(57)【要約】【課題】高効率の波長変換素子を提供する。【解決手段】本発明の波長変換素子は、曲面を含む光反射面と曲面を含む光透過面とを有する無機部材と、光反射面と光透過面との間に設けられ、波長変換光を射出する波長変換部材と、を備える。光反射面は、波長変換光のうち、波長変換部材から光反射面に向かって射出された第１の成分が光反射面で反射し、波長変換部材を通過することなく光透過面に入射する形状を有する。光透過面は、第１の成分と、波長変換部材から光透過面に向かって射出された第２の成分と、が光透過面に臨界角未満の角度で入射する形状を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
曲面を含む光反射面と曲面を含む光透過面とを有する無機部材と、
前記光反射面と前記光透過面との間に設けられ、波長変換光を射出する波長変換部材と、を備え、
前記光反射面は、前記波長変換光のうち、前記波長変換部材から前記光反射面に向かって射出された第１の成分が前記光反射面で反射し、前記波長変換部材を通過することなく前記光透過面に入射する形状を有し、
前記光透過面は、前記第１の成分と、前記波長変換部材から前記光透過面に向かって射出された第２の成分と、が前記光透過面に臨界角未満の角度で入射する形状を有する、波長変換素子。
【請求項２】
前記光反射面は、回転楕円体の形状を有し、
前記波長変換部材は、前記回転楕円体の一つの焦点に設けられている、請求項１に記載の波長変換素子。
【請求項３】
前記光反射面で反射した前記波長変換光が、前記波長変換部材と隣接する領域に像を結ぶ、請求項２に記載の波長変換素子。
【請求項４】
前記光透過面は、球面の一部の形状を有する、請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の波長変換素子。
【請求項５】
前記無機部材は、第１の無機部材と、第２の無機部材と、前記第１の無機部材と前記第２の無機部材との間に設けられた第３の無機部材と、を含み、
前記第１の無機部材は、前記光反射面を有し、
前記第２の無機部材は、前記光透過面を有し、
前記波長変換部材は、前記第１の無機部材と前記第２の無機部材との間に設けられ、
前記第３の無機部材は、前記第１の成分の光路上に設けられている、請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の波長変換素子。
【請求項６】
前記第１の無機部材の屈折率と前記第２の無機部材の屈折率とは、前記波長変換部材の屈折率と略等しい、請求項５に記載の波長変換素子。
【請求項７】
前記第１の無機部材の屈折率と前記第２の無機部材の屈折率とは、前記第３の無機部材の屈折率と略等しい、請求項５または請求項６に記載の波長変換素子。
【請求項８】
前記波長変換部材は、無機材料からなる母剤と、前記母剤に分散された発光中心となる賦活剤と、を備え、
前記無機部材は、前記無機材料から構成されている、請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の波長変換素子。
【請求項９】
前記光反射面に熱的に接続された放熱部材をさらに備える、請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載の波長変換素子。
【請求項１０】
前記光反射面は、誘電体多層膜を備える、請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載の波長変換素子。
【請求項１１】
前記誘電体多層膜の少なくとも一部の領域は、前記波長変換光を反射させるとともに前記波長変換部材を励起するための励起光を透過させる、請求項１０に記載の波長変換素子。
【請求項１２】
前記光反射面は、前記誘電体多層膜を囲むように設けられた金属反射膜をさらに備え、
前記誘電体多層膜は、前記波長変換光を反射させるとともに前記波長変換部材を励起するための励起光を透過させる特性を有する、請求項１０に記載の波長変換素子。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２までのいずれか一項に記載の波長変換素子と、
前記波長変換部材を励起するための励起光を射出する発光素子と、を備えた光源装置。
【請求項１４】
請求項１３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、
前記画像光を投射する投射光学系と、を備えたプロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長変換素子、光源装置およびプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクターに用いられる光源装置として、半導体レーザー等の発光素子から射出された励起光を蛍光体に照射し、蛍光体から得られる蛍光光を利用する光源装置が提案されている。
【０００３】
例えば下記の特許文献１に、励起光照射装置と、励起光を受けて緑色光を射出する蛍光ホイールを含む蛍光発光装置と、赤色光源装置と、青色光源装置と、を備えた光源装置が開示されている。一般に、蛍光体層の温度が高くなると、蛍光体層の発光効率が低下する。そのため、この光源装置では、冷却ファンを用いて蛍光ホイールを冷却している。また、下記の特許文献２には、気孔を有する無機材料の焼結体からなる波長変換素子が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１３３７７８号公報
【特許文献２】特表２０１３−５１８１７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２の波長変換素子のように、蛍光体層の中に気孔を設けると、蛍光体層内部での光の散乱が増えるため、蛍光体層からの光の取り出し効率を高めることができる。しかしながら、気孔を設けていない場合と比べて、蛍光体層の熱伝導率が低下するため、蛍光体層を冷却しにくく、発光効率を高めることが難しい。
【０００６】
本発明の一つの態様は、上記の課題を解決するためになされたものであって、波長変換光を高い効率で得ることができる波長変換素子を提供することを目的の一つとする。本発明の一つの態様は、上記の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一つとする。本発明の一つの態様は、上記の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一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明の一つの態様の波長変換素子は、曲面を含む光反射面と曲面を含む光透過面とを有する無機部材と、前記光反射面と前記光透過面との間に設けられ、波長変換光を射出する波長変換部材と、を備え、前記光反射面は、前記波長変換光のうち、前記波長変換部材から前記光反射面に向かって射出された第１の成分が前記光反射面で反射し、前記波長変換部材を通過することなく前記光透過面に入射する形状を有し、前記光透過面は、前記第１の成分と、前記波長変換部材から前記光透過面に向かって射出された第２の成分と、が前記光透過面に臨界角未満の角度で入射する形状を有する。
【０００８】
本発明者は、波長変換素子の効率を低下させる要因を検討した結果、以下の知見を得た。本明細書における「波長変換素子の効率」は、波長変換部材の変換効率、無機部材から外部空間への波長変換光の取り出し効率等の各種効率を総合したものである。
（１）排熱性を高める観点から、波長変換部材の熱伝導率を高めようとして、波長変換部材の気孔の量を少なくすると、波長変換部材の散乱性が不足する。すると、波長変換部材表面に臨界角以上の角度で入射して全反射することにより外部に射出できない波長変換光の割合が増える。その結果、波長変換光の取り出し効率が低下する。
（２）波長変換光の取り出し効率を高めようとして、波長変換部材の内部や表面に散乱性を十分に持たせると、波長変換光が波長変換素子内を伝播する距離が長くなることにより、光源のエテンデューが大きくなる。
（３）波長変換部材の内部で発生した波長変換光の一部は、波長変換部材の内部で再吸収される。そのため、（２）の弊害を抑制しようとして、散乱性を抑えて波長変換光の伝播を狭い領域内に留めると、上記の再吸収が起こり、変換効率が低下する。
【０００９】
そこで、本発明者は、上記本発明の一つの態様の波長変換素子に想到した。この構成によれば、第１の成分が光反射面で反射し、波長変換部材を通過することなく光透過面に入射するため、波長変換部材における波長変換光の再吸収を抑制することができる。また、波長変換部材に散乱性を与えることなく、光透過面、すなわち光射出面における全反射が抑制できるため、取り出し効率の低下を抑えることができる。また、波長変換素子に気孔を含ませる必要がないため、波長変換素子の熱伝導率を高く維持しやすく、波長変換素子を冷却しやすい。これらの要因により、効率の高い波長変換素子を実現することができる。
【００１０】
本発明の一つの態様の波長変換素子において、前記光反射面は、回転楕円体の形状を有し、前記波長変換部材は、前記回転楕円体の一つの焦点に設けられていてもよい。
【００１１】
この構成によれば、光反射面で反射した波長変換光が形成する波長変換部材の像の位置を精度良く制御することができる。
【００１２】
本発明の一つの態様の波長変換素子において、前記光反射面で反射した前記波長変換光は、前記波長変換部材と隣接する領域に像を結んでもよい。
【００１３】
この構成によれば、波長変換部材と波長変換部材に隣接する領域とが一つの発光点とみなせるため、エテンデューの拡大を最小限に抑えることができる。
【００１４】
本発明の一つの態様の波長変換素子において、前記光透過面は、球面の一部の形状を有していてもよい。
【００１５】
この構成によれば、波長変換部材から射出された波長変換光を光透過面に対して臨界角未満の角度で入射させることが容易に実現できる。
【００１６】
本発明の一つの態様の波長変換素子において、前記無機部材は、第１の無機部材と、第２の無機部材と、前記第１の無機部材と前記第２の無機部材との間に設けられた第３の無機部材と、を含み、前記第１の無機部材は、前記光反射面を有し、前記第２の無機部材は、前記光透過面を有し、前記波長変換部材は、前記第１の無機部材と前記第２の無機部材との間に設けられ、前記第３の無機部材は、前記第１の成分の光路上に設けられていてもよい。
【００１７】
この構成によれば、光反射面および光透過面を構成する各曲面の加工、波長変換部材と各無機部材との位置調整などを容易に行うことができる。その結果、高性能な波長変換素子を容易に実現することができる。
【００１８】
本発明の一つの態様の波長変換素子において、前記第１の無機部材の屈折率と前記第２の無機部材の屈折率とは、前記波長変換部材の屈折率と略等しくてもよい。
【００１９】
この構成によれば、波長変換部材から各無機部材に波長変換光を高い効率で伝播させることができる。これにより、波長変換素子は、波長変換光を高い効率で射出することができる。
【００２０】
本発明の一つの態様の波長変換素子において、前記第１の無機部材の屈折率と前記第２の無機部材の屈折率とは、前記第３の無機部材の屈折率とほぼ等しくてもよい。
【００２１】
この構成によれば、第１の無機部材から第２の無機部材に第３の無機部材を介して波長変換光を高い効率で伝播させることができる。そのため、波長変換素子は、波長変換光を高い効率で射出させることができる。
【００２２】
本発明の一つの態様の波長変換素子において、前記波長変換部材は、無機材料からなる母剤と、前記母剤に分散された発光中心となる賦活剤と、を備え、前記無機部材は、前記無機材料から構成されていてもよい。
【００２３】
この構成によれば、波長変換部材の母材と無機部材とが同一の材料であるため、波長変換部材と無機部材とを一つの焼結プロセスで作製することができる。また、無機部材の光透過率の制御が容易になり、高性能な波長変換素子を安価に製造することができる。
【００２４】
本発明の一つの態様の波長変換素子は、前記光反射面に熱的に接続された放熱部材をさらに備えていてもよい。
【００２５】
この構成によれば、波長変換部材を効率的に冷却することができる。
【００２６】
本発明の一つの態様の波長変換素子において、前記光反射面は、誘電体多層膜を備えていてもよい。
【００２７】
本発明の一つの態様においては、光反射面が曲面を含んでいるため、光反射面が平面状である場合に比べて、光反射面に対する波長変換光の入射角の分布範囲が狭い。よって、誘電体多層膜の特性を当該分布範囲に対して設計すれば、高い反射率を有する光反射面を形成することができる。
【００２８】
本発明の一つの態様の波長変換素子において、前記誘電体多層膜の少なくとも一部の領域は、前記波長変換光を反射させるとともに前記波長変換部材を励起するための励起光を透過させてもよい。
【００２９】
この構成によれば、光反射面の側から励起光を入射させることができるため、透過型の波長変換素子を実現することができる。
【００３０】
本発明の一つの態様の波長変換素子において、前記光反射面は、前記誘電体多層膜を囲むように設けられた金属反射膜をさらに備え、前記誘電体多層膜は、前記波長変換光を反射させるとともに前記波長変換部材を励起するための励起光を透過させる特性を有していてもよい。
【００３１】
光反射面の周縁部、すなわち傾斜が急な曲面部に誘電体多層膜を成膜すると、膜厚がばらついて反射特性が低下する虞がある。しかし、誘電体多層膜の代わりに金属反射膜を光反射面の周縁部に成膜すれば、反射特性の低下を低減できる。
【００３２】
本発明の一つの態様の光源装置は、本発明の一つの態様の波長変換素子と、前記波長変換部材を励起するための励起光を射出する発光素子と、を備える。
【００３３】
この構成によれば、波長変換光を高効率で生成する光源装置を実現することができる。
【００３４】
本発明の一つの態様のプロジェクターは、本発明の一つの態様の光源装置と、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、前記画像光を投射する投射光学系と、を備える。
【００３５】
この構成によれば、高効率のプロジェクターを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】第１実施形態のプロジェクターの概略構成図である。
【図２】第１実施形態の波長変換素子の平面図である。
【図３】図２のIII−III線に沿う断面図である。
【図４】波長変換素子の斜視図である。
【図５】第２実施形態の波長変換素子の断面図である。
【図６】第３実施形態のプロジェクターの概略構成図である。
【図７】第３実施形態の波長変換素子の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明の第１実施形態について、図１〜図４を用いて説明する。
本実施形態のプロジェクターは、半導体レーザーと波長変換素子とを含む光源装置を備えた液晶プロジェクターの一例である。
なお、以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
【００３８】
本実施形態のプロジェクターは、スクリーン（被投射面）上にカラー映像を表示する投射型画像表示装置である。プロジェクターは、赤色光、緑色光、青色光の各色光に対応した３つの光変調装置を用いている。プロジェクターは、光源装置の発光素子として、高輝度・高出力な光が得られる半導体レーザー（レーザーダイオード）を用いている。
【００３９】
図１は、本実施形態のプロジェクターの概略構成図である。
図１に示すように、プロジェクター１は、第１光源装置１００と、第２光源装置１０２と、色分離導光光学系２００と、光変調装置４００Ｒと、光変調装置４００Ｇと、光変調装置４００Ｂと、合成光学系５００と、投射光学系６００と、を備えている。
本実施形態の第１光源装置１００は、特許請求の範囲の光源装置に対応する。
【００４０】
第１光源装置１００は、第１発光素子１０と、コリメート光学系７０と、ダイクロイックミラー８０と、コリメート集光光学系９０と、波長変換素子２０と、ホモジナイザー光学系１２５と、偏光変換素子１４０と、重畳レンズ１５０と、を備えている。波長変換素子２０については、後で詳しく説明する。
【００４１】
第１発光素子１０は、青色の励起光Ｅを射出する半導体レーザーから構成されている。励起光Ｅの発光強度のピーク波長は、例えば４４５ｎｍである。第１発光素子１０は、１個の半導体レーザーから構成されていてもよいし、複数の半導体レーザーから構成されていてもよい。なお、第１発光素子１０には、４４５ｎｍ以外の波長（例えば４６０ｎｍ）の青色光を射出する半導体レーザーが用いられてもよい。第１発光素子１０は、第１発光素子１０の光軸が照明光軸１００ａｘと直交するように配置されている。
本実施形態の第１発光素子１０は、特許請求の範囲の発光素子に対応する。
【００４２】
コリメート光学系７０は、第１レンズ７２と、第２レンズ７４と、を備えている。コリメート光学系７０は、第１発光素子１０から射出された光を略平行化する。第１レンズ７２および第２レンズ７４は、凸レンズから構成されている。
【００４３】
ダイクロイックミラー８０は、コリメート光学系７０からコリメート集光光学系９０までの光路中に設けられている。ダイクロイックミラー８０は、第１発光素子１０の光軸１１０ａｘおよび照明光軸１００ａｘのそれぞれに対して４５°の角度で交差するように配置されている。ダイクロイックミラー８０は、青色波長域の光を反射し、赤色光および緑色光を含む黄色波長域の光を透過させる。
【００４４】
コリメート集光光学系９０は、後述する波長変換素子２０の光透過面２１ｔと協働して、ダイクロイックミラー８０から射出された励起光Ｅを略集光した状態で波長変換素子２０の波長変換部材２２に入射させる機能と、波長変換部材２２から射出された蛍光光Ｙを略平行化する機能と、を有する。コリメート集光光学系９０は、第１レンズ９２と、第２レンズ９４と、を備えている。第１レンズ９２および第２レンズ９４は、凸レンズから構成されている。
【００４５】
第２光源装置１０２は、第２発光素子７１０と、集光光学系７６０と、拡散板７３２と、コリメート光学系７７０と、を備えている。
【００４６】
第２発光素子７１０は、青色光Ｂを射出する半導体レーザーから構成されている。青色光Ｂの発光強度のピーク波長は、第１発光素子１０からの励起光Ｅの発光強度のピーク波長と異なり、例えば４６０ｎｍである。ただし、第２発光素子７１０として、第１発光素子１０からの励起光Ｅの発光強度のピーク波長と同一のピーク波長を有する光を射出する半導体レーザーが用いられてもよい。
【００４７】
集光光学系７６０は、第１レンズ７６２と、第２レンズ７６４と、を備えている。集光光学系７６０は、第２発光素子７１０から射出された青色光Ｂを拡散板７３２の近傍に集光する。第１レンズ７６２および第２レンズ７６４は、凸レンズから構成されている。
【００４８】
拡散板７３２は、第２発光素子７１０から射出された青色光Ｂを拡散し、波長変換素子２０から射出される蛍光光Ｙの配光分布に類似した配光分布を有する青色光Ｂとする。拡散板７３２として、例えば光学ガラスからなる磨りガラスを用いることができる。
【００４９】
コリメート光学系７７０は、第１レンズ７７２と、第２レンズ７７４と、を備えている。コリメート光学系７７０は、拡散板７３２から射出された光を略平行化する。第１レンズ７７２および第２レンズ７７４は、凸レンズから構成されている。
【００５０】
第２光源装置１０２から射出された青色光Ｂは、ダイクロイックミラー８０で反射された後、ダイクロイックミラー８０を透過した蛍光光Ｙと合成されて、白色の照明光Ｗとなる。照明光Ｗは、ホモジナイザー光学系１２５に入射する。
【００５１】
ホモジナイザー光学系１２５は、第１レンズアレイ１２０と、第２レンズアレイ１３０と、を備えている。第１レンズアレイ１２０は、ダイクロイックミラー８０から射出された光を複数の部分光束に分割するための複数の第１小レンズ１２２を有する。複数の第１小レンズ１２２は、照明光軸１００ａｘと直交する面内にマトリクス状に配列されている。
【００５２】
第２レンズアレイ１３０は、第１レンズアレイ１２０の複数の第１小レンズ１２２に対応する複数の第２小レンズ１３２を備えている。第２レンズアレイ１３０は、重畳レンズ１５０とともに、第１レンズアレイ１２０の各第１小レンズ１２２の像を光変調装置４００Ｒ、光変調装置４００Ｇ、および光変調装置４００Ｂの各々の画像形成領域の近傍に結像させる。複数の第２小レンズ１３２は、照明光軸１００ａｘに直交する面内にマトリクス状に配列されている。
【００５３】
偏光変換素子１４０は、第１レンズアレイ１２０により分割された各部分光束を、直線偏光光に変換する。偏光変換素子１４０は、偏光分離層と、反射層と、位相差層と、を備えている。偏光分離層は、波長変換素子からの光に含まれる偏光成分のうち、一方の直線偏光成分をそのまま透過させるとともに他方の直線偏光成分を照明光軸１００ａｘに垂直な方向に反射する。反射層は、偏光分離層で反射された他方の直線偏光成分を照明光軸１００ａｘに平行な方向に反射する。位相差層は、反射層で反射された他方の直線偏光成分を一方の直線偏光成分に変換する。
【００５４】
重畳レンズ１５０は、偏光変換素子１４０からの各部分光束を集光して光変調装置４００Ｒ、光変調装置４００Ｇ、および光変調装置４００Ｂの各々の画像形成領域の近傍で互いに重畳させる。第１レンズアレイ１２０、第２レンズアレイ１３０、および重畳レンズ１５０は、波長変換素子２０から射出された光の面内光強度分布を均一化するインテグレーター光学系を構成する。
【００５５】
色分離導光光学系２００は、白色の照明光Ｗを赤色光Ｒと緑色光Ｇと青色光Ｂとに分離する。色分離導光光学系２００は、第１ダイクロイックミラー２１０と、第２ダイクロイックミラー２２０と、第１全反射ミラー２３０と、第２全反射ミラー２４０と、第３全反射ミラー２５０と、第１リレーレンズ２６０と、第２リレーレンズ２７０と、を備えている。
【００５６】
第１ダイクロイックミラー２１０は、第１光源装置１００から射出された照明光Ｗを、赤色光Ｒとその他の光（緑色光Ｇおよび青色光Ｂ）とに分離する機能を有する。第１ダイクロイックミラー２１０は、赤色光Ｒを透過するとともに、その他の光（緑色光Ｇおよび青色光Ｂ）を反射する。一方、第２ダイクロイックミラー２２０は、その他の光を緑色光Ｇと青色光Ｂとに分離する機能を有する。第２ダイクロイックミラー２２０は、緑色光Ｇを反射し、青色光Ｂを透過する。
【００５７】
第１全反射ミラー２３０は、赤色光Ｒの光路中に配置され、第１ダイクロイックミラー２１０を透過した赤色光Ｒを光変調装置４００Ｒに向けて反射する。第２全反射ミラー２４０および第３全反射ミラー２５０は、青色光Ｂの光路中に配置され、第２ダイクロイックミラー２２０を透過した青色光Ｂを光変調装置４００Ｂに向けて反射する。緑色光Ｇは、第２ダイクロイックミラー２２０により光変調装置４００Ｇに向けて反射される。
【００５８】
第１リレーレンズ２６０および第２リレーレンズ２７０は、青色光Ｂの光路中における第２ダイクロイックミラー２２０の光射出側に配置されている。第１リレーレンズ２６０および第２リレーレンズ２７０は、青色光Ｂの光路長が赤色光Ｒや緑色光Ｇの光路長よりも長いことに起因した青色光Ｂの損失を補償する機能を有している。
【００５９】
光変調装置４００Ｒは、赤色光Ｒを画像情報に応じて変調し、赤色光Ｒに対応した画像光を形成する。光変調装置４００Ｇは、緑色光Ｇを画像情報に応じて変調し、緑色光Ｇに対応した画像光を形成する。光変調装置４００Ｂは、青色光Ｂを画像情報に応じて変調し、青色光Ｂに対応した画像光を形成する。
【００６０】
光変調装置４００Ｒ、光変調装置４００Ｇ、および光変調装置４００Ｂ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および射出側には、一対の偏光板（図示せず）が配置され、特定の方向の直線偏光光のみを透過させる構成となっている。
【００６１】
光変調装置４００Ｒ、光変調装置４００Ｇ、および光変調装置４００Ｂの入射側には、それぞれフィールドレンズ３００Ｒ、フィールドレンズ３００Ｇ、フィールドレンズ３００Ｂが配置されている。フィールドレンズ３００Ｒ、フィールドレンズ３００Ｇ、およびフィールドレンズ３００Ｂは、それぞれ光変調装置４００Ｒ、光変調装置４００Ｇ、光変調装置４００Ｂに入射する赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂを平行化する。
【００６２】
合成光学系５００は、光変調装置４００Ｒ、光変調装置４００Ｇ、および光変調装置４００Ｂからの画像光が入射することにより、赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂに対応した画像光を合成し、合成された画像光を投射光学系６００に向けて射出する。合成光学系５００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。
【００６３】
投射光学系６００は、投射レンズ群６から構成されている。投射光学系６００は、合成光学系５００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（画像）が表示される。
【００６４】
以下、波長変換素子２０の構成について説明する。
図２は、照明光軸１００ａｘの方向から見た波長変換素子２０の平面図である。図３は、図２のIII−III線に沿う波長変換素子２０の断面図である。図４は、波長変換素子２０の斜視図である。
【００６５】
図２および図３に示すように、波長変換素子２０は、無機部材２１と、波長変換部材２２と、放熱部材２３と、を備えている。波長変換部材２２は、無機部材２１の内部に埋め込まれている。以下、波長変換部材２２が埋め込まれた無機部材２１を波長変換部２４と称する。
【００６６】
無機部材２１は、曲面からなる光反射面２１ｒと、曲面からなる光透過面２１ｔと、を有している。図３における無機部材２１の表面のうち、略下半分が光反射面２１ｒであり、略上半分が光透過面２１ｔである。無機部材２１は、光透過性を有しており、後述する波長変換部材２２の母材を構成する無機材料から構成されている。具体的には、無機部材２１は、（Ｙ，Ｇｄ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２（ＹＡＧ）からなるＹＡＧセラミックスで構成されている。このように、無機部材２１は、全体が一様の無機材料からなる一つの部材であるが、説明の都合上、無機部材２１のうち、光反射面２１ｒを有する部分を第１の無機部材２１１と称し、光透過面２１ｔを有する部分を第２の無機部材２１２と称する。
【００６７】
図４に示すように、光反射面２１ｒは、回転楕円体の形状を有している。すなわち、第１の無機部材２１１は、回転楕円体の長軸Ｊ１（図２参照）を含み、波長変換部材２２の上面と平行な平面で回転楕円体を半分に切断した形状を有している。一般に、回転楕円体には、楕円形の長軸を回転軸とした楕円体（扁長楕円体）と、楕円形の短軸を回転軸とした楕円体（扁平楕円体）と、がある。本実施形態において、光反射面２１ｒは、楕円形の長軸を回転軸とした扁長楕円体の形状を有している。
【００６８】
したがって、図３に示すように、第１の無機部材２１１の光反射面２１ｒ以外の面は、第２の無機部材２１２に接する平坦面２１１ｓであり、平坦面２１１ｓの面法線方向から見た第１の無機部材２１１の形状は、図２に破線Ｃで示すような楕円形である。以下、平坦面２１１ｓを第１の平坦面と称する。光反射面２１ｒは、波長変換部材２２から射出された蛍光光Ｙを反射させる。
【００６９】
第１の無機部材２１１の光反射面２１ｒには、誘電体多層膜からなる反射膜２６が形成されている。誘電体多層膜は、０度近傍の入射角で光が入射した際に、可視域の波長の光を反射するように設計されている。
【００７０】
図４に示すように、光透過面２１ｔは、球面の一部の形状を有している。すなわち、第２の無機部材２１２は、球体の直径を含み、波長変換部材２２の上面と平行な平面で球体を半分に切断した形状を有している。したがって、第２の無機部材２１２の光透過面２１ｔ以外の面は、第１の無機部材２１１に接する平坦面２１２ｓであり、平坦面２１２ｓの面法線方向から見た形状は、図２に実線Ｄで示すような円形である。以下、平坦面２１２ｓを第２の平坦面と称する。光透過面２１ｔは、波長変換部材２２から射出された蛍光光Ｙを透過させるとともに、外部から入射する励起光Ｅを透過させる。
【００７１】
図３に示すように、第２の無機部材２１２の光透過面２１ｔには、反射防止膜２８が形成されている。反射防止膜２８としては、例えばフッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）等からなる周知の反射防止コーティング材を用いることができる。
【００７２】
図２に示すように、第１の平坦面２１１ｓの形状である楕円Ｃは、第２の平坦面２１２ｓの形状である円Ｄの内部に包含されている。すなわち、楕円Ｃの長軸Ｊ１の長さと円Ｄの直径とは等しい。したがって、第２の平坦面２１２ｓの周縁部は、楕円Ｃの短軸Ｊ２の方向において、第１の平坦面２１１ｓの外側にはみ出している。
【００７３】
波長変換部材２２は、第１発光素子１０から射出された励起光Ｅにより励起され、黄色の蛍光光Ｙを射出する蛍光体層から構成されている。波長変換部材２２は、無機材料からなる母剤と、母剤に分散された発光中心となる賦活剤と、を備えている。本実施形態の場合、波長変換部材２２は、賦活剤としてＣｅが分散された（Ｙ，Ｇｄ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２（ＹＡＧ：Ｃｅ）からなるＹＡＧ系蛍光体から構成されている。波長変換部材２２の面法線方向、つまり照明光軸１００ａｘの方向から見た波長変換部材２２の形状は、本実施形態では図２に示したように矩形状であるが、必ずしも矩形である必要はなく、例えば円形等であってもよい。
【００７４】
波長変換部材２２を構成する蛍光体層は、必ずしもＹＡＧ系蛍光体で構成されていなくてもよいが、ガーネット系蛍光体を用いることが望ましい。ガーネット系蛍光体は、他の蛍光体に比べて熱伝導率が高く、高熱環境下での信頼性が高い。そのため、回転ホイール型ではなく、固定型の蛍光体を用いた光源装置に用いた場合であっても、高出力の蛍光光が得られる。
【００７５】
図２に示すように、光反射面２１ｒの形状をなす回転楕円体は、楕円Ｃの長軸Ｊ１を回転軸とした楕円体であるため、２個の焦点を有している。波長変換部材２２は、波長変換部材２２の中心が回転楕円体の一つの焦点Ｆ１に位置するように設けられている。
【００７６】
図３において、波長変換部材２２は、波長変換部材２２の上面が第１の平坦面２１１ｓと第２の平坦面２１２ｓとの界面と同一平面をなすように、第１の無機部材２１１に埋め込まれている。ただし、この構成に代えて、波長変換部材２２は、波長変換部材２２の下面が第１の平坦面２１１ｓと第２の平坦面２１２ｓとの界面と同一平面をなすように、第２の無機部材２１２に埋め込まれていてもよい。
【００７７】
詳しくは後述するが、波長変換部材２２から射出され、光反射面２１ｒで反射した蛍光光Ｙは、波長変換部材２２の発光面と同一平面上の特定の領域を通過するとともに、この領域に波長変換部材２２の像を結ぶ。以下、光反射面２１ｒで反射した蛍光光Ｙが通過し、波長変換部材２２の像を結ぶ領域を通過領域３２と称する。図２に示すように、通過領域３２は、波長変換部材２２と隣接しており、通過領域３２の中心は回転楕円体の他の焦点Ｆ２に位置する。すなわち、波長変換部材２２と通過領域３２とは、一つの連続した領域３３を形成するように配置される。
【００７８】
本実施形態の場合、波長変換部材２２と通過領域３２とが互いに隣接する程度に焦点Ｆ１，Ｆ２間の距離が短いため、回転楕円体の扁平率は小さく、球体に近い形状である。そのため、図２に示すように、第２の平坦面２１２ｓの周縁部のうち、第１の平坦面２１１ｓの外側へのはみ出し部分の面積は小さい。
【００７９】
図２に示すように、光透過面２１ｔの形状をなす球面の中心は、領域３３の中心Ｃ１に一致している。すなわち、第２の平坦面２１２ｓの形状をなす円Ｄの中心は、領域３３の中心Ｃ１に一致している。
【００８０】
本実施形態の波長変換素子２０において、波長変換部材２２および無機部材２１は、ともに光の散乱を生じさせる気孔等の散乱体を排除したものである。これにより、波長変換部材２２の内部で生成された蛍光光Ｙは、最短の光路で波長変換部材２２から無機部材２１に入射する。さらに、蛍光光Ｙは、無機部材２１の内部で不要に散乱されないため、波長変換部材２２に再入射しない。
【００８１】
放熱部材２３は、熱伝導率が相対的に高い銅（Ｃｕ）等の金属からなる板体で構成されている。図３に示すように、放熱部材２３の一面には、波長変換部２４の光反射面２１ｒの楕円体形状に対応する形状の凹部２３ｈが設けられている。波長変換部２４は、第１の無機部材２１１側が凹部２３ｈに収容されている。波長変換部２４の光反射面２１ｒと放熱部材２３とは、高熱伝導率の接着剤もしくは半田（図示略）によって接合されている。これにより、波長変換部２４で発生した熱は、効率良く放熱部材２３に伝達され、排熱できるようになっている。
【００８２】
以下、本実施形態の波長変換素子２０の作用を、図３を用いて説明する。
波長変換部材２２から射出された蛍光光Ｙ（波長変換光）のうち、波長変換部材２２から光反射面２１ｒ（下方）に向かう光を第１の成分Ｙ１とし、波長変換部材２２から光透過面２１ｔ（上方）に向かう光を第２の成分Ｙ２とする。
【００８３】
図３に示すように、励起光Ｅは、光透過面２１ｔを介して第２の無機部材２１２に入射し、波長変換部材２２の上に集光する。これにより、波長変換部材２２は、蛍光光Ｙを発光する。
【００８４】
波長変換部材２２から射出された第１の成分Ｙ１は、光反射面２１ｒに向かって進み、光反射面２１ｒで反射し、波長変換部材２２側に戻る。このとき、波長変換部材２２が焦点Ｆ１に設けられているため、光反射面２１ｒで反射した第１の成分Ｙ１は、焦点Ｆ２を通り、すなわち、通過領域３２において波長変換部材２２の像を結んだ後、光透過面２１ｔに向かって進む。
【００８５】
換言すると、光反射面２１ｒは、第１の成分Ｙ１が光反射面２１ｒで反射し、波長変換部材２２を通過することなく光透過面２１ｔに入射する形状を有している。第１の成分Ｙ１が上記のような光路を辿るならば、光反射面２１ｒの形状は回転楕円体でなくてもよい。
【００８６】
光透過面２１ｔが球面の一部の形状を有し、通過領域３２が球体の略中心に位置しているため、光反射面２１ｒから光透過面２１ｔに向かって進んだ第１の成分Ｙ１は、光透過面２１ｔに対して臨界角未満の角度で入射し、光透過面２１ｔを透過する。
【００８７】
波長変換部材２２は球体の略中心に位置しているため、波長変換部材２２から光透過面２１ｔに向かって進んだ第２の成分Ｙ２も、光透過面２１ｔに対して臨界角未満の角度で入射し、光透過面２１ｔを透過する。
【００８８】
光透過面２１ｔは、光反射面２１ｒで反射した第１の成分Ｙ１と、第２の成分Ｙ２と、が光透過面２１ｔに臨界角未満の角度で入射する形状を有している。このように第１の成分Ｙ１および第２の成分Ｙ２が光透過面２１ｔに対して臨界角未満の角度で入射できるならば、光透過面２１ｔの形状は球体でなくてもよい。
【００８９】
本実施形態の波長変換素子２０においては、波長変換部材２２から射出された第１の成分Ｙ１は波長変換部材２２に再入射しないため、波長変換部材２２において再吸収されにくく、変換効率の低下が低減される。また、波長変換部材２２および無機部材２１に散乱性を与えることなく、光透過面２１ｔでの全反射が抑えられるため、取り出し効率の低下を低減することができる。また、波長変換素子２０に気孔を含有させる必要がないため、気孔の存在によって波長変換素子２０の熱伝導率が低下することがなく、波長変換素子２０を冷却しやすい。これらの要因により、効率の高い波長変換素子２０を実現することができる。
【００９０】
本実施形態の波長変換素子２０において、仮に光反射面２１ｒの形状をなす回転楕円体の扁平率をより大きくし、回転楕円体の２つの焦点Ｆ１，Ｆ２間の距離が大きくなったとしても、光反射面２１ｒで反射した第１の成分Ｙ１を波長変換部材２２に再入射させない構成を実現することができる。しかしながら、その場合には、波長変換素子２０としての実質的な発光面積が広がり、エテンデューが大きくなる。したがって、波長変換部材２２と通過領域３２とが互いに接する程度に扁平率を小さく設定することが好ましい。
【００９１】
本実施形態の波長変換素子２０においては、光反射面２１ｒの形状をなす回転楕円体の扁平率を小さくして２つの焦点Ｆ１，Ｆ２の位置を十分に近接させ、波長変換部材２２を一方の焦点Ｆ１に配置した構成が採用されている。これにより、通過領域３２の位置を精度良く制御することができる。これにより、波長変換部材２２に隣接する領域に通過領域３２ができるため、波長変換部材２２と通過領域３２とを合わせて一つの発光点とみなすことができる。その結果、第１の成分Ｙ１が波長変換部材２２に再入射しないという範囲において、エテンデューの拡大を最小限に抑えることができる。
【００９２】
また、本実施形態の波長変換素子２０において、光透過面２１ｔは球体の形状を有しているため、波長変換部材２２から射出された蛍光光Ｙを光透過面２１ｔに臨界角未満の角度で入射させることを容易に実現できる。
【００９３】
また、本実施形態の波長変換素子２０において、第１の無機部材２１１と第２の無機部材２１２とは同一の無機材料で構成され、かつ、波長変換部材２２の母材をなす無機材料で構成されている。そのため、第１の無機部材２１１の屈折率と第２の無機部材２１２の屈折率とは、互いに等しく、かつ、波長変換部材２２の屈折率とも略等しい。これにより、波長変換部材２２と各無機部材２１１，２１２との間のフレネル反射を略なくすことができ、波長変換部材２２から各無機部材２１１，２１２に高い効率で蛍光光Ｙを伝播させることができる。その結果、波長変換素子２０は、高い効率で蛍光光Ｙを射出させることができる。
【００９４】
さらに、波長変換素子２０を製造する際には、波長変換部材２２と無機部材２１とを一つの前駆体として成形した後、波長変換部材２２と無機部材２１とを同一の焼結プロセスで作製することができる。この方法によれば、無機部材２１の光透過率の制御が比較的容易になり、高性能な波長変換素子２０を比較的安価に製造できるという効果も得られる。
【００９５】
また、本実施形態の波長変換素子２０は、光反射面２１ｒに熱的に接続された放熱部材２３を備えているため、表面が曲面で構成された波長変換素子２０を放熱部材２３により安定して保持できるとともに、波長変換部２４を効率的に冷却することができる。
【００９６】
また、本実施形態の波長変換素子２０において、光反射面２１ｒは誘電体多層膜を備えており、光反射面２１ｒの形状によって誘電体多層膜に対する蛍光光Ｙの入射角を狭い角度範囲に収めることができる。そのため、誘電体多層膜の特性を当該角度範囲に対して設計すれば、十分に高い反射率を有する光反射面２１ｒを形成することができる。
【００９７】
本実施形態の構成に代えて、反射膜２６は、アルミニウム、銀等の金属で形成されていてもよい。誘電体多層膜は、各層の厚さをｎｍオーダーで制御する必要があり、無機部材の曲面状表面に対して厚さが精密に制御された成膜を行うことは難しい場合がある。これに対し、金属膜は、誘電体多層膜に比べて容易に成膜することができるため、比較的高い反射率を有する反射膜２６を安価に形成することができる。その結果、効率向上とコスト低減の両立を図ることができる。
【００９８】
本実施形態の第１光源装置１００は、上記の波長変換素子２０を備えているため、高効率でエテンデューを小さくすることができる。
【００９９】
本実施形態のプロジェクター１は、上記の第１光源装置１００を備えているため、高効率化を実現することができる。
【０１００】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について、図５を用いて説明する。
第２実施形態のプロジェクターおよび光源装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、波長変換素子の構成が第１実施形態の拡散装置と異なる。そのため、プロジェクターおよび光源装置の説明は省略し、波長変換素子についてのみ説明する。
図５は、第２実施形態の波長変換素子の断面図である。
図５において、第１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１０１】
図５に示すように、本実施形態の波長変換素子４０は、第１の無機部材２１１と、第２の無機部材２１２と、波長変換部材２２と、第３の無機部材２１３と、放熱部材２３と、を備えている。第１の無機部材２１１と第２の無機部材２１２とは別体に構成されている。
【０１０２】
波長変換部材２２は、第１の無機部材２１１の第１の平坦面２１１ｓと第２の無機部材２１２の第２の平坦面２１２ｓとの間に挟み込まれるように設けられている。波長変換部材２２は、光反射面２１ｒの形状をなす回転楕円体の一方の焦点Ｆ１に設けられている。
【０１０３】
第３の無機部材２１３は、第１の無機部材２１１と第２の無機部材２１２との間に設けられている。また、第３の無機部材２１３は、第３の無機部材２１３の中心が光反射面２１ｒの形状をなす回転楕円体の他方の焦点Ｆ２に一致するように設けられている。波長変換部材２２と第３の無機部材２１３とは、第１の無機部材２１１と第２の無機部材２１２との間において互いに隣接した領域に設けられている。
【０１０４】
第３の無機部材２１３と第１の無機部材２１１と第２の無機部材２１２とは、いずれも同一の無機材料、例えば（Ｙ，Ｇｄ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２（ＹＡＧ）からなるＹＡＧセラミックスで構成されている。したがって、第１の無機部材２１１の屈折率、第２の無機部材２１２の屈折率、第３の無機部材２１３の屈折率は互いに略等しい。
【０１０５】
第３の無機部材２１３は、第１の成分Ｙ１の光路上に設けられており、光反射面２１ｒから光透過面２１ｔに向かって進む第１の成分Ｙ１を第１の無機部材２１１から第２の無機部材２１２に効率良く伝達する役目を有する。上記の役目を果たすために、第３の無機部材２１３の屈折率は、第１の無機部材２１１の屈折率および第２の無機部材２１２の屈折率と略等しいことが望ましい。
【０１０６】
第１の無機部材２１１と第２の無機部材２１２とに挟まれた空間のうち、波長変換部材２２と第３の無機部材２１３とが設けられた領域以外の領域に、高熱伝導率を有する接着剤もしくは半田等からなる接合層４２が設けられている。すなわち、第１の無機部材２１１と第２の無機部材２１２とは、接合層４２を介して接合されている。接合層４２は、光透過性を有していてもよいが、光反射面２１ｒで反射した第１の成分Ｙ１は第３の無機部材２１３以外の経路を通らないため、光透過性を有していなくてもよい。
【０１０７】
第１の無機部材２１１と波長変換部材２２との界面および第１の無機部材２１１と第３の無機部材２１３との界面は、互いに接する面同士が密着できるように平滑に研磨されている。同様に、第２の無機部材２１２と波長変換部材２２との界面および第２の無機部材２１２と第３の無機部材２１３との界面は、互いに接する面同士が密着できるように平滑に研磨されている。
その他の構成は、第１実施形態と同様である。
【０１０８】
本実施形態においても、効率が高く、エテンデューの小さい波長変換素子４０を実現することができる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。
【０１０９】
また、本実施形態においては、第１の無機部材２１１、第２の無機部材２１２、波長変換部材２２および第３の無機部材２１３等のそれぞれを別個の部品として製造することができる。そのため、光反射面２１ｒおよび光透過面２１ｔの加工、波長変換部材２２と各無機部材２１１，２１２，２１３との位置調整などの作業を容易に行いやすくなる。その結果、高性能な波長変換素子４０を容易に実現することができる。
【０１１０】
本実施形態においては、第３の無機部材２１３は、第１の無機部材２１１および第２の無機部材２１２と別体であったが、第１の無機部材２１１および第２の無機部材２１２のいずれか一方と一体であってもよい。
【０１１１】
［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態について、図６および図７を用いて説明する。
第１、第２実施形態の波長変換素子が反射型波長変換素子であったのに対し、第３実施形態の波長変換素子は透過型波長変換素子である。
図６は、第３実施形態のプロジェクターの概略構成図である。図７は、第３実施形態の波長変換素子の断面図である。
図６および図７において、第１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１１２】
図６に示すように、プロジェクター５１は、第１光源装置１０４と、第２光源装置１０２と、色分離導光光学系２００と、光変調装置４００Ｒと、光変調装置４００Ｇと、光変調装置４００Ｂと、合成光学系５００と、投射光学系６００と、を備えている。
本実施形態の第１光源装置１０４は、特許請求の範囲の光源装置に対応する。
【０１１３】
第１光源装置１０４は、第１発光素子１０と、コリメート光学系７０と、ダイクロイックミラー８０と、コリメート集光光学系９０と、波長変換素子６０と、ホモジナイザー光学系１２５と、偏光変換素子１４０と、重畳レンズ１５０と、を備えている。波長変換素子６０については、後で詳しく説明する。
【０１１４】
第１発光素子１０は、青色の励起光Ｅを射出する半導体レーザーから構成されている。集光光学系７０は、第１レンズ７２と、第２レンズ７４と、を備え、第１発光素子１０から射出された光を波長変換部材２２に向けて集光する。本実施形態の第１光源装置１０４においては、第１発光素子１０および集光光学系７０は、これらの光軸が照明光軸１００ａｘと一致するように配置されている。この配置により、第１実施形態とは逆に、励起光Ｅは、光反射面の側から波長変換素子６０に入射する。
【０１１５】
図７に示すように、波長変換素子６０は、第１の無機部材２１１と、第２の無機部材２１２と、波長変換部材２２と、放熱部材６２と、を備えている。第１の無機部材２１１は、光反射面２１ｒを有している。第１実施形態では、光反射面２１ｒの全域に誘電体多層膜が設けられていた。これに対し、本実施形態では、光反射面２１ｒの一部の領域に誘電体多層膜からなる波長選択反射膜６４が設けられ、光反射面２１ｒの残りの領域にアルミニウム、銀等の金属反射膜からなる可視光反射膜６６が設けられている。
【０１１６】
波長選択反射膜６４を構成する誘電体多層膜は、波長変換部材２２を励起するための励起光Ｅを透過させ、蛍光光Ｙを反射させる特性を有する。一方、可視光反射膜６６は、全可視光波長域にわたって光を反射させる特性を有する。可視光反射膜６６を構成する金属反射膜は、波長選択反射膜６４を構成する誘電体多層膜を囲んで設けられている。
【０１１７】
本実施形態の波長変換素子６０は透過型波長変換素子であるため、放熱部材６２には励起光Ｅを入射させるための開口部６２ｈが設けられている。第１の無機部材２１１と第２の無機部材２１２と波長変換部材２２とを含む波長変換部６８は、放熱部材６２の開口部６２ｈに嵌め込まれ、高熱伝導率の接着剤もしくは半田（図示略）により放熱部材６２に接合されている。これにより、波長変換部６８で発生した熱は、効率良く放熱部材６２に伝達され、排熱できるようになっている。
【０１１８】
光反射面２１ｒのうち、波長選択反射膜６４が設けられた領域は放熱部材６２の開口部６２ｈから外部に露出し、可視光反射膜６６が設けられた領域は放熱部材６２に接している。
その他の構成は、第１実施形態と同様である。
【０１１９】
本実施形態の波長変換素子６０において、励起光Ｅは、光反射面２１ｒ側の波長選択反射膜６４を透過して波長変換部材２２に入射する。波長変換部材２２から射出された蛍光光Ｙの振る舞いについては、第１実施形態と同様である。
【０１２０】
本実施形態においても、効率が高く、エテンデューの小さい波長変換素子６０を実現することができる、といった第１、第２実施形態と同様の効果が得られる。
【０１２１】
光反射面２１ｒの周縁部、すなわち傾斜が急な曲面部に誘電体多層膜を成膜すると、膜厚がばらついて反射特性が低下する虞がある。しかし、本実施形態においては、誘電体多層膜の代わりに金属反射膜を光反射面２１ｒの周縁部に設けているため、可視光反射膜６６を容易に形成することができ、反射特性の低下を低減できる。これにより、光反射面２１ｒの全てを誘電体多層膜で構成する場合に比べて、波長変換素子６０をより安価に提供することができる。
【０１２２】
また、本実施形態においては、透過型の波長変換素子を実現できるため、波長変換素子６０を、図６のような光学構成を有する第１光源装置１０４に適用することができる。
【０１２３】
なお、可視光反射膜６６として、金属反射膜に代えて、波長選択反射膜６４を構成する誘電体多層膜とは異なる種類の誘電体多層膜が用いられてもよい。この場合、金属反射膜が用いられた場合よりも反射率を高くできるため、高効率の波長変換素子を実現することができる。
【０１２４】
もしくは、本実施形態の構成に代えて、光反射面２１ｒの全域に波長選択反射膜６４を構成する１種類の誘電体多層膜が形成されていてもよい。すなわち、本実施形態の素子構成であれば、可視光反射膜６６の形成領域は放熱部材６２に覆われており、もともと励起光Ｅが入射しないため、可視光反射膜６６の形成領域に波長選択反射膜６４が形成されていても構わない。この構成を採用した場合、光反射面２１ｒの領域に応じて膜の種類を変えて成膜を行う必要がなく、波長変換素子を安価に提供することができる。
【０１２５】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば上記実施形態では、無機部材にＹＡＧセラミックスを用いたが、熱伝導率が高く、屈折率がＹＡＧの屈折率に近いアルミナを用いてもよい。アルミナは、光学異方性を持つため、ＹＡＧに比べて光の散乱性が高いが、熱伝導率はＹＡＧよりも高い(アルミナ：約３０Ｗ／ｍ・Ｋ、ＹＡＧ：約１０Ｗ／ｍ・Ｋ)。そのため、光源のエテンデューが多少大きくなっても、高い排熱性を必要とする用途の光源装置に適している。
【０１２６】
もしくは、無機部材として、屈折率がＹＡＧの屈折率に近いガラスを用いてもよい。ガラスは、硬度が高く、加工が難しいセラミックス材料に比べて、型加工や切削加工を容易に行うことができる。そのため、排熱性を多少犠牲にしても、安価であることが求められる光源装置に適している。
【０１２７】
また、上記実施形態においては、無機部材の光反射面に反射膜が形成された例を示したが、この構成に代えて、光反射面には必ずしも反射膜が形成されていなくてもよい。もしくは、放熱部材の材料に反射率の高い金属を用い、無機部材の光反射面に接する放熱部材を反射板として用いてもよい。また、光透過面には必ずしも反射防止膜が形成されていなくてもよい。
【０１２８】
また、上記実施形態においては、光反射面の全体が回転楕円体の形状を有し、光透過面の全体が球体の形状を有していたが、光反射面の一部が回転楕円体の形状を有し、光透過面の一部が球体の形状を有していてもよい。例えば、光反射面のうち、波長変換部材に近い中央部のみが回転楕円体の形状を有し、周縁部が回転楕円体以外の形状を有していてもよい。光透過面についても同様であり、光透過面のうち、波長変換部材に近い中央部のみが球体の形状を有し、周縁部が球体以外の形状を有していてもよい。
【０１２９】
その他、波長変換素子および光源装置を構成する各構成要素の数、形状、材料、配置等については、適宜変更が可能である。また、上記実施形態では、３つの光変調装置を備えるプロジェクターを例示したが、１つの光変調装置でカラー映像を表示するプロジェクターに本発明を適用することも可能である。さらに、光変調装置としては、上述した液晶パネルに限らず、例えばデジタルミラーデバイスなどを用いることもできる。
【０１３０】
その他、プロジェクターの各種構成要素の形状、数、配置、材料等については、上記実施形態に限らず、適宜変更が可能である。
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。
【符号の説明】
【０１３１】
１，５１…プロジェクター、１０…第１発光素子（発光素子）、２０，４０，６０…波長変換素子、２１…無機部材、２１ｒ…光反射面、２１ｔ…光透過面、２２…波長変換部材、２３，６２…放熱部材、１００，１０４…第１光源装置（光源装置）、２１１…第１の無機部材、２１２…第２の無機部材、２１３…第３の無機部材、４００Ｒ，４００Ｇ，４４０Ｂ…光変調装置、６００…投射光学系。
【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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