏡6520b的構(gòu)成為與透鏡6520a相同構(gòu)成的情況下，通過選擇數(shù)值口徑(NA_fiber)為sinθ以上那樣的光纖6530，能夠?qū)⒃诠鈱W體系6520采集的光的大部分(理想上為全部)導入光纖6530。在透鏡6520b具有與透鏡6520a不同的構(gòu)成的情況下，只要使用當將透鏡6520b所聚光的光束向光纖6530的入射角設(shè)定為θ’(≠θ)時滿足NA_fiber＞sinθ’的光纖6530就行。

圖104是表示改變了圖103中的激發(fā)光源180的位置的例子的圖。在該例子中，激發(fā)光源180被配置為與發(fā)光器件100’垂直，并使包括激發(fā)光在內(nèi)的第三光射入。在這樣的構(gòu)成中，第三光大多從光透過發(fā)光器件100’透過，因此能夠增強第三光的成分。另一方面，光致發(fā)光層中的發(fā)光效率降低，因此還可以專用對激發(fā)光源進行補充。在專用對激發(fā)光源進行補充的情況下，還可以使用射出與激發(fā)光不同波長區(qū)域的光的光源來代替激發(fā)光源180。

圖105是表示在圖100所示的構(gòu)成中進一步利用由激發(fā)光源180射出的光的一部分的例子的圖。該例子中的發(fā)光裝置還具備第三光學體系(透鏡)6520e，該第三光學體系(透鏡)6520e將由激發(fā)光源180射出并從光致發(fā)光層透過了的第三光的一部分導入第三光纖6530c。第一～第三光纖6530a、6530b、6530c連結(jié)，并在作為連結(jié)點的合成器6640中將由發(fā)光器件100’射出的第一和第二光與從發(fā)光器件100’透過了的第三光合成。在這樣的構(gòu)成中，也能夠有效利用來自激發(fā)光源180的光，由此來生成所期望的光譜的光。

如上所示，以將由發(fā)光器件向不同方向射出的多個波長區(qū)域的光合成的方式構(gòu)成的發(fā)光裝置可以進行多種變形。在任意的變形例中，將由發(fā)光器件射出的第一光與第二光合成，也能夠得到所期望的光譜的光。

圖106是表示應用于家庭用光纖照明系統(tǒng)的應用例的圖。該光纖照明系統(tǒng)具備發(fā)光裝置(也稱為光源單元)6400和多個光纖6530。光源單元6400設(shè)置在住宅的規(guī)定場所，從光源單元6400到各房間的照明安裝位置鋪設(shè)多個光纖6530。另外，圖105中被畫成了一根光纖那樣的部分實際上可以是將多個光纖捆綁而成的。光源單元6400的構(gòu)成不限于參照圖98進行了說明的構(gòu)成。圖106所示的光源單元6400具有與上述圖97～圖105中的任一個發(fā)光裝置相同的構(gòu)成，并將多個波長區(qū)域的光合成且導入光纖6530。由此，與參照圖96進行了說明的應用例同樣地，能夠?qū)⑺谕墓馑偷礁髡彰靼惭b位置，作為照明光來利用。通過根據(jù)情況來改變多個波長區(qū)域的光的合成比率，能夠改變照明光的顏色和亮度。

通過這里參照圖97～圖106進行了說明的方案，能夠容易地調(diào)整光譜。因此，這里進行了說明的方案與參照圖85～圖96進行了說明的方案同樣地，能夠適用于被稱為美光色照明和彩光色照明的技術(shù)。另外，例如通過彩光色照明，能夠使肉、蔬菜等食品看起來更美味，使紅的花、紅葉等景色看起來更鮮艷，或者還能夠用于對食品的鮮度進行判斷的用途。

如已經(jīng)進行了說明的那樣，以往就光的光譜的控制而言，使用濾光器對由光源射出的光之中不需要的波長區(qū)域的成分進行除去。因此，光的利用效率低。與此相對，本申請的發(fā)光裝置能夠增強并射出特定波長的光，因此濾光器不是必要的。因此，與現(xiàn)有的發(fā)光裝置相比，能夠使光的利用效率提高。

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

本申請的發(fā)光器件和發(fā)光裝置能夠適用于以照明器具、顯示器、投影儀為首的各種光學設(shè)備。