(57)【要約】      （修正有）【課題】波長変換効率の低下を抑制できる波長変換素子、光源装置及びプロジェクターを提供する。【解決手段】波長変換素子は、第１面６２１と、第１面６２１とは反対側の第２面６２２とを有し、入射された励起光ＥＬを波長変換して蛍光を生成する波長変換層６２と、第３面６１１を有し、第２面６２２に沿って設けられる基材６１と、第２面６２２と第３面６１１との間に設けられ、蛍光を反射する第１反射層６３と、励起光ＥＬの進行方向に沿って波長変換層６２の内部に設けられ、波長変換層６２の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する放熱部材６４と、を備え、放熱部材６４は、第１反射層６３を介して基材６１に熱を伝達可能に設けられている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面と、前記第１面とは反対側の第２面とを有し、入射された励起光を波長変換して蛍光を生成する波長変換層と、
第３面を有し、前記第２面に沿って設けられる基材と、
前記第２面と前記第３面との間に設けられ、前記蛍光を反射する第１反射層と、
前記励起光の進行方向に沿って前記波長変換層の内部に設けられ、前記波長変換層の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する放熱部材と、を備え、
前記放熱部材は、前記第１反射層を介して前記基材に熱を伝達可能に設けられていることを特徴とする波長変換素子。
【請求項２】
請求項１に記載の波長変換素子において、
前記放熱部材は、前記第２面に沿う第４面を有し、
前記第２面及び前記第４面は、前記第１反射層を介して前記第３面に接合されていることを特徴とする波長変換素子。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の波長変換素子において、
前記放熱部材は、不透光性材料からなることを特徴とする波長変換素子。
【請求項４】
請求項１に記載の波長変換素子において、
前記放熱部材と前記波長変換層との間に位置し、前記励起光の入射方向に沿って設けられる第２反射層を備えることを特徴とする波長変換素子。
【請求項５】
請求項４に記載の波長変換素子において、
前記第２反射層は、前記放熱部材に対して前記基材とは反対側から見て、前記放熱部材を覆うことを特徴とする波長変換素子。
【請求項６】
請求項１に記載の波長変換素子において、
前記放熱部材は、透光性材料からなることを特徴とする波長変換素子。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の波長変換素子において、
前記放熱部材は、前記波長変換層の内部に埋め込まれていることを特徴とする波長変換素子。
【請求項８】
励起光を出射する発光素子と、
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の波長変換素子と、を備えることを特徴とする光源装置。
【請求項９】
請求項８に記載の光源装置と、
前記光源装置から出射された光を変調する光変調装置と、
前記光変調装置によって変調された光を投射する投射光学装置と、を備えることを特徴とするプロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長変換素子、光源装置及びプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、入射される光とは波長が異なる光を出射する波長変換装置が知られている。このような波長変換装置として、内部に熱伝導体を有する波長変換装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の波長変換装置は、レーザー光が入射する光入射部が側面に設けられた熱伝導体と、熱伝導体の上面に設けられた蛍光体部と、を有する。光入射部から入射されたレーザー光は、熱伝導体を経由して蛍光体部に入射し、蛍光体部によって蛍光が出射される。このように構成された波長変換装置では、蛍光体部へ光が直接入射されることが抑制され、レーザー光が蛍光体部から直接出射されることが防止されるので、アイセーフ効果の高い波長変換装置が提供される。
なお、熱伝導体と蛍光体部との間の接合面は、凹凸構造を有している。凹凸構造は、レーザー光の熱伝導体における波長に対して回折効果を有するテクスチャ構造であり、蛍光体部に入射する光は、接合面にて回折し、拡散性の高い均一な光となって蛍光体部に入射される。
【０００３】
また、波長変換装置を有する発光装置として、発光素子と、発光素子の光が入射する側とは反対側であって、発光素子から光が入射される範囲内に複数の凹部を有する透光性基板と、複数の凹部内に設けられた蛍光体含有部材と、を備える発光装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
特許文献２に記載の発光装置では、複数の凹部を、透光性部材において発光素子の光が入射する側とは反対側に設け、蛍光体含有部材において発熱が最大となる光入射側の領域と透光性部材とを接触させることにより、蛍光体含有部材の熱を透光性部材に伝達させて放熱している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−８６５６６号公報
【特許文献２】特開２０１６−８２０１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の波長変換装置では、蛍光体部から熱伝導体に伝達された熱が熱伝導体内にこもりやすく、ひいては、蛍光体部の冷却が滞る可能性がある。
一方、特許文献２に記載の発光装置では、蛍光体含有部材から透光性部材に伝達された熱を透光性部材の表面に伝導しづらい可能性があり、この場合には、透光性部材による放熱を効果的に行えない可能性がある。
そして、このように蛍光体の冷却が効果的に行われないと、温度消光によって入射光の波長変換効率が低下するという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１態様に係る波長変換素子は、第１面と、前記第１面とは反対側の第２面とを有し、入射された励起光を波長変換して蛍光を生成する波長変換層と、第３面を有し、前記第２面に沿って設けられる基材と、前記第２面と前記第３面との間に設けられ、前記蛍光を反射する第１反射層と、前記励起光の進行方向に沿って前記波長変換層の内部に設けられ、前記波長変換層の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する放熱部材と、を備え、前記放熱部材は、前記第１反射層を介して前記基材に熱を伝達可能に設けられていることを特徴とする。
【０００７】
上記第１態様では、前記放熱部材は、前記第２面に沿う第４面を有し、前記第２面及び前記第４面は、前記第１反射層を介して前記第３面に接合されていることが好ましい。
【０００８】
上記第１態様では、前記放熱部材は、不透光性材料からなることが好ましい。
【０００９】
上記第１態様では、前記放熱部材と前記波長変換層との間に位置し、前記励起光の入射方向に沿って設けられる第２反射層を備えることが好ましい。
【００１０】
上記第１態様では、前記第２反射層は、前記放熱部材に対して前記基材とは反対側から見て、前記放熱部材を覆うことが好ましい。
【００１１】
上記第１態様では、前記放熱部材は、透光性材料からなることが好ましい。
【００１２】
上記第１態様では、前記放熱部材は、前記波長変換層の内部に埋め込まれていることが好ましい。
【００１３】
本発明の第２態様に係る光源装置は、励起光を出射する発光素子と、上記波長変換素子と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明の第３態様に係るプロジェクターは、上記光源装置と、前記光源装置から出射された光を変調する光変調装置と、前記光変調装置によって変調された光を投射する投射光学装置と、を備えることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態におけるプロジェクターの構成を示す模式図。
【図２】第１実施形態における光源装置の構成を示す模式図。
【図３】第１実施形態における波長変換部の断面の一部を模式的に示す図。
【図４】第１実施形態における波長変換部の熱伝導経路を示す図。
【図５】第２実施形態における波長変換部の断面の一部を模式的に示す図。
【図６】第３実施形態における波長変換部の断面の一部を模式的に示す図。
【図７】第４実施形態における波長変換部の断面の一部を模式的に示す図。
【図８】第５実施形態における光源装置の構成を示す模式図。
【図９】第５実施形態における波長変換部の断面の一部を模式的に示す図。
【図１０】第６実施形態における波長変換部の断面の一部を模式的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図面に基づいて説明する。
［プロジェクターの概略構成］
図１は、本実施形態に係るプロジェクター１の構成を示す模式図である。
本実施形態に係るプロジェクター１は、後述する光源装置４から出射された光を変調して画像情報に応じた画像を形成する画像光を、スクリーン等の被投射面上に拡大投射する画像表示装置である。プロジェクター１は、図１に示すように、外装を構成する外装筐体２と、外装筐体２内に配置される画像投射装置３と、を備える。この他、図示を省略するが、プロジェクター１は、プロジェクター１の動作を制御する制御装置、電子部品に電力を供給する電源装置、及び、冷却対象を冷却する冷却装置を備える。
【００１７】
［外装筐体の構成］
外装筐体２は、それぞれ図示しない天面部及び底面部と、正面部２１、背面部２２、左側面部２３及び右側面部２４を有し、略直方体形状に形成されている。
正面部２１は、後述する投射光学装置３６の一部を露出させる開口部２１１を有しており、投射光学装置３６によって投射される画像光は、開口部２１１を通過する。また、正面部２１は、プロジェクター１内の冷却対象を冷却した冷却気体が外装筐体２の外部に排出される排気口２１２を有する。
右側面部２４は、外装筐体２外の気体を冷却気体として内部に導入する導入口２４１を有する。
【００１８】
［画像投射装置の構成］
画像投射装置３は、上記画像光を形成及び投射する。画像投射装置３は、光源装置４、均一化装置３１、色分離装置３２、リレー装置３３、画像形成装置３４、光学部品用筐体３５及び投射光学装置３６を備える。
なお、光源装置４の構成については、後に詳述する。
【００１９】
均一化装置３１は、光源装置４から出射された光を均一化する。均一化装置３１によって均一化された光は、色分離装置３２及びリレー装置３３を経て、画像形成装置３４の後述する光変調装置３４３の変調領域を照明する。均一化装置３１は、２つのレンズアレイ３１１，３１２、偏光変換素子３１３及び重畳レンズ３１４を備える。
色分離装置３２は、均一化装置３１から入射される光を赤、緑及び青の各色光に分離する。色分離装置３２は、２つのダイクロイックミラー３２１，３２２と、ダイクロイックミラー３２１によって分離された青色光を反射させる反射ミラー３２３と、を備える。
【００２０】
リレー装置３３は、青色光の光路及び緑色光の光路より長い赤色光の光路に設けられ、赤色光の損失を抑制する。リレー装置３３は、入射側レンズ３３１、リレーレンズ３３３、反射ミラー３３２，３３４を備える。
なお、本実施形態では、赤色光の光路にリレー装置３３を設けているが、これに限らず、例えば他の色光より光路が長い色光を青色光とし、青色光の光路上にリレー装置３３を設ける構成としてもよい。
【００２１】
画像形成装置３４は、入射される赤、緑及び青の各色光を変調し、変調された各色光を合成して、投射光学装置３６によって投射される画像光を形成する。画像形成装置３４は、入射される各色光に応じて設けられる３つのフィールドレンズ３４１、３つの入射側偏光板３４２、３つの光変調装置３４３、３つの視野角補償板３４４及び３つの出射側偏光板３４５と、１つの色合成装置３４６と、を備える。
光変調装置３４３は、光源装置４から出射された光を画像情報に応じて変調する。光変調装置３４３は、赤色光を変調する光変調装置３４３Ｒ、緑色光を変調する光変調装置３４３Ｇ、及び、青色光を変調する光変調装置３４３Ｂを含む。本実施形態では、光変調装置３４３は、透過型の液晶パネルによって構成されており、入射側偏光板３４２、光変調装置３４３及び出射側偏光板３４５によって液晶ライトバルブが構成される。
色合成装置３４６は、光変調装置３４３Ｂ，３４３Ｇ，３４３Ｒによって変調された各色光を合成して上記画像光を形成する。本実施形態では、色合成装置３４６は、クロスダイクロイックプリズムによって構成されているが、これに限らず、例えば複数のダイクロイックミラーによって構成することも可能である。
【００２２】
光学部品用筐体３５は、上記した各装置３１〜３４を内部に収容する。なお、画像投射装置３には、設計上の光軸である照明光軸Ａｘが設定されており、光学部品用筐体３５は、照明光軸Ａｘにおける所定位置に各装置３１〜３４を保持する。なお、光源装置４及び投射光学装置３６は、照明光軸Ａｘにおける所定位置に配置される。
投射光学装置３６は、画像形成装置３４から入射される画像光を被投射面上に拡大投射する。すなわち、投射光学装置３６は、光変調装置３４３Ｂ，３４３Ｇ，３４３Ｒによって変調された光を投射する。投射光学装置３６は、例えば筒状の鏡筒内に複数のレンズが収納された組レンズとして構成される。
【００２３】
［光源装置の構成］
図２は、光源装置４の構成を示す模式図である。
光源装置４は、光変調装置３４３を照明する照明光を均一化装置３１に出射する。光源装置４は、図２に示すように、光源用筐体ＣＡと、光源用筐体ＣＡ内にそれぞれ収容される光源部４１、アフォーカル光学素子４２、ホモジナイザー光学素子４３、偏光分離素子４４、第１集光素子４５、第１位相差素子４６、第２集光素子４７、拡散反射装置４８、第２位相差素子４９及び波長変換素子５Ａと、を備える。
光源用筐体ＣＡは、塵埃等が内部に侵入しづらい密閉筐体である。
【００２４】
光源部４１、アフォーカル光学素子４２、ホモジナイザー光学素子４３、偏光分離素子４４と、第１位相差素子４６、第２集光素子４７及び拡散反射装置４８は、光源装置４に設定された照明光軸Ａｘ１上に配置されている。
波長変換素子５Ａ、第１集光素子４５、偏光分離素子４４及び第２位相差素子４９は、光源装置４に設定され、かつ、照明光軸Ａｘ１に直交する照明光軸Ａｘ２上に配置されている。
【００２５】
［光源部の構成］
光源部４１は、光を出射する光源４１１及びコリメーターレンズ４１５を備える。
光源４１１は、それぞれ発光素子としての複数の第１半導体レーザー４１２及び複数の第２半導体レーザー４１３と、支持部材４１４と、を備える。
第１半導体レーザー４１２は、励起光であるｓ偏光の青色光Ｌ１ｓを出射する。青色光Ｌ１ｓは、例えば、ピーク波長が４４０ｎｍのレーザー光である。第１半導体レーザー４１２から出射された青色光Ｌ１ｓは、波長変換素子５Ａに入射される。
第２半導体レーザー４１３は、ｐ偏光の青色光Ｌ２ｐを出射する。青色光Ｌ２ｐは、例えば、ピーク波長が４６０ｎｍのレーザー光である。第２半導体レーザー４１３から出射された青色光Ｌ２ｐは、拡散反射装置４８に入射される。
支持部材４１４は、照明光軸Ａｘ１と直交する平面にそれぞれアレイ状に配置された複数の第１半導体レーザー４１２及び複数の第２半導体レーザー４１３を支持する。支持部材４１４は、熱伝導性を有する金属製部材である。
【００２６】
第１半導体レーザー４１２から出射された青色光Ｌ１ｓ及び第２半導体レーザー４１３から出射された青色光Ｌ２ｐは、コリメーターレンズ４１５によって平行光束に変換され、アフォーカル光学素子４２に入射される。
なお、本実施形態では、光源４１１は、ｓ偏光の青色光Ｌ１ｓと、ｐ偏光の青色光Ｌ２ｐとを出射する構成である。しかしながら、これに限らず、光源４１１は、偏光方向が同じ直線偏光光である青色光を出射する構成としてもよい。この場合、入射された１種類の直線偏光をｓ偏光及びｐ偏光が含まれる光とする位相差素子を、光源部４１と偏光分離素子４４との間に配置すればよい。
【００２７】
［アフォーカル光学素子及びホモジナイザー光学素子の構成］
アフォーカル光学素子４２は、光源部４１から入射される青色光Ｌ１ｓ，Ｌ２ｐの光束径を調整して、ホモジナイザー光学素子４３に入射させる。アフォーカル光学素子４２は、入射される光を集光するレンズ４２１と、レンズ４２１によって集光された光束を平行化するレンズ４２２とにより構成されている。
ホモジナイザー光学素子４３は、青色光Ｌ１ｓ，Ｌ２ｐの照度分布を均一化する。ホモジナイザー光学素子４３は、一対のマルチレンズアレイ４３１，４３２により構成されている。
【００２８】
［偏光分離素子の構成］
ホモジナイザー光学素子４３を通過した青色光Ｌ１ｓ，Ｌ２ｐは、偏光分離素子４４に入射する。
偏光分離素子４４は、プリズム型の偏光ビームスプリッターであり、入射される光に含まれるｓ偏光成分とｐ偏光成分とを分離する。具体的に、偏光分離素子４４は、ｓ偏光成分を反射させ、ｐ偏光成分を透過させる。また、偏光分離素子４４は、ｓ偏光成分及びｐ偏光成分のいずれの偏光成分であっても、所定波長以上の光を透過させる色分離特性を有する。従って、ｓ偏光の青色光Ｌ１ｓは、偏光分離素子４４にて反射され、第１集光素子４５に入射する。一方、ｐ偏光の青色光Ｌ２ｐは、偏光分離素子４４を透過して、第１位相差素子４６に入射する。
【００２９】
［第１集光素子の構成］
第１集光素子４５は、偏光分離素子４４にて反射された青色光Ｌ１ｓを波長変換素子５Ａに集光する。また、第１集光素子４５は、波長変換素子５Ａから入射される蛍光ＹＬを平行化する。図２の例では、第１集光素子４５は、２つのレンズ４５１，４５２によって構成されているが、第１集光素子４５を構成するレンズの数は問わない。
【００３０】
［波長変換素子の構成］
波長変換素子５Ａは、光が入射されることによって励起されて、入射された光より波長が長い光を生成して第１集光素子４５に出射する。換言すると、波長変換素子５Ａは、入射された光の波長を変換する。本実施形態では、波長変換素子５Ａは、青色光Ｌ１ｓの入射に応じて、青色光Ｌ１ｓより波長が長い蛍光ＹＬを、青色光Ｌ１ｓの入射側に出射する反射型の波長変換素子である。なお、青色光Ｌ１ｓが入射されることによって波長変換素子５Ａにて生成される蛍光ＹＬは、例えば、ピーク波長が５００〜７００ｎｍの光である。
波長変換素子５Ａは、青色光Ｌ１ｓが入射されて蛍光ＹＬを出射する波長変換部６Ａと、波長変換部６Ａから伝達される熱を放熱するヒートシンクである放熱部５１と、を備える。なお、波長変換部６Ａの構成については、後に詳述する。
【００３１】
波長変換素子５Ａから出射された蛍光ＹＬは、照明光軸Ａｘ２に沿って第１集光素子４５を通過した後、上記色分離特性を有する偏光分離素子４４に入射される。そして、蛍光ＹＬは、偏光分離素子４４を照明光軸Ａｘ２に沿って通過し、第２位相差素子４９に入射する。
【００３２】
［第１位相差素子及び第２集光素子の構成］
第１位相差素子４６は、偏光分離素子４４と第２集光素子４７との間に配置されている。第１位相差素子４６は、偏光分離素子４４を通過した青色光Ｌ２ｐを円偏光の青色光Ｌ２ｃに変換する。青色光Ｌ２ｃは、第２集光素子４７に入射される。
第２集光素子４７は、第１位相差素子４６から入射される青色光Ｌ２ｃを拡散反射装置４８に集光する。また、第２集光素子４７は、拡散反射装置４８から入射される青色光Ｌ２ｃを平行化する。なお、第２集光素子４７を構成するレンズの数は、適宜変更可能である。
【００３３】
［拡散反射装置の構成］
拡散反射装置４８は、波長変換素子５Ａから出射される蛍光ＹＬと同様の拡散角で、入射された青色光Ｌ２ｃを拡散反射させる。拡散反射装置４８の構成として、入射された青色光Ｌ２ｃをランバート反射させる反射板と、反射板を照明光軸Ａｘ１と平行な回転軸を中心として回転させる回転装置とを備える構成を例示できる。
拡散反射装置４８にて拡散反射された青色光Ｌ２ｃは、第２集光素子４７を通過した後、第１位相差素子４６に入射される。青色光Ｌ２ｃは、拡散反射装置４８にて反射される際に、回転方向が反対方向の円偏光に変換される。このため、第２集光素子４７を介して第１位相差素子４６に入射された青色光Ｌ２ｃは、偏光分離素子４４から第１位相差素子４６に入射された際のｐ偏光の青色光Ｌ２ｃではなく、ｓ偏光の青色光Ｌ２ｓに変換される。そして、青色光Ｌ２ｓは、偏光分離素子４４にて反射されて、第２位相差素子４９に入射される。すなわち、偏光分離素子４４から第２位相差素子４９に入射される光は、青色光Ｌ２ｓ及び蛍光ＹＬが混在した白色光である。
【００３４】
［第２位相差素子の構成］
第２位相差素子４９は、偏光分離素子４４から入射される白色光をｓ偏光及びｐ偏光が混在する光に変換する。このように変換された白色の照明光ＷＬは、上記した均一化装置３１に入射される。
【００３５】
［波長変換部の構成］
図３は、波長変換部６Ａの断面の一部を模式的に示す図である。
波長変換部６Ａは、図３に示すように、基材６１、波長変換層６２、第１反射層６３、放熱部材６４及び第２反射層６５を有する。
なお、以下の説明では、波長変換部６Ａに対する青色光Ｌ１ｓの入射方向を＋Ｚ方向とし、＋Ｚ方向とは反対方向を−Ｚ方向とする。また、青色光Ｌ１ｓを、蛍光体を励起させる励起光ＥＬと記載する。
【００３６】
［基材の構成］
基材６１は、波長変換層６２、第１反射層６３、放熱部材６４及び第２反射層６５を支持する平板状の支持部材である。基材６１は、例えば金属等の熱伝導性に優れた材料によって形成されている。詳しくは後述するが、基材６１には、第１反射層６３を介して、波長変換層６２及び放熱部材６４から熱が伝達される。そして、基材６１は、伝達された熱を放熱するとともに、接続された放熱部５１に熱を伝達する。すなわち、基材６１に伝達された熱の一部は、放熱部５１にて放熱される。
このような基材６１において、放熱部５１と対向する面とは反対側の面６１１は、波長変換層６２と対向する。面６１１は、第３面に相当する。
【００３７】
［波長変換層の構成］
波長変換層６２は、基材６１に対して励起光ＥＬの入射側である−Ｚ方向に位置し、入射される励起光ＥＬを波長変換した上記蛍光ＹＬを拡散出射する蛍光体を含有する。波長変換層６２は、例えば、セラミックスバルク体（例えばＹＡＧ：Ｃｅバルク体）や、蛍光体粒子をガラスや樹脂等によってバインドしたものによって構成される。
波長変換層６２は、−Ｚ方向に位置する第１面６２１と、第１面６２１とは反対側に位置する第２面６２２と、を有する。第１面６２１は、励起光ＥＬが入射される光入射面である。第２面６２２は、基材６１の面６１１と対向する対向面である。換言すると、基材６１は、第２面６２２に沿って配置される。
【００３８】
第１面６２１を介して波長変換層６２の内部に励起光ＥＬが入射されると、波長変換層６２に含まれる蛍光体によって蛍光ＹＬが発生する。
発生した蛍光ＹＬの一部は、励起光ＥＬの入射側、すなわち、−Ｚ方向に進行して、第１面６２１から−Ｚ方向に出射される。すなわち、第１面６２１は、蛍光ＹＬを出射する光出射面でもある。
一方、発生した蛍光ＹＬの他の一部は、励起光ＥＬの入射方向である＋Ｚ方向に沿って基材６１側に進行する。このような基材６１側に進行する蛍光ＹＬも第１面６２１から−Ｚ方向に出射するために、基材６１と波長変換層６２との間には、第１反射層６３が設けられており、基材６１の面６１１と波長変換層６２の第２面６２２とは、第１反射層６３を介して接合されている。
【００３９】
［第１反射層の構成］
第１反射層６３は、基材６１の面６１１と波長変換層６２の第２面６２２との間に設けられ、入射される光を反射させる。具体的に、第１反射層６３は、波長変換層６２から入射される蛍光ＹＬを−Ｚ方向に向かって反射させる。これにより、波長変換層６２にて生じた蛍光ＹＬの略全てが、波長変換層６２の第１面６２１から波長変換部６Ａの外部に出射される。
このような第１反射層６３は、例えばアルミニウムや銀等の金属成膜によって形成できる他、誘電体多層膜によって形成できる。
【００４０】
［放熱部材の構成］
放熱部材６４は、第１反射層６３を介して基材６１と接続されており、波長変換層６２にて生じた熱を基材６１に伝達する熱伝達経路を形成する。すなわち、放熱部材６４は、第１反射層６３を介して基材６１に熱を伝達可能に複数設けられている。
放熱部材６４は、波長変換層６２の熱伝導率より高い熱伝導率を有する材料であり、かつ、光を透過しない不透光性材料によって形成されており、例えば、銅、銀及びアルミニウム等の金属により形成できる。このように、放熱部材６４は、波長変換部６Ａにおいて高い熱伝導性を有する部位であるため、波長変換部６Ａにおける高熱伝導部と言える。
【００４１】
本実施形態では、放熱部材６４は、波長変換層６２を＋Ｚ方向に沿って貫通するように設けられている。放熱部材６４における−Ｚ方向の面６４１は、−Ｚ方向に向かって波長変換部６Ａの外部に露出され、＋Ｚ方向の面６４２は、第１反射層６３を介して基材６１の面６１１と接続されている。すなわち、放熱部材６４は、基材６１における第３面としての面６１１及び波長変換層６２の第２面６２２に沿い、第１反射層６３を介して面６１１と接合される面６４２を有し、面６４２は、第４面に相当する。
なお、放熱部材６４が第１反射層６３を介して基材６１と接続されていれば、励起光ＥＬの入射側から波長変換部６Ａを見た場合の放熱部材６４の形状は、特に限定されない。
【００４２】
［第２反射層の構成］
第２反射層６５は、波長変換層６２と放熱部材６４との間に位置し、励起光ＥＬの入射方向である＋Ｚ方向に沿って放熱部材６４の周囲に設けられている。換言すると、第２反射層６５は、波長変換層６２と放熱部材６４との間において、放熱部材６４の＋Ｚ方向に沿う中心軸を中心とする周方向の全周に亘って、放熱部材６４を囲むように形成されている。更に換言すると、第２反射層６５は、波長変換層６２と放熱部材６４との間に位置し、励起光ＥＬの入射方向である＋Ｚ方向に沿う軸を中心とする放熱部材６４の周面、すなわち、放熱部材６４の側面を覆うように設けられている。
第２反射層６５は、波長変換層６２から入射される光を反射させることによって、波長変換層６２に入射した励起光ＥＬ、及び、波長変換層６２にて生じた蛍光が放熱部材６４に入射されて、励起光ＥＬ及び蛍光が放熱部材６４にて吸収されてしまうことを抑制する。
【００４３】
［波長変換部における熱伝導経路］
図４は、波長変換部６Ａの熱伝導経路を示す図である。
波長変換層６２の第１面６２１に＋Ｚ方向に沿って励起光ＥＬが入射された場合、波長変換層６２における第１面６２１近傍の領域が、波長変換部６Ａにおいて最も発熱する。
波長変換層６２にて生じた熱は、図４における矢印Ａ１で示すように、波長変換層６２を＋Ｚ方向に進行して、第１反射層６３を介して基材６１に伝達されるだけでなく、図４における矢印Ａ２で示すように、放熱部材６４を＋Ｚ方向に進行して、第１反射層６３を介して基材６１に伝達される。
【００４４】
例えば、波長変換層６２が、ＹＡＧ：Ｃｅバルク体により構成されている場合、波長変換層６２の熱伝導率は、略１０Ｗ／ｍｋである。これに対し、放熱部材６４が、銅によって構成されている場合、放熱部材６４の熱伝導率は、略４００Ｗ／ｍｋである。
このため、波長変換層６２にて生じた熱の多くは、波長変換層６２から、波長変換層６２の熱伝導率より高い熱伝導率を有する放熱部材６４に伝わり、放熱部材６４を進行して基材６１に伝達される。
これにより、発熱量が最大となる第１面６２１近傍の領域にて生じた熱を、基材６１に速やかに輸送できる。従って、波長変換層６２にて生じた熱を基材６１にて速やかに放熱でき、波長変換素子５Ａの冷却効率を高めることができる。
【００４５】
［第１実施形態の効果］
以上説明した本実施形態に係るプロジェクター１によれば、以下の効果を奏することができる。
波長変換素子５Ａは、第１面６２１と、第１面６２１とは反対側の第２面６２２とを有し、入射された励起光ＥＬを波長変換して蛍光ＹＬを生成する波長変換層６２と、第３面としての面６１１を有し、第２面６２２に沿って設けられる基材６１と、第２面６２２と面６１１との間に設けられ、蛍光ＹＬを反射する第１反射層６３と、励起光ＥＬの進行方向である＋Ｚ方向に沿って波長変換層６２の内部に設けられ、波長変換層６２の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する放熱部材６４と、を備える。そして、放熱部材６４は、第１反射層６３を介して基材６１に熱を伝達可能に設けられている。
このような構成によれば、放熱部材６４によって、励起光ＥＬが入射されて発生する波長変換層６２の熱を効率よく基材６１に伝達する熱伝達経路を形成できる。これにより、波長変換層６２の温度上昇を抑制できるので、波長変換層６２に温度消光が生じることを抑制できる。従って、波長変換層６２、ひいては、波長変換素子５Ａによる波長変換効率の低下を抑制でき、光源装置４から出射される光の色バランスが崩れることを抑制できる他、光源装置４から出射される光量の低下を抑制でき、プロジェクター１から投射される画像の輝度が低下することを抑制できる。
【００４６】
放熱部材６４は、波長変換層６２の第２面６２２及び基材６１における第３面としての面６１１に沿う第４面としての面６４２を有する。面６４２は、第１反射層６３を介して面６１１に接合され、第２面６２２は、第１反射層６３を介して面６１１に接合されている。
これによれば、放熱部材６４から基材６１に熱を伝達しやすくすることができる他、波長変換層６２から基材６１に熱を伝達しやすくすることができる。従って、波長変換層６２の熱を基材６１に一層効果的に伝達できるので、上記効果をより好適に奏することができる。
【００４７】
放熱部材６４は、不透光性材料によって構成されている。
これによれば、放熱部材６４を金属によって形成できるので、熱伝導率の高い材料によって放熱部材６４を構成できる。従って、波長変換層６２にて生じた熱を、基材６１に効率よく伝達できる。
【００４８】
波長変換素子５Ａは、放熱部材６４と波長変換層６２との間に位置し、励起光ＥＬの入射方向である＋Ｚ方向に沿って設けられる第２反射層６５を備える。
これによれば、金属によって放熱部材６４が形成されている場合に、放熱部材６４による光吸収を抑制できる。従って、波長変換層６２による励起光ＥＬの波長変換効率の低下を抑制でき、波長変換素子５Ａから出射される光量が低下することを抑制できる。
【００４９】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
本実施形態に係るプロジェクターは、第１実施形態にて示したプロジェクター１と同様の構成を有するが、波長変換素子の放熱部材が波長変換層の内部に埋め込まれ、励起光の入射側にて波長変換層によって覆われている点で、プロジェクター１と相違する。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一又は略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５０】
図５は、本実施形態に係るプロジェクターが備える光源装置４の波長変換素子５Ｂを構成する波長変換部６Ｂの断面の一部を模式的に示す図である。
本実施形態に係るプロジェクターは、波長変換素子５Ａに代えて波長変換素子５Ｂを有する光源装置４を備える他は、プロジェクター１と同様の構成及び機能を有する。
波長変換素子５Ｂは、波長変換部６Ａに代えて、図５に示す波長変換部６Ｂを有する他は、波長変換素子５Ａと同様の構成及び機能を有する。すなわち、波長変換素子５Ｂは、波長変換部６Ｂ及び放熱部５１を有する。
【００５１】
波長変換部６Ｂは、波長変換部６Ａと同様に、入射された励起光ＥＬを波長変換して蛍光を出射する。波長変換部６Ｂは、図５に示すように、基材６１、波長変換層６２Ｂ、第１反射層６３、放熱部材６４及び第２反射層６５Ｂを有する。
【００５２】
波長変換層６２Ｂは、波長変換層６２と同様の材料によって構成されている。波長変換層６２Ｂは、−Ｚ方向に位置し、励起光ＥＬが入射される第１面６２Ｂ１と、第１面６２Ｂ１とは反対側の面である第２面６２Ｂ２と、を有する。
第２面６２Ｂ２は、基材６１の面６１１と対向しており、第２面６２Ｂ２と面６１１との間には、第１反射層６３が配置されている。そして、第２面６２Ｂ２は、第１反射層６３を介して面６１１と接合されている。
【００５３】
このような波長変換層６２Ｂは、複数の放熱部材６４及び複数の第２反射層６５を励起光ＥＬの入射側である−Ｚ方向にて覆うように形成されている。換言すると、放熱部材６４及び第２反射層６５Ｂは、波長変換層６２Ｂの内部に埋め込まれている。更に換言すると、放熱部材６４及び第２反射層６５Ｂは、励起光ＥＬの入射側である−Ｚ方向に露出しない。
【００５４】
第２反射層６５Ｂは、第２反射層６５と同様の材料によって形成され、入射される光を反射させる。第２反射層６５Ｂは、＋Ｚ方向に沿って放熱部材６４の周囲に形成されている。この他、第２反射層６５Ｂは、波長変換層６２と放熱部材６４との間において、放熱部材６４に対して基材６１とは反対側である−Ｚ方向から見て、放熱部材６４を覆う。換言すると、第２反射層６５Ｂは、波長変換層６２Ｂの第１面６２Ｂ１に沿って延出して、放熱部材６４における−Ｚ方向の面６４１を−Ｚ方向にて覆う。これにより、放熱部材６４は、第１反射層６３を介して基材６１と接続される＋Ｚ方向の面６４２を除く全ての面が、第２反射層６５Ｂによって覆われる。
【００５５】
［第２実施形態の効果］
以上説明した本実施形態に係る波長変換素子５Ｂを備える光源装置及びプロジェクターによれば、上記した波長変換素子５Ａ、光源装置４及びプロジェクター１と同様の効果を奏することができる他、以下の効果を奏することができる。
第２反射層６５Ｂは、放熱部材６４に対して基材６１とは反対側から見て、放熱部材６４を覆う。このような構成によれば、励起光ＥＬが放熱部材６４に入射されることを抑制でき、放熱部材６４による光吸収を抑制できる。従って、波長変換層６２Ｂによる励起光ＥＬの波長変換効率の低下を抑制でき、波長変換素子５Ｂから出射される光量が低下することを抑制できる。
【００５６】
放熱部材６４は、波長変換層６２Ｂの内部に埋め込まれている。
このような構成によれば、放熱部材６４による光吸収を抑制できる他、波長変換部６Ｂに入射された励起光ＥＬが波長変換されずに第２反射層６５Ｂによって励起光ＥＬの入射側に反射されてしまうことを抑制できる。従って、波長変換層６２Ｂに入射された励起光ＥＬの略全てを蛍光に変換できるので、波長変換素子５Ｂでの波長変換効率の低下を一層抑制できる。
【００５７】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
本実施形態に係るプロジェクターは、第１実施形態にて示したプロジェクター１と同様の構成を備えるが、波長変換素子の放熱部材が透光性材料によって構成されている他、第２反射層が設けられていない点で、プロジェクター１と相違する。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一又は略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５８】
図６は、本実施形態に係るプロジェクターが備える光源装置４の波長変換素子５Ｃを構成する波長変換部６Ｃの断面の一部を模式的に示す図である。
本実施形態に係るプロジェクターは、波長変換素子５Ａに代えて波長変換素子５Ｃを有する光源装置４を備える他は、プロジェクター１と同様の構成及び機能を有する。
波長変換素子５Ｃは、波長変換部６Ａに代えて、図６に示す波長変換部６Ｃを有する他は、波長変換素子５Ａと同様の構成及び機能を有する。すなわち、波長変換素子５Ｃは、波長変換部６Ｃ及び放熱部５１を有する。
【００５９】
波長変換部６Ｃは、波長変換部６Ａ，６Ｂと同様に、入射された励起光ＥＬを波長変換して蛍光を出射する。波長変換部６Ｃは、基材６１、波長変換層６２、第１反射層６３及び放熱部材６４Ｃを有する一方で、第２反射層を有しない。
放熱部材６４Ｃは、光吸収が比較的少ない透光性材料によって形成された透光性部材であり、放熱部材６４Ｃの熱伝導率は、波長変換層６２の熱伝導率より高い。このような放熱部材６４Ｃの材料としては、例えば、アルミナ（酸化アルミニウム）、ＳｉＣ単結晶、ダイヤモンド及びＢｅＯが挙げられる。
【００６０】
本実施形態では、放熱部材６４Ｃは、放熱部材６４と同様に、波長変換層６２を＋Ｚ方向に沿って貫通するように設けられている。
放熱部材６４Ｃにおける−Ｚ方向の面６４Ｃ１は、−Ｚ方向に向かって波長変換部６Ｃの外部に露出されている。
放熱部材６４Ｃにおける＋Ｚ方向の面６４Ｃ２は、基材６１の面６１１に沿って延出しており、第１反射層６３を介して基材６１と接合されている。すなわち、放熱部材６４Ｃは、基材６１において第３面としての面６１１と対向し、第１反射層６３を介して面６１１と接合される面６４Ｃ２を有し、面６４Ｃ２は、第４面に相当する。
なお、放熱部材６４と同様に、放熱部材６４Ｃが第１反射層６３を介して基材６１と接続されていれば、−Ｚ方向から波長変換部６Ｃを見た場合の放熱部材６４Ｃの形状は、特に限定されない。
【００６１】
［第３実施形態の効果］
以上説明した本実施形態に係る波長変換素子５Ｃを備える光源装置及びプロジェクターによれば、上記した波長変換素子５Ｃ、光源装置４及びプロジェクター１と同様の効果を奏することができる他、以下の効果を奏することができる。
放熱部材６４Ｃは、透光性材料からなる。
これによれば、第２反射層６５，６５Ｂを設ける必要がないので、波長変換部６Ｃ、ひいては、波長変換素子５Ｃの構成を簡略化できる。
また、放熱部材６４Ｃに入射された励起光ＥＬの多くは、放熱部材６４Ｃを透過して波長変換層６２に入射されるので、波長変換素子５Ｃの波長変換効率の低下を抑制できる。
【００６２】
［第３実施形態の変形］
本実施形態では、放熱部材６４Ｃは、アルミナ、ＳｉＣ単結晶、ダイヤモンド及びＢｅＯ等の単一材料により形成されるとした。しかしながら、これに限らず、放熱部材６４Ｃは、他の材料によって形成されてもよい。例えば、放熱部材６４Ｃは、ガラス及び樹脂等の透光性のバインダー中に光吸収が比較的少ない透光性の高熱伝導粒子が混在するものであってもよい。このような材料によって形成された放熱部材６４Ｃが設けられた波長変換素子５Ｃであっても、上記と同様の効果を奏することができる。
なお、このような高熱伝導粒子としては、上記単一材料により形成される粒子が挙げられる。
【００６３】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について説明する。
本実施形態に係るプロジェクターは、第２実施形態にて示したプロジェクターと同様の構成を備えるが、第３実施形態にて示した波長変換素子５Ｃと同様に、放熱部材が透光性材料によって形成され、第２反射層が設けられていない。この点で、本実施形態に係るプロジェクターと、第２実施形態にて示したプロジェクターとは相違する。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一又は略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６４】
図７は、本実施形態に係るプロジェクターが備える光源装置４の波長変換素子５Ｄを構成する波長変換部６Ｄの断面の一部を模式的に示す図である。
本実施形態に係るプロジェクターは、波長変換素子５Ａに代えて波長変換素子５Ｄを有する光源装置４を備える他は、プロジェクター１と同様の構成及び機能を有する。
波長変換素子５Ｄは、波長変換部６Ａに代えて、図６に示す波長変換部６Ｄを有する他は、波長変換素子５Ａと同様の構成及び機能を有する。すなわち、波長変換素子５Ｄは、波長変換部６Ｄ及び放熱部５１を有する。
【００６５】
波長変換部６Ｄは、波長変換部６Ａ〜６Ｃと同様に、入射された励起光ＥＬを波長変換して蛍光を出射する。波長変換部６Ｄは、基材６１、波長変換層６２Ｂ、第１反射層６３及び放熱部材６４Ｃを有する。すなわち、波長変換部６Ｄも、第２反射層を有しない。
波長変換部６Ｄでは、波長変換層６２Ｂは、図７に示すように、励起光ＥＬの入射側である−Ｚ方向にて複数の放熱部材６４Ｃを覆うように形成されている。換言すると、放熱部材６４Ｃは、波長変換層６２Ｂの内部に埋め込まれている。更に換言すると、放熱部材６４Ｃは、励起光ＥＬの入射側である−Ｚ方向に露出しない。
【００６６】
このような波長変換素子５Ｄを有する光源装置４を備えたプロジェクターによっても、上記したプロジェクターと同様の効果を奏することができる。
なお、本実施形態においても、放熱部材６４Ｃは、光吸収が比較的少ない透光性材料によって形成されていてもよく、透光性のバインダー中に光吸収が比較的少ない透光性の高熱伝導粒子が混在するものによって形成されていてもよい。
【００６７】
［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態について説明する。
本実施形態に係るプロジェクターは、第１実施形態にて示したプロジェクター１と同様の構成を備える。ここで、第１〜第４実施形態にて示したプロジェクターが備える波長変換素子５Ａ〜５Ｄは、励起光ＥＬの入射側に蛍光を出射する反射型の波長変換素子であった。これに対し、本実施形態に係るプロジェクターが備える波長変換素子は、励起光ＥＬの入射側とは反対側に蛍光を出射する透過型の波長変換素子である。この点で、本実施形態に係るプロジェクターと、上記したプロジェクターとは相違する。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一又は略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６８】
図８は、本実施形態に係るプロジェクターが備える光源装置７を示す模式図である。
本実施形態に係るプロジェクターは、光源装置４に代えて光源装置７を有する他は、プロジェクター１と同様の構成を有する。
光源装置７は、光源装置４と同様に、光変調装置３４３を照明する照明光を均一化装置３１に出射する。光源装置７は、図８に示す第１光源装置７Ａと、それぞれ図示しない第２光源装置及び光合成装置と、を有する。第１光源装置７Ａは、蛍光ＹＬを出射する光源装置であり、第２光源装置は、青色光を出射する光源装置である。
【００６９】
第１光源装置７Ａは、図８に示すように、青色光である励起光を出射する光源部７１と、光源部７１から出射された励起光を縮径させるアフォーカル光学素子４２と、縮径された励起光の照度分布を均一化するホモジナイザー光学素子４３と、入射される励起光を集光する第１集光素子４５と、励起光を波長変換する波長変換素子５Ｅと、第２集光素子７２と、を有する。
【００７０】
光源部７１は、励起光を出射する発光素子としての複数の半導体レーザー７１１を有し、複数の半導体レーザー７１１から出射された励起光は、アフォーカル光学素子４２、ホモジナイザー光学素子４３、第１集光素子４５を介して波長変換素子５Ｅに入射される。なお、半導体レーザー７１１が出射する青色光は、上記第１半導体レーザー４１２が出射するレーザー光と同じレーザー光であってもよく、上記第２半導体レーザー４１３が出射するレーザー光と同じレーザー光であってもよい。
第２集光素子７２は、波長変換素子５Ｅに対する励起光の入射方向に沿って波長変換素子５Ｅから出射された蛍光を集光及び平行化して、上記光合成装置に出射する。光合成装置は、第２集光素子７２から出射された蛍光と、第２光源装置から出射された青色光とを合成した照明光を、上記均一化装置３１に出射する。
【００７１】
図９は、波長変換素子５Ｅの断面の一部を模式的に示す図である。
波長変換素子５Ｅは、波長変換素子５Ａ〜５Ｄと同様に、入射された励起光ＥＬを波長変換して蛍光ＹＬを出射する。波長変換素子５Ｅは、波長変換素子５Ａ〜５Ｄとは異なり、励起光ＥＬの入射方向に沿って蛍光ＹＬを出射する透過型の波長変換素子である。
波長変換素子５Ｅは、図９に示すように、波長変換部６Ｅと、図示しない放熱部とを有し、波長変換部６Ｅは、基材６１Ｅ、波長変換層６２、第１反射層６３Ｅ、放熱部材６４及び第２反射層６５を有する。
なお、以下の説明においても、波長変換部６Ｅに対する励起光ＥＬの入射方向を＋Ｚ方向とし、＋Ｚ方向とは反対方向を−Ｚ方向とする。
【００７２】
基材６１Ｅは、基材６１と同様に、波長変換層６２、第１反射層６３Ｅ、放熱部材６４及び第２反射層６５を支持する平板状の支持部材である。基材６１Ｅは、励起光ＥＬを透過可能な透光性を有し、基材６１Ｅに対する波長変換層６２の配置側とは反対側から基材６１Ｅに入射された励起光ＥＬは、＋Ｚ方向に沿って基材６１Ｅを透過する。すなわち、基材６１Ｅは、透光性基板である。
基材６１Ｅは、第１反射層６３Ｅを介して、波長変換層６２及び放熱部材６４から熱が伝達される。そして、基材６１Ｅは、伝達された熱を放熱するとともに、図示しない放熱部に熱を伝達する。
このように、基材６１Ｅは、透光性及び熱伝導性を有する。例えば、基材６１Ｅは、アルミナにより形成できる他、シリコンカーバイトの単結晶により形成できる。
なお、基材６１Ｅにおいて、＋Ｚ方向の面６１Ｅ１は、波長変換層６２及び放熱部材６４と対向する面であり、第３面に相当する。
【００７３】
波長変換層６２は、基材６１に対して＋Ｚ方向に設けられている。波長変換層６２は、−Ｚ方向に位置する第１面６２１と、第１面６２１とは反対側に位置する第２面６２２と、を有する。
第２面６２２は、基材６１Ｅの面６１Ｅ１と＋Ｚ方向において対向する対向面である他、基材６１Ｅを介して励起光ＥＬが入射する光入射面でもある。第２面６２２は、第１反射層６３Ｅを介して面６１Ｅ１と接合される。
【００７４】
波長変換部６Ｅでは、第２面６２２を介して波長変換層６２の内部に励起光ＥＬが入射されると、上記のように、波長変換層６２に含有する蛍光体によって蛍光ＹＬが発生する。
発生した蛍光ＹＬの一部は、励起光ＥＬの入射方向に沿って＋Ｚ方向に進行して、第１面６２１から＋Ｚ方向に出射される。すなわち、波長変換部６Ｅにおいて第１面６２１は、蛍光ＹＬを出射する光出射面である。
一方、発生した蛍光ＹＬの他の一部は、励起光ＥＬの入射側、すなわち、−Ｚ方向に進行する。このような蛍光ＹＬも＋Ｚ方向に出射するために、基材６１Ｅと波長変換層６２との間に、第１反射層６３Ｅが設けられている。
【００７５】
第１反射層６３Ｅは、第１反射層６３と同様に、基材６１Ｅの面６１Ｅ１と波長変換層６２の第２面６２２との間に設けられている。第１反射層６３Ｅは、青色光を通過させる一方で、青色光より波長の長い光を反射させる光反射特性を有するダイクロイックミラーとして機能する。
このため、基材６１Ｅから＋Ｚ方向に進行する励起光ＥＬは、第１反射層６３Ｅを通過して波長変換層６２及び放熱部材６４に入射される。一方、波長変換層６２を−Ｚ方向に進行して第１反射層６３Ｅに入射した蛍光ＹＬは、第１反射層６３Ｅによって＋Ｚ方向に反射される。これにより、波長変換層６２にて生じた蛍光ＹＬの略全てを、波長変換層６２の第１面６２１から外部、すなわち、第２集光素子７２に向かって＋Ｚ方向に出射できる。
このような第１反射層６３は、例えば誘電体多層膜によって形成できる。
なお、本実施形態では、第１反射層６３Ｅは、基材６１Ｅと波長変換層６２との間、すなわち、基材６１Ｅに対して＋Ｚ方向に設けられているが、基材６１Ｅに対する励起光ＥＬの入射側、すなわち、基材６１Ｅに対して−Ｚ方向に設けられていてもよい。
【００７６】
放熱部材６４は、波長変換部６Ａと同様に、波長変換層６２を＋Ｚ方向に沿って貫通するように複数設けられている。具体的に、放熱部材６４における−Ｚ方向の面６４１は、＋Ｚ方向を向くように波長変換部６Ｅの外部に露出されている。また、放熱部材６４における−Ｚ方向の面６４２は、基材６１Ｅの面６１Ｅ１に沿って延出し、第１反射層６３Ｅを介して面６１Ｅ１と接合されている。
第２反射層６５は、上記のように、＋Ｚ方向に沿って放熱部材６４の周囲に形成されている。換言すると、第２反射層６５は、波長変換層６２と放熱部材６４との間に位置し、励起光ＥＬの入射方向である＋Ｚ方向に沿う軸を中心とする放熱部材６４の周面を覆う。
【００７７】
このような波長変換部６Ｅにおいても、波長変換層６２にて生じた熱の多くは、放熱部材６４を経由して基材６１Ｅに伝達されて放熱される。従って、波長変換素子５Ｅを有する光源装置７を備えるプロジェクターによれば、上記したプロジェクターと同様の効果を奏することができる。
なお、放熱部材６４及び第２反射層６５に代えて、透光性材料からなる放熱部材６４Ｃが設けられていてもよい。
【００７８】
［第６実施形態］
以下、本発明の第６実施形態について説明する。
本実施形態に係るプロジェクターは、第５実施形態に係るプロジェクターと同様の構成を備えるが、蛍光の出射側から見て波長変換層が放熱部材及び第２反射層を覆うように設けられている点で相違する。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一又は略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００７９】
図１０は、本実施形態に係るプロジェクターが備える光源装置４の波長変換素子５Ｆを構成する波長変換部６Ｆの断面の一部を模式的に示す図である。
本実施形態に係るプロジェクターは、波長変換素子５Ｅに代えて波長変換素子５Ｆを有する他は、上記第５実施形態にて示したプロジェクターと同様の構成及び機能を有する。また、波長変換素子５Ｆは、波長変換部６Ｅに代えて、図１０に示す波長変換部６Ｆを有する他は、波長変換素子５Ｅと同様の構成及び機能を有する。すなわち、波長変換素子５Ｆは、波長変換部６Ｆと、図示しない放熱部とを有する。
【００８０】
波長変換部６Ｆは、図１０に示すように、基材６１Ｅ、波長変換層６２Ｂ、第１反射層６３Ｅ、放熱部材６４及び第２反射層６５Ｂを有する。
波長変換部６Ｆにおいて、透光性基板である基材６１Ｅの面６１Ｅ１は、第１反射層６３Ｅを介して、波長変換層６２Ｂの第２面６２Ｂ２と接合されている。
波長変換部６Ｆにおいて、波長変換層６２Ｂは、励起光ＥＬの入射側とは反対側、すなわち、蛍光ＹＬの出射側にて放熱部材６４及び第２反射層６５Ｂを覆うように形成されている。
詳述すると、放熱部材６４及び第２反射層６５Ｂは、波長変換層６２Ｂの内部に埋め込まれており、第２反射層６５Ｂは、波長変換層６２Ｂと放熱部材６４との間に位置し、励起光ＥＬの入射方向である＋Ｚ方向に沿って設けられる他、放熱部材６４に対して基材６１Ｅとは反対側から見て、放熱部材６４を覆う。換言すると、第２反射層６５Ｂは、波長変換層６２Ｂと放熱部材６４との間に位置し、励起光ＥＬの入射方向である＋Ｚ方向に沿う軸を中心とする放熱部材６４の周面を覆うとともに、放熱部材６４に対して基材６１Ｅとは反対側である＋Ｚ方向から見て、放熱部材６４を覆っている。更に換言すると、放熱部材６４及び第２反射層６５Ｂは、蛍光ＹＬの出射側である−Ｚ方向に露出しない。
【００８１】
このような波長変換部６Ｅにおいても、波長変換層６２Ｂにて生じた熱の多くは、放熱部材６４を経由して基材６１Ｅに伝達されて放熱される。従って、波長変換素子５Ｆを有する光源装置７を備えるプロジェクターによれば、上記したプロジェクターと同様の効果を奏することができる。
なお、放熱部材６４は、透光性材料によって形成されていてもよい。この場合、放熱部材６４に入射されて放熱部材６４内を進行した励起光ＥＬは、第２反射層６５Ｂによって波長変換部６Ｅに対する励起光ＥＬの入射側に反射される。これにより、蛍光ＹＬの出射側に蛍光ＹＬとともに励起光ＥＬが、波長変換素子５Ｆから出射されることを抑制できる。
一方、放熱部材６４及び第２反射層６５Ｂに代えて、透光性材料からなる放熱部材６４Ｃが設けられていてもよい。
【００８２】
［実施形態の変形］
本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
上記各実施形態にて示した波長変換素子５Ａ〜５Ｆの各構成の材料は、上記に例示した材料に限らず、適宜変更可能である。例えば、放熱部材は、波長変換層の熱伝導率より高い熱伝導率を有する材料によって形成されていればよく、放熱部材の材料は、上記に限定されない。
【００８３】
上記した波長変換素子５Ａ〜５Ｆは、各種製造工程によって製造してよい。
例えば、以下の手順によって波長変換素子５Ａを製造できる。すなわち、波長変換層６２となる蛍光体セラミックスと、放熱部材６４となる放熱部材前駆体とを所望の厚さとなるように研削又は研磨した後、放熱部材前駆体の表面に第２反射層６５となる反射層を形成する。そして、蛍光体セラミックスと放熱部材前駆体とを接合し、所望の厚さにワイヤーカット又は研磨によって仕上げた後、所望のサイズにダイシング加工する。これにより、波長変換素子５Ａを製造できる。
また例えば、以下の手順によって波長変換素子５Ｃを製造できる。すなわち、蛍光体層を研削等によって所望の厚さに仕上げた後、ダイシング等によって蛍光体層に溝を形成する。そして、高熱伝導粒子を含有するペーストによって溝を埋めた後、熱処理によってペーストを硬化させる。これにより、波長変換素子５Ｃを製造できる。
【００８４】
波長変換素子５Ａ〜５Ｆは、モーター等の回転装置によって、＋Ｚ方向と平行な回転軸を中心として回転される構成であってもよい。また、回転装置によって回転される回転板において、励起光ＥＬが入射される領域に、波長変換部６Ａ〜６Ｆのいずれかが設けられた波長変換素子を構成してもよい。
【００８５】
上記各実施形態では、プロジェクターは、それぞれ液晶パネルによって構成された３つの光変調装置３４３（３４３Ｂ，３４３Ｇ，３４３Ｒ）を備えるとした。しかしながら、これに限らず、２つ以下、あるいは、４つ以上の光変調装置を有するプロジェクターにも、本発明を適用可能である。
上記各実施形態では、光変調装置として、光束入射面と光束射出面とが異なる透過型の液晶パネルが採用されていた。しかしながら、これに限らず、光変調装置は、光入射面と光射出面とが同一となる反射型の液晶パネルが採用されてもよい。この他、入射光束を変調して画像情報に応じた画像を形成可能な光変調装置であれば、マイクロミラーを用いたデバイス、例えば、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）等を利用したものなど、液晶以外の光変調装置を用いてもよい。
【００８６】
上記各実施形態では、波長変換素子５Ａ〜５Ｆ及び光源装置４，７をプロジェクターに適用した例を挙げた。しかしながら、これに限らず、本発明の波長変換素子及び光源装置は、例えば照明器具や自動車の光源装置に適用することも可能である。
【符号の説明】
【００８７】
１…プロジェクター、３４３（３４３Ｂ，３４３Ｒ，３４３Ｇ）…光変調装置、３６…投射光学装置、４…光源装置、４１２…第１半導体レーザー（発光素子）、４１３…第２半導体レーザー（発光素子）、５Ａ〜５Ｆ…波長変換素子、６Ａ〜６Ｆ…波長変換部、６１，６１Ｅ…基材、６１１，６１Ｅ１…面（第３面）、６２，６２Ｂ…波長変換層、６２１，６２Ｂ１…第１面、６２２，６２Ｂ２…第２面、６３，６３Ｅ…第１反射層、６４，６４Ｃ…放熱部材、６４１，６４Ｃ１…面、６４２，６４Ｃ２…面（第４面）、６５…第２反射層、７…光源装置、７１１…半導体レーザー（発光素子）、Ａ１，Ａ２…矢印、ＥＬ…励起光。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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