(57)【要約】【課題】蛍光の取り出し効率の低下を抑制した、波長変換素子を提供する。また、当該波長変換素子を備えた光源装置を提供する。また、当該光源装置を備えたプロジェクターを提供する。【解決手段】本発明の波長変換素子は、励起光が入射する第１面と、第１面に対向する第２面を有する波長変換層と、第２面に対向して設けられ、第１の無機酸化物を含有する第１層と、第１層に対向して設けられ、第１の金属または前記第１の無機酸化物とは異なる第２の無機酸化物を含有する第２層と、第２層に対向して設けられ、銀またはアルミニウムのいずれか一方を含有し、励起光が波長変換層により波長変換された光または励起光を反射する第３層と、を備える。【選択図】図３
2020052413.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光が入射する第１面と、前記第１面に対向する第２面を有する波長変換層と、
前記第２面に対向して設けられ、第１の無機酸化物を含有する第１層と、
前記第１層に対向して設けられ、第１の金属または前記第１の無機酸化物とは異なる第２の無機酸化物を含有する第２層と、
前記第２層に対向して設けられ、銀またはアルミニウムのいずれか一方を含有し、前記励起光が前記波長変換層により波長変換された光または前記励起光を反射する第３層と、を備える
ことを特徴とする波長変換素子。
【請求項２】
前記第３層に対向して設けられ、前記第１の金属または前記第１の金属とは異なる第２の金属を含有する第４層と、
前記第４層に対向して設けられ、前記第１の無機酸化物または前記第２の無機酸化物を含有する第５層と、をさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載の波長変換素子。
【請求項３】
基材をさらに備え、
前記第５層と前記基材との間に設けられる接合材により、前記波長変換素子と前記基材とが接合される
ことを特徴とする請求項２に記載の波長変換素子。
【請求項４】
前記第２層の前記第１の金属は、Ａｌ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｗ、Ｎｂから選択される少なくとも１種の金属を含有する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の波長変換素子。
【請求項５】
前記第２層の前記第２の無機酸化物は、酸化物導電体材料またはアモルファス導電性酸化物である
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の波長変換素子。
【請求項６】
前記第３層と前記第４層との間に、前記第１の金属または前記第２の無機酸化物を含有する第６層をさらに備える
ことを特徴とする請求項２または３に記載の波長変換素子。
【請求項７】
前記第６層の前記第１の金属は、Ａｌ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｗ、Ｎｂから選択される少なくとも１種の金属を含有する
ことを特徴とする請求項６に記載の波長変換素子。
【請求項８】
前記第６層の前記第２の無機酸化物は、酸化物導電体材料またはアモルファス導電性酸化物である
ことを特徴とする請求項６に記載の波長変換素子。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の波長変換素子と、
前記励起光を射出する光源と、を備える
ことを特徴とする光源装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の光源装置と、
前記光源装置からの光を画像情報に応じて変調することにより画像光を形成する光変調装置と、
前記画像光を投写する投写光学系と、を備える
ことを特徴とするプロジェクター。
【請求項１１】
互いに対向する第１面及び第２面を有する波長変換層を形成する第１工程と、
前記波長変換層の前記第２面に対向する位置に、第１の無機酸化物を含有する第１層を形成する第２工程と、
前記第１層に対向する位置に、第１の金属または前記第１の無機酸化物とは異なる第２の無機酸化物を含有する第２層を形成する第３工程と、
前記第２層に対向する位置に、銀またはアルミニウムのいずれか一方を含有し、励起光が前記波長変換層により波長変換された光または前記励起光を反射する第３層を形成する第４工程と、を備える
ことを特徴とする波長変換素子の製造方法。
【請求項１２】
前記第１層は、第１無機酸化物層及び第２無機酸化物層を含み、
前記第２工程は、前記第２面上に化学蒸着法を用いて前記第１無機酸化物層を形成する第１形成工程と、前記第１全反射層上に物理蒸着法を用いて前記第２無機酸化物層を形成する第２形成工程とを含む
ことを特徴とする請求項１１に記載の波長変換素子の製造方法。
【請求項１３】
前記第１無機酸化物層及び前記第２無機酸化物層の材料としてＳｉＯ2を用いる
ことを特徴とする請求項１２に記載の波長変換素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長変換素子、波長変換素子の製造方法、光源装置及びプロジェクターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、プロジェクター用の照明装置として照明光として蛍光を利用するものがある。例えば、下記特許文献１には、レーザー光を射出する光源と、レーザー光の入射によって蛍光を発光する蛍光発光部とを備えた発光装置が開示されている。この発光装置において、蛍光発光部は、蛍光体層と、該蛍光体層を支持する基板と、基板と蛍光体層との間に設けられた反射層とを備えている。そして、蛍光発光部は、蛍光体層で生成した蛍光を反射層で反射することで照明光として取り出している。
【０００３】
上述のような反射層としては耐久性に優れたものが望ましい。例えば、下記特許文献２には、熱や光に強い反射層としてＡｇ膜を用いることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１１９０４６号公報
【特許文献２】国際公開第２０１５／１９４４５５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、蛍光体層で生成した蛍光を反射する反射層としてＡｇ膜を用いることも考えられる。しかしながら、蛍光の反射膜としてＡｇ膜を用いた場合、蛍光体内の熱や光によってＡｇが凝集し、膜が不均一となり、反射率が低下することで蛍光の取り出し効率が低下してしまう。また、反射膜の耐久性も低下してしまう。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決することを目的としたものであり、蛍光の取り出し効率の低下を抑制した、波長変換素子及び波長変換素子の製造方法を提供することを目的の１つとする。また、当該波長変換素子を備えた光源装置を提供することを目的の１つとする。また、当該光源装置を備えたプロジェクターを提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１態様に従えば、励起光が入射する第１面と、前記第１面に対向する第２面を有する波長変換層と、前記第２面に対向して設けられ、第１の無機酸化物を含有する第１層と、前記第１層に対向して設けられ、第１の金属または前記第１の無機酸化物とは異なる第２の無機酸化物を含有する第２層と、前記第２層に対向して設けられ、銀またはアルミニウムのいずれか一方を含有し、前記励起光が前記波長変換層により波長変換された光または前記励起光を反射する第３層と、を備える波長変換素子が提供される。
【０００８】
第１態様に係る波長変換素子によれば、第３層における励起光の入射側の面に第２層が設けられるため、第２層によって第３層の劣化が低減される。そのため、第３層は劣化に伴う反射率の低下が起こり難いので、波長変換された光のうち第３層に入射した成分を良好に反射して波長変換層から射出させることができる。よって、波長変換した光の取り出し効率の低下を抑制できる。
【０００９】
上記第１態様において、前記第３層に対向して設けられ、前記第１の金属または前記第１の金属とは異なる第２の金属を含有する第４層と、前記第４層に対向して設けられ、前記第１の無機酸化物または前記第２の無機酸化物を含有する第５層と、をさらに備えるのが好ましい。
【００１０】
この構成によれば、第３層の保護性能が向上させることができる。
【００１１】
上記第１態様において、基材をさらに備え、前記第５層と前記基材との間に設けられる接合材により、前記波長変換素子と前記基材とが接合されるのが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、波長変換素子で発生した熱は、第３層を介して基材側へと伝達される。よって、波長変換素子の放熱性が高くなるので、波長変換素子の発光効率の低下を低減できる。
【００１３】
上記第１態様において、前記第２層の前記第１の金属は、Ａｌ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｗ、Ｎｂから選択される少なくとも１種の金属を含有するのが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、第３層の劣化を抑制する構成を実現できる。
【００１５】
上記第１態様において、前記第２層の前記第２の無機酸化物は、酸化物導電体材料またはアモルファス導電性酸化物であることが好ましい。
【００１６】
この構成によれば、第２層が光透過性を有するので、第３層に励起光を効率よく入射させつつ、第３層の劣化を抑制する構成を実現できる。
【００１７】
上記第１態様において、前記第３層と前記第４層との間に、前記第１の金属または前記第２の無機酸化物を含有する第６層をさらに備えるのが好ましい。
【００１８】
この構成によれば、第６層を備えることで、第３層の劣化をより低減できる。
【００１９】
上記第１態様において、前記第６層の前記第１の金属は、Ａｌ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｗ、Ｎｂから選択される少なくとも１種の金属を含有するのが好ましい。
【００２０】
この構成によれば、第１の金属によって第３層の劣化をより低減させる構成を実現できる。
【００２１】
上記第１態様において、前記第６層の前記第２の無機酸化物は、酸化物導電体材料またはアモルファス導電性酸化物であることが好ましい。
【００２２】
この構成によれば、第２の無機酸化物によって第３層の劣化をより低減させる構成を実現できる。
【００２３】
本発明の第２態様に従えば、上記第１態様に係る波長変換素子と、前記励起光を射出する光源と、を備える光源装置が提供される。
【００２４】
第２態様に係る光源装置によれば、蛍光ＹＬの取り出し効率の低下を抑制した光源装置を提供することができる。
【００２５】
本発明の第３態様に従えば、上記第２態様に係る光源装置と、前記光源装置からの光を画像情報に応じて変調することにより画像光を形成する光変調装置と、前記画像光を投写する投写光学系と、を備えるプロジェクターが提供される。
【００２６】
第３態様に係るプロジェクターは上記第２態様に係る光源装置を備えるので、高輝度な画像を形成することができる。
【００２７】
本発明の第４態様に従えば、互いに対向する第１面及び第２面を有する波長変換層を形成する第１工程と、前記波長変換層の前記第２面に対向する位置に、第１の無機酸化物を含有する第１層を形成する第２工程と、前記第１層に対向する位置に、第１の金属または前記第１の無機酸化物とは異なる第２の無機酸化物を含有する第２層を形成する第３工程と、前記第２層に対向する位置に、銀またはアルミニウムのいずれか一方を含有し、励起光が前記波長変換層により波長変換された光または前記励起光を反射する第３層を形成する第４工程と、を備える波長変換素子の製造方法が提供される。
【００２８】
第４態様に係る波長変換素子の製造方法によれば、波長変換した光の取り出し効率の低下を抑制した波長変換素子を製造できる。
【００２９】
上記第４態様において、前記第１層は、第１無機酸化物層及び第２無機酸化物層を含み、前記第２工程は、前記第２面上に化学蒸着法を用いて前記第１無機酸化物層を形成する第１形成工程と、前記第１全反射層上に物理蒸着法を用いて前記第２無機酸化物層を形成する第２形成工程とを含むのが好ましい。
【００３０】
この構成によれば、化学蒸着法を用いて第１無機酸化物層を形成することで、例えば、第２面に凹部が形成されている場合でも、該凹部内に第１無機酸化物層を形成することができる。これにより、凹部の凹凸の影響が小さくなるので、第２面上に形成された第１無機酸化物層の表面をフラットな面にすることができる。また、第１全反射層上に、金属膜、酸化物膜などの種々の成膜に適用可能な物理蒸着法を用いて第２無機酸化物層を形成するので、第２無機酸化物層の成膜に続けて第１層を構成する他の膜の成膜を効率的に行うことができる。
【００３１】
また、前記第１無機酸化物層及び前記第２無機酸化物層の材料としてＳｉＯ2を用いるのがより望ましい。
このようにすれば、第１無機酸化物層及び第２無機酸化物層が同じ材料で形成されるので、第１無機酸化物層及び第２無機酸化物層間の密着力をより高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】第一実施形態に係るプロジェクターの概略構成を示す図である。
【図２】照明装置の概略構成を示す図である。
【図３】波長変換素子の要部構成を示す断面図である。
【図４】蛍光体層の要部構成を示す断面図である。
【図５Ａ】第一実施形態の変形例に係る波長変換素子の製造工程を示す図である。
【図５Ｂ】第一実施形態の変形例に係る波長変換素子の製造工程を示す図である。
【図６】第二実施形態の波長変換素子の要部構成を示す断面図である。
【図７】第三実施形態の波長変換素子の要部構成を示す断面図である。
【図８】第四実施形態の波長変換素子の要部構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【００３４】
（第一実施形態）
まず、本実施形態に係るプロジェクターの一例について説明する。
図１は、本実施形態に係るプロジェクターの概略構成を示す図である。
図１に示すように、本実施形態のプロジェクター１は、スクリーンＳＣＲ上にカラー映像を表示する投射型画像表示装置である。プロジェクター１は、照明装置２と、色分離光学系３と、光変調装置４Ｒ，光変調装置４Ｇ，光変調装置４Ｂと、合成光学系５と、投写光学系６とを備えている。
【００３５】
色分離光学系３は、照明光ＷＬを赤色光ＬＲと、緑色光ＬＧと、青色光ＬＢとに分離する。色分離光学系３は、第１のダイクロイックミラー７ａ及び第２のダイクロイックミラー７ｂと、第１の全反射ミラー８ａ、第２の全反射ミラー８ｂ及び第３の全反射ミラー８ｃと、第１のリレーレンズ９ａ及び第２のリレーレンズ９ｂとを概略備えている。
【００３６】
第１のダイクロイックミラー７ａは、照明装置２からの照明光ＷＬを赤色光ＬＲと、その他の光（緑色光ＬＧ及び青色光ＬＢ）とに分離する。第１のダイクロイックミラー７ａは、分離された赤色光ＬＲを透過すると共に、その他の光（緑色光ＬＧ及び青色光ＬＢ）を反射する。一方、第２のダイクロイックミラー７ｂは、緑色光ＬＧを反射すると共に青色光ＬＢを透過することによって、その他の光を緑色光ＬＧと青色光ＬＢとに分離する。
【００３７】
第１の全反射ミラー８ａは、赤色光ＬＲの光路中に配置されて、第１のダイクロイックミラー７ａを透過した赤色光ＬＲを光変調装置４Ｒに向けて反射する。一方、第２の全反射ミラー８ｂ及び第３の全反射ミラー８ｃは、青色光ＬＢの光路中に配置されて、第２のダイクロイックミラー７ｂを透過した青色光ＬＢを光変調装置４Ｂに導く。緑色光ＬＧは、第２のダイクロイックミラー７ｂから光変調装置４Ｇに向けて反射される。
【００３８】
第１のリレーレンズ９ａ及び第２のリレーレンズ９ｂは、青色光ＬＢの光路中における第２のダイクロイックミラー７ｂの後段に配置されている。
【００３９】
光変調装置４Ｒは、赤色光ＬＲを画像情報に応じて変調し、赤色光ＬＲに対応した画像光を形成する。光変調装置４Ｇは、緑色光ＬＧを画像情報に応じて変調し、緑色光ＬＧに対応した画像光を形成する。光変調装置４Ｂは、青色光ＬＢを画像情報に応じて変調し、青色光ＬＢに対応した画像光を形成する。
【００４０】
光変調装置４Ｒ，光変調装置４Ｇ，光変調装置４Ｂには、例えば透過型の液晶パネルが用いられている。また、液晶パネルの入射側及び射出側各々には、偏光板（図示せず。）が配置されている。
【００４１】
また、光変調装置４Ｒ，光変調装置４Ｇ，光変調装置４Ｂの入射側には、それぞれフィールドレンズ１０Ｒ，フィールドレンズ１０Ｇ，フィールドレンズ１０Ｂが配置されている。フィールドレンズ１０Ｒ，フィールドレンズ１０Ｇ，フィールドレンズ１０Ｂは、光変調装置４Ｒ，光変調装置４Ｇ，光変調装置４Ｂそれぞれに入射する赤色光ＬＲ，緑色光ＬＧ，青色光ＬＢそれぞれを平行化する。
【００４２】
合成光学系５には、光変調装置４Ｒ，光変調装置４Ｇ，光変調装置４Ｂからの画像光が入射する。合成光学系５は、各々が赤色光ＬＲ，緑色光ＬＧ，青色光ＬＢに対応した画像光を合成し、この合成された画像光を投写光学系６に向けて射出する。合成光学系５には、例えばクロスダイクロイックプリズムが用いられている。
【００４３】
投写光学系６は、投射レンズ群からなり、合成光学系５により合成された画像光をスクリーンＳＣＲに向けて拡大投射する。これにより、スクリーンＳＣＲ上には、拡大されたカラー映像が表示される。
【００４４】
（照明装置）
続いて、本発明の一実施形態に係る照明装置２について説明する。図２は照明装置２の概略構成を示す図である。図２に示すように、照明装置２は、光源装置２Ａと、インテグレーター光学系３１と、偏光変換素子３２と、重畳レンズ３３ａとを備えている。本実施形態において、インテグレーター光学系３１と重畳レンズ３３ａとは重畳光学系３３を構成している。
【００４５】
光源装置２Ａは、アレイ光源２１Ａと、コリメーター光学系２２と、アフォーカル光学系２３と、第１の位相差板２８ａと、偏光分離素子２５と、第１の集光光学系２６と、波長変換素子４０と、第２の位相差板２８ｂと、第２の集光光学系２９と、拡散反射素子３０とを備える。
【００４６】
アレイ光源２１Ａと、コリメーター光学系２２と、アフォーカル光学系２３と、第１の位相差板２８ａと、偏光分離素子２５と、第２の位相差板２８ｂと、第２の集光光学系２９と、拡散反射素子３０とは、光軸ａｘ１上に順次並んで配置されている。一方、波長変換素子４０と、第１の集光光学系２６と、偏光分離素子２５と、インテグレーター光学系３１と、偏光変換素子３２と、重畳レンズ３３ａとは、照明光軸ａｘ２上に順次並んで配置されている。光軸ａｘ１と照明光軸ａｘ２とは、同一面内にあり、互いに直交する。
【００４７】
アレイ光源２１Ａは、固体光源としての複数の半導体レーザー２１１を備える。複数の半導体レーザー２１１は光軸ａｘ１と直交する面内において、アレイ状に並んで配置されている。半導体レーザー２１１は、例えば青色の光線ＢＬ（例えばピーク波長が４６０ｎｍのレーザー光）を射出する。アレイ光源２１Ａは、複数の光線ＢＬからなる光線束を射出する。本実施形態において、アレイ光源２１Ａは特許請求の範囲の「光源」に相当する。
【００４８】
アレイ光源２１Ａから射出された光線ＢＬは、コリメーター光学系２２に入射する。コリメーター光学系２２は、アレイ光源２１Ａから射出された光線ＢＬを平行光に変換する。コリメーター光学系２２は、例えばアレイ状に並んで配置された複数のコリメーターレンズ２２ａから構成されている。複数のコリメーターレンズ２２ａは、複数の半導体レーザー２１１に対応して配置されている。
【００４９】
コリメーター光学系２２を通過した光線ＢＬは、アフォーカル光学系２３に入射する。アフォーカル光学系２３は、光線ＢＬの光束径を調整する。アフォーカル光学系２３は、例えば凸レンズ２３ａ，凹レンズ２３ｂから構成されている。
【００５０】
アフォーカル光学系２３を通過した光線ＢＬは第１の位相差板２８ａに入射する。第１の位相差板２８ａは、例えば回転可能とされた１／２波長板である。半導体レーザー２１１から射出された光線ＢＬは直線偏光である。第１の位相差板２８ａの回転角度を適切に設定することにより、第１の位相差板２８ａを透過する光線ＢＬを、偏光分離素子２５に対するＳ偏光成分とＰ偏光成分とを所定の比率で含む光線とすることができる。第１の位相差板２８ａを回転させることにより、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分との比率を変化させることができる。
【００５１】
第１の位相差板２８ａを通過することで生成されたＳ偏光成分とＰ偏光成分とを含む光線ＢＬは偏光分離素子２５に入射する。偏光分離素子２５は、例えば波長選択性を有する偏向ビームスプリッターから構成されている。偏光分離素子２５は、光軸ａｘ１及び照明光軸ａｘ２に対しても４５°の角度をなしている。
【００５２】
偏光分離素子２５は、光線ＢＬを、偏光分離素子２５に対するＳ偏光成分の光線ＢＬｓとＰ偏光成分の光線ＢＬｐとに分離する偏光分離機能を有している。具体的に、偏光分離素子２５は、Ｓ偏光成分の光線ＢＬｓを反射させ、Ｐ偏光成分の光線ＢＬｐを透過させる。
【００５３】
また、偏光分離素子２５は光線ＢＬとは波長帯が異なる蛍光ＹＬを、その偏光状態にかかわらず透過させる色分離機能を有している。
【００５４】
偏光分離素子２５から射出されたＳ偏光の光線ＢＬｓは、第１の集光光学系２６に入射する。第１の集光光学系２６は、光線ＢＬｓを波長変換素子４０に向けて集光させる。
【００５５】
本実施形態において、第１の集光光学系２６は、例えば第１レンズ２６ａ及び第２レンズ２６ｂから構成されている。第１の集光光学系２６から射出された光線ＢＬｓは、波長変換素子４０に集光した状態で入射する。
【００５６】
波長変換素子４０で生成された蛍光ＹＬは、第１の集光光学系２６で平行化された後、偏光分離素子２５に入射する。蛍光ＹＬは、偏光分離素子２５を透過する。
【００５７】
一方、偏光分離素子２５から射出されたＰ偏光の光線ＢＬｐは、第２の位相差板２８ｂに入射する。第２の位相差板２８ｂは、偏光分離素子２５と拡散反射素子３０との間の光路中に配置された１／４波長板から構成されている。したがって、偏光分離素子２５から射出されたＰ偏光の光線ＢＬｐは、この第２の位相差板２８ｂによって、例えば、右回り円偏光の青色光ＢＬｃ１に変換された後、第２の集光光学系２９に入射する。
第２の集光光学系２９は、例えば凸レンズ２９ａ，２９ｂから構成され、青色光ＢＬｃ１を集光させた状態で拡散反射素子３０に入射させる。
【００５８】
拡散反射素子３０は、偏光分離素子２５における蛍光体層４２の反対側に配置され、第２の集光光学系２９から射出された青色光ＢＬｃ１を偏光分離素子２５に向けて拡散反射させる。拡散反射素子３０としては、青色光ＢＬｃ１をランバート反射させつつ、且つ、偏光状態を乱さないものを用いることが好ましい。
【００５９】
以下、拡散反射素子３０によって拡散反射された光を青色光ＢＬｃ２と称する。本実施形態によれば、青色光ＢＬｃ１を拡散反射させることで略均一な照度分布の青色光ＢＬｃ２が得られる。例えば、右回り円偏光の青色光ＢＬｃ１は左回り円偏光の青色光ＢＬｃ２として反射される。
【００６０】
青色光ＢＬｃ２は第２の集光光学系２９によって平行光に変換された後に再び第２の位相差板２８ｂに入射する。
【００６１】
左回り円偏光の青色光ＢＬｃ２は、第２の位相差板２８ｂによってＳ偏光の青色光ＢＬｓ１に変換される。Ｓ偏光の青色光ＢＬｓ１は、偏光分離素子２５によってインテグレーター光学系３１に向けて反射される。
【００６２】
これにより、青色光ＢＬｓ１は、偏光分離素子２５を透過した蛍光ＹＬと共に、照明光ＷＬとして利用される。すなわち、青色光ＢＬｓ１及び蛍光ＹＬは、偏光分離素子２５から互いに同一方向に向けて射出され、青色光ＢＬｓ１と蛍光（黄色光）ＹＬとが混ざった白色の照明光ＷＬが生成される。
【００６３】
照明光ＷＬは、インテグレーター光学系３１に向けて射出される。インテグレーター光学系３１は、例えば、レンズアレイ３１ａ，レンズアレイ３１ｂから構成されている。レンズアレイ３１ａ，３１ｂは、複数の小レンズがアレイ状に配列されたものからなる。
【００６４】
インテグレーター光学系３１を透過した照明光ＷＬは、偏光変換素子３２に入射する。偏光変換素子３２は、偏光分離膜と位相差板とから構成されている。偏光変換素子３２は、非偏光の蛍光ＹＬを含む照明光ＷＬを直線偏光に変換する。
【００６５】
偏光変換素子３２を透過した照明光ＷＬは、重畳レンズ３３ａに入射する。重畳レンズ３３ａはインテグレーター光学系３１と協同して、被照明領域における照明光ＷＬによる照度の分布を均一化する。このようにして、照明装置２は照明光ＷＬを生成する。
【００６６】
（波長変換素子）
波長変換素子４０は、図２に示すように、基材４１及び蛍光体層４２を備え、回転しない固定型の構成となっている。基材４１は、第１の集光光学系２６側となる第１面４１ａと、第１面４１ａとは反対側となる第２面４１ｂとを有している。波長変換素子４０は、第１面４１ａと蛍光体層４２との間に設けられた反射部材４３と、第２面４１ｂに設けられた放熱部材４４と、をさらに備える。本実施形態において、蛍光体層４２は特許請求の範囲に記載の「波長変換層」に相当する。
【００６７】
基材４１の材料としては、熱伝導性が高く放熱性に優れた材料を用いることが好ましく、例えば、アルミニウム、銅等の金属、窒化アルミ、アルミナ、サファイア、ダイヤモンド等のセラミクスが挙げられる。本実施形態では、銅を用いて基材４１を形成した。
【００６８】
本実施形態において、蛍光体層４２は、基材４１の第１面４１ａ上に後述する接合材を介して保持される。蛍光体層４２は、入射された光の一部を蛍光ＹＬに変換して射出する。また、反射部材４３は、蛍光体層４２から入射した光を第１の集光光学系２６に向けて反射させる。
【００６９】
放熱部材４４は、例えば、ヒートシンクから構成され、複数のフィンを有した構造からなる。放熱部材４４は、基材４１における蛍光体層４２と反対側の第２面４１ｂに設けられている。なお、放熱部材４４は例えば金属ろうによる接合（金属接合）によって基材４１に固定される。波長変換素子４０では、この放熱部材４４を介して放熱できるため、蛍光体層４２の熱劣化を防ぐことができる。
【００７０】
本実施形態において、反射部材４３は複数の膜を積層した多層膜から構成されている。図３は波長変換素子４０の要部構成を示す断面図である。具体的に、図３は反射部材４３の断面を示す図である。なお、図３では放熱部材４４の図示を省略した。以下、第１の集光光学系２６から射出され、蛍光体層４２に入射する光線ＢＬｓを励起光ＢＬｓと称す。
【００７１】
図３に示すように、蛍光体層４２は、励起光ＢＬｓが入射されるとともに、蛍光ＹＬが射出される光入射面４２Ａと、当該光入射面４２Ａに対向する面、すなわち、反射部材４３が設けられる底面４２Ｂとを備える。本実施形態において、蛍光体層４２は特許請求の範囲に記載の「波長変換層」に相当し、光入射面４２Ａは特許請求の範囲に記載の「第１面」に相当し、底面４２Ｂは特許請求の範囲に記載の「第２面」に相当する。
【００７２】
本実施形態において、蛍光体層４２は、蛍光体粒子を焼成することで形成されたセラミックス蛍光体である。蛍光体層４２を構成する蛍光体粒子として、Ｃｅイオンを含んだＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）蛍光体が用いられる。
【００７３】
なお、蛍光体粒子の形成材料は、１種であってもよいし、２種以上の材料を用いて形成された粒子が混合されたものが用いられてもよい。蛍光体層４２として、アルミナ等の無機バインダー中に蛍光体粒子を分散させた蛍光体層、無機材料であるガラスバインダーと蛍光体粒子とを焼成することで形成された蛍光体層などが好適に用いられる。また、バインダーを用いることなく蛍光体粒子を焼成することにより、蛍光体層を形成しても良い。
【００７４】
反射部材４３は、蛍光体層４２の底面４２Ｂ側に設けられる。反射部材４３が形成された蛍光体層４２は接合材５５を介して基材４１に接合されている。接合材５５としては、例えば、ナノ銀ペーストが用いられる。なお、接合材５５としては、例えば、金属ろうによる金属接合を用いても良い。
【００７５】
本実施形態の反射部材４３は、蛍光体層４２の底面４２Ｂ側から順に、多層膜５０と、劣化防止膜５１と、反射層５２と、第１保護層５３ａと、第２保護層５３ｂと、接合補助層５４とを積層して構成される。
【００７６】
多層膜５０は、無機酸化物（第１の無機酸化物）を含有する層であり、蛍光体層４２で生成された蛍光ＹＬの臨界角以上の角度の光を全反射する全反射層５０ａと、増反射層５０ｂ、５０ｃ、５０ｄとを含む。増反射層５０ｂ、５０ｃ、５０ｄは、増反射効果を奏するためのものであり、蛍光ＹＬの取り出し効率を向上させる。多層膜５０は特許請求の範囲に記載の「第１層」に相当する。多層膜５０（全反射層５０ａ）は、蛍光体層４２の底面４２Ｂに当接または積層して設けられる。
【００７７】
本実施形態において、全反射層５０ａとして、例えばＳｉＯ2を用いた。ＳｉＯ2を用いることで蛍光ＹＬを良好に全反射させることができる。
【００７８】
また、増反射層５０ｂとしてはＴｉＯ2、増反射層５０ｃとしてはＳｉＯ2、増反射層５０ｄとしてはＡｌ2Ｏ3を用いた。
【００７９】
本実施形態において、劣化防止膜５１は金属を含有する層からなる。劣化防止膜５１は、後述するように反射層５２の劣化を抑制するためのものである。劣化防止膜５１は特許請求の範囲に記載の「第２層」に相当する。
【００８０】
本実施形態において、劣化防止膜５１は、例えば、Ａｌ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｗ、Ｎｂから選択される少なくとも１種の金属（第１の金属）を含有する。本実施形態では、劣化防止膜５１の材料としてＴｉを用いた。膜厚としては、例えば０．１ｎｍ〜５ｎｍ程度に設定される。膜厚が０．１ｎｍより薄いと、反射層５２の劣化抑制効果が低下し、膜厚が５ｎｍより厚くなると透過率が低下するためである。
【００８１】
反射層５２は、蛍光体層４２で生成され、底面４２Ｂ側に向かう蛍光ＹＬの一部を光入射面４２Ａ側に向けて反射する。また、反射層５２は、蛍光体層４２に入射し蛍光ＹＬに変換されずに反射部材４３に入射した励起光ＢＬｓを反射して蛍光体層４２内に戻す。これにより、蛍光ＹＬを効率良く生成できる。反射層５２は特許請求の範囲に記載の「第３層」に相当する。
【００８２】
反射層５２の材料としては、ＡｇまたはＡｌを用いた。本実施形態では、より高い反射率を得るＡｇを反射層５２の材料として用いた。なお、反射層５２にＡｇを用いる場合には、劣化防止膜５１は、例えば、Ａｌ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｗ、Ｎｂから選択される少なくとも１種の金属を含有する。また、反射層５２にＡｌを用いる場合には、劣化防止膜５１は、例えば、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｗ、Ｎｂから選択される少なくとも１種の金属を含有する。
【００８３】
本実施形態において、劣化防止膜５１を構成する元素（Ｔｉ）の凝集エネルギーは、反射層５２を構成する元素（Ａｇ）の凝集エネルギーよりも大きくなっている。ここで、凝集エネルギーが大きいとは、凝集を生じさせるためにより大きなエネルギーが必要になることを意味する。
【００８４】
凝集エネルギーの大きいＴｉが光入射側に形成された反射層５２は、Ｔｉの作用によって熱によるＡｇ原子のマイグレーションが起こり難くなるので、マイグレーションによる凝集の発生が低減される。すなわち、反射層５２は、凝集の発生に伴う反射率の低下及び耐久性の低下が抑制されたものとなる。本実施形態の反射部材４３によれば、劣化防止膜５１を備えるので、反射層５２の劣化を低減することができる。
【００８５】
第１保護層５３ａ及び第２保護層５３ｂは反射層５２の保護機能を有する。第１保護層５３ａは、金属を含有する膜からなる。第１保護層５３ａは、例えば、Ｎｉ膜からなり、反射層５２（Ａｇ膜）の結晶化を促進し、耐久性を向上させることができる。
なお、第１保護層５３ａは、劣化防止膜５１と同じ金属を含有する膜から形成されていても良い。すなわち、劣化防止膜５１の材料としてＴｉを用いる場合、第１保護層５３ａの材料としてＴｉを用いていてもよい。
【００８６】
また、第２保護層５３ｂは、無機酸化物を含有する層からなる。第２保護層５３ｂは、例えば、Ａｌ2Ｏ3からなり、反射層５２（Ａｇ膜）の酸化抑制と後述する接合補助層５４との密着性を向上させることができる。
なお、第２保護層５３ｂは、多層膜５０の材料として、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3を用いた場合に、これらの材料とは異なる材料を用いて構成してもよい。
本実施形態において、第１保護層５３ａは特許請求の範囲に記載の「第４層」に相当し、第２保護層５３ｂは特許請求の範囲に記載の「第５層」に相当する。
【００８７】
接合補助層５４は、接合材５５による反射部材４３及び基材４１の接合に対する信頼性を向上させる。接合補助層５４としては、例えば、Ａｇ層を用いることで、反射部材４３と基材４１との間における熱伝導性を向上させることができる。
【００８８】
図４は蛍光体層４２の要部構成を示す断面図である。
図４に示すように、本実施形態において、蛍光体層４２は、内部に設けられた複数の気孔４２ｃを有している。これにより、蛍光体層４２は、複数の気孔４２ｃにより光散乱特性を有したものとなっている。
【００８９】
複数の気孔４２ｃの一部は、蛍光体層４２の表面（底面４２Ｂ）に形成されるため、蛍光体層４２の底面４２Ｂには気孔４２ｃによる凹部４２ｄが生じる。本実施形態の波長変換装置２０は、凹部４２ｄを封孔する透明部材４５を有している。
【００９０】
透明部材４５の材料としては、透光性を有する無機材料、例えば、アルミナ、Ｙ3Ａｌ5Ｏ12、ＹＡｌＯ3、二酸化ジルコニア、Ｌｕ3Ａｌ5Ｏ12、ＳｉＯ2（ガラスペースト）や嫌気性の接着剤が用いられる。本実施形態では、透明部材４５の材料として、蛍光体層４２の底面２２Ｂに形成される反射部材４３と同一の材料を用いることが望ましい。
【００９１】
具体的に、透明部材４５の材料として、例えば、全反射層５０ａと同一のＳｉＯ2を用いることができる。このようにすれば、透明部材４５と全反射層５０ａ（反射部材４３の第１層）とを同一のプロセスで形成することができる。
【００９２】
上述したように反射部材４３は蛍光体層４２の底面４２Ｂに複数の層を成膜することで構成される。ここで、仮に底面４２Ｂの平坦度が低い場合、反射部材４３を構成する各層を良好に成膜することが難しくなる。底面４２Ｂに対して反射部材４３を良好に成膜できないと、蛍光ＹＬを光入射面４２Ａに向けて反射できず、蛍光ＹＬの取り出し効率が低下してしまう。
【００９３】
これに対し、本実施形態の波長変換素子４０では、透明部材４５により凹部４２ｄを封孔することで底面４２Ｂ上を略平坦化な面としている。ここで、略平坦な面とは、蒸着等によって反射部材４３が底面４２Ｂ上に良好に成膜できる程度の平面度を意味し、反射部材４３を成膜可能な程度の凹凸については許容される。
【００９４】
本実施形態において、透明部材４５は全反射層５０ａと同一の材料から構成される。そのため、透明部材４５と全反射層５０ａ（反射部材４３）とは一体に形成される。
【００９５】
本実施形態の波長変換素子４０は、例えば以下に示す製造方法により製造される。
まず、蛍光体層４２を構成する蛍光体粒子及び有機物からなる混合物を調整し、当該混合物を所定の温度にて焼成する。
【００９６】
焼成によって、有機物が蒸発し、図４に示すように、複数の気孔４２ｃを含み、蛍光体からなる蛍光体層４２が形成される。なお、気孔４２ｃの大きさ或いは数は、焼成温度や有機物の材質等で調整可能である。
【００９７】
続いて、蛍光体層４２の両面を研削研磨し、光入射面４２Ａと底面４２Ｂとを有した蛍光体層４２を形成する。研削研磨により気孔４２ｃの一部が外部に露出し、蛍光体層４２の底面４２Ｂには凹部４２ｄが形成される。
【００９８】
続いて、底面４２Ｂにスピンコート法によりガラスペースト（ＳｉＯ2）を塗布する。これにより、ガラスペーストは、凹部４２ｄを埋め込んだ状態で底面４２Ｂの全面に塗布される。
【００９９】
そして、ガラスペーストを焼成することで、図４に示すように底面４２Ｂ上に、凹部４２ｄを封孔する透明部材４５および該透明部材４５と一体形成された全反射層５０ａが成膜される。なお、底面４２Ｂ上にガラスペーストを塗布する方法はスピンコート法に限定されることはなく、ドクターブレード法を用いてもよい。
【０１００】
このように透明部材４５により凹部４２ｄを封孔することで底面４２Ｂ（全反射層５０ａ）の表面を略平坦な面とすることができる。なお、ガラスペーストを焼成させる際の温度は、蛍光体粒子及び有機物からなる混合物を焼成させる際の温度よりも低い。
【０１０１】
続いて、全反射層５０ａ上に蒸着やスパッタリング等によって各層を順次成膜することで反射部材４３を形成する。なお、全反射層５０ａは上述のように略平坦面となっているため、底面４２Ｂ上に反射部材４３を均一に成膜することができる。
【０１０２】
続いて、反射部材４３及び蛍光体層４２の積層体と基材４１とを接合材５５を介して固定する。最後に、基材４１における蛍光体層４２と反対側の面に放熱部材４４を固定することで波長変換素子４０が製造される。
なお、上記製造方法においては、蛍光体層４２を構成する蛍光体粒子及び無機物からなる混合物を調整し、当該混合物を所定の温度にて焼成しても良いし、蛍光体層４２を構成する蛍光体粒子のみを所定の温度にて焼成しても良い。
【０１０３】
以上説明したように、本実施形態の波長変換素子４０によれば、劣化防止膜５１によってＡｇ膜からなる反射層５２の凝集による劣化が抑制される。そのため、反射層５２は劣化に伴う反射率の低下が起こり難いので、蛍光体層４２で生成された蛍光ＹＬのうち底面４２Ｂ側に入射した成分を良好に反射して光入射面４２Ａから射出させることができる。よって、蛍光ＹＬの取り出し効率の低下を抑制することができる。
【０１０４】
また、本実施形態では、反射層５２を保護する第１保護層５３ａを構成する金属膜としてＮｉ膜を用いることで、反射層５２（Ａｇ膜）の結晶化を促進し、耐久性を向上させることができる。
【０１０５】
また、本実施形態では、反射層５２を保護する第２保護層５３ｂを構成する無機酸化物としてＡｌ2Ｏ3を用いることで、反射層５２（Ａｇ膜）の酸化抑制と後述する接合補助層５４との密着性を向上させることができる。
【０１０６】
また、本実施形態では、蛍光体層４２の凹部４２ｄを透明部材４５で埋めることで底面４２Ｂの全域に亘って反射部材４３が均一に形成されている。そのため、蛍光体層４２で生成された蛍光ＹＬのうち底面４２Ｂ側に入射した成分は反射部材４３によって良好に反射されて光入射面４２Ａから射出される。よって、蛍光ＹＬの取り出し効率を高くすることができる。
【０１０７】
また、底面４２Ｂが略平坦面となるため、蛍光体層４２と反射部材４３との接触面積を増加させることができる。これにより、蛍光体層４２で発生した熱は反射部材４３へと効率良く伝達される。また、蛍光体層４２で発生した熱は、反射部材４３を介して基材４１及び放熱部材４４側へと伝達される。よって、蛍光体層４２の放熱性が高くなる。
【０１０８】
このように蛍光体層４２の放熱性が高くなることによって、放熱部材４４を小型化できるため、波長変換素子４０を小型化できる。
【０１０９】
また、本実施形態の波長変換素子４０によれば、蛍光体層４２の放熱性を高めることで、蛍光体層４２の温度上昇が低減され、蛍光体層４２の発光効率の低下を低減できる。
よって、この波長変換素子４０を備えた光源装置２Ａは、蛍光ＹＬの取り出し効率の低下を抑制した光源装置を提供することができる。
また、本実施形態のプロジェクター１によれば、上記光源装置２Ａを用いた照明装置２を備えるため、当該プロジェクター１は高輝度な画像を形成できる。
【０１１０】
（第一実施形態の変形例）
続いて、第一実施形態の波長変換素子４０の製造方法の変形例について説明する。上記実施形態と共通の部材については同じ符号を付し、詳細な説明については省略する。
【０１１１】
まず、蛍光体層４２（波長変換層）を形成する（第１工程）。
具体的に、蛍光体層４２を構成する蛍光体粒子及び有機物からなる混合物を調整し、当該混合物を所定の温度にて焼成する。
【０１１２】
焼成によって、有機物が蒸発し、図４に示したように、複数の気孔４２ｃを含み、蛍光体からなる蛍光体層４２が形成される。なお、気孔４２ｃの大きさ或いは数は、焼成温度や有機物の材質等で調整可能である。
【０１１３】
続いて、蛍光体層４２の両面を研削研磨し、光入射面４２Ａと底面４２Ｂとを有した蛍光体層４２を形成する。研削研磨により気孔４２ｃの一部が外部に露出し、蛍光体層４２の底面４２Ｂには凹部４２ｄが形成される。以上により、蛍光体層４２の形成工程が終了する。
【０１１４】
続いて、多層膜５０（第１層）を形成する（第２工程）。
本変形例において、第２工程は、蛍光体層４２の底面４２Ｂ上に化学蒸着法を用いて第１無機酸化物層を形成する第１形成工程と、第１全反射層上に物理蒸着法を用いて第２無機酸化物層を形成する第２形成工程とを含む。
【０１１５】
具体的に、第１形成工程において、蛍光体層４２の底面４２Ｂ上に化学蒸着（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＣＶＤ）によって、ＳｉＯ2を成膜する。ＣＶＤ装置では、チャンバー内の圧力に応じて原料密度を高くできるため、適度にチャンバー内の圧力を高めることで成膜速度を向上させることができる。また、ＣＶＤによる成膜では、気相中での衝突によって原料分子の方向性が無くなる。
【０１１６】
これにより、ＣＶＤによって成膜されたＳｉＯ2は、図５Ａに示したように、底面４２Ｂ上に、凹部４２ｄ内に入り込むとともに底面４２Ｂを覆うように形成された第１全反射層５０ａ１（ＳｉＯ2）を形成する。このようにＣＶＤによる成膜を行うことで凹部４２ｄ内に第１全反射層５０ａ１が設けられて、凹部４２ｄの凹凸の影響が小さくなる。よって、底面４２Ｂ上に形成される第１全反射層５０ａ１の表面を略平坦な面（フラットな面）とすることができる。
【０１１７】
本変形例において、第１全反射層５０ａ１の膜厚は６００ｎｍ以上とするのが好ましい。このように膜厚を６００ｎｍ以上とすることで、第１全反射層５０ａ１は全反射により蛍光ＹＬを光入射面４２Ａから効率良く射出させることができる。また、第１全反射層５０ａ１が凹部４２ｄに入り込むことで、凹部４２ｄの影響を低減することができる。
【０１１８】
続いて、第２形成工程において、図５Ｂに示すように、第１全反射層５０ａ１上に、物理蒸着（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＰＶＤ）によって、第２全反射層５０ａ２（ＳｉＯ2）を成膜することで全反射層５０ａが形成される。
【０１１９】
なお、第２全反射層５０ａ２の膜厚は、第２全反射層５０ａ２に当接する多層膜５０の他の層（増反射層５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ）によって適宜調整される。
【０１２０】
本変形例において、全反射層５０ａは、第１全反射層５０ａ１及び第２全反射層５０ａ２を含む。第１全反射層５０ａ１は特許請求の範囲に記載の「第１無機酸化物層」に相当し、第２全反射層５０ａ２は特許請求の範囲に記載の「第２無機酸化物層」に相当する。
【０１２１】
本変形例において、第１全反射層５０ａ１の表面が略平坦面となっているため、第２全反射層５０ａ２の表面も略平坦面とすることができる。
また、本変形例においては、主成分が同じ材料を用いて、第１全反射層５０ａ１及び第２全反射層５０ａ２を形成するようにしている。具体的に、第１全反射層５０ａ１及び第２全反射層５０ａ２の材料としてＳｉＯ2を用いた。このように第１全反射層５０ａ１と第２全反射層５０ａ２とを同じ材料（ＳｉＯ2）で形成することで、第１全反射層５０ａ１および第２全反射層５０ａ２間の密着力を高めることができる。
【０１２２】
そして、第２全反射層５０ａ２上に、ＰＶＤ（例えば、蒸着やスパッタリング等）によって各層（図３に示した、劣化防止膜５１、反射層５２、第１保護層５３ａ、第２保護層５３ｂ及び接合補助層５４）を順次成膜することで反射部材４３を形成する（第３工程、第４工程）。なお、第２全反射層５０ａ２は上述のように略平坦面となっているため、底面４２Ｂ上に反射部材４３を均一に成膜することができる。
【０１２３】
続いて、反射部材４３及び蛍光体層４２の積層体と基材４１とを接合材５５を介して固定する。最後に、基材４１における蛍光体層４２と反対側の面に放熱部材４４を固定することで波長変換素子４０が製造される。
なお、上記製造方法においては、蛍光体層４２を構成する蛍光体粒子及び無機物からなる混合物を調整し、当該混合物を所定の温度にて焼成しても良いし、蛍光体層４２を構成する蛍光体粒子のみを所定の温度にて焼成しても良い。
【０１２４】
以上説明したように、本変形例に係る波長変換素子４０の製造方法によれば、ＣＶＤを用いて第１全反射層５０ａ１を形成することで、凹部４２ｄ内に透明部材４５（ＳｉＯ2）を形成することができる。
【０１２５】
また、本変形例において、全反射層５０ａ（第１全反射層５０ａ１および第２全反射層５０ａ２）を同じ材料（ＳｉＯ2）で形成することで、第１全反射層５０ａ１および第２全反射層５０ａ２間の密着力を高めることができる。よって、第１実施形態に記載した効果をより一層高めることができる。
【０１２６】
また、第１全反射層５０ａ１を成膜した後、ＰＶＤによって第２全反射層５０ａ２（ＳｉＯ2）を形成するので、第２全反射層５０ａ２の成膜に続いて反射部材４３を構成する各層の成膜を効率的に行うことができる。これは、ＰＶＤによれば、ＳｉＯ2のほか、Ａｇ反射膜を含む金属膜、酸化物膜などの種々の成膜が可能であるためである。
【０１２７】
なお、第１全反射層５０ａ１の材料はＳｉＯ2でなくとも良い。例えば、第１全反射層５０ａ１の材料にＳｉＮやＳｉＯＮを用いても良い。この場合において、第１全反射層５０ａ１及び第２全反射層５０ａ２には、主成分が同じ材料を用いるのが望ましい。例えば、第１全反射層５０ａ１の材料としてＳｉＮを用いる場合、第２全反射層５０ａ２の材料にはＳｉＯ2を用いればよい。
【０１２８】
（第二実施形態）
続いて、本発明の第二実施形態に係る波長変換素子について説明する。上記実施形態と共通の部材については同じ符号を付し、詳細な説明については省略する。
【０１２９】
図６は本実施形態の波長変換素子１４０の要部構成を示す断面図である。具体的に、図６は反射部材１４３の断面を示す図である。
図６に示すように、波長変換素子１４０は、基材４１の第１面４１ａと蛍光体層４２との間に設けられた反射部材１４３を備えている。
【０１３０】
本実施形態の反射部材１４３は、蛍光体層４２の底面４２Ｂ側から順に、多層膜５０と、劣化防止膜１５１と、反射層５２と、第１保護層５３ａと、第２保護層５３ｂと、接合補助層５４とを積層して構成される。
【０１３１】
本実施形態において、劣化防止膜１５１は透光性を有する無機酸化物（第２の無機酸化物）として、酸化物導電体材料またはアモルファス導電性酸化物を含有する層からなる。劣化防止膜１５１は、後述するように反射層５２の劣化を抑制するためのものである。劣化防止膜１５１は特許請求の範囲に記載の「第２層」に相当する。
【０１３２】
本実施形態において、劣化防止膜１５１は、酸化物導電体材料またはアモルファス導電性酸化物として、例えば、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＦＴＯ（フッ素ドープ酸化スズ；ＳｎＯ2：Ｆ）、ＡＴＯ（アンチモンドープ酸化錫；ＳｎＯ2：Ｓｂ）、ＡＺＯ（アルミニウムドープ酸化亜鉛；ＺｎＯ：Ａｌ）、ＧＺＯ（ガリウムドープ酸化亜鉛；ＺｎＯ：Ｇａ）、ＩＺＯ（インジウムドープ酸化亜鉛）、ＩＧＯ（ガリウムドープ酸化インジウム）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化錫（ＳｎＯ2）から選択される少なくとも１種の金属を含有する。本実施形態では、劣化防止膜１５１の材料としてＩＴＯを用いた。ＩＴＯの膜厚としては、例えば１ｎｍ〜２０ｎｍ程度、より好ましくは３〜１５ｎｍ程度に設定される。膜厚が１ｎｍより薄いと、反射層５２の劣化抑制効果が低下し、膜厚が２０ｎｍより厚くなると透過率が低下するためである。
【０１３３】
すなわち、本実施形態によれば、劣化防止膜１５１の光透過性を確保した範囲内で厚さの大きい劣化防止膜１５１を反射層５２上に形成することができる。反射層５２は、劣化防止膜１５１に覆われるため、熱によるＡｇ原子のマイグレーションが起こり難くなる。
【０１３４】
したがって、反射層５２は、マイグレーションによる凝集の発生が低減される。すなわち、反射層５２は、凝集の発生に伴う反射率の低下及び耐久性の低下が抑制されたものとなる。本実施形態の反射部材１４３によれば、劣化防止膜１５１を備えるため、反射層５２の劣化を低減できる。
【０１３５】
本実施形態の本実施形態の波長変換素子１４０によれば、劣化に伴う反射層５２の反射率低下が起こり難いので、蛍光体層４２で生成された蛍光ＹＬを光入射面４２Ａから良好に射出させることができる。よって、蛍光ＹＬの取り出し効率の低下を抑制できる。
【０１３６】
本実施形態の劣化防止膜１５１は、第一実施形態の劣化防止膜５１よりも透光性が高いため、劣化防止膜の膜厚範囲を広くできる。すなわち、膜厚を厚くしつつ、反射層５２の劣化の低減を図ることができる。
【０１３７】
（第三実施形態）
続いて、本発明の第三実施形態に係る波長変換素子について説明する。第一実施形態と共通の部材については同じ符号を付し、詳細な説明については省略する。
【０１３８】
図７は本実施形態の波長変換素子２４０の要部構成を示す断面図である。具体的に、図７は反射部材２４３の断面を示す図である。
図７に示すように、波長変換素子２４０は、基材４１の第１面４１ａと蛍光体層４２との間に設けられた反射部材２４３を備えている。
【０１３９】
本実施形態の反射部材２４３は、蛍光体層４２の底面４２Ｂ側から順に、多層膜５０と、第１劣化防止膜２５１と、反射層５２と、第２劣化防止膜２５２と、第１保護層５３ａと、第２保護層５３ｂと、接合補助層５４とを積層して構成される。
【０１４０】
本実施形態において、第１劣化防止膜２５１および第２劣化防止膜２５２はそれぞれ金属を含有する層からなる。第１劣化防止膜２５１は特許請求の範囲に記載の「第２層」に相当し、第２劣化防止膜２５２は特許請求の範囲に記載の「第６層」に相当する。
【０１４１】
本実施形態において、第１劣化防止膜２５１および第２劣化防止膜２５２は、例えば、Ａｌ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｗ、Ｎｂから選択される少なくとも１種の金属を含有する。本実施形態では、第１劣化防止膜２５１および第２劣化防止膜２５２の材料としてそれぞれＴｉを用いた。なお、第１劣化防止膜２５１および第２劣化防止膜２５２としての材料は互いに異なっていてもよい。
【０１４２】
本実施形態において、第１劣化防止膜２５１および第２劣化防止膜２５２各々を構成する元素（Ｔｉ）の凝集エネルギーは、反射層５２を構成する元素（Ａｇ）の凝集エネルギーよりも大きくなっている。
【０１４３】
本実施形態において、反射層５２は、光入射側および光射出側に凝集エネルギーの大きいＴｉが設けられるため、Ａｇ原子のマイグレーションがより起こり難くなる。したがって、第一実施形態の構成に比べて、マイグレーションによる凝集の発生がより低減される。
【０１４４】
本実施形態の本実施形態の波長変換素子２４０によれば、蛍光ＹＬの取り出し効率の低下をより抑制し易くなる。
【０１４５】
（第四実施形態）
続いて、本発明の第三実施形態に係る波長変換素子について説明する。第二実施形態と共通の部材については同じ符号を付し、詳細な説明については省略する。
【０１４６】
図８は本実施形態の波長変換素子３４０の要部構成を示す断面図である。具体的に、図８は反射部材３４３の断面を示す図である。
図８に示すように、波長変換素子３４０は、基材４１の第１面４１ａと蛍光体層４２との間に設けられた反射部材３４３を備えている。
【０１４７】
本実施形態の反射部材３４３は、蛍光体層４２の底面４２Ｂ側から順に、多層膜５０と、第１劣化防止膜３５１と、反射層５２と、第２劣化防止膜３５２と、第１保護層５３ａと、第２保護層５３ｂと、接合補助層５４とを積層して構成される。
【０１４８】
本実施形態において、第１劣化防止膜３５１および第２劣化防止膜３５２はそれぞれ金属を含有する層からなる。第１劣化防止膜３５１は特許請求の範囲に記載の「第２層」に相当し、第２劣化防止膜３５２は特許請求の範囲に記載の「第６層」に相当する。
【０１４９】
本実施形態において、第１劣化防止膜３５１および第２劣化防止膜３５２は、酸化物導電体材料またはアモルファス導電性酸化物として、例えば、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＦＴＯ（フッ素ドープ酸化スズ；ＳｎＯ2：Ｆ）、ＡＴＯ（アンチモンドープ酸化錫；ＳｎＯ2：Ｓｂ）、ＡＺＯ（アルミニウムドープ酸化亜鉛；ＺｎＯ：Ａｌ）、ＧＺＯ（ガリウムドープ酸化亜鉛；ＺｎＯ：Ｇａ）、ＩＺＯ（インジウムドープ酸化亜鉛）、ＩＧＯ（ガリウムドープ酸化インジウム）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化錫（ＳｎＯ2）から選択される少なくとも１種の金属を含有する。
本実施形態では、第１劣化防止膜３５１および第２劣化防止膜３５２の材料としてそれぞれＩＴＯを用いた。なお、第１劣化防止膜３５１および第２劣化防止膜３５２としての材料は互いに異なっていてもよい。
【０１５０】
本実施形態において、反射層５２は、光入射側および光射出側にＩＴＯ膜が設けられるため、Ａｇ原子のマイグレーションがより起こり難くなる。したがって、第二実施形態の構成に比べて、マイグレーションによる凝集の発生がより低減される。
【０１５１】
本実施形態の本実施形態の波長変換素子３４０によれば、蛍光ＹＬの取り出し効率の低下をより抑制し易くなる。
【０１５２】
なお、本発明は上記実施形態の内容に限定されることはなく、発明の主旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【０１５３】
例えば、上記実施形態では、金属を含有する劣化防止膜５１、第１劣化防止膜２５１および第２劣化防止膜２５２として、Ａｌ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｗ、Ｎｂから選択される少なくとも１種の金属を含有するものを例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、劣化防止膜５１、第１劣化防止膜２５１および第２劣化防止膜２５２として、Ｚｎ−Ａｇ合金、Ｓｎ−Ａｇ合金から選択される少なくとも１種の金属（合金）を含有するものを用いてもよい。
【０１５４】
上記第一実施形態において、第２保護層５３ｂとＡｇ層からなる接合補助層５４との間に劣化防止膜５１と同様の材料からなる層を配置するようにしてもよい。
上記第二実施形態において、第２保護層５３ｂとＡｇ層からなる接合補助層５４との間に劣化防止膜１５１と同様の材料からなる層を配置するようにしてもよい。
上記第三実施形態において、第２保護層５３ｂとＡｇ層からなる接合補助層５４との間に第１劣化防止膜２５１および第２劣化防止膜２５２のいずれか一方と同様の材料からなる層を配置するようにしてもよい。
上記第四実施形態において、第２保護層５３ｂとＡｇ層からなる接合補助層５４との間に第１劣化防止膜３５１および第２劣化防止膜３５２のいずれか一方と同様の材料からなる層を配置するようにしてもよい。
【０１５５】
また、上記実施形態では本発明による光源装置をプロジェクターに搭載した例を示したが、これに限られない。本発明による光源装置は、照明器具や自動車のヘッドライト等にも適用することができる。
【０１５６】
（実施例）
本発明者は、実施例と比較例とを比較し、本発明の有効性について確認する実験を行った。実施例１では、蛍光体の代わりにガラス基板を用い、ガラス基板上の一方面に反射部材を形成したものをサンプルとして用いて実験を行った。
【０１５７】
サンプルとして、反射部材を構成する反射層をＡｇ膜とし、劣化防止膜をＡｌからなる層とし、その他の層（多層膜、第１保護層、第２保護層および接合補助層）を上記実施形態と同じものとした構成のものを用いた。なお、劣化防止膜の厚さが１ｎｍ程度となるように成膜した。
【０１５８】
また、実施例２では、劣化防止膜をＴｉとする以外は実施例１と同じ構成のものをサンプルとして用いた。
また、比較例では、上記実施例１、２の構成から劣化抑制膜を省略したものをサンプルとして用いた。
【０１５９】
そして、実施例１，２および比較例の各サンプルに対し、ガラス基板の他方面側（反射部材を設けた面と反対側）から励起光と同じ波長帯の光を４０Ｗ／ｍｍ2の条件で１５時間照射した後、反射部材（反射層）による反射率をそれぞれ測定し、下記表１に結果を示した。なお、３つの波長（青色：４６５ｎｍ、緑色：５３０ｎｍ、赤色：６１５ｎｍ）について反射率をそれぞれ測定し、反射率維持率を算出した。なお、反射率維持率とは、実験開始時における反射率と、実験終了時（１５時間経過時）における反射率との比率である。すなわち、反射率維持率が１００％とは、反射層が全く劣化していないことを意味する。
【０１６０】
【表１】
2020052413.tif 000003
【０１６１】
表１に示されるように、比較例では、反射率維持率がいずれの波長においても１００％を下回ることが確認できた。これに対し、実施例１，２では、反射率維持率がいずれの波長においても１００％を維持できることが確認できた。すなわち、劣化抑制層を用いた実施例１、２によれば、比較例に比べて、反射層の反射性能を維持できることが確認された。これにより、劣化抑制層を用いることで励起光による反射層の劣化を抑制できることが確認された。
【０１６２】
また、実施例１，２および比較例の各サンプルを、３５０℃の環境下に７２時間放置した後、反射部材（反射層）による反射率をそれぞれ測定し、反射率維持率を算出した結果を下記表２に示した。なお、３つの波長（青色：４６５ｎｍ、緑色：５３０ｎｍ、赤色：６１５ｎｍ）について反射率維持率をそれぞれ算出した。
【０１６３】
【表２】
2020052413.tif 000004
【０１６４】
表２に示されるように、比較例では、反射率維持率がいずれの波長においても実施例１、２を下回ることが確認できた。また、実施例２は、反射率維持率がいずれの波長においても１００％を維持できることが確認できた。
【０１６５】
すなわち、劣化抑制層を用いた実施例１、２によれば、比較例に比べて、反射層の反射性能を維持できることが確認された。これにより、劣化抑制層を用いることで熱による反射層の劣化を抑制できることが確認された。また、劣化抑制層としてＴｉを用いれば、反射層の耐熱性がより向上することを確認できた。
【符号の説明】
【０１６６】
１…プロジェクター、２Ａ…光源装置、４Ｂ，４Ｇ，４Ｒ…光変調装置、６…投写光学系、４０，１４０，２４０，３４０…波長変換素子、４１…基材、４２…蛍光体層（波長変換層）、４２Ａ…光入射面（第１面）、４２Ｂ…底面（第２面）、５０…多層膜（第１層）、５０ａ１…第１全反射層５０（第１無機酸化物層）、５０ａ２…第２全反射層５０（第２無機酸化物層）、５１…劣化防止膜（第２層）、５２…反射層（第３層）、５３ａ…第１保護層（第４層）、５３ｂ…第２保護層（第５層）、５５…接合材、２５１，３５１…第１劣化防止膜（第２層）、２５２，３５２…第２劣化防止膜（第６層）、ＢＬｓ…励起光。
【図１】
2020052413.tif 000005
【図２】
2020052413.tif 000006
【図３】
2020052413.tif 000007
【図４】
2020052413.tif 000008
【図５Ａ】
2020052413.tif 000009
【図５Ｂ】
2020052413.tif 000010
【図６】
2020052413.tif 000011
【図７】
2020052413.tif 000012
【図８】
2020052413.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】令和1年12月24日(2019.12.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光が入射する第１面と、前記第１面に対向する第２面を有する波長変換層と、
前記第２面に対向して設けられ、第１の無機酸化物を含有する第１層と、
前記第１層に対向して設けられ、第１の金属または前記第１の無機酸化物とは異なる第２の無機酸化物を含有する第２層と、
前記第２層に対向して設けられ、銀またはアルミニウムのいずれか一方を含有し、前記励起光が前記波長変換層により波長変換された光または前記励起光を反射する第３層と、
を備え、
前記波長変換層は、内部に気孔を含み、
前記第２面は、凹部を有し、
前記第１層の一部は、前記凹部に設けられる
ことを特徴とする波長変換素子。
【請求項２】
前記第３層に対向して設けられ、前記第１の金属または前記第１の金属とは異なる第２の金属を含有する第４層と、
前記第４層に対向して設けられ、前記第１の無機酸化物または前記第２の無機酸化物を含有する第５層と、をさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載の波長変換素子。
【請求項３】
基材をさらに備え、
前記第３層と前記基材との間に設けられる接合材により、前記波長変換層、前記第１層、前記第２層および前記第３層の積層体と前記基材とが固定される
ことを特徴とする請求項１または２に記載の波長変換素子。
【請求項４】
前記第２層の前記第１の金属は、Ａｌ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｗ、Ｎｂから選択される少なくとも１種の金属を含有する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の波長変換素子。
【請求項５】
前記第２層の前記第２の無機酸化物は、酸化物導電体材料またはアモルファス導電性酸化物である
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の波長変換素子。
【請求項６】
前記第３層と前記第４層との間に、前記第１の金属または前記第２の無機酸化物を含有する第６層をさらに備える
ことを特徴とする請求項２または３に記載の波長変換素子。
【請求項７】
前記第６層の前記第１の金属は、Ａｌ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｗ、Ｎｂから選択される少なくとも１種の金属を含有する
ことを特徴とする請求項６に記載の波長変換素子。
【請求項８】
前記第６層の前記第２の無機酸化物は、酸化物導電体材料またはアモルファス導電性酸化物である
ことを特徴とする請求項６に記載の波長変換素子。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の波長変換素子と、
前記励起光を射出する光源と、を備える
ことを特徴とする光源装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の光源装置と、
前記光源装置からの光を画像情報に応じて変調することにより画像光を形成する光変調装置と、
前記画像光を投写する投写光学系と、を備える
ことを特徴とするプロジェクター。
【請求項１１】
互いに対向する第１面及び第２面を有する波長変換層の前記第２面に、第１の無機酸化物を含有する第１層を、直接接触して形成する第２工程と、
前記第１層に、第１の金属または前記第１の無機酸化物とは異なる第２の無機酸化物を含有する第２層を、直接接触して形成する第３工程と、
前記第２層に、銀またはアルミニウムのいずれか一方を含有し、励起光が前記波長変換層により波長変換された光または前記励起光を反射する第３層を、直接接触して形成する第４工程と、を備える
ことを特徴とする波長変換素子の製造方法。
【請求項１２】
前記第１層は、第１無機酸化物層及び第２無機酸化物層を含み、
前記第２工程は、前記第２面上に化学蒸着法を用いて前記第１無機酸化物層を形成する第１形成工程と、前記第１無機酸化物層上に物理蒸着法を用いて前記第２無機酸化物層を形成する第２形成工程とを含む
ことを特徴とする請求項１１に記載の波長変換素子の製造方法。
【請求項１３】
前記第１無機酸化物層及び前記第２無機酸化物層の材料としてＳｉＯ２を用いる
ことを特徴とする請求項１２に記載の波長変換素子の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明の第１態様に従えば、励起光が入射する第１面と、前記第１面に対向する第２面を有する波長変換層と、前記第２面に対向して設けられ、第１の無機酸化物を含有する第１層と、前記第１層に対向して設けられ、第１の金属または前記第１の無機酸化物とは異なる第２の無機酸化物を含有する第２層と、前記第２層に対向して設けられ、銀またはアルミニウムのいずれか一方を含有し、前記励起光が前記波長変換層により波長変換された光または前記励起光を反射する第３層と、を備え、前記波長変換層は、内部に気孔を含み、前記第２面は、凹部を有し、前記第１層の一部は、前記凹部に設けられる波長変換素子が提供される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
上記第１態様において、基材をさらに備え、前記第３層と前記基材との間に設けられる接合材により、前記波長変換層、前記第１層、前記第２層および前記第３層の積層体と前記基材とが固定されるのが好ましい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
この構成によれば、波長変換層で発生した熱は、第３層を介して基材側へと伝達される。よって、波長変換素子の放熱性が高くなるので、波長変換素子の発光効率の低下を低減できる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
本発明の第４態様に従えば、互いに対向する第１面及び第２面を有する波長変換層の前記第２面に、第１の無機酸化物を含有する第１層を、直接接触して形成する第２工程と、
前記第１層に、第１の金属または前記第１の無機酸化物とは異なる第２の無機酸化物を含有する第２層を、直接接触して形成する第３工程と、
前記第２層に、銀またはアルミニウムのいずれか一方を含有し、励起光が前記波長変換層により波長変換された光または前記励起光を反射する第３層を、直接接触して形成する第４工程と、を備える波長変換素子の製造方法が提供される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
上記第４態様において、前記第１層は、第１無機酸化物層及び第２無機酸化物層を含み、前記第２工程は、前記第２面上に化学蒸着法を用いて前記第１無機酸化物層を形成する第１形成工程と、前記第１無機酸化物層上に物理蒸着法を用いて前記第２無機酸化物層を形成する第２形成工程とを含むのが好ましい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３５】
本実施形態の波長変換素子１４０によれば、劣化に伴う反射層５２の反射率低下が起こり難いので、蛍光体層４２で生成された蛍光ＹＬを光入射面４２Ａから良好に射出させることができる。よって、蛍光ＹＬの取り出し効率の低下を抑制できる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４４】
本実施形態の波長変換素子２４０によれば、蛍光ＹＬの取り出し効率の低下をより抑制し易くなる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４５】
（第四実施形態）
続いて、本発明の第四実施形態に係る波長変換素子について説明する。第二実施形態と共通の部材については同じ符号を付し、詳細な説明については省略する。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５１】
本実施形態の波長変換素子３４０によれば、蛍光ＹＬの取り出し効率の低下をより抑制し易くなる。