(57)【要約】  本開示の一実施形態の波長変換素子は、第１基材と、第１基材と対向配置されると共に、第１基材との対向面に、内周部から外周部に向かって延伸する複数の凸部を内包する円環状の凹部を有する第２基材と、第１基材と第２基材の凹部とによって形成される第１の空間に充填された蛍光体層とを備える。
2019069566.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基材と、
前記第１基材と対向配置されると共に、前記第１基材との対向面に、内周部から外周部に向かって延伸する複数の凸部を内包する円環状の凹部を有する第２基材と、
前記第１基材と前記第２基材の前記凹部とによって形成される第１の空間に充填された蛍光体層と
を備えた波長変換素子。
【請求項２】
前記凸部の平面形状は、前記内周部から前記外周部に向かって細くなっている、請求項１に記載の波長変換素子。
【請求項３】
前記凸部の平面形状は、前記内周部側の端面に切り欠き部を有する、請求項２に記載の波長変換素子。
【請求項４】
前記複数の凸部は、前記内周部から前記外周部に向かって直線状に配置されている、請求項１に記載の波長変換素子。
【請求項５】
前記複数の凸部の平面形状は、前記内周部から前記外周部に向かって長軸を有する楕円形状である、請求項４に記載の波長変換素子。
【請求項６】
前記複数の凸部は、前記内周部から前記外周部に向かって螺旋状に配置されている、請求項１に記載の波長変換素子。
【請求項７】
前記第２基材は、前記複数の凸部の間の端面にテーパを有する、請求項１に記載の波長変換素子。
【請求項８】
前記第２基材は、前記第１基材との対向面に溝部を有し、前記溝部には接着剤が充填されている、請求項１に記載の波長変換素子。
【請求項９】
前記溝部は、前記凸部に設けられ、前記第１の空間とは独立した第２の空間を形成している、請求項８に記載の波長変換素子。
【請求項１０】
前記溝部は、前記第２基材の前記外周部の外縁に設けられている、請求項８に記載の波長変換素子。
【請求項１１】
前記第２基材は、前記凹部の内周側の側面および外周側の側面の少なくとも一方に空気孔を有する、請求項１に記載の波長変換素子。
【請求項１２】
前記蛍光体層は複数の蛍光体粒子により形成されている、請求項１に記載の波長変換素子。
【請求項１３】
前記蛍光体層は複数の蛍光体粒子により形成され、
前記空気孔の孔径は、前記蛍光体粒子の平均粒径の５０％以下である、請求項１１に記載の波長変換素子。
【請求項１４】
前記第１基材および前記第２基材の少なくとも一方は光透過性を有する、請求項１に記載の波長変換素子。
【請求項１５】
前記光透過性を有する基材は表面に凹面構造を有する、請求項１４に記載の波長変換素子。
【請求項１６】
前記光透過性を有する基材の表面には光拡散機能を有する構造が形成されている、請求項１４に記載の波長変換素子。
【請求項１７】
前記光拡散機能を有する構造は、微細な凹凸構造またはナノ粒子拡散層である、請求項１６に記載の波長変換素子。
【請求項１８】
前記第２基材は光透過性を有し、
前記凹部の底面の少なくとも一部には、所定の波長を一定割合反射するダイクロイック膜が形成されている、請求項１に記載の波長変換素子。
【請求項１９】
波長変換素子を有する光源光学系と、
入力された映像信号に基づいて前記光源光学系からの光を変調することにより、画像光を生成する画像生成光学系と、
前記画像生成光学系で生成された画像光を投射する投射光学系とを備え、
前記波長変換素子は、
第１基材と、
前記第１基材と対向配置されると共に、前記第１基材との対向面に、内周部から外周部に向かって延伸する複数の凸部を内包する円環状の凹部を有する第２基材と、
前記第１基材と前記第２基材の前記凹部とによって形成される第１の空間に充填された蛍光体層と
を有する投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、例えば、励起光を蛍光に変換して射出する波長変換素子およびこれを備えた投射型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プロジェクタの光源として、青色半導体レーザ（laser diode；ＬＤ）の光（励起光）を波長変換素子に入射させ、蛍光（黄色光）を取り出し、この黄色光と波長変換に利用した光とは別の青色ＬＤ光とを合わせて白色の光源として用いるレーザ蛍光体方式の光源が多用されている。一般的なレーザ蛍光体方式の光源では、波長変換素子に用いられている蛍光体は、バインダと混合されて基板上に固定されている（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
ところで、レーザ蛍光体方式の光源では、蛍光体部に入射した励起光のエネルギーのうち、蛍光に変換されて取り出せるエネルギー以外は熱となるため、蛍光体部が発熱する。蛍光体部の温度上昇は、蛍光体部の破壊および寿命の低下等の信頼性の低下や、光変換効率の低下を招く。このため、蛍光体部には高い冷却能力が求められる。また、光変換効率を向上させるために、単位体積当たりの蛍光体粒子の充填率を高めることが求められている。【０００４】
これらの観点から、バインダを用いない、所謂バインダレス蛍光体ホイールの開発が行われている。バインダレス蛍光体ホイールは、ホイール基板とカバーガラスとの間に隙間を形成し、その隙間に蛍光体粒子を充填する。このため、蛍光体の密度の高い蛍光体部を形成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１８５４０２号公報
【発明の概要】
【０００６】
ところで、バインダレス蛍光体ホイールでは、ホイール基板とカバーガラスとは、接着剤によって接合されているが、接着剤は、励起光の照射により発熱した蛍光体部からの伝熱により、アウトガスを発生させ、信頼性の低下を招く虞がある。
【０００７】
信頼性を向上させることが可能な波長変換素子および投射型表示装置を提供することが望ましい。
【０００８】
本開示の一実施形態の波長変換素子は、第１基材と、第１基材と対向配置されると共に、第１基材との対向面に、内周部から外周部に向かって延伸する複数の凸部を内包する円環状の凹部を有する第２基材と、第１基材と第２基材の凹部とによって形成される第１の空間に充填された蛍光体層とを備えたものである。
【０００９】
本開示の一実施形態の投射型表示装置は、波長変換素子を有する光源光学系と、入力された映像信号に基づいて光源光学系からの光を変調することにより、画像光を生成する画像生成光学系と、画像生成光学系で生成された画像光を投射する投射光学系とを備えたものである。この光源光学系に用いられている波長変換素子は、上記本開示の一実施形態の波長変換素子と同一の構成要素を有している。
【００１０】
本開示の一実施形態の波長変換素子および一実施形態の投射型表示装置では、第１基材と対向する第２基材の第１基材との対向面に、内周部から外周部に向かって延伸する複数の凸部を内包する円環状の凹部を形成し、第１基材とこの凹部によって形成されている第１の空間に蛍光体層を形成するようにした。これにより、蛍光体層の厚みのばらつきを低減することが可能となる。
【００１１】
本開示の一実施形態の波長変換素子および一実施形態の投射型表示装置によれば、第２基材に内周部から外周部に向かって延伸する複数の凸部を内包する円環状の凹部を形成し、この凹部と第１基材とによって形成される第１の空間に蛍光体層を形成するようにしたので、蛍光体層の厚みのばらつきが低減される。よって、信頼性を向上させることが可能となる。
【００１２】
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本開示の第１の実施の形態に係る蛍光体ホイールの構成を表す平面模式図である。
【図２】図１に示した蛍光体ホイールのＩ−Ｉ線における断面図である。
【図３】図１に示した蛍光体ホイールのＩＩ−ＩＩ線における断面図である。
【図４】図１に示した蛍光体ホイールのＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。
【図５】図１に示した蛍光体ホイールのＩＶ−ＩＶ線における断面図である。
【図６】図１に示した凸部の平面形状を表す模式図である。
【図７】図１に示した蛍光体ホイールを有する光源装置の構成例を表す概略図である。
【図８】図７に示した光源装置を備えたプロジェクタの構成例を表す概略図である。
【図９】本開示の第２の実施の形態に係る蛍光体ホイールの構成を表す断面斜視図である。
【図１０】図９に示した蛍光体ホイールのＶ−Ｖ線における断面模式図である。
【図１１】図９に示した蛍光体ホイールの分解斜視図である。
【図１２】本開示の変形例１に係る蛍光体ホイールの構成を表す平面模式図である。
【図１３】本開示の変形例２に係る蛍光体ホイールの要部の構成を表す断面模式図である。
【図１４】本開示の変形例３に係る蛍光体ホイールの要部の構成を表す断面模式図である。
【図１５】本開示の変形例３に係る蛍光体ホイールの要部の構成を表す断面模式図である。
【図１６】本開示の変形例３に係る蛍光体ホイールの要部の構成を表す断面模式図である。
【図１７】本開示の変形例４に係る蛍光体ホイールの要部の構成の一例を表す断面模式図である。
【図１８】本開示の変形例４に係る蛍光体ホイールの要部の構成の他の例を表す断面模式図である。
【図１９】本開示の変形例５に係る光源装置の構成例を表す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本開示における実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明は本開示の一具体例であって、本開示は以下の態様に限定されるものではない。また、本開示は、各図に示す各構成要素の配置や寸法、寸法比等についても、それらに限定されるものではない。なお、説明する順序は、下記の通りである。
１．第１の実施の形態（カバーガラスに凹部を設け、この凹部とホイール基板との間に蛍光体粒子を充填した蛍光体ホイールの例）
１−１．蛍光体ホイールの構成
１−２．光源装置の構成
１−３．プロジェクタの構成
１−４．作用・効果
２．第２の実施の形態（放熱フィンの追加およびホイール基板とガラス基板とを機械的に固定した例）
２−１．蛍光体ホイールの構成
２−２．作用・効果
３．変形例
３−１．変形例１（カバーガラスに形成された凹部内に螺旋状の凸部を設けた例）
３−２．変形例２（カバーガラスの内周側の端面に傾斜角を設けた例）
３−３．変形例３（光学薄膜を設けた例）
３−４．変形例４（カバーガラスの表面に凹面構造を設けた例）
３−５．変形例５（光源装置の他の構成の例）
【００１５】
＜１．第１の実施の形態＞
図１は、本開示の第１の実施の形態に係る波長変換素子（蛍光体ホイール１）の平面構成を模式的に表したものである。図２は、図１に示した蛍光体ホイール１のＩ−Ｉ線における断面構成を模式的に表したものである。図３は、図１に示したＩＩ−ＩＩ線における蛍光体ホイール１の断面構成を模式的に表したものである。図４は、図１に示したＩＩＩ−ＩＩＩ線における蛍光体ホイール１の断面構成を模式的に表したものであり、図５は、図１に示したＩＶ−ＩＶ線における蛍光体ホイール１の断面構成を模式的に表したものである。この蛍光体ホイール１は、例えば、後述する投射型表示装置（プロジェクタ１０）の光源装置（光源装置１００）を構成するものである（図７，８参照）。
【００１６】
本実施の形態の蛍光体ホイール１は、カバーガラス１３（第２基材）のホイール基板１１（第１基材）との対向面に凹部１３Ａが形成されており、この凹部１３Ａとホイール基板１１とによって形成される空間Ｘ１（第１の空間）に蛍光体粒子１２１が充填された構成を有する。更に、凹部１３Ａ内には、内周部から外周部に向かって、例えば直線状に延伸する複数の凸部１３Ｂが設けられており、この複数の凸部１３Ｂの間から蛍光体粒子１２１が充填されるようになっている。
【００１７】
（１−１．蛍光体ホイールの構成）
本実施の形態の蛍光体ホイール１は、回転軸（例えば、軸Ｊ１５）を中心に回転可能なホイール基板１１上に蛍光体層１２およびカバーガラス１３がこの順に積層された構成を有する。
【００１８】
ホイール基板１１は、蛍光体層１２を支持するためのものであり、例えば、円板形状を有する。ホイール基板１１は、放熱部材としての機能を有することが好ましく、熱伝導率が高く、鏡面加工が可能な金属材料やセラミックス材料等の無機材料からなる。ホイール基板１１の構成材料としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ），銅（Ｃｕ），モリブデン（Ｍｏ），タングステン（Ｗ），コバルト（Ｃｏ），クロム（Ｃｒ），白金（Ｐｔ），タンタル（Ｔａ），リチウム（Ｌｉ），ジルコニウム（Ｚｒ），ルテニウム（Ｒｕ），ロジウム（Ｒｈ）またはパラジウム（Ｐｄ）等の単体金属、またはこれらを１種以上含む合金が挙げられる。あるいは、Ｗの含有率が８０原子％以上のＣｕＷや、Ｍｏの含有率が４０原子％以上のＣｕＭｏ等の合金を、ホイール基板１１を構成する金属材料として用いることもできる。セラミックス材料としては、例えば、炭化ケイ素（ＳｉＣ），窒化アルミニウム（ＡｌＮ），酸化ベリリウム（ＢｅＯ），ＳｉとＳｉＣとの複合材料、またはＳｉＣとＡｌとの複合材料（但しＳｉＣの含有率が５０％以上のもの）を含むものが挙げられる。ホイール基板１１は、例えば、モータ１５によって、ホイール基板１１の中心を通る方線を回転軸Ｏとして、矢印Ｃ方向に回転可能となっている。
【００１９】
蛍光体層１２は、複数の蛍光体粒子１２１からなり、ホイール基板１１とカバーガラス１３との間の隙間、より詳細には、ホイール基板１１とカバーガラス１３に設けられた凹部１３Ａとによって形成される空間Ｘ１に複数の蛍光体粒子１２１が充填されることにより形成されたものである。蛍光体層１２は、ホイール基板１１上に、例えば図１に示したように、ホイール基板１１の回転円周方向に連続して形成されている。換言すると、蛍光体層１２は、例えば円環状に形成されている。
【００２０】
蛍光体粒子１２１は、例えば、光源部１１０から照射される励起光ＥＬを吸収して蛍光ＦＬ１を発する粒子状の蛍光体である。蛍光体粒子１２１としては、例えば、青色波長域（例えば４００ｎｍ〜４７０ｎｍ）の波長を有する青色レーザ光により励起されて黄色の蛍光（赤色波長域から緑色波長域の間の波長域の光）を発する蛍光物質が用いられている。このような蛍光物質として、例えばＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系材料が挙げられる。蛍光体粒子１２１の平均粒径は、例えば、５μｍ以上４０μｍ以下であり、蛍光体層１２の厚さは、例えば、図３等に示したように、蛍光体粒子１２１が１層〜２層積層された厚みであることが好ましく、具体的には、例えば、４０μｍ以上２００μｍ以下の厚みに形成されていることが好ましい。
【００２１】
カバーガラス１３は、例えば、中央に開口１３Ｈを有する円環形状を有し、蛍光体層１２を構成する蛍光体粒子１２１をホイール基板１１上に保持するためのものである。カバーガラス１３は、光透過性を有する材料によって構成され、励起光ＥＬおよび蛍光体粒子によって変換された蛍光ＦＬを透過する性質を有している。カバーガラス１３の構成材料としては、例えば、石英、ガラス、サファイア、水晶等が挙げられる。この中でも、熱伝導率の高いサファイアを用いることが好ましい。この他、後述する光源装置１００において出力の低い光源を用いる場合には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やシリコーン樹脂等の樹脂材料を用いることができる。
【００２２】
本実施の形態のカバーガラス１３は、上記のように、ホイール基板１１との対向面に空間Ｘ１を形成する凹部１３Ａを有する。この凹部１３Ａは、カバーガラス１３の外周側に側面１３Ｓ２を有し、内周側は外部と繋がるようになっている。凹部１３Ａの高さ（深さ）ｈは、例えば、蛍光体粒子１２１が１層〜２層積層可能な厚みであることが好ましく、具体的には、例えば、４０μｍ以上２００μｍ以下の厚みに形成されていることが好ましい。また、カバーガラス１３には、内周側の端部から外周側に向かって延伸する複数の凸部１３Ｂが形成されている。蛍光体粒子１２１は、この複数の凸部１３Ｂの間から遠心力によって空間Ｘ１に充填される。
【００２３】
複数の凸部１３Ｂは、空間Ｘ１に蛍光体粒子１２１を充填するための充填口を形成すると共に、空間Ｘ１に充填された蛍光体粒子１２１の外部への流出を防ぐためのものである。また、凸部１３Ｂは、カバーガラス１３の内周部側の空間Ｘ１を維持するための支持部として機能するものである。即ち、カバーガラス１３の断面形状は、複数の凸部１３Ｂが形成されている部分では、内周側および外周側にそれぞれ側面１３Ｓ１，１３Ｓ２を有するお堀状になっており、このお堀部分が、平面視において蛍光体層１２の円環部分を形成している。また、カバーガラス１３の断面形状は、複数の凸部１３Ｂとの間では、図５に示したように、外周側にのみ側面１３Ｓ２を有するＬ字状になっている。
【００２４】
複数の凸部１３Ｂの平面形状は、例えば、図６（Ａ）に示したように、内周部から外周部に向かって長辺を有する矩形形状としてもよいが、図１および図６（Ｂ）に示したように、内周部側から外周部側にかけて先端部分が細くなっていることが好ましい。先端部分の幅ｗは、例えば、蛍光体粒子１２１の平均粒径と同程度以下とすることが好ましく、具体的には、例えば２ｍｍ以下とすることが好ましい。これにより、空間Ｘ１内において蛍光体粒子１２１が充填されにくい領域が減少する。また、複数の凸部１３Ｂは、図６（Ｃ）内に示したように、内周部側の端面に切り欠き部１３ｂが形成されていてもよい。これにより、空間Ｘ１への遠心力による蛍光体粒子１２１の充填が容易となる。更に、複数の凸部１３Ｂは、図６（Ｄ）に示したように、内周部から前記外周部に向かって長軸を有する楕円形状としてもよい。
【００２５】
また、カバーガラス１３には、ホイール基板１１とカバーガラス１３とを接着する接着剤１４を充填するための溝部１３Ｃが設けられている。溝部１３Ｃは、カバーガラス１３の内周部および外周部の少なくとも一方に形成されていることが好ましく、さらに、蛍光体層１２が形成される空間Ｘ１とは隔てられていることが好ましい。このため、内周部の溝部１３Ｃは、例えば、図１、図３および図４に示したように、複数の凸部１３Ｂのうちのいくつかの凸部１３Ｂの内側に設けられていることが好ましい（溝部１３Ｃａ）。凸部１３Ｂの内側に溝部１３Ｃａを形成することにより、空間Ｘ１とは独立した空間Ｘ２が形成される。外周部の溝部１３Ｃは、例えば、図１および図４に示したように、凹部１３Ａの側面１３Ｓ２を構成するカバーガラス１３の外周部の外縁に設けられていることが好ましい（溝部１３Ｃｂ）。これにより、励起光ＥＬの照射によって蛍光体層１２に発生した熱の接着剤１４への伝達が緩和され、アウトガスの発生が低減される。なお、図１では、溝部１３Ｃａを内包する凸部１３Ｂを他の凸部１３Ｂよりも大きな形状で示したがこれに限らず、他の凸部と同じ形状としてもよい。また、必ずしも凸部１３Ｂに溝部１３Ｃａを形成する必要はなく、別途、接着剤１４を充填可能な構造部を形成するようにしてもよい。
【００２６】
更に、カバーガラス１３には、例えば外周部に、空間Ｘ１と外部とを繋ぐ空気孔１３Ｄが設けられている。空気孔１３Ｄは、蛍光体層１２に発生した熱によって暖められた空気やアウトガス等の有害な気体を空間Ｘ１内から外部に排出するためのものである。これにより、空間Ｘ１内の温度上昇や有害な気体の充満を防ぐことができる。空気孔１３Ｄの孔径は、蛍光体粒子１２１が通らない大きさであることが望ましく、例えば、蛍光体粒子１２１の平均粒径の５０％以下であることが望ましい。
【００２７】
上記構造は、例えば、カバーガラス１３を成型することで一体的に形成することができる。これにより、各部の構造を精度よく形成することが可能となる。
【００２８】
モータ１５は、蛍光体ホイール１を所定の回転数で回転駆動するためのものである。モータ１５は、後述する光源部１１０から射出される励起光ＥＬの照射方向に直交する面内で蛍光体層１２が回転するように蛍光体ホイール１を駆動する。これにより、蛍光体ホイール１の励起光ＥＬの照射位置が、励起光の照射方向に直交する面内において回転数に対応した速度で時間的に変化（移動）する。
【００２９】
なお、本実施の形態の蛍光体ホイール１は、上記以外の部材が設けられていてもよい。例えば、蛍光体ホイール１は、ホイール基板１１の面Ｓ１側に反射層を形成するようにしてもよい。反射層は、例えば、誘電体多層膜のほか、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）あるいはチタン（Ｔｉ）等の金属元素を含む金属膜等により形成することができる。反射層は、光源部１１０から照射される励起光ＥＬや蛍光体層１２において変換された蛍光ＦＬを反射し、蛍光体ホイール１における発光効率を高めるように機能する。反射層を設けることにより、ホイール基板１１は、光反射性を持たない材料を用いることが可能となる。そのような材料としては、Ｓｉ単体やＳｉＣ、ダイアモンド、サファイア等の結晶材料のほか、石英やガラス等、光透過性を有する材料が挙げられる。この他、具体例は後述するが、カバーガラス１３の表面や、蛍光体層１２とカバーガラス１３との間に光学薄膜を設けるようにしてもよい。
【００３０】
（１−２．光源装置の構成）
図７は、本実施の形態の蛍光体ホイール１を備えた光源装置１００の全体構成を表す概略図である。光源装置１００は、蛍光体ホイール１と、光源部１１０と、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１１２と、１／４波長板１１３と、集光光学系１１４とを有する。蛍光体ホイール１は、例えば、反射型の波長変換素子であり、軸Ｊ１５により回転可能に支持されている。上記光源装置１００を構成する各部材は、蛍光体ホイール１側から、集光光学系１１４、１／４波長板１１３およびＰＢＳ１１２の順に、蛍光体ホイール１から射出される光（合波光Ｌｗ）の光路上に配置されている。光源部１１０は、合波光Ｌｗの光路と直交する方向で、且つ、ＰＢＳ１１２の１つの光入射面に対向する位置に配置されている。
【００３１】
光源部１１０は、所定の波長の光を射出する固体発光素子を有する。本実施の形態では、固体発光素子として、励起光ＥＬ（例えば、波長４４５ｎｍまたは４５５ｎｍの青色レーザ光）を発振する半導体レーザ素子が用いられており、光源部１１０〜は、直線偏光（Ｓ偏光）の励起光ＥＬが射出される。
【００３２】
なお、半導体レーザ素子で光源部１１０を構成する場合には、１つの半導体レーザ素子で所定の出力の励起光ＥＬを得る構成としてもよいが、複数の半導体レーザ素子からの出射光を合波して所定の出力の励起光ＥＬを得る構成としてもよい。更に、励起光ＥＬの波長は、上記数値に限定されず、青色光と呼ばれる光の波長帯域内の波長であれば任意の波長を用いることができる。
【００３３】
ＰＢＳ１１２は、光源部１１０から入射される励起光ＥＬと、蛍光体ホイール１から入射される合波光Ｌｗとを分離するものである。具体的には、ＰＢＳ１１２は、光源部１１０から入射した励起光ＥＬを１／４波長板１１３に向かって反射するものである。また、ＰＢＳ１１２は、蛍光体ホイール１から集光光学系１１４および１／４波長板１１３を透過して入射した合波光Ｌｗを透過し、透過された合波光Ｌｗは照明光学系２００（後出）に入射される。
【００３４】
１／４波長板１１３は、入射光に対してπ／２の位相差を生じさせる位相差素子であり、入射光が直線偏光の場合には直線偏光を円偏光に変換し、入射光が円偏光の場合には円偏光を直線偏光に変換するものである。本実施の形態では、偏光ビームスプリッタ１１２から射出される直線偏光の励起光ＥＬは、１／４波長板１１３によって円偏光の励起光ＥＬに変換される。また、蛍光体ホイール１から射出される合波光Ｌｗに含まれる円偏光の励起光成分は、１／４波長板１１３によって直線偏光に変換される。
【００３５】
集光光学系１１４は、１／４波長板１１３から射出された励起光ＥＬを所定のスポット径に集光し、集光された励起光ＥＬを蛍光体ホイール１に向けて射出するものである。また、集光光学系１１４は、蛍光体ホイール１から射出される合波光Ｌｗを平行光に変換し、その平行光を１／４波長板１１３に向けて射出するものである。なお、集光光学系１１４は、例えば、複数のレンズ（例えば、２つのレンズ１１４Ａ，１１４Ｂ）を用いて入射光を平行光に変換する構成としてもよいし、例えば、１枚のコリメートレンズで構成してもよい。
【００３６】
なお、光源部１１０から入射される励起光ＥＬと、蛍光体ホイール１から出射される合波光Ｌｗとを分離する光学部材の構成としては、ＰＢＳ１１２に限定されず、上述した光の分離動作を可能にする構成であれば、任意の光学部材を用いることができる。また、光源装置１００内には、励起光ＥＬの照射に伴う蛍光体層１２の発熱を冷却するため、冷却ファンを設けるようにしてもよい。
【００３７】
（１−３．プロジェクタの構成）
次に、本開示の投射型表示装置（プロジェクタ１０）について説明する。図８は、図７に示した光源装置１００を光源光学系として備えたプロジェクタ１０の全体構成を表した概略図である。なお、以下では、反射型の液晶パネル（ＬＣＤ）により光変調を行う反射型３ＬＣＤ方式のプロジェクタを例示して説明する。なお、蛍光体ホイール１は、反射型液晶パネルの代わりに、透過型液晶パネルやデジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ：Digital Micro-mirror Device）等を用いたプロジェクタにも適用され得る。
【００３８】
プロジェクタ１０は、図８に示したように、上述した光源装置１００と、照明光学系２００と、画像形成部３００と、投影光学系４００（投射光学系）とを順に備えている。
【００３９】
照明光学系２００は、例えば、光源装置１００に近い位置からフライアイレンズ２１０（２１０Ａ，２１０Ｂ）と、偏光変換素子２２０と、レンズ２３０と、ダイクロイックミラー２４０Ａ，２４０Ｂと、反射ミラー２５０Ａ，２５０Ｂと、レンズ２６０Ａ，２６０Ｂと、ダイクロイックミラー２７０と、偏光板２８０Ａ〜２８０Ｃとを有している。
【００４０】
フライアイレンズ２１０（２１０Ａ，２１０Ｂ）は、光源装置１００からの白色光の照度分布の均質化を図るものである。偏光変換素子２２０は、入射光の偏光軸を所定方向に揃えるように機能するものである。例えば、Ｐ偏光以外の光をＰ偏光に変換する。レンズ２３０は、偏光変換素子２２０からの光をダイクロイックミラー２４０Ａ，２４０Ｂへ向けて集光する。ダイクロイックミラー２４０Ａ，２４０Ｂは、所定の波長域の光を選択的に反射し、それ以外の波長域の光を選択的に透過させるものである。例えば、ダイクロイックミラー２４０Ａは、主に赤色光を反射ミラー２５０Ａの方向へ反射させる。また、ダイクロイックミラー２４０Ｂは、主に青色光を反射ミラー２５０Ｂの方向へ反射させる。したがって、主に緑色光がダイクロイックミラー２４０Ａ，２４０Ｂの双方を透過し、画像形成部３００の反射型偏光板３１０Ｃ（後出）へ向かうこととなる。反射ミラー２５０Ａは、ダイクロイックミラー２４０Ａからの光（主に赤色光）をレンズ２６０Ａに向けて反射し、反射ミラー２５０Ｂは、ダイクロイックミラー２４０Ｂからの光（主に青色光）をレンズ２６０Ｂに向けて反射する。レンズ２６０Ａは、反射ミラー２５０Ａからの光（主に赤色光）を透過し、ダイクロイックミラー２７０へ集光させる。レンズ２６０Ｂは、反射ミラー２５０Ｂからの光（主に青色光）を透過し、ダイクロイックミラー２７０へ集光させる。ダイクロイックミラー２７０は、緑色光を選択的に反射すると共にそれ以外の波長域の光を選択的に透過するものである。ここでは、レンズ２６０Ａからの光のうち赤色光成分を透過する。レンズ２６０Ａからの光に緑色光成分が含まれる場合、その緑色光成分を偏光板２８０Ｃへ向けて反射する。偏光板２８０Ａ〜２８０Ｃは、所定方向の偏光軸を有する偏光子を含んでいる。例えば、偏光変換素子２２０においてＰ偏光に変換されている場合、偏光板２８０Ａ〜２８０ＣはＰ偏光の光を透過し、Ｓ偏光の光を反射する。
【００４１】
画像形成部３００は、反射型偏光板３１０Ａ〜３１０Ｃと、反射型液晶パネル３２０Ａ〜３２０Ｃ（光変調素子）と、ダイクロイックプリズム３３０とを有する。
【００４２】
反射型偏光板３１０Ａ〜３１０Ｃは、それぞれ、偏光板２８０Ａ〜２８０Ｃからの偏光光の偏光軸と同じ偏光軸の光（例えばＰ偏光）を透過し、それ以外の偏光軸の光（Ｓ偏光）を反射するものである。具体的には、反射型偏光板３１０Ａは、偏光板２８０ＡからのＰ偏光の赤色光を反射型液晶パネル３２０Ａの方向へ透過させる。反射型偏光板３１０Ｂは、偏光板２８０ＢからのＰ偏光の青色光を反射型液晶パネル３２０Ｂの方向へ透過させる。反射型偏光板３１０Ｃは、偏光板２８０ＣからのＰ偏光の緑色光を反射型液晶パネル３２０Ｃの方向へ透過させる。また、ダイクロイックミラー２４０Ａ，２４０Ｂの双方を透過して反射型偏光板３１０Ｃに入射したＰ偏光の緑色光は、そのまま反射型偏光板３１０Ｃを透過してダイクロイックプリズム３３０に入射する。更に、反射型偏光板３１０Ａは、反射型液晶パネル３２０ＡからのＳ偏光の赤色光を反射してダイクロイックプリズム３３０に入射させる。反射型偏光板３１０Ｂは、反射型液晶パネル３２０ＢからのＳ偏光の青色光を反射してダイクロイックプリズム３３０に入射させる。反射型偏光板３１０Ｃは、反射型液晶パネル３２０ＣからのＳ偏光の緑色光を反射してダイクロイックプリズム３３０に入射させる。
【００４３】
反射型液晶パネル３２０Ａ〜３２０Ｃは、それぞれ、赤色光、青色光または緑色光の空間変調を行うものである。
【００４４】
ダイクロイックプリズム３３０は、入射される赤色光、青色光および緑色光を合成し、投影光学系４００へ向けて射出するものである。
【００４５】
投影光学系４００は、レンズＬ４１０〜Ｌ４５０と、ミラーＭ４００とを有する。投影光学系４００は、画像形成部３００からの出射光を拡大してスクリーン４６０等へ投射する。
【００４６】
（光源装置およびプロジェクタの動作）
続いて、図７および図８を参照して、光源装置１００を含めたプロジェクタ１０の動作について説明する。
【００４７】
まず、光源装置１００においてモータ１５が駆動し、蛍光体ホイール１が回転する。そののち、光源部１１０からＰＢＳに向けて励起光ＥＬが発振される。励起光ＥＬは、ＰＢＳ１１２によって反射されたのち、１／４波長板１１３および集光光学系１１４をこの順に透過して蛍光体ホイール１に照射される。
【００４８】
蛍光体ホイール１では、蛍光体層１２において励起光ＥＬ（青色光）の一部が吸収され、所定の波長帯域の光（蛍光ＦＬ；黄色光）に変換される。蛍光体層１２において発光した蛍光ＦＬ１の一部は、蛍光体層１２において吸収されない励起光ＥＬの一部と共に拡散されて集光光学系１１４側に反射される。蛍光体層１２において集光光学系１１４側に反射されない蛍光ＦＬおよび励起光ＥＬは、ホイール基板１１や反射層を設けている場合には反射層によって集光光学系１１４側に反射される。
【００４９】
その結果、蛍光体ホイール１内において、蛍光ＦＬ１，ＦＬ２および一部の励起光ＥＬが合波されて白色光が生成され、この白色光（合波光Ｌｗ）が集光光学系１１４に向かって出射される。
【００５０】
この後、合波光Ｌｗは、集光光学系１１４、１／４波長板１１３およびＰＢＳ１１２を透過して照明光学系２００に入射される。
【００５１】
光源装置１００から入射される合波光Ｌｗ（白色光）は、フライアイレンズ２１０（２１０Ａ，２１０Ｂ）と、偏光変換素子２２０と、レンズ２３０とを順次透過したのち、ダイクロイックミラー２４０Ａ，２４０Ｂに到達する。
【００５２】
ダイクロイックミラー２４０Ａにより主に赤色光が反射され、この赤色光は反射ミラー２５０Ａ、レンズ２６０Ａ、ダイクロイックミラー２７０、偏光板２８０Ａおよび反射型偏光板３１０Ａを順次透過し、反射型液晶パネル３２０Ａへ到達する。この赤色光は反射型液晶パネル３２０Ａにおいて空間変調されたのち、反射型偏光板３１０Ａにおいて反射されてダイクロイックプリズム３３０に入射する。なお、ダイクロイックミラー２４０Ａにより反射ミラー２５０Ａへ反射された光に緑色光成分が含まれる場合には、その緑色光成分はダイクロイックミラー２７０により反射されて偏光板２８０Ｃおよび反射型偏光板３１０Ｃを順次透過し、反射型液晶パネル３２０Ｃへ到達する。ダイクロイックミラー２４０Ｂでは主に青色光が反射され、同様の過程を経てダイクロイックプリズム３３０に入射する。ダイクロイックミラー２４０Ａ，２４０Ｂを透過した緑色光もまたダイクロイックプリズム３３０に入射する。
【００５３】
ダイクロイックプリズム３３０に入射した赤色光、青色光および緑色光は、合成されたのち映像光として投影光学系４００へ向けて射出される。投影光学系４００は、画像形成部３００からの映像光を拡大してスクリーン４６０等へ投射する。
【００５４】
（１−４．作用・効果）
前述したように、プロジェクタの光源として近年多用されているレーザ蛍光体方式の光源では、波長変換素子の蛍光体部に入射した励起光のエネルギーは、蛍光に変換されて取り出されるエネルギー以外は熱となる。このため、波長変換素子の蛍光体部は発熱して高温になる。蛍光体部の温度上昇は、蛍光体部の破壊および寿命の低下等の信頼性の低下や、光変換効率の低下を招くため、蛍光体部の冷却能力は高い方が好ましい。また、一般的な波長変換素子（蛍光体ホイール）では、蛍光体部はバインダと混合されてホイール基板上に固定されているが、光変換効率を向上させるために単位体積当たりの蛍光体粒子の充填率を高めることが求められる。
【００５５】
これらの観点から、バインダを用いないバインダレス蛍光体ホイールが提案されている。バインダレス蛍光体ホイールは、ホイール基板とカバーガラスとの間に隙間を形成し、その隙間に蛍光体粒子を充填するため、蛍光体の密度の高い蛍光体部を形成することができる。また、バインダレス蛍光体ホイールは、ホイール基板に加えてカバーガラス側からも放熱することができるため、蛍光体部の冷却能力を高めることができる。
【００５６】
このバインダレス蛍光体ホイールでは、蛍光体部の厚みのばらつきは蛍光出力のばらつきに繋がる。このため、蛍光体部の厚みは高精度に調整することが求められる。バインダレス蛍光体ホイールにおいて、蛍光体部の厚みを調整する方法としては、直径精度が高いガラスビーズをホイール基板とカバーガラスとを接着する接着剤に混合する方法が考えられる。また、ガラスビーズの代わりに、厚み精度の高いスペーサ等をホイール基板とカバーガラスとの間に配置する方法が考えられる。いずれの方法でも、蛍光体粒子を遠心力によってホイール基板とカバーガラスとの隙間に充填して蛍光体部を形成することを考慮すると、ホイール基板とカバーガラスとの間には、接着剤が用いられる。
【００５７】
接着剤は、励起光の照射により発熱した蛍光体部からの伝熱によってアウトガスを発生させ、蛍光体粒子を劣化させる虞がある。また、蛍光体部からの伝熱によってホイール基板とカバーガラスとの剥離が発生する虞がある。このように、接着剤は、信頼性の低下を招く虞がある。
【００５８】
これに対して本実施の形態では、カバーガラス１３のホイール基板１１との対向面に凹部１３Ａを設け、ホイール基板１１とカバーガラス１３との間に空間Ｘ１を設けるようにした。更に、この凹部１３Ａ内に、内周部から外周部に向かって延伸する複数の凸部１３Ｂを設けるようにし、この複数の凸部１３Ｂの間から遠心力によって空間Ｘ１内に蛍光体粒子１２１を充填することにより、ホイール基板１１とカバーガラス１３との間に蛍光体層１２を形成するようにした。これにより、蛍光体層１２の厚みのばらつきを低減することが可能となる。
【００５９】
以上により、本実施の形態の光源装置１００では、カバーガラス１３のホイール基板１１との対向面に、内周部から外周部に向かって延伸する複数の凸部１３Ｂを内包する凹部１３Ａを設け、この凹部１３Ａとホイール基板１１とによって形成される空間Ｘ１に蛍光体粒子１２１を充填して蛍光体層１２を形成するようにした。よって、蛍光体層１２の厚みのばらつきが低減され、信頼性を向上させることが可能となる。
【００６０】
また、本実施の形態では、複数の凸部１３Ｂの平面形状が内周部から外周部に向かって先端が細くなるようにした。これにより、空間Ｘ１内における蛍光体粒子１２１が充填されにくい領域を減少させることが可能となり、単位体積当たりの蛍光体粒子１２１の充填率の高い蛍光体層１２を形成することが可能となる。よって、光変換効率を向上させることが可能となる。
【００６１】
更に、本実施の形態では、カバーガラス１３に、蛍光体層１２が形成される空間Ｘ１とは隔てられた位置に溝部１３Ｃを設け、この溝部１３Ｃ内に接着剤１４を充填してホイール基板１１とカバーガラス１３とを接着するようにした。具体的には、例えば、複数の凸部１３Ｂのいくつかの凸部１３Ｂの内側に溝部１３Ｃａを設け、これによって形成された、空間Ｘ１とは独立する空間Ｘ２に接着剤１４を充填するようにした。また、カバーガラス１３の外周部の外縁に溝部１３Ｃｂを設け、この溝部１３Ｃｂに接着剤１４を充填するようにした。これにより、励起光ＥＬの照射によって蛍光体層１２に発生した熱の接着剤１４への伝達が緩和されると共に、アウトガスの発生が低減される。よって、蛍光体粒子１２１の劣化が低減され、信頼性をさらに向上させることが可能となる。
【００６２】
次に、第２の実施の形態および変形例１〜５について説明する。以下では、上記第１の実施の形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜その説明を省略する。
【００６３】
＜２．第２の実施の形態＞
図９は、本開示の第２の実施の形態に係る蛍光体ホイール２の断面構成を斜視的に表したものである。図１０は、図９に示したＶ−Ｖ線における断面構成を模式的に表したものである。図１１は、図９に示した蛍光体ホイール２の各部を分解して斜視したものである。この蛍光体ホイール２は、例えば、上述した投射型表示装置（プロジェクタ１０）の光源装置（光源装置１００）を構成するものである。本実施の形態の蛍光体ホイール２は、ホイール基板１１およびカバーガラス１３に、それぞれ放熱部材（アウタースペーサ１６、ホイールヒートシンク１７およびガラスホルダヒートシンク１８）が配設された構成を有する。また、本実施の形態では、ホイール基板１１とカバーガラス１３とを機械的に固定することにより、蛍光体層１２の厚さを制御した構成を有する。
【００６４】
（２−１．蛍光体ホイールの構成）
蛍光体ホイール２は、上記第１の実施の形態における蛍光体ホイール２と同様に、ホイール基板１１と、蛍光体層１２と、カバーガラス１３とがこの順に積層された構成を有する。本実施の形態の蛍光体ホイール２では、放熱部材として、ホイール基板１１の外縁部にはアウタースペーサ１６が固定されており、ホイール基板１１の背面（面Ｓ２）側の周縁部にはホイールヒートシンク１７が配設されている。カバーガラス１３の表面（面Ｓ１）側の周縁部には、ガラスホルダヒートシンク１８が配設されている。ホイール基板１１およびカバーガラス１３は、例えばインナープレート１９によってモータ１５にネジ２１によって固定されており、例えば、軸Ｊ１５を中心に回転可能となっている。
【００６５】
アウタースペーサ１６は、例えば、図１１に示したように、中央に開口１６Ｈを有する円板形状（具体的には、円環形状）を有し、蛍光体粒子１２１が励起光ＥＬ１を吸収して蛍光ＦＬを発する際に生じる、ストークス損による熱を放熱させる放熱部材としても機能するものである。また、アウタースペーサ１６は、ホイール基板１１の外縁部に固定することにより、蛍光体層の１２厚さを制御するためのものである。アウタースペーサ１６には、蛍光体層１２の外周側の側面を封止するガスケット２０Ａ用の溝１６Ａが設けられている。アウタースペーサ１６は、熱伝導率が高い材料から構成されていることが好ましい。具体的には、アウタースペーサ１６は、純アルミ系の材料によって構成されていることが望ましい。
【００６６】
アウタースペーサ１６の周縁部には、図１１に示したように、複数のフィンが設けられている。この複数のフィンは、アウタースペーサ１６の周縁部に沿って、互いに離隔して配置されており、周縁部にいくつかの切り込みを入れることで設けられたものである。複数のフィンは、例えば、２種類のフィン（フィン１６ａおよびフィン１６ｂ）により構成されており、アウタースペーサ１６の周縁部には、このフィン１６ａおよびフィン１６ｂが交互に配置されている。このうち、フィン１６ａは、後述するガラスホルダヒートシンク１８を固定するための固定部として用いられる。このように、アウタースペーサ１６の周縁部に互いに離隔した複数のフィンを設けることにより、アウタースペーサ１６を介した蛍光体層１２の放熱効率が向上する。
【００６７】
また、フィン１６ａおよびフィン１６ｂは互いに段差を有することが好ましい。本実施の形態では、例えばフィン１６ａは、アウタースペーサ１６の内周部と同一面内に形成され、例えばフィン１６ｂは、その付け根が例えばホイールヒートシンク１７側（面Ｓ２側）に折り曲げられ、フィン１６ａよりもホイールヒートシンク１７に近接した面を形成するようにしてもよい。これにより、アウタースペーサ１６の面内における温度境界層が破壊され、アウタースペーサ１６を介した蛍光体層１２の放熱効率がさらに向上する。更に、アウタースペーサ１６は、例えば、フィン１６ｂが複数に分割され、隣り合うフィン１６ｂが互いに段差を有するように形成されていてもよい。
【００６８】
ホイールヒートシンク１７は、アウタースペーサ１６と同様に、蛍光体粒子１２１が励起光ＥＬを吸収して蛍光ＦＬを発する際に生じる、ストークス損による熱をホイール基板１１側から放熱させるためのものである。ホイールヒートシンク１７は、熱伝導率が高い材料から構成されていることが好ましく、例えば、アウタースペーサ１６と同様に、純アルミ系の材料によって構成されていることが望ましい。
【００６９】
ホイールヒートシンク１７は、図１１に示したように、中央に開口１７Ｈを有する円板形状（具体的には、円環形状）を有する。ホイールヒートシンク１７は、図１０に示したように、ホイール基板１１の背面（面Ｓ２）に接する内周部１７Ｒ１と、ホイール基板１１の背面とは離れた位置に面を形成する周縁部１７Ｒ２とを有し、周縁部１７Ｒ２には、複数のフィンが設けられている。複数のフィンは、例えば、２種類のフィン（フィン１７ａおよびフィン１７ｂ）を有し、これらは、アウタースペーサ１６に設けられた複数のフィン１６ａ，１６ｂと同様に、交互に配置され、互いに段差を有することが好ましい。具体的には、例えばフィン１７ｂは、ホイールヒートシンク１７の周縁部１７Ｒ２と同一面内に形成されており、フィン１７ａは、その付け根が、例えばアウタースペーサ１６からより離れるように折り曲げられ、フィン１７ｂの形成面よりもアウタースペーサ１６からより離れた位置に面を形成している。これにより、ホイールヒートシンク１７の周縁部１７Ｒ２の面内における温度境界層が破壊され、ホイールヒートシンク１７を介した蛍光体層１２の放熱効率が向上する。
【００７０】
ガラスホルダヒートシンク１８は、蛍光体粒子１２１が励起光ＥＬを吸収して蛍光ＦＬを発する際に生じる熱をカバーガラス１３側から放熱するためのものである。このことから、ガラスホルダヒートシンク１８は、熱伝導率が高い材料から構成されていることが好ましい。また、ガラスホルダヒートシンク１８は、カバーガラス１３を固定すると共に、ガスケット１８Ａに常時圧力を印加して、ホイール基板１１、カバーガラス１３および一対のガスケット１８Ａ，１８Ｂによって形成される空間からの蛍光体粒子１２１の漏れを防止するためのものである。このことから、ガラスホルダヒートシンク１８は、バネ材を用いて構成されていることが好ましい。このような材料としては、例えば、ベリリウム銅が挙げられる。
【００７１】
ガラスホルダヒートシンク１８は、例えば図１１に示したように、中央に開口１８Ｈを有する円板形状（具体的には、円環形状）を有する。ガラスホルダヒートシンク１８の周縁部には、互いに離隔する複数のフィンが設けられている。複数のフィンは、例えば、２種類のフィン（フィン１８ａおよびフィン１８ｂ）が交互に配置されており、このうち、フィン１８ａは、ガラスホルダヒートシンク１８をアウタースペーサ１６に固定するための固定部として用いられる。
【００７２】
フィン１８ａおよびフィン１８ｂは互いに段差を有することが好ましい。例えばフィン１８ａは、その付け根が、例えばアウタースペーサ１６側に折れ曲げられ、ガラスホルダヒートシンク１８の面内よりもアウタースペーサ１６に近接した面を形成している。フィン１８ｂは、ガラスホルダヒートシンク１８の内周部と同一面内に形成されている。このように、ガラスホルダヒートシンク１８の周縁部に互いに離隔すると共に、段差を有する複数のフィンを設けることにより、ガラスホルダヒートシンク１８の面内における温度境界層が破壊され、ガラスホルダヒートシンク１８を介した蛍光体層１２の放熱効率が向上する。なお、フィン１６ａおよびフィン１８ａには、それぞれ対向する位置に開孔１６ｈ，１８ｈが設けられており、例えばネジ（図示せず）によって一体化されている。
【００７３】
インナープレート１９は、蛍光体ホイール２をモータ１５に固定するものである。また、インナープレート１９は、ガスケット１８Ｂに常時圧力を印加して、ホイール基板１１、カバーガラス１３および一対のガスケット１８Ａ，１８Ｂによって形成される空間からの蛍光体粒子１２１の漏れを防止するためのものである。インナープレート１９は、ガラスホルダヒートシンク１８と同様に、バネ材を用いて構成されていることが好ましく、また、高い熱伝導性を有することが好ましく、このような材料としては、例えば、ベリリウム銅が挙げられる。
【００７４】
ガスケット２０Ａ，２０Ｂは、上記のように、蛍光体粒子１２１をホイール基板１１とカバーガラス１３との間に封止すると共に、ホイール基板１１とカバーガラス１３との間隔を保持するためのものである。ガスケット２０Ａ，２０Ｂは、耐熱性を有することが好ましく、例えば、シリコン系のガスケットを用いることが好ましい。
【００７５】
なお、図９〜図１１では、アウタースペーサ１６、ホイールヒートシンク１７およびガラスホルダヒートシンク１８が、それぞれ周縁部に沿って離隔して配置された２種類のフィン（フィン１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂ）を有する例を示したがこれに限らない。例えば、図９に示したように、アウタースペーサ１６にのみ、周縁部に互いに離隔する２種類のフィン１６ａ，１６ｂを設け、ホイールヒートシンク１７およびガラスホルダヒートシンク１８は単なる円環形状であってもよい。また、必ずしもアウタースペーサ１６の周縁部に複数のフィンを設ける必要はない。例えば、アウタースペーサ１６は単なる円環形状とし、ホイールヒートシンク１７およびガラスホルダヒートシンク１８が周縁部に互いに離隔する２種類のフィン１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂを有する構成としてもよい。このように、蛍光体ホイール２を構成する放熱部材の少なくとも１つの周縁部に複数のフィンを設けることで、その放熱部材の放熱性能が向上し、蛍光体層１２の放熱効率が向上する。
【００７６】
更に、本実施の形態では、アウタースペーサ１６、ホイールヒートシンク１７およびガラスホルダヒートシンク１８に、それぞれ２種類の高さを有するフィンが交互に配置されている例を示したが、３種類以上の高さの異なるフィンが設けられていてもよい。
【００７７】
（２−２．作用・効果）
本実施の形態の蛍光体ホイール２では、ホイール基板１１の外縁部および背面（面Ｓ２）に、それぞれ、放熱部材としてアウタースペーサ１６およびホイールヒートシンク１７を配設するようにした。また、カバーガラス１３の表面および周縁に放熱部材としてガラスホルダヒートシンク１８を配設するようにした。更に、これら放熱部材には、周縁部に沿って複数のフィン（フィン１６ａ１６ｂ、フィン１７ａ，１７ｂ、フィン１８ａ，１８ｂ）をそれぞれ設けるようにした。これにより、励起光ＥＬを吸収して蛍光ＦＬを発する際に生じる熱の放熱効率が向上し、蛍光体層１２の冷却効率を向上させることが可能となる。
【００７８】
以上により、本実施の形態では、蛍光体層１２の冷却効率が向上し、蛍光体の温度消光が低減される。よって、本実施の形態の蛍光体ホイール２では、上記第１の実施の形態の効果に加えて、光源装置１００における輝度を向上させることが可能となるという効果を奏する。
【００７９】
また、前述したように、ホイール基板とカバーガラスとの間に接着剤を用いたバインダレス蛍光体ホイールでは、励起光の照射により発熱した蛍光体部からの伝熱によって接着剤からアウトガスが発生し、蛍光体粒子１２１が劣化する虞がある。また、蛍光体部からの伝熱によってホイール基板とカバーガラスの剥離が発生する虞がある。このように、信頼性の低下を招く虞がある。また、ホイール基板とカバーガラスとの間に接着剤を用いたバインダレス蛍光体ホイールでは、その製造工程において、接着剤の塗布工程や接着工程等の工程数を増加させ、製造コストを増大させる虞がある。
【００８０】
これに対して、本実施の形態では、ホイール基板１１とカバーガラス１３とを機械的に固定するようにした。具体的には、ガラスホルダヒートシンク１８およびインナープレート１９の構成材料としてバネ材を用い、さらに、蛍光体ホイール２の内周部および外周部にガスケット２０Ａ，２０Ｂを配置してホイール基板１１とカバーガラス１３との間に蛍光体粒子１２１１２１を封止すると共に、ホイール基板１１とカバーガラス１３との間の隙間を一定に保つようにした。
【００８１】
以上により、本実施の形態の蛍光体ホイール２では、接着剤を用いることなく、ホイール基板１１とカバーガラス１３とを固定することができ、信頼性を向上させることが可能となる。また、接着剤の塗布工程や接着工程等が削減されるため、信頼性の向上に加えて、製造コストを低減することが可能となるという効果を奏する。
【００８２】
＜３．変形例＞
（３−１．変形例１）
図１２は、本開示の変形例１に係る蛍光体ホイール３の平面構成を模式的に表したものである。本変形例の蛍光体ホイール３は、カバーガラス３３のホイール基板１１との対向面に凹部３３Ａが形成されており、この凹部３３Ａ内に、内周部から外周部に向かって螺旋状に延伸する複数の凸部３３Ｂが設けられている点が、上記第１の実施の形態とは異なる。
【００８３】
カバーガラス３３は、上記のように、ホイール基板１１との対向面に、内周部から外周部に向かって螺旋状に延伸する複数の凸部３３Ｂを内包する凹部３３Ａが設けられた構成を有する。この螺旋の中心部から周縁部に向かう回転方向は、図１２に示したように、蛍光体ホイール３の回転方向Ｃとは逆方向になっていることが好ましい。また、螺旋形状を有する複数の凸部３３Ｂの平面形状は、上記第１の実施の形態における凸部１３Ｂと同様に、内周部から外周部に向かって先端が細くなるように形成されていることが好ましい。
【００８４】
また、本変形例では、ホイール基板１１とカバーガラス３３とを接合する接着剤３４を充填する溝部３３Ｃを、複数の凸部３３Ｂのうちのいくつかの内側（溝部３３Ｃａ）と、カバーガラス３３の外縁部（３３Ｃｂ）とに設け、溝部３３Ｃｂは、カバーガラス３３の外縁部を連続する溝として形成するようにした。このように、カバーガラスに設けられる溝部は、上記第１の実施の形態のように、部分的に複数個所設けてもよいし、本変形例のように、外縁部を１周するように形成してもよい。
【００８５】
（３−２．変形例２）
図１３は、本開示の変形例２に係る蛍光体ホイール４の要部の断面構成を模式的に表したものである。本変形例の蛍光体ホイール４は、カバーガラス４３の内周部側の端面、具体的には、蛍光体粒子１２１の充填口に対応するカバーガラス４３の端面に傾斜面４３Ｓ（テーパ）が設けられた点が上記第１の実施の形態等とは異なる。
【００８６】
このように、蛍光体粒子１２１の充填口となるカバーガラス４３の端面に傾斜面４３Ｓを設けることにより、上記第１の実施の形態の効果に加えて、ホイール基板１１とカバーガラス３２に設けられた凹部４３Ａによって形成される空間Ｘ１へ蛍光体粒子１２１を容易に充填させることが可能となるという効果を奏する。
【００８７】
（３−３．変形例３）
図１４〜図１６は、本開示の変形例３に係る蛍光体ホイール５Ａ，５Ｂ，５Ｃの要部の断面構成を模式的に表したものである。本変形例は、上述したカバーガラス１３の表面や、蛍光体層１２とカバーガラス１３との間に光学薄膜を設けた蛍光体ホイールの一例である。
【００８８】
図１４に示した蛍光体ホイール５Ａおよび図１５に示した蛍光体ホイール５Ｂは、カバーガラス１３の表面に拡散機能を有する光学薄膜を設けたものである。具体的には、蛍光体ホイール５Ａは、カバーガラス１３の表面に微細な凹凸構造５１が設けられた構成を有する。蛍光体ホイール５Ｂは、カバーガラス１３の表面にナノ粒子拡散層５２が設けられた構成を有する。このように、カバーガラス１３の表面に拡散機能を有する光学薄膜（あるいは、光学構造）を設けることにより、上記第１の実施の形態の効果に加えて、表示特性を向上させることが可能となるという効果を奏する。具体的には、例えば、これら蛍光体ホイール５Ａ，５Ｂを用いたプロジェクタ１０において、投射画像の青色光のムラやスペックルを低減することが可能となる。
【００８９】
図１６に示した蛍光体ホイール５Ｃは、蛍光体層１２とカバーガラス１３との間にダイクロイック膜５３が設けられたものである。ダイクロイック膜５３は、例えば、励起光ＥＬを一定割合反射する機能を有するものである。このダイクロイック膜５３を、蛍光体層１２とカバーガラス１３との間に配置することにより、蛍光発光面と拡散面との距離を縮めることが可能となる。これにより、上記第１の実施の形態の効果に加えて、照明光学系の効率（光の変換効率）を向上させることが可能となるという効果を奏する。
【００９０】
なお、凹凸構造５１およびナノ粒子拡散層５２は、カバーガラス１３の表面全面に設ける必要はなく、少なくとも励起光ＥＬの照射位置を含む周辺領域に設けられていればよい。ダイクロイック膜５３も同様に、凹部１３Ａの底面全面に設ける必要はなく、少なくとも励起光ＥＬの照射位置を含む周辺領域に設けられていればよい。
【００９１】
（３−４．変形例４）
図１７は、本開示の変形例４に係る蛍光体ホイール６の要部の断面構成の一例を模式的に表したものである。本変形例の蛍光体ホイール６は、カバーガラス６３の、例えば、励起光ＥＬの照射位置、即ち、蛍光体層１２の励起位置に対応する位置に、ホイール基板１１側に突出する凹面構造６３Ｄが設けられた点が上記第１の実施の形態等とは異なる。
【００９２】
前述したように、バインダレス蛍光体ホイールでは、蛍光体部の厚みのばらつきは蛍光出力のばらつきに繋がる。バインダレス蛍光体ホイールでは、蛍光体層の厚みが厚くなる、即ち、複数の蛍光体粒子が励起光ＥＬの入射方向に重なると、光源としての発光効率が低下する虞がある。このため、蛍光体層の厚みは、蛍光体粒子が励起光ＥＬの入射方向に１層〜２層程度積層された厚みとすることが好ましい。しかしながら、励起光ＥＬの照射による蛍光体部の発熱によって、カバーガラスが熱膨張して、例えば蛍光体層の厚みが増加する方向に変形する虞がある。
【００９３】
これに対して、本変形例では、カバーガラス６３の、例えば、励起光ＥＬの照射位置に対応する位置に、ホイール基板１１側に突出する凹面構造６３Ｄを設けるようにした。これにより、蛍光体層１２の発熱により熱膨張が発生した場合に、カバーガラス６３は蛍光体層１２側に突出するように熱変形するようになり、蛍光体層１２を形成する空間Ｘ１の体積の膨張を防ぐことが可能となる。よって、本変形例の蛍光体ホイール６では、上記第１の実施の形態の効果に加えて、光源としての発光効率の低下を低減することが可能となるという効果を奏する。
【００９４】
なお、上記作用は、上記蛍光体ホイール６のようにカバーガラス６３に凹面構造６３Ｄを設けた場合だけによらない。例えば、図１８に示した蛍光体ホイール７のように、例えば、ホイール基板１１の励起光ＥＬの照射位置に対応する位置に、カバーガラス６３側に突出する凹面構造１１Ｄを形成するようにしてもよい。これにより、蛍光体ホイール６と同様の作用および効果が得られる。
【００９５】
（３−５．変形例５）
図１９は、本開示の変形例５に係る光源装置５００の全体構成を表す概略図である。この光源装置５００は、例えば、図８に示したプロジェクタ１０の光源装置として用いられるものである。
【００９６】
光源装置５００は、上述した蛍光体ホイール１と、拡散板６２１と、励起光またはレーザ光を発する光源部６１０と、レンズ６１２〜６１５と、ダイクロイックミラー６１６と、反射ミラー６１７とを有する。蛍光体ホイール１は、例えば、反射型の波長変換素子であり、軸Ｊ１５により回転可能に支持されている。拡散板６２１は、軸Ｊ６２１により回転可能に支持されている。光源部６１０は、第１のレーザ群６１０Ａと第２のレーザ群６１０Ｂとを有する。第１のレーザ群６１０Ａは励起光（例えば、波長４４５ｎｍまたは４５５ｎｍ）を発振する半導体レーザ素子６１１Ａが、第２のレーザ群６１０Ｂは青色レーザ光（例えば、波長４６５ｎｍ）を発振する半導体レーザ素子６１１Ｂが複数配列されたものである。ここでは便宜上、第１のレーザ群６１０Ａから発振される励起光をＥＬ１とし、第２のレーザ群６１０Ｂから発振される青色レーザ光（以下、単に青色光とする）をＥＬ２とする。
【００９７】
本変形例では、蛍光体ホイール１は、第１のレーザ群６１０Ａからレンズ６１２と、ダイクロイックミラー６１６と、レンズ６１３とを順に透過した励起光ＥＬ１が蛍光体層１２に入射されるように配置されている。蛍光体ホイール１からの蛍光ＦＬ１はダイクロイックミラー６１６で反射されたのち、レンズ６１４を透過して外部、即ち、照明光学系２００へ向かうようになっている。拡散板６２１は、第２のレーザ群６１０Ｂから反射ミラー６１７を経由した青色光ＥＬ２を拡散させるものである。拡散板６２１で拡散された青色光ＥＬ２は、レンズ６１５およびダイクロイックミラー６１６を透過したのち、レンズ６１４を透過して外部、即ち照明光学系２００へ向かうようになっている。なお、光源装置５００内には、励起光ＥＬ１の照射に伴う蛍光体層１２の発熱を冷却するため、冷却ファンを設けるようにしてもよい。
【００９８】
続いて、図８および図１９を参照して、光源装置５００を含めたプロジェクタ１０の動作について説明する。
【００９９】
まず光源装置５００において、モータ１５およびモータ６２２が駆動し、蛍光体ホイール１および拡散板６２１が回転する。そののち、光源部６１０における第１のレーザ群６１０Ａおよび第２のレーザ群６１０Ｂから励起光ＥＬ１および青色光ＥＬ２がそれぞれ発振される。
【０１００】
励起光ＥＬ１は、第１のレーザ群６１０Ａから発振され、レンズ６１２とダイクロイックミラー６１６とレンズ６１３とを順に透過したのち、蛍光体ホイール１の蛍光体層１２に照射される。蛍光体層１２は励起光ＥＬ１の一部を吸収し、黄色光である蛍光ＦＬ１に変換し、これをレンズ６１３へ向けて発する。蛍光ＦＬ１，ＦＬ２はダイクロイックミラー６１６により反射されたのち、レンズ６１４を透過して照明光学系２００へ向かう。
【０１０１】
青色光ＥＬ２は、第２のレーザ群６１０Ｂから発振され、反射ミラー６１７を経由したのち、拡散板６２１に照射される。拡散板６２１は、青色光ＥＬ２を拡散して、レンズ６１５へ向けて発する。青色光ＥＬ２はダイクロイックミラー６１６を透過したのち、レンズ６１４を透過して照明光学系２００へ向かう。
【０１０２】
このようにして、光源装置５００は、黄色光である蛍光ＦＬ（ＦＬ１）と、青色光（ＥＬ２）とを合成した白色光を照明光学系２００へ入射させる。
【０１０３】
以上、第１，第２の実施の形態および変形例１〜５を挙げて本開示を説明したが、本開示は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態において説明した各層の材料および厚み等は一例であってこれに限定されるものではなく、他の材料および厚みとしてもよい。
【０１０４】
また、本技術に係る投射型表示装置として、上記プロジェクタ以外の装置が構成されてもよい。例えば、上記第１の実施の形態では、光変調素子として反射型液晶パネルを用いた反射型３ＬＣＤ方式のプロジェクタを挙げて説明したが、これに限らず、本技術は、透過型液晶パネルと用いた、所謂透過型３ＬＣＤ方式のプロジェクタにも適用することができる。
【０１０５】
更に、本技術は投射型表示装置ではない装置に本技術に係る光源装置が用いられてもよい。例えば、本開示の光源装置１００は、照明用途として用いてもよく、例えば、自動車のヘッドランプやライトアップ用の光源に適用可能である。
【０１０６】
なお、本技術は以下のような構成を取ることも可能である。
（１）
第１基材と、
前記第１基材と対向配置されると共に、前記第１基材との対向面に、内周部から外周部に向かって延伸する複数の凸部を内包する円環状の凹部を有する第２基材と、
前記第１基材と前記第２基材の前記凹部とによって形成される第１の空間に充填された蛍光体層と
を備えた波長変換素子。
（２）
前記凸部の平面形状は、前記内周部から前記外周部に向かって細くなっている、前記（１）に記載の波長変換素子。
（３）
前記凸部の平面形状は、前記内周部側の端面に切り欠き部を有する、前記（２）に記載の波長変換素子。
（４）
前記複数の凸部は、前記内周部から前記外周部に向かって直線状に配置されている、前記（１）乃至（３）のうちのいずれかに記載の波長変換素子。
（５）
前記複数の凸部の平面形状は、前記内周部から前記外周部に向かって長軸を有する楕円形状である、前記（４）に記載の波長変換素子。
（６）
前記複数の凸部は、前記内周部から前記外周部に向かって螺旋状に配置されている、前記（１）乃至（５）のうちのいずれかに記載の波長変換素子。
（７）
前記第２基材は、前記複数の凸部の間の端面にテーパを有する、前記（１）乃至（６）のうちのいずれかに記載の波長変換素子。
（８）
前記第２基材は、前記第１基材との対向面に溝部を有し、前記溝部には接着剤が充填されている、前記（１）乃至（７）のうちのいずれかに記載の波長変換素子。
（９）
前記溝部は、前記凸部に設けられ、前記第１の空間とは独立した第２の空間を形成している、前記（８）に記載の波長変換素子。
（１０）
前記溝部は、前記第２基材の前記外周部の外縁に設けられている、前記（８）または（９）に記載の波長変換素子。
（１１）
前記第２基材は、前記凹部の内周側の側面および外周側の側面の少なくとも一方に空気孔を有する、前記（１）乃至（１０）のうちのいずれかに記載の波長変換素子。
（１２）
前記蛍光体層は複数の蛍光体粒子により形成されている、前記（１）乃至（１１）のうちのいずれかに記載の波長変換素子。
（１３）
前記蛍光体層は複数の蛍光体粒子により形成され、
前記空気孔の孔径は、前記蛍光体粒子の平均粒径の５０％以下である、前記（１１）または（１２）に記載の波長変換素子。
（１４）
前記第１基材および前記第２基材の少なくとも一方は光透過性を有する、前記（１）乃至（１３）のうちのいずれかに記載の波長変換素子。
（１５）
前記光透過性を有する基材は表面に凹面構造を有する、前記（１４）に記載の波長変換素子。
（１６）
前記光透過性を有する基材の表面には光拡散機能を有する構造が形成されている、前記（１４）に記載の波長変換素子。
（１７）
前記光拡散機能を有する構造は、微細な凹凸構造またはナノ粒子拡散層である、前記（１６）に記載の波長変換素子。
（１８）
前記第２基材は光透過性を有し、
前記凹部の底面の少なくとも一部には、所定の波長を一定割合反射するダイクロイック膜が形成されている、前記（１）乃至（１７）のうちのいずれかに記載の波長変換素子。
（１９）
波長変換素子を有する光源光学系と、
入力された映像信号に基づいて前記光源光学系からの光を変調することにより、画像光を生成する画像生成光学系と、
前記画像生成光学系で生成された画像光を投射する投射光学系とを備え、
前記波長変換素子は、
第１基材と、
前記第１基材と対向配置されると共に、前記第１基材との対向面に、内周部から外周部に向かって延伸する複数の凸部を内包する円環状の凹部を有する第２基材と、
前記第１基材と前記第２基材の前記凹部とによって形成される第１の空間に充填された蛍光体層と
を有する投射型表示装置。
【０１０７】
本出願は、日本国特許庁において２０１７年１０月５日に出願された日本特許出願番号２０１７−１９４９７７号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願の全ての内容を参照によって本出願に援用する。
【０１０８】
当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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