(57)【要約】【課題】高出力密度のレーザ光照射に対応する、蛍光出力の低下を抑制する蛍光体ホイールを提供する。【解決手段】蛍光体ホイールは、光透過性を有する基板と、基板上に積層され、励起光照射により蛍光を放つ蛍光体層と、を備えた板状の蛍光体ホイールであって、基板と蛍光体層との接触部分において、基板と蛍光体層とがお互いに不規則に入り組んだ構造を有している。【選択図】図２
2018189927.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性を有する基板と、
前記基板上に積層され、励起光照射により蛍光を放つ蛍光体層と、
を備えた板状の蛍光体ホイールであって、
前記基板と前記蛍光体層との接触部分において、前記基板と前記蛍光体層とがお互いに不規則に入り組んだ構造を持つことを特徴とする蛍光体ホイール。
【請求項２】
前記蛍光体層は、Ｃｅで賦活された酸化物材料で構成され、前記基板は、Ａｌ２Ｏ３で構成されている、請求項１に記載の蛍光体ホイール。
【請求項３】
前記酸化物材料は、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２またはＬｕ３Ａｌ５Ｏ１２からなる、請求項２に記載の蛍光体ホイール。
【請求項４】
前記蛍光体層の厚みは、５０μｍ以上、３５０μｍ以下である、請求項１から３のいずれか一項に記載の蛍光体ホイール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として蛍光体ホイールに関し、特に、高出力密度を有するレーザ光を用いて励起させ、蛍光を得るための蛍光体ホイールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、スクリーンや壁に向かって様々な映像を投影する装置が広く普及している。その装置の一つであるプロジェクタは、光源から出射された光をプロジェクタ内に搭載されている空間光変調素子により制御することで、映像信号に変換し投影している。
従来、プロジェクタの光源には大画面の映像を投影するために水銀蒸気中のアーク放電を利用して発光を得る超高圧水銀ランプ等の放電光源が一般的に使用されていた。この光源は、紫外域から可視域までの連続的なスペクトル光を放つことができる利点を有するが、その一方で瞬間的に点灯させることができないこと、光源の高輝度化に限界があるなどが問題として挙げられる。
【０００３】
このような状況の中でレーザ光と蛍光体を組み合わせた光源を備えたプロジェクタの展開が加速している。従来の光源と比較して、このレーザ光は瞬間的に点灯させることが可能であり、レンズを用いて集光することで回折限界まで光を絞ることができるため、さらなる高輝度化を実現することができる。このプロジェクタ内部には円形状の基板上に蛍光体層を形成した蛍光体ホイールが回転している。その蛍光体層部にプロジェクタ内部に構成された光学部材によって集光したレーザ光が照射されることで蛍光を放ち、この光を用いることによって高輝度を有する映像の投射を実現している。
しかしながら、レーザ光の出力密度を上げていくと微小な面積に光エネルギーが集中するため発熱量が増加する。この発熱量増加による蛍光体層の劣化が問題となっている。
【０００４】
上記問題を解決するために特許文献１には、光を透過させる基板と、基板の表面に塗布された蛍光体層と、蛍光体層を透過する光の光路を避けるように、蛍光体層よりも回転軸側である内側、および蛍光体層よりも回転軸の反対側である外側の少なくとも一方に貼り付けられた放熱板とで構成された蛍光体ホイールが開示されている。ここに示されているように、一般的な蛍光体ホイールでは、蛍光体粉末と、透光性を有する樹脂、いわゆる樹脂バインダ材料との混合材料であり、円形状基板の上に塗布することで蛍光体層を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−００８１７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、プロジェクタのさらなる高輝度化のために現状よりも高い出力密度を有するレーザ光が照射されると、蛍光体層において高熱が生じる。この熱によって透光性を有する樹脂は変色が進み、熱に耐えることができなくなると最終的に黒色に変化する現象が発生する。このため高い出力密度を有するレーザ光は、蛍光体粒子に照射される前に、変色した透光性を有する樹脂で吸収されるため、蛍光体粒子に到達するレーザ光の光量が減少する。その結果、蛍光体粒子から放射される光量すなわち蛍光出力の低下を引き起こし、高輝度な映像を投射することができないという問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、上記課題を解決するためになされたものであって、高出力密度のレーザ光照射に対応する、蛍光出力の低下を抑制する蛍光体ホイールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る蛍光体ホイールは、光透過性を有する基板と、
前記基板上に積層され、励起光照射により蛍光を放つ蛍光体層と、
を備えた板状の蛍光体ホイールであって、
前記基板と前記蛍光体層との接触部分において、前記基板と前記蛍光体層とがお互いに不規則に入り組んだ構造を持つことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る蛍光体ホイールによれば、樹脂バインダを用いることなく基板の上に直接に蛍光体層を積層している。そこで、高出力密度を有するレーザ光を蛍光体ホイールに照射しても、熱により変色する樹脂バインダ層が存在しないため、レーザ光の吸収が抑制される。よって、蛍光体層に照射されるレーザ出力が低下しないため、蛍光出力の低下を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１に係る蛍光体ホイールを上から見た平面図である。
【図２】実施の形態１に係る蛍光体ホイールの断面図である。
【図３】実施の形態１における蛍光体層と光透過性を有する基板との接触部の断面図である。
【図４】実施の形態１における蛍光体層にＣｅで賦活されたＹ３Ａｌ５Ｏ１２およびＣｅで賦活されたＬｕ３Ａｌ５Ｏ１２を選択し、光透過性を有する基板と組み合わせ、青色光を照射したときに得られる蛍光スペクトルを示す図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態１に係る蛍光体ホイールの作製プロセスを表す概略図である。
【図６】実施の形態１に係る蛍光体ホイールの作製時に用いる坩堝の底面図である。
【図７】実施の形態１に係る蛍光体ホイールの、高出力レーザ光照射時における蛍光体層と透光性を有する基板間の変色有無の評価および蛍光出力を測定するために使用するシステムの構成を表す概略図である。
【図８】実施の形態１に係る蛍光体ホイールの発光スポット径を測定するために使用するシステムの構成を表す概略図である。
【図９】特許文献１に記載の蛍光体ホイールを上から見た平面図である。
【図１０】特許文献１に記載の蛍光体ホイールの断面図である。
【図１１】特許文献１に記載の蛍光体ホイールにおける蛍光体層と光透過性を有する基板の接触部の断面拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（本発明に至った経緯）
本発明の優位性を示すために参考例に関して図を用いて説明する。図９は、特許文献１に記載の蛍光体ホイール１０１を上から見た平面図である。また、図１０は、特許文献１に記載の蛍光体ホイール１０１の断面図である。この蛍光体ホイール１０１は、光透過性を有する基板１０２と、基板１０２上に設けられた環状の蛍光体層１０３と、を備える。図１１は、特許文献１に記載の蛍光体ホイール１０１における光透過性を有する基板１０２と蛍光体層１０３との接触部の断面拡大図である。基板１０２と蛍光体層１０３との接触部において、基板１０２と蛍光体層１０３とはほぼフラットな界面で接している。また、蛍光体層１０３は、蛍光体粒子１０４と、透光性を有する樹脂１０５とを含む。
【００１２】
図１１に示すような特許文献１の蛍光体ホイール１０１において、蛍光体層１０３は、蛍光体粒子１０４と透光性を有する樹脂１０５から形成されている。よって、蛍光体層１０３と光透過性を有する基板１０２とは、図１１に示すように実質的に透光性を有する樹脂１０５がバインダ層となり互いに担持されている。したがって、蛍光体層１０３に光透過性を有する基板１０２方向からレーザ光が照射されると、蛍光体層１０３内の蛍光体粒子１０４がレーザ光を吸収し、そこから放射された光を用いることによって、スクリーン上へ映像を投射している。
【００１３】
よって、照射されたレーザ光は、光透過性を有する基板１０２を通過し、まず透光性を有する樹脂１０５に照射される。このとき透光性を有する樹脂１０５に高出力密度を有するレーザ光が照射されると、熱の発生に伴い透光性を有する樹脂１０５の変色が起こり、最終的に焦げて黒色になる現象が発生する。これは熱による樹脂バインダ層内の有機物が分解されることに起因するものである。よって、蛍光体粒子１０４に照射される前に黒色部にてレーザ光が吸収されるため、蛍光体粒子１０４に到達するレーザ光の光量が減少して、蛍光体粒子１０４からの蛍光出力が低下する。
【００１４】
本発明者は、そこで、図３に示すように、透光性を有する樹脂１０５を含まない構成にすることによって、レーザ光が吸収されることを抑制し、蛍光出力の低下を抑えることができることを見出し、本発明に係る蛍光体ホイールの構成に至った。つまり、本発明に係る蛍光体ホイールでは、樹脂を用いず、蛍光体層を基板上に積層している。
さらに、本発明に係る蛍光体ホイールにおいては、蛍光体層３と光透過性を有する基板２との接触部は、基板２と蛍光体層３とがお互いに不規則に入り組んだ構造を有している。ここで、お互いに不規則に入り組んだ構造とは、例えば、図３の実施の形態１に係る蛍光体ホイールにおける蛍光体層３と光透過性を有する基板２との接触部の断面拡大図に示す構造である。接触部において、基板２と蛍光体層３とが不規則に入り組んだ構造にすることで蛍光体層３と光透過性を有する基板２との接触面積を大きくすることができる。このため、蛍光体層３で発生する熱を効率よく光透過性を有する基板２に伝えることが可能となる。
【００１５】
第１の態様に係る蛍光体ホイールは、光透過性を有する基板と、
前記基板上に積層され、励起光照射により蛍光を放つ蛍光体層と、
を備えた板状の蛍光体ホイールであって、
前記基板と前記蛍光体層との接触部分において、前記基板と前記蛍光体層とがお互いに不規則に入り組んだ構造を持つことを特徴とする蛍光体ホイール。
【００１６】
第２の態様に係る蛍光体ホイールは、上記第１の態様において、前記蛍光体層は、Ｃｅで賦活された酸化物材料で構成され、前記基板は、Ａｌ２Ｏ３で構成されていてもよい。
【００１７】
第３の態様に係る蛍光体ホイールは、上記第２の態様において、前記酸化物材料は、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２またはＬｕ３Ａｌ５Ｏ１２からなってもよい。
【００１８】
第４の態様に係る蛍光体ホイールは、上記第１から第３のいずれかの態様において、前記蛍光体層の厚みは、５０μｍ以上、３５０μｍ以下であってもよい。
【００１９】
以下、本発明の実施の形態に係る蛍光体ホイールについて添付図面を参照しながら詳述する。
【００２０】
（実施の形態１）
＜蛍光体ホイール＞
図１は、実施の形態１に係る蛍光体ホイール１を上から見た平面図である。また、図２は、実施の形態１に係る蛍光体ホイール１の断面図である。
実施の形態１に係る蛍光体ホイール１は、光透過性を有する基板２と、基板２上に積層され、励起光照射により蛍光を放つことができる蛍光体層３と、を備えた板状の蛍光体ホイールである。この蛍光体ホイール１は、基板２と蛍光体層３との接触部分において、基板２と蛍光体層３とがお互いに不規則に入り組んだ構造を持つことを特徴とする。
【００２１】
実施の形態１に係る蛍光体ホイール１においては、蛍光体を分散させる樹脂バインダを用いることなく、基板２上に蛍光体層３を積層している。そこで、高出力密度を有するレーザ光を蛍光体ホイール１に照射しても、熱により変色する樹脂バインダ層が存在しないため、レーザ光の吸収が抑制される。そのため、蛍光体層３に照射されるレーザ出力が低下しないため、蛍光出力の低下を抑制することが可能となる。
さらに、この蛍光体ホイール１によれば、蛍光体層３と基板２との接触部は、基板２と蛍光体層３とがお互いに不規則に入り組んだ構造を有している。接触部において、上記構造にすることで蛍光体層３と基板２との接触面積を大きくすることができ、蛍光体層３で発生する熱を効率よく基板２に伝えることができる。
【００２２】
以下に、この蛍光体ホイール１を構成する構成部材について説明する。
【００２３】
＜基板＞
光透過性を有する基板２は、板状、例えば、円板状でありその中心に円形の開口部を有している。なお、円板状に限られず、多角形状であってもよい。この開口部は、蛍光体ホイール１を回転させるために必要なモータの軸を設置するために形成されており、この軸を中心として光透過性を有する基板２を回転させることができる。
【００２４】
＜蛍光体層＞
蛍光体層３は、光透過性を有する基板２の中心と実質的に同じ中心を有する環状の層であり、光透過性を有する基板２との接触部分において、基板２と蛍光体層３とがお互いに不規則に入り組んだ構造を有している。図３は、本発明の実施形態における蛍光体層３と光透過性を有する基板２との接触部の断面拡大図である。なお、接触部において、蛍光体層３と基板２とは、例えば、一方の母材（マトリクス）中に他方が不規則な島状に分布してもよい。あるいは、両者がそれぞれ櫛歯状に構成されていてもよい。
蛍光体層３に光透過性を有する基板２の方向、つまり、基板２の法線方向からレーザ光が照射されると、基板２を透過した光が蛍光体層３にて吸収され、蛍光体層３から蛍光を放つ。
【００２５】
蛍光体層３は、Ｃｅで賦活された酸化物材料で構成され、基板２は、Ａｌ２Ｏ３で構成されていることが望ましい。また、酸化物材料の中でもＹ３Ａｌ５Ｏ１２またはＬｕ３Ａｌ５Ｏ１２からなることが好ましい。Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２およびＬｕ３Ａｌ５Ｏ１２はＡｌ２Ｏ３と共晶組成を有するため、お互いに不規則に入り組んだ構造を得ることができる。
また、映像信号を出力するためには蛍光体に青色光を励起した際に可視域光に変換できることが求められる。図４に本発明の実施形態における蛍光体層３にＣｅで賦活されたＹ３Ａｌ５Ｏ１２またはＣｅで賦活されたＬｕ３Ａｌ５Ｏ１２を、光透過性を有する基板２と組み合わせ、青色光を照射したときに得られる蛍光スペクトルを示す。図４に示すように青色光励起により可視域光を発生させることができるため、映像信号を出力するために必要となる光の成分を得ることができる。よって、Ｃｅで賦活された酸化物材料の中でもＹ３Ａｌ５Ｏ１２およびＬｕ３Ａｌ５Ｏ１２が好ましい。
【００２６】
また、蛍光体層３の厚みは５０μｍ以上、３５０μｍ以下であることが好ましい。蛍光体層３の厚みが５０μｍ未満の場合には、青色光が蛍光体層３で十分に蛍光に変換されないため、蛍光出力が低下する。蛍光体層３の厚みが３５０μｍより大きい場合には、青色光が蛍光体層３で十分に変換されるものの、蛍光体層３の厚みが大きくなることによって蛍光体層３内での散乱効果が大きくなり蛍光が広がる。このように得られる蛍光が広がると大きな光学レンズで集光させることが必要となり、商品の適用には好ましくない。よって、蛍光体層３の厚みは５０μｍ以上、３５０μｍ以下であることが好ましい。
【００２７】
（蛍光体ホイールの製造方法）
以下、蛍光体ホイールの製造方法について、さらに具体的な説明をする。
本実施の形態１に係る蛍光体ホイール１を作製するために結晶引下げ装置を使用できる。図５（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態１における蛍光体ホイールの作製プロセスを表す概略図を示す。図５（ａ）は、原料粉末を融液７にした際の概略図である。図５（ｂ）は、坩堝５の底面に光透過性を有する基板２を接触させた際の概略図である。図５（ｃ）は、光透過性を有する基板２を引き下げ、蛍光体ホイール１を作製する際の概略図である。結晶引下げ装置は、加熱源として高周波コイル４を有しており、高周波誘導加熱の原理により、装置内に設置されている坩堝５が加熱される。坩堝５のみでは坩堝５内の温度を均一にすることが困難であるため、保温するために坩堝５の周囲は耐火材６で覆われている。
【００２８】
図６は、本発明の実施形態における蛍光体ホイールの作製時に用いる坩堝５の底面図である。坩堝５の底面には、融液が流れ出る穴８を設けている。つまり、坩堝５の底面は、蛍光体ホイール１の蛍光体層３の形状に相当する中空円形状になっており、その中空円部には複数の穴８が開いている。
（ａ）まず、坩堝５内に蛍光体層３の原料となる粉末を投入し、原料の融点以上に加熱すると図５（ａ）に示すように、原料粉末の融液７が生成される。
（ｂ）次に、図５（ｂ）に示すように、坩堝５の底面に光透過性を有する基板２を接触させる。この光透過性を有する基板２と坩堝５の底面を接触させると、融液７が坩堝５の底面部の穴８を通じて、光透過性を有する基板２上に濡れ広がる。この融液７は、光透過性を有する基板２上に坩堝５の底面部と同じ形状になるまで濡れ広がると、融液７自身の表面張力によって保持される。
（ｃ）上記の状態で図５（ｃ）に示すように、光透過性を有する基板２を引き下げ、自然冷却させると光透過性を有する基板２上の融液７が凝固し蛍光体層３となる。光透過性を有する基板２と融液７とを接触させた部分は、光透過性を有する基板２の表面部にて基板２と融液７との互いの成分が融解しており、冷却時はお互いが安定な状態（共晶点を持つ場合は共晶組成）にて凝固する。
以上の工程によって、蛍光体層３と光透過性を有する基板２との接触部分がお互いに不規則に入り組んだ構造を有する蛍光体ホイール１を作製することができる。
【００２９】
（実施例１〜５）
実施例１〜５では、Ｃｅで賦活されたＹ３Ａｌ５Ｏ１２を作製するために、純度９９．９％の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）粉末と酸化イットリウム粉末（Ｙ２Ｏ３）粉末、および酸化セリウム（ＣｅＯ２）を所定の比率にて混合し、窒素雰囲気にて１２００℃で２時間加熱し、Ｃｅで賦活されたＹ３Ａｌ５Ｏ１２の焼結体を得た。
この焼結体を坩堝５に入れ、高周波コイル４の出力を上昇させ、窒素雰囲気にて焼結体を融液７にした。このときの加熱温度は焼結体を完全に融解させ、かつ坩堝５の穴８から自重によって流れ出ないように、焼結体の融点に対して５０℃以上１００℃以下で制御した。
その後、光透過性を有する基板２を坩堝５の底部と接触させ、融液７を濡れ広がらせた後に徐々に光透過性を有する基板２を引き下げることで融液７を凝固させ、蛍光体層３を作製した。この蛍光体層３が所望の厚みになったことを確認した後に、坩堝５の加熱を停止して、融液７の流れが止まり蛍光体ホイール１を取り出すことができた。
作製した蛍光体ホイール１の蛍光体層３は、凹凸の表面を有していた。そこで、被加工物の高精度な平坦化を行うことができるサーフェイスプレーナ等の装置を利用して、蛍光体層３の厚みを均一にした。ここでの厚みとは、図２に示すように光透過性を有する基板２表面から蛍光体層３の表面までの距離とする。このようにして蛍光体層３の厚みが５０μｍ、１００μｍ、２００μｍ、３００μｍ、３５０μｍの蛍光体ホイール１を作製した。
【００３０】
（実施例６〜８）
実施例６〜８では、Ｃｅで賦活されたＬｕ３Ａｌ５Ｏ１２を作製するために、純度９９．９％の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）粉末と酸化ルテチウム粉末（Ｌｕ２Ｏ３）粉末、および酸化セリウム（ＣｅＯ２）を所定の比率にて混合し、窒素雰囲気にて１２００℃で２時間加熱し、Ｃｅで賦活されたＬｕ３Ａｌ５Ｏ１２の焼結体を得た。作製プロセスは実験例１〜５と同じであり、蛍光体層３の厚みが５０μｍ、２００μｍ、３５０μｍの蛍光体ホイール１を作製した。
【００３１】
（比較例１および比較例２）
比較例１及び比較例２では、実験例１〜５の原料および作製プロセスと同じであり、蛍光体層３の厚みが４０μｍ、４００μｍの蛍光体ホイール１を作製した。
【００３２】
（比較例３および比較例４）
比較例３及び比較例４では、実験例１〜５と実験例６〜８と同様に、Ｃｅで賦活されたＹ３Ａｌ５Ｏ１２およびＬｕ３Ａｌ５Ｏ１２の焼結体を作製した。その後、得られた蛍光物質をバインダ（樹脂材料）に混合させ、塗布することにより蛍光体ホイール１０１を作製した。
【００３３】
（蛍光体ホイールの評価および測定）
作製した蛍光体ホイールについては高出力レーザ光照射時における変色の有無を評価し、また蛍光出力、発光スポット径を測定した。
図７は、作製した蛍光体ホイールの高出力レーザ光照射時における変色の有無の評価および蛍光出力を測定するために使用したシステム２０の構成を表す概略図である。上記システム２０は、青色レーザ９、凸レンズ（ｆ２００）１０、平凸レンズ（ｆ７５）１１、青色光カットフィルタ１２、光出力検出器１３を備える。また、図８は、作製した蛍光体ホイールの発光スポット径を測定するために使用したシステム３０の構成を表す概略図である。この蛍光体ホイールの発光スポット径の測定システム３０は、青色レーザ９、凸レンズ（ｆ２００）１０、平凸レンズ（ｆ７５）１１、ビームプロファイラ１４を備える。
【００３４】
表１に、実施例及び比較例に係る蛍光体ホイールの、蛍光体層３および光透過性を有する基板２の構成、蛍光体層３の厚みをそれぞれ変化させたときに、高出力レーザ光照射時における変色の有無を評価し、また蛍光出力、発光スポット径を測定した結果をそれぞれ示す。
作製した蛍光体ホイールの高出力レーザ光照射時における変色の有無を評価するために、回転している蛍光体ホイールにレーザ光の出力密度が５０Ｗ／ｍｍ２になるよう照射し、変色の有無を確認した。
表１における変色の有無の項目において、目視により変色が確認できれば「あり」、目視により変色が確認できなければ「なし」と判定した。
【００３５】
また、作製した蛍光体ホイールの蛍光出力を測定するために蛍光体層３にレーザ光を照射し、発生した蛍光成分の光出力を測定した。ただし、使用した光出力検出器１３は検出値の上限が５０ｍＷである。よって、レーザ光の出力密度が５０Ｗ／ｍｍ２となるように照射した場合、蛍光成分の光出力は５０ｍＷ以上を超えるため正確に検出することができない。そこで、照射するレーザ光の出力密度を１．５Ｗ／ｍｍ２まで下げ、光出力検出器１３の検出上限を超えない範囲で蛍光成分の光出力を測定した。蛍光体ホイールからの光には蛍光成分の光だけではなく、青色レーザ９からの青色成分の光も透過する。そこで光出力検出器１３の手前に青色光カットフィルタ１２を設置し、蛍光成分の光のみ測定できるようにした。
【００３６】
表１における蛍光出力の項目において、光学製品に適用したときに必要となる３０．０ｍＷ以上を〇（良）、３０．０ｍＷ未満を×（不可）と判定した。
さらに、作製した蛍光体ホイールの発光スポット径を測定した。蛍光体ホイールからの光はビームプロファイラで検出するとガウシアン曲線を得ることができる。よって、発光スポット径はガウシアン曲線上のピーク強度値から１／ｅ２（１３．５％）に落ちたときの強度における幅として測定した。
表１における発光スポット径の項目において、光学製品に適用したときに必要な取出し効率を得ることができる０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下を〇（良）、それ以外を×（不可）と判定した。
最後に、総合評価として蛍光出力、発光スポット径それぞれの項目について、〇（良）が２つある場合は〇（良）とした。また、×（不可）が１つでもある場合は、他の項目がどのような結果であっても総合評価は×（不可）とした。なお、測定ができなかった項目があった場合には−（データなし）としている。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
（蛍光体ホイールの変色の有無）
実施例１から実施例８および比較例１と比較例２は、光透過性を有する基板２と蛍光体層３とが無機酸化物から形成されているのに対して、比較例３および比較例４は、蛍光体層１０３が蛍光体粒子１０４と透光性を有する樹脂１０５から形成されている。高出力密度のレーザ光を照射した際に比較例３および比較例４は、透光性を有する樹脂１０５が変色し、すぐに黒色に変化したのに対し、実施例１から実施例８および比較例１と比較例２について、変色は確認されなかった。これは比較例３および比較例４に使用されている透光性を有する樹脂中に含まれる有機物成分が、高出力レーザ光照射によって分解反応が起こるためである。一方、実施例１から実施例８および比較例１と比較例２は、光透過性を有する基板２と蛍光体層３とが無機酸化物から形成されているため、変色が起こらなかったと考えられる。
【００３９】
（蛍光出力と発光スポット径）
比較例３と比較例４については、前述のとおり、透光性を有する樹脂が黒色に変化したため、照射したレーザ光が吸収され蛍光出力を検出することができなかった。したがって、総合評価は×となる。
実施例１から実施例５と比較例１と比較例２とを比較する。
蛍光体層３の厚みが５０μｍ以上、３５０μｍ以下である、実施例１から実施例５については、蛍光出力および発光スポット径は良好である。よって総合評価は〇である。しかしながら、蛍光体層３の厚みが４０μｍである比較例１においては、厚みが小さいため発光スポット径は小さくなるが、励起光が蛍光体層３にて変換される確率が小さくなるため蛍光出力は低下する。一方、蛍光体層３の厚みが４００μｍである比較例２においては励起光が蛍光体層３にて変換される確率が大きくなり蛍光出力は増加するが、厚みが大きいため発光スポット径が大きくなる。よって比較例１と比較例２の総合評価は×となる。
上記の実施例に示すように、本実施例に係る蛍光体ホイールによれば、高出力密度を有するレーザ光を蛍光体ホイールに照射しても、熱により変色する樹脂バインダ層が存在しないため、レーザ光の吸収が抑制され、蛍光出力の低下を抑制することが可能となる。
【００４０】
さらに、本実施例に係る蛍光体ホイールによれば、接触部において、基板２と蛍光体層３とが不規則に入り組んだ構造にすることで蛍光体層３と光透過性を有する基板２との接触面積を大きくすることができる。このため、蛍光体層３で発生する熱を効率よく光透過性を有する基板２に伝えることが可能となる。
【００４１】
なお、本開示においては、前述した様々な実施の形態及び／又は実施例のうちの任意の実施の形態及び／又は実施例を適宜組み合わせることを含むものであり、それぞれの実施の形態及び／又は実施例が有する効果を奏することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
以上のように、本発明に係る蛍光体ホイールは、樹脂を用いることなく、基板上に蛍光体層を積層しているので樹脂の変色に起因する蛍光出力の低下を抑制することができる。そこで、高出力密度を有するレーザ光源を搭載したプロジェクタに用いる場合に適している。
【符号の説明】
【００４３】
１  蛍光体ホイール
２  光透過性を有する基板
３  蛍光体層
４  高周波コイル
５  坩堝
６  耐火材
７  融液
８  穴
９  青色レーザ
１０  凸レンズ（ｆ２００）
１１  平凸レンズ（ｆ７５）
１２  青色光カットフィルタ
１３  光出力検出器
１４  ビームプロファイラ
２０  蛍光出力測定システム
３０  発光スポット径測定システム
１０１  蛍光体ホイール
１０２  光透過性を有する基板
１０３  蛍光体層
１０４  蛍光体粒子
１０５  透光性を有する樹脂
【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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