(57)【要約】【課題】熱伝導率と光散乱特性とを両立可能な蛍光体を提供する。また、上述のような蛍光体を有する、波長変換素子、光源装置およびプロジェクターを提供する。【解決手段】セラミックス材料の焼結体からなる蛍光体であって、焼結体は、主相２としてＣｅ：Ｙ3Ａｌ5Ｏ12と、副相３として主相２とは屈折率の異なるセラミックス材料と、を含む。焼結体は結晶粒界を有するとともに、結晶粒界に気孔４を有する。【選択図】図１
2018053227.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックス材料の焼結体からなる蛍光体であって、
前記焼結体は、主相としてＣｅ：Ｙ3Ａｌ5Ｏ12と、副相として該主相とは屈折率の異な
るセラミックス材料と、を含み、
前記焼結体は結晶粒界を有するとともに、該結晶粒界に気孔を有する蛍光体。
【請求項２】
前記副相は、第１結晶粒としてＣｅ：ＹＡｌＯ3、ＣｅＯ2、Ｙ2Ｏ3、またはＣｅ：Ｙ2
Ｏ3を含む請求項１に記載の蛍光体。
【請求項３】
前記副相は、前記第１結晶粒とは異なる第２結晶粒をさらに備え、該第２結晶粒として
Ｃｅ：ＹＡｌＯ3、ＣｅＯ2、Ｙ2Ｏ3、またはＣｅ：Ｙ2Ｏ3を含む請求項２に記載の蛍光体
。
【請求項４】
前記副相は、Ｃｅ：ＹＡｌＯ3、ＣｅＯ2、またはＣｅ：Ｙ2Ｏ3を含み、
前記焼結体中のイットリウムの原子濃度［Ｙ］（ａｔ％）は、下記要件（ｉ）および（
ii）を満たす請求項２または３に記載の蛍光体。
（ｉ）０．６＜［Ｙ］
（ii）０．６＜［Ｒｅ］／［Ａｌ］≦０．６５２
（ただし、［Ｒｅ］はイットリウムの原子濃度とセリウムの原子濃度の和であり、［Ａｌ
］はアルミニウムの原子濃度である。）
【請求項５】
前記副相の周囲を前記主相が取り囲んでいる請求項１から４のいずれか１項に記載の蛍
光体。
【請求項６】
前記気孔は、鱗片状である請求項１から５のいずれか１項に記載の蛍光体。
【請求項７】
前記主相を構成する結晶粒および前記副相を構成する結晶粒は、粒状である請求項１か
ら６のいずれか１項に記載の蛍光体。
【請求項８】
前記主相と前記副相との合計体積量に対する前記主相の体積の割合は、９０体積％以上
１００体積％未満である請求項１から７のいずれか１項に記載の蛍光体。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の蛍光体を形成材料とする蛍光体層を有する波長
変換素子。
【請求項１０】
請求項９に記載の波長変換素子と、
前記波長変換素子が有する前記蛍光体層に励起光を照射する光源と、を有する光源装置
。
【請求項１１】
請求項１０に記載の光源装置と、
画像情報に応じて前記光源装置からの光を変調し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、を有するプロジェクター。
【請求項１２】
蛍光体層と、該蛍光体層の表面に設けられた光学機能層と、を有する波長変換素子であ
って、
前記蛍光体層は、第１結晶子としてセラミックス蛍光材料と、第２結晶子として該第１
結晶子とは屈折率の異なるセラミックス材料と、を含む焼結体からなり、
前記焼結体は結晶粒界を有するとともに、該結晶粒界に気孔を有する波長変換素子。
【請求項１３】
前記第１結晶子はＣｅ：Ｙ3Ａｌ5Ｏ12を含み、
前記第２結晶子はＣｅ：ＹＡｌＯ3、ＣｅＯ2、Ｙ2Ｏ3、Ｃｅ：Ｙ2Ｏ3またはＹＡｌＯ3
を含む請求項１２に記載の波長変換素子。
【請求項１４】
前記光学機能層は反射防止膜である請求項１２または１３に記載の波長変換素子。
【請求項１５】
前記光学機能層はダイクロイック膜である請求項１２または１３に記載の波長変換素子
。
【請求項１６】
前記光学機能層は反射膜である請求項１２または１３に記載の波長変換素子。
【請求項１７】
前記蛍光体層は、第３結晶子として前記第２結晶子とは異なるセラミックス材料をさら
に含み、
前記第３結晶子の屈折率は前記第１結晶子の屈折率とは異なっている
請求項１２から１６のいずれか１項に記載の波長変換素子。
【請求項１８】
請求項１２から１７のいずれか１項に記載の波長変換素子と、
前記波長変換素子が有する前記蛍光体層に励起光を照射する光源と、を有する光源装置
。
【請求項１９】
請求項１８に記載の光源装置と、
画像情報に応じて前記光源装置からの光を変調し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、を有するプロジェクター。
【請求項２０】
励起光を射出する光源と、
前記励起光によって励起されて蛍光を射出する蛍光体層を有する波長変換素子と、
前記光源と前記波長変換素子との間における前記励起光の光路上に配置され、前記励起
光を前記蛍光体層に向けて集光する集光光学系と、を有し、
前記蛍光体層は、第１結晶子としてセラミックス蛍光材料と、第２結晶子として該第１
結晶子とは屈折率の異なるセラミックス材料と、を含む焼結体からなる光源装置。
【請求項２１】
前記第１結晶子は、Ｃｅ：Ｙ3Ａｌ5Ｏ12を含み、
前記第２結晶子は、ＹＡｌＯ3を含む請求項２０に記載の光源装置。
【請求項２２】
請求項２０または２１に記載の光源装置と、
画像情報に応じて前記光源装置からの光を変調し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、を有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、蛍光体、波長変換素子、光源装置およびプロジェクターに関するものである
。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、蛍光体から射出された蛍光を照明光として利用する光源装置が記載さ
れている。その蛍光体は、有機材料からなるバインダーと、バインダー中に分散された蛍
光体粒子とを備えている。しかし、有機材料の耐熱性は無機材料よりも低いため、励起光
として高強度のレーザー光が照射されると、バインダーは熱によって劣化する。
【０００３】
特許文献２には、有機材料を含まない無機蛍光体が開示されている。その無機蛍光体は
複数の蛍光体粒子が焼結されてなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２７７５１６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】
しかし、上記特許文献２の蛍光体は、複数の気孔を有していることから、蛍光体粒子の
熱伝導率と比べると、蛍光体の熱伝導率は低い。そのため、励起光として高強度のレーザ
ー光が照射されると、蓄熱してしまい、蛍光体粒子の発光効率が低下する。さらに、蛍光
体は気孔が多いほど割れやすいため。熱応力により蛍光体が割れる可能性がある。たとえ
ば、高強度の励起光を照射すると、面内温度差によって大きな熱応力が発生する。また、
蛍光体を点光源として利用するために、励起光を狭い領域に集束させて照射すると、励起
光の照射位置では蛍光体は高温となり、大きな熱応力が発生する。
【０００６】
複数の気孔を有する蛍光体を、例えば研磨によって一定の厚さの蛍光体層に加工した場
合、蛍光体層の表面に気孔が露出することが避けられない。そのため、蛍光体層の表面に
は、気孔に起因する「くぼみ」が存在している。特許文献１に記載された光源装置におい
て、蛍光体層の表面には、光の利用効率を向上させるために誘電体多層膜等の光学機能層
が設けられることがある。しかし、表面にくぼみを有している特許文献２の蛍光体層に光
学機能層を形成する場合、くぼみの部分では意図した状態で光学機能層を形成することが
困難であり、意図した特性の光学機能層を形成することが困難である。
【０００７】
一方で気孔は、蛍光体内部で発せられた蛍光を散乱する機能を有している。蛍光体内部
における光散乱機能は、蛍光体内部で発せられた蛍光の取出し効率を高めて蛍光を効率的
に利用するために必要である。気孔を減らすと蛍光体内の散乱源が減少するため、蛍光の
利用効率が低下するだけでなく、蛍光の射出領域が拡大して、後段の光学系による蛍光の
利用効率が低下する。
【０００８】
また、蛍光体の量子収率を向上させることが望まれている。
【０００９】
本発明は、上記の課題の少なくとも一つが解決された蛍光体を提供することを目的とす
る。また、本発明は、上述のような蛍光体を有する、波長変換素子、光源装置およびプロ
ジェクターを提供することをあわせて目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１態様は、セラミックス材料の焼結体からなる蛍光体であって、前記焼結体
は、主相としてＣｅ：Ｙ3Ａｌ5Ｏ12と、副相として該主相とは屈折率の異なるセラミック
ス材料と、を含み、前記焼結体は結晶粒界を有するとともに、該結晶粒界に気孔を有する
蛍光体を提供する。
第１態様に係る蛍光体においては、副相が好適に光散乱源として機能する。具体的には
、主相と副相との境界が光散乱源として機能する。そのため、第１態様に係る焼結体にお
いては、副相を含まない焼結体においてよりも気孔量を少なくすることができる。つまり
、熱伝導率を高くすることができる。よって、熱伝導率と光散乱特性とを両立させること
が可能である。
【００１１】
第１態様において、前記副相は、第１結晶粒としてＣｅ：ＹＡｌＯ3、ＣｅＯ2、Ｙ2Ｏ3
、またはＣｅ：Ｙ2Ｏ3を含んでもよい。
この構成によれば、蛍光体の量子収率は蛍光体が副相を含まない場合よりも高い。また
、副相が好適に散乱源として機能する。
【００１２】
第１態様において、前記副相は、前記第１結晶粒とは異なる第２結晶粒をさらに備え、
該第２結晶粒としてＣｅ：ＹＡｌＯ3、ＣｅＯ2、Ｙ2Ｏ3、またはＣｅ：Ｙ2Ｏ3を含んでも
よい。
この構成によれば、副相が好適に散乱源として機能する。
【００１３】
第１態様において、前記副相は、Ｃｅ：ＹＡｌＯ3、ＣｅＯ2、またはＣｅ：Ｙ2Ｏ3を含
み、前記焼結体中のイットリウムの原子濃度［Ｙ］（ａｔ％）は、下記要件（ｉ）および
（ii）を満たしてもよい。
（ｉ）０．６＜［Ｙ］
（ii）０．６＜［Ｒｅ］／［Ａｌ］≦０．６５２
ただし、［Ｒｅ］は、イットリウムの原子濃度とセリウムの原子濃度の和であり、［Ａ
ｌ］はアルミニウムの原子濃度である。
この構成によれば、副相を焼結体中に確実に形成することができる。さらに、蛍光体を
十分に緻密化し、気孔量を低減することができるので、蛍光を発する主相と、散乱源とし
て機能する副相との量のバランスに優れ、高品質な蛍光体とすることができる。
【００１４】
第１態様において、前記副相の周囲を前記主相が取り囲んでいてもよい。
この構成によれば、主相と副相とが異なる結晶粒として存在し、それぞれの機能を好適
に発揮することができる。
【００１５】
第１態様において、前記気孔は鱗片状であってもよい。
気孔が鱗片状であると、同じ体積の球状の気孔と比べて表面積が大きいため、蛍光体の
内部を進行する光が気孔に当たりやすく、より散乱しやすくなる。
【００１６】
第１態様において、前記主相を構成する結晶粒および前記副相を構成する結晶粒は、粒
状であってもよい。
この構成によれば、蛍光体の製造が容易である。
【００１７】
第１態様において、前記主相と前記副相との合計体積量に対する前記主相の体積の割合
は、９０体積％以上１００体積％未満であってもよい。
この構成によれば、蛍光を発する主相と、散乱源として機能する副相との量のバランス
に優れ、高品質な蛍光体とすることができる。
【００１８】
本発明の第２態様は、上記の蛍光体を形成材料とする蛍光体層を有する波長変換素子を
提供する。
この構成によれば、波長変換素子は上述の蛍光体を備えているため、熱によるダメージ
を受けにくく、且つ所望の光散乱特性を備えている。
【００１９】
本発明の第３態様は、上記の波長変換素子と、前記波長変換素子が有する前記蛍光体層
に励起光を照射する光源と、を有する光源装置を提供する。
この構成によれば、光源装置は上述の蛍光体を備えているため、熱によるダメージを受
けにくい。
【００２０】
本発明の第４態様は、前記光源装置と、画像情報に応じて前記光源装置からの光を変調
し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、を有するプロジ
ェクターを提供する。
この構成によれば、プロジェクターは上述の蛍光体を備えているため、熱によるダメー
ジを受けにくい。
【００２１】
本発明の第５態様は、蛍光体層と、該蛍光体層の表面に設けられた光学機能層と、を有
する波長変換素子を提供する。蛍光体層は、第１結晶子としてセラミックス蛍光材料と、
第２結晶子として該第１結晶子とは屈折率の異なるセラミックス材料と、を含む焼結体か
らなる。前記焼結体は結晶粒界を有するとともに、該結晶粒界に気孔を有する。
第５態様に係る波長変換素子においては、第２結晶子が好適に散乱源として機能する。
具体的には、第１結晶子と第２結晶子との境界が光散乱源として機能する。そのため、第
５態様に係る焼結体においては、第２結晶子を含まない焼結体においてよりも気孔量を少
なくすることができる。つまり、気孔が蛍光体層の表面に露出することで形成されるくぼ
みの量を少なくすることができる。そのため、蛍光体層の表面に形成された光学機能層に
欠陥が生じ難い。
【００２２】
第５態様において、前記第１結晶子は、Ｃｅ：Ｙ3Ａｌ5Ｏ12を含み、前記第２結晶子は
、Ｃｅ：ＹＡｌＯ3、ＣｅＯ2、Ｙ2Ｏ3、Ｃｅ：Ｙ2Ｏ3またはＹＡｌＯ3を含んでもよい。
この構成によれば、蛍光体の量子収率は蛍光体が副相を含まない場合よりも高い。また
、第２結晶子が好適に散乱源として機能する。
【００２３】
第５態様において、前記光学機能層は反射防止膜であってもよい。
この構成によれば、欠陥が少なく高い反射防止機能を有する反射防止膜を表面に備えた
波長変換素子とすることができる。
【００２４】
第５態様において、前記光学機能層はダイクロイック膜であってもよい。
この構成によれば、欠陥が少なく高い波長選択機能を有するダイクロイック膜を表面に
備えた波長変換素子とすることができる。そのため、蛍光体層で生成された蛍光が所望の
方向に射出される。
【００２５】
第５態様において、前記光学機能層は反射膜であってもよい。
この構成によれば、欠陥が少なく高い反射機能を有する反射膜を表面に備えた波長変換
素子とすることができる。そのため、蛍光体層で生成された蛍光が所望の方向に射出され
る。
【００２６】
第５態様において、前記蛍光体層は、第３結晶子として前記第２結晶子とは異なるセラ
ミックス材料をさらに含み、前記第３結晶子の屈折率は前記第１結晶子の屈折率とは異な
っていてもよい。
この構成によれば、第３結晶子も好適に散乱源として機能する。
【００２７】
本発明の第６態様は、上記の波長変換素子と、前記波長変換素子が有する前記蛍光体層
に励起光を照射する光源と、を有する光源装置を提供する。
この構成の光源装置は、上述のような波長変換素子を有するため、高輝度な光を射出す
ることができる。
【００２８】
本発明の第７態様は、上記の光源装置と、画像情報に応じて前記光源装置からの光を変
調し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、を有するプロ
ジェクターを提供する。
この構成のプロジェクターは、上述の光源装置を備えているため、高輝度な映像を投写
することができる。
【００２９】
本発明の第８態様は、励起光を射出する光源と、前記励起光によって励起されて蛍光を
射出する蛍光体層を有する波長変換素子と、前記光源と前記波長変換素子との間における
前記励起光の光路上に配置され、前記励起光を前記蛍光体層に向けて集光する集光光学系
と、を有し、前記蛍光体層は、第１結晶子としてセラミックス蛍光材料と、第２結晶子と
して該第１結晶子とは屈折率の異なると、を含む焼結体からなる光源装置を提供する。
第８態様に係る光源装置においては、第２結晶子が好適に散乱源として機能する。具体
的には、第１結晶子と第２結晶子との境界が光散乱源として機能する。そのため、第８態
様に係る焼結体においては、第２結晶子を含まない焼結体においてよりも気孔量を少なく
することができる。つまり、熱伝導率を増加させることができる。そのため、蛍光体層の
温度上昇が低減され、蛍光体層が破損しにくい。
【００３０】
第８態様において、前記第１結晶子は、Ｃｅ：Ｙ3Ａｌ5Ｏ12を含み、前記第２結晶子は
、ＹＡｌＯ3を含んでもよい。
ＹＡｌＯ3（以下、ＹＡＰ）が含まれる焼結体では、ＹＡＰを含まない場合と比較して
、焼結体を製造する際、第１結晶子および第２結晶子の結晶子径が小さくなる傾向にある
。焼結体は、焼結体を構成する結晶子の結晶子径が小さいと、曲げ強度が高い。そのため
、上記構成によれば、熱応力による破損が起こりにくい。
【００３１】
本発明の第９態様は、上記の光源装置と、画像情報に応じて前記光源装置からの光を変
調し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、を有するプロ
ジェクターを提供する。
この構成のプロジェクターは、上述の光源装置を備えているため、信頼性が高い。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】第１実施形態の蛍光体の一例を示すＳＥＭ写真である。
【図２Ａ】従来の蛍光体に励起光を照射したときの発光の様子を示す模式図である。
【図２Ｂ】第１実施形態の蛍光体に励起光を照射したときの発光の様子を示す模式図である。
【図３】第１実施形態に係るプロジェクター１０００を示す模式図である。
【図４Ａ】第１実施形態に係る波長変換素子を示す模式図である。
【図４Ｂ】図４Ａに示した波長変換素子のＡ１−Ａ１断面図である。
【図５Ａ】副相や気孔を含まない無機蛍光体におけるにじみの様子を示す模式図である。
【図５Ｂ】第１実施形態の蛍光体におけるにじみの様子を示す模式図である。
【図６】にじみについて説明するための発光プロファイルの例である。
【図７】にじみ量と波長変換素子から発せられる蛍光の量との関係を模式的に示すグラフである。
【図８】にじみ量と液晶光変調装置の大きさとの関係を示すグラフである。
【図９】にじみ量と結晶粒の平均結晶粒径との関係を示すグラフである。
【図１０】にじみ量と焼結助剤の質量（Ｓｉ含有量）との関係を示すグラフである。
【図１１】第１実施形態の変形例のプロジェクター１００６について説明する模式図である。
【図１２Ａ】第１実施形態の変形例に係る波長変換素子を示す模式図である。
【図１２Ｂ】図１２Ａに示した波長変換素子のＡ２−Ａ２断面図である。
【図１３】第１実施形態の光源装置１５００を示す模式図である。
【図１４】第２実施形態に係るプロジェクターを示す模式図である。
【図１５Ａ】第２実施形態に係る波長変換素子を示す模式図である。
【図１５Ｂ】図１５Ａに示した波長変換素子のＸＶｂ−ＸＶｂ矢視断面図である。
【図１６】第２結晶子を含まない蛍光体層を有する波長変換素子を示す図である。
【図１７】第２実施形態の波長変換素子の様子を示す図である。
【図１８】第２実施形態の変形例のプロジェクターについて説明する模式図である。
【図１９Ａ】第２実施形態の変形例に係る波長変換素子を示す模式図である。
【図１９Ｂ】図１９Ａに示した波長変換素子のＸＩＸｂ−ＸＩＸｂ矢視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
［第１実施形態］
以下、図を参照しながら、本実施形態に係る蛍光体、波長変換素子、光源装置およびプ
ロジェクターについて説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくす
るため、各構成要素の寸法や比率などは適宜異ならせてある。
【００３４】
図１は、本実施形態の蛍光体の一例を示すＳＥＭ写真であり、反射電子像（ＢＳＥ像）
である。本実施形態の蛍光体１は、セラミックス材料の焼結体からなる。
蛍光体１は、主相２としてＣｅ：Ｙ3Ａｌ5Ｏ12（以下、「Ｃｅ：ＹＡＧ」と称する）を
含み、副相３として２種類のセラミックス材料を含んでいる。２種類のセラミックス材料
は、Ｃｅ：ＹＡｌＯ3（以下、「Ｃｅ：ＹＡＰ」と称する）およびＣｅ：Ｙ2Ｏ3である。
さらに、蛍光体１は複数の気孔４を含んでいる。
図１において、Ｃｅ：Ｙ2Ｏ3からなる結晶粒を符号ＹＯで示す。ＢＳＥ像において、Ｃ
ｅ：ＹＡＧとＣｅ：ＹＡＰとを識別することは容易ではないため、図１においては、Ｃｅ
：ＹＡＧからなる結晶粒とＣｅ：ＹＡＰからなる結晶粒とをそれぞれ符号ＧＰで示した。
蛍光体１は結晶粒界を有するとともに、結晶粒界に気孔４を有している。
【００３５】
Ｃｅ：ＹＡＰは特許請求の範囲に記載の第１結晶粒に相当し、Ｃｅ：Ｙ2Ｏ3は特許請求
の範囲に記載の第２結晶粒に相当する。第２結晶粒の形成材料は第１結晶粒の形成材料と
は異なっている。以下、本明細書において、主相２を構成する結晶粒を結晶粒２ａと称し
、副相３を構成する結晶粒を結晶粒３ａと称する。
【００３６】
Ｃｅ：ＹＡＧは、励起光を照射することにより黄色の蛍光を発する黄色蛍光体である。
主相２は、Ｃｅ：ＹＡＧからなる複数の結晶粒２ａが焼結して形成されている。
【００３７】
副相３は、主相２とは異なる形成材料からなる。本実施形態では、副相３の形成材料は
Ｃｅ：ＹＡＰおよびＣｅ：Ｙ2Ｏ3であるが、これに限定されない。形成材料は例えば、Ａ
ｌ2Ｏ3、ＣｅＯ2、Ｙ2Ｏ3、ＹＡＰであってもよい。Ａｌ2Ｏ3、ＣｅＯ2、Ｙ2Ｏ3は、後述
するようにＣｅ：ＹＡＧを合成する際に用いる出発物質である。副相３は、１種類の形成
材料からなっていてもよいし、本実施形態のように複数の形成材料からなっていてもよい
。なお、主相２と第１結晶粒と第２結晶粒のうち少なくとも一つが、出発物質などに含ま
れている金属不純物を含んでいてもよい。
【００３８】
上述した各材料の屈折率は、Ｃｅ：ＹＡＧ（１．８３）、Ａｌ2Ｏ3（１．７６）、Ｃｅ
：ＹＡＰ（１．９３）、ＣｅＯ2（２．２）、Ｙ2Ｏ3（１．８７）、Ｃｅ：Ｙ2Ｏ3（１．
８７〜２．２）、ＹＡＰ（１．９３）である。Ｃｅ：Ｙ2Ｏ3の屈折率は、Ｃｅの含有量に
よって異なる。Ｃｅ：ＹＡＰの屈折率およびＣｅ：Ｙ2Ｏ3の屈折率は、主相２（Ｃｅ：Ｙ
ＡＧ）の屈折率とは異なっているため、副相３は好適に散乱源として機能する。
【００３９】
なお、副相３を構成するこれらの物質の熱伝導率はＣｅ：ＹＡＧと同等であるため、蛍
光体１が副相３を有していても蛍光体１の熱伝導率が大きく低下することはない。
【００４０】
結晶粒２ａおよび結晶粒３ａは、粒状であることが好ましい。このような構成であれば
、蛍光体の製造が容易である。ここで、本実施形態において「粒状」とは、ＳＥＭ写真に
おける結晶粒の形状を矩形で近似した場合、長辺に対する短辺の比が０．３以上のものを
指す。結晶粒２ａの平均結晶粒径は、０．８μｍ以上１．２μｍ以下であることが好まし
い。
【００４１】
結晶粒３ａについては、蛍光体１の厚みが２００μｍである場合、０．５μｍ以上２０
μｍ以下であるとよい。結晶粒３ａがＣｅ：ＹＡＰからなる場合、結晶粒３ａの平均結晶
粒径は、０．８μｍ以上１．２μｍ以下であることが好ましい。また、結晶粒３ａがＣｅ
Ｏ2またはＣｅ：Ｙ2Ｏ3からなる場合、結晶粒３ａの平均結晶粒径は、０．３３μｍ以上
０．５μｍ以下であることが好ましい。
【００４２】
また、結晶粒２ａはフィルム状でもよい。結晶粒２ａの形状がフィルム状である場合、
結晶粒２ａの表面積が大きくなり、後述するように、光を散乱させやすくなるため好まし
い。同様の理由で、結晶粒３ａはフィルム状でもよい。
【００４３】
ここで、本実施形態において結晶粒２ａ，３ａの平均結晶粒径は、以下のようにして求
める。
【００４４】
まず、蛍光体１を破断し、破断面についてＳＥＭのＢＳＥ像を撮像する。その際、１視
野に結晶粒がおよそ５０個程度含まれるような倍率で撮像する。
【００４５】
次いで、得られたＳＥＭ写真に基づいて、結晶粒界に沿って各結晶粒を区別する画像処
理を行う。
【００４６】
次いで、画像処理後のＳＥＭ写真から各結晶粒の面積を求め、各結晶粒について求めた
面積と等しい面積を持つ円の直径である円相当径を算出する。得られた円相当径について
算術平均することで、平均結晶粒径を求める。
【００４７】
気孔４は、鱗片状であることが好ましい。ここで、本実施形態において「鱗片状」とは
、ＳＥＭ写真における気孔の形状を矩形で近似した場合、長辺に対する短辺の比が０．３
より小さいものを指す。しかし、気孔４は、長辺に対する短辺の比が０．３以上であって
もよい。
【００４８】
後述するように、気孔４は蛍光体１の内部を進行する光を反射や屈折させることにより
散乱させる機能を有している。そのため、気孔４が鱗片状であると、同じ体積の球状の気
孔と比べて表面積が大きいため、蛍光体１の内部を進行する光が気孔４に当たりやすく、
より散乱しやすくなる。なお、「蛍光体１の内部を進行する光」には、蛍光体１に入射し
た励起光と、蛍光体１が発した蛍光との両方を含む。
【００４９】
蛍光体１が気孔４を含むと、蛍光体１に気孔４を含まない場合と比べて熱伝導率が低い
。一方で、気孔４には、蛍光体１の内部を進行する光を散乱させる機能がある。そのため
、気孔量ρは、蛍光体１に要求される物性、すなわち熱伝導率と光散乱特性とに応じて設
定するとよい。気孔量ρについては後で説明する。
【００５０】
蛍光体１の蓄熱による影響を低減するためには、熱伝導率は２５℃において９Ｗ／ｍ・
ｋ以上であることが好ましい。このような熱伝導率を実現するためには、気孔量ρは０．
０１％以上５％未満であることが好ましい。
【００５１】
蛍光体１は、主相２の体積のほうが副相３の体積よりも多い。図１に示すように、副相
３の周囲を主相２が取り囲んでいる。すなわち、副相３は、主相２の結晶粒界に存在して
いる。主相２と副相３とは互いに異なる結晶粒として存在しており、それぞれの機能を好
適に発揮することができる。
【００５２】
Ｘ線回折を用いて、蛍光体１に含まれるＣｅ：ＹＡＧ、Ｃｅ：ＹＡＰおよびＣｅ：Ｙ2
Ｏ3の各比率を測定した。その結果、Ｃｅ：ＹＡＧは９１．８体積％、Ｃｅ：ＹＡＰは５
．７体積％、Ｃｅ：Ｙ2Ｏ3は２．５体積％であった。
【００５３】
蛍光体１においては、主相２と副相３との合計体積に対する主相２の体積の割合は、９
０体積％以上１００体積％未満であることが好ましい。このような体積比であれば、蛍光
を発する主相２と、散乱源として機能する副相３との量のバランスに優れ、高品質な蛍光
体とすることができる。
【００５４】
また、蛍光体１を構成する焼結体において、焼結体中のイットリウムの原子濃度（ａｔ
％）は、下記要件（ｉ）および（ii）を満たすことが好ましい。なお、下記要件（ｉ）お
よび（ii）において［Ｙ］は、イットリウムの原子濃度を示す。［Ｒｅ］は、イットリウ
ムの原子濃度とセリウムの原子濃度との和を示す。［Ａｌ］は、アルミニウムの原子濃度
を示す。なお、各原子濃度は、焼結体における金属原子の全量に対する濃度を示す。
（ｉ）０．６＜［Ｙ］
（ii）０．６＜［Ｒｅ］／［Ａｌ］≦０．６５２
【００５５】
Ｃｅ：ＹＡＧの母体結晶であるＹＡＧ（Ｙ3Ａl5Ｏ12）の化学量論から算出した［Ｙ］
の値は０．６である。したがって、条件（ｉ）は、蛍光体１が化学量論から算出した量よ
りも過剰のイットリウム原子を含んでいることを示している。当該化学量論よりも過剰に
含まれているイットリウム原子は、副相３を構成している。つまり、条件（ｉ）を満たす
ことによって、副相３を蛍光体１中に確実に形成することができる。
【００５６】
条件（ii）における下限について説明する。［Ｒｅ］／［Ａｌ］の値が０．６以下であ
ると、副相として基本的にはＡｌ2Ｏ3が生成される。詳しくは後で説明するが、副相とし
てＡｌ2Ｏ3を含んでいる蛍光体の量子収率は、副相を含まない蛍光体の量子収率よりも低
い。よって、［Ｒｅ］／［Ａｌ］の値は０．６よりも大きいことが好ましい。
【００５７】
条件（ii）における上限については後で詳しく説明するが、［Ｒｅ］／［Ａｌ］≦０．
６５２とすることで、焼結体の焼結温度が一般的な焼結炉の耐熱温度を超えないようにす
ることができる。そのため、得られる蛍光体を十分に緻密化し、気孔量を低減することが
でき、蛍光を発する主相と、散乱源として機能する副相との量のバランスに優れ、高品質
な蛍光体とすることができる。
【００５８】
なお、本明細書において「気孔量」とは、蛍光体の体積に対する複数の気孔の総体積の
割合を指している。気孔量ρは下記のようにして求めることができる。
【００５９】
蛍光体の体積をＶ0とし、蛍光体に含まれる複数の気孔の総体積をＶ2とする。気孔量ρ
は式（１）で与えられる。
ρ＝Ｖ2／Ｖ0      …（１）
【００６０】
また、蛍光体の質量をＷとすれば、蛍光体の密度ρ1は式（２）によって与えられる。
ρ1＝Ｗ／Ｖ0      …（２）
なお、蛍光体の体積Ｖ0と蛍光体の質量Ｗとは測定可能である。
【００６１】
ここで、Ｘ線結晶回折を用いて、主相の組成、副相の組成、主相と副相との体積比を求
める。Ｘ線結晶回折によって得られた結果と、主相の理論密度と副相の理論密度とを用い
て、蛍光体自身の理論密度ρ2を求める。
【００６２】
理論密度ρ2は、Ｖ0，Ｖ2、Ｗを用いて式（３）で表すことができる。また、式（３）
から、体積Ｖ2は下記式（４）のように表される。
ρ2＝Ｗ／（Ｖ0−Ｖ2）      …（３）
Ｖ2＝Ｖ0−Ｗ／ρ2      …（４）
【００６３】
上記式（１）、（２）、（４）から、気孔量ρは、式（５）で表すことができる。すな
わち、実測密度ρ1および理論密度ρ2を用いて、式（５）から気孔量ρを求めることがで
きる。
ρ＝１−ρ1／ρ2      …（５）
【００６４】
以上のような構成の蛍光体１では、次のような発光挙動を示す。図２Ａは副相３を含ま
ない従来の蛍光体１Ｘに励起光を照射したときの発光の様子を示す模式図であり、図２Ｂ
は、本実施形態の蛍光体１に励起光を照射したときの発光の様子を示す模式図である。蛍
光体１Ｘと蛍光体１とはいずれも、主相２としてＣｅ：ＹＡＧを有しているとする。
【００６５】
図２Ａに示す蛍光体１Ｘにおいては、例えば青色レーザ光である励起光Ｂを照射すると
、蛍光体１Ｘの主相２が励起光Ｂの一部を吸収し、黄色の蛍光ＹＬを等方的に射出する。
蛍光ＹＬは、蛍光体１Ｘの内部に存在する複数の気孔４において屈折や反射し、進行方向
を変えながら（散乱しながら）進行し、蛍光体１の外部に射出される。
【００６６】
また、励起光Ｂのうち、主相２に吸収されなかった残部は、蛍光体１Ｘを透過する。そ
の際、蛍光ＹＬと同様に複数の気孔４において屈折や反射することによって、散乱しなが
ら蛍光体１Ｘを透過する。これにより、蛍光体１Ｘからは、励起光Ｂと蛍光ＹＬとが混色
した白色光が射出される。
【００６７】
しかし、蛍光体１Ｘでは、励起光Ｂや蛍光ＹＬを十分に散乱させるために多数の気孔４
が形成されているため、主相２を構成するＣｅ：ＹＡＧの熱伝導率と比べると、蛍光体１
Ｘ全体の熱伝導率が低い。そのため、励起光Ｂとして高強度のレーザー光が照射されると
、蛍光体１Ｘは蓄熱してしまい、熱によるダメージを受けるおそれがある。例えば、蛍光
体１Ｘの発光効率が低下する。
【００６８】
対して、図２Ｂに示す蛍光体１では、主相２とは屈折率が異なる副相３（複数の結晶粒
３ａ）が含まれている。副相３は、励起光Ｂや蛍光ＹＬを屈折または反射により散乱させ
ることができる。そのため、蛍光体１では、励起光Ｂや蛍光ＹＬを散乱させる能力は蛍光
体１Ｘと同等としながらも、気孔量ρを減らすことができる。
【００６９】
すなわち、副相３が好適に散乱源として機能するため、気孔量ρを減らすことができ、
蛍光体１Ｘよりも熱伝導率を増加させることができる。そのため、熱伝導率と光学的な性
質とを両立可能な蛍光体１とすることができる。
【００７０】
発明者らは、副相３を含まない蛍光体Ａと、副相３を含む蛍光体Ｂおよび蛍光体Ｃを作
成して、それらの量子収率を測定した。蛍光体Ａ、蛍光体Ｂおよび蛍光体Ｃの各主相２は
いずれもＣｅ：ＹＡＧとした。蛍光体Ｂの副相３はＣｅ：ＹＡＰおよびＣｅ：Ｙ2Ｏ3とし
、蛍光体Ｃの副相３はＡｌ2Ｏ3とした。蛍光体Ｂにおいて、［Ｒｅ］／［Ａｌ］の値を０
．６３とし、Ｃｅ：ＹＡＧとＣｅ：ＹＡＰとＣｅ：Ｙ2Ｏ3の体積比を９０：９：１とした
。蛍光体Ｃにおいては、［Ｒｅ］／［Ａｌ］の値を０．５８とし、Ｃｅ：ＹＡＧとＡｌ2
Ｏ3の体積比を９２：８とした。蛍光体Ａの量子収率は９１．７％であり、蛍光体Ｂの量
子収率は９４．２％であり、蛍光体Ｃの量子収率は７５．６％であった。
【００７１】
このように、Ｃｅ：ＹＡＰやＣｅ：Ｙ2Ｏ3は量子収率を向上させることがわかった。ま
た、蛍光体が副相としてＣｅ：ＹＡＰとＣｅ：Ｙ2Ｏ3とのうち一方だけを含んでいる場合
も、量子収率が向上することがわかった。さらに、ＣｅＯ2、Ｙ2Ｏ3も量子収率を向上さ
せることがわかった。よって、副相３はＣｅ：ＹＡＰ、Ｃｅ：Ｙ2Ｏ3、ＣｅＯ2、または
Ｙ2Ｏ3を含む結晶粒３ａを含むことが好ましい。
【００７２】
［蛍光体の製造方法］
上述のような蛍光体は、次のようにして製造することができる。
まず、Ｙ2Ｏ3粉末、Ａｌ2Ｏ3粉末、ＣｅＯ2粉末からなる原料粉末をエタノールと混合
する。ボールミルで原料粉末を粉砕しながら、得られたスラリーを撹拌する。
【００７３】
この際、Ｓｉ原子を含む焼結助剤を原料粉末に添加してもよい。焼結助剤としては、Ｓ
ｉＯ2，ＣａＯ，ＭｇＯを例示することができる。また、焼成時にＳｉＯ2，ＣａＯまたは
ＭｇＯと同じ効果を発揮する物質、例えばＴＥＯＳ（Tetraethyl orthosilicate）を焼結
助剤として添加してもよい。焼結助剤は、例えば、原料粉末の質量に対して焼結後に１０
０ｐｐｍ残留するように添加する。また、ＴＥＯＳのように焼結時にＳｉＯ2，ＣａＯま
たはＭｇＯと同じ効果を発揮する物質を焼結助剤として添加する場合には、焼結助剤を焼
結後の等価物質に換算したとき、等価物質が、例えば原料粉末の質量に対して焼結後に１
００ｐｐｍ残存するように添加する。
【００７４】
次いで、得られたスラリーからエタノールを除去して原料粉末を乾燥させる。乾燥され
た原料粉末を篩にかけることによって、粗粒を取り除く。これにより、粒子径が数十ｎｍ
から数百ｎｍのＹ2Ｏ3とＡｌ2Ｏ3とＣｅＯ2の１次粒子を含有する粒子径が数μｍ〜数百
μｍの２次粒子からなる原料粉末が得られる。その後、数μ〜数十μｍの粒子径の比較的
大きなＹ2Ｏ3粉末を原料粉末に適量追加する。
【００７５】
次いで、所望の形状に押し固めて成形し焼成する。焼成工程において、比較的大きなＹ
2Ｏ3粉末の内部にまではアルミニウムが到達しないため、比較的大きなＹ2Ｏ3粉末は焼成
後、Ｙ2Ｏ3、またはＣｅ：Ｙ2Ｏ3からなる第１結晶粒となる。
【００７６】
ここで、条件（ii）の上限値について説明する。
【００７７】
二ケイ化モリブデンの発熱体を有する一般的な焼結炉の耐熱温度（使用可能な温度）は
概ね１７００℃程度である。一方、原料粉末においてＹ2Ｏ3粉末の配合量を増やすと、焼
結体においては過剰量のＹ2Ｏ3は不純物として振る舞い、系全体の焼結温度が上昇する傾
向にある。そのため、［Ｒｅ］／［Ａｌ］が０．６５２を超えると、理論上、焼結体の焼
結温度が一般的な焼結炉の耐熱温度を超えてしまい、十分に焼結できなくなる。すると、
得られる焼結体においては、緻密化が不足し気孔量ρが増加するため、良好な蛍光体が得
られない。
【００７８】
一般的な焼結炉において酸素雰囲気下で焼結させることが望ましい。あるいは、真空中
、窒素等の中性雰囲気下、あるいは水素等の還元雰囲気下で焼結させた後、酸素雰囲気下
で、例えば１０００℃以上１４００℃以下でアニール処理してもよい。焼結温度は、例え
ば１５００℃以上１７５０℃以下であればよい。また、ホットプレス焼結法、あるいは熱
間等方圧加圧焼結法を用いてもよい。
【００７９】
一方で、条件（ii）を満たす範囲でＹ2Ｏ3粉末の配合量を増やした場合には、原料粉末
を好適に焼結させ、所望の焼結体を得ることができる。
以上のようにして、本実施形態の蛍光体を得る。
【００８０】
以上のような構成の蛍光体によれば、熱伝導率と光散乱特性とを両立可能な蛍光体を提
供することができる。
【００８１】
図３は、本実施形態に係るプロジェクター１０００を示す模式図である。図４Ａは、プ
ロジェクター１０００が有する波長変換素子を示す模式図である。図４Ｂは図４Ａに示し
た波長変換素子のＡ１−Ａ１断面図である。
【００８２】
図３に示すように、本実施形態のプロジェクター１０００は、光源装置１００、色分離
導光光学系２００、液晶光変調装置４００Ｒ，液晶光変調装置４００Ｇ，液晶光変調装置
４００Ｂ、クロスダイクロイックプリズム５００及び投写光学系６００を備える。
【００８３】
光源装置１００は、光源１０、集光光学系２０、波長変換素子３０、モーター５０、コ
リメート光学系６０、第１レンズアレイ１２０、第２レンズアレイ１３０、偏光変換素子
１４０及び重畳レンズ１５０を備える。
【００８４】
光源１０は、励起光としてレーザー光からなる青色光（発光強度のピーク：約４４５ｎ
ｍ）を射出するレーザー光源からなる。光源１０は、１つのレーザー光源からなるもので
あってもよいし、多数のレーザー光源からなるものであってもよい。また、４４５ｎｍ以
外の波長（例えば、４６０ｎｍ）の青色光を射出するレーザー光源を用いることもできる
。
【００８５】
集光光学系２０は、第１レンズ２２及び第２レンズ２４を備える。集光光学系２０は、
光源１０から波長変換素子３０までの光路中に配置され、青色光を略集光した状態で蛍光
体層４２（後述）に入射させる。第１レンズ２２及び第２レンズ２４は、凸レンズからな
る。
【００８６】
図３および図４Ａに示すように、波長変換素子３０は、平面視円形の基板４０と、基板
４０の一面において基板４０の周方向に沿って設けられた蛍光体層４２と、を有している
。波長変換素子３０は、基板４０の中心に接続されたモーター５０により回転可能である
。波長変換素子３０は、青色光が入射する側とは反対の側に向けて赤色光及び緑色光を射
出する。
【００８７】
基板４０は、青色光を透過する材料からなる。基板４０の材料としては、例えば、石英
ガラス、水晶、サファイア、光学ガラス、透明樹脂等を用いることができる。
【００８８】
光源１０からの青色光は、基板４０側から蛍光体層４２に入射する。図４Ｂに示すよう
に、蛍光体層４２と基板４０との間には、青色光を透過し赤色光及び緑色光を反射するダ
イクロイック膜４４が設けられている。
【００８９】
蛍光体層４２は、波長が約４４５ｎｍの青色光によって励起される。蛍光体層４２は、
光源１０からの青色光の一部を黄色光を含む光に変換し、かつ、青色光の残りの一部を変
換せずに通過させる。蛍光体層４２として、上述した本実施形態における蛍光体を用いる
。
【００９０】
コリメート光学系６０は、第１レンズ６２と第２レンズ６４とを備え、波長変換素子３
０からの光を略平行化する。第１レンズ６２及び第２レンズ６４は、凸レンズからなる。
【００９１】
第１レンズアレイ１２０は、コリメート光学系６０からの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、光源光軸１
００ａｘと直交する面内にマトリクス状に配列されている。
【００９２】
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を有する。第２レンズアレイ１３０は、重畳レンズ１５
０とともに、第１レンズアレイ１２０の各第１小レンズ１２２の像を液晶光変調装置４０
０Ｒ、液晶光変調装置４００Ｇ、液晶光変調装置４００Ｂ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は光源光軸１００ａｘに直交する面内にマトリクス状に
配列されている。
【００９３】
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
偏光に変換する。
【００９４】
偏光変換素子１４０は、波長変換素子３０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光源光軸１００ａｘに
垂直な方向に反射する偏光分離層と、偏光分離層で反射された他方の直線偏光成分を光源
光軸１００ａｘに平行な方向に反射する反射層と、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位相差板とを有している。
【００９５】
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液晶光変調装置
４００Ｒ、液晶光変調装置４００Ｇ、液晶光変調装置４００Ｂの画像形成領域の近傍に重
畳させる。第１レンズアレイ１２０、第２レンズアレイ１３０及び重畳レンズ１５０は、
波長変換素子３０からの光の面内光強度分布を均一にするインテグレーター光学系を構成
する。
【００９６】
色分離導光光学系２００は、ダイクロイックミラー２１０、ダイクロイックミラー２２
０、反射ミラー２３０、反射ミラー２４０、反射ミラー２５０及びリレーレンズ２６０、
リレーレンズ２７０を備える。色分離導光光学系２００は、光源装置１００からの光を赤
色光、緑色光及び青色光に分離し、赤色光、緑色光及び青色光をそれぞれが対応する液晶
光変調装置４００Ｒ、液晶光変調装置４００Ｇ、液晶光変調装置４００Ｂに導光する。
色分離導光光学系２００と、液晶光変調装置４００Ｒ、液晶光変調装置４００Ｇ、液晶
光変調装置４００Ｂとの間にはそれぞれ、集光レンズ３００Ｒ、集光レンズ３００Ｇ、集
光レンズ３００Ｂが配置されている。
【００９７】
ダイクロイックミラー２１０は、赤色光成分を通過させ、緑色光成分及び青色光成分を
反射するダイクロイックミラーである。
【００９８】
ダイクロイックミラー２２０は、緑色光成分を反射して、青色光成分を通過させるダイ
クロイックミラーである。
【００９９】
ダイクロイックミラー２１０を通過した赤色光は、反射ミラー２３０で反射され、集光
レンズ３００Ｒを通過して赤色光用の液晶光変調装置４００Ｒの画像形成領域に入射する
。
【０１００】
ダイクロイックミラー２１０で反射された緑色光は、ダイクロイックミラー２２０でさ
らに反射され、集光レンズ３００Ｇを通過して緑色光用の液晶光変調装置４００Ｇの画像
形成領域に入射する。
【０１０１】
ダイクロイックミラー２２０を通過した青色光は、リレーレンズ２６０、入射側の反射
ミラー２４０、リレーレンズ２７０、射出側の反射ミラー２５０、集光レンズ３００Ｂを
経て青色光用の液晶光変調装置４００Ｂの画像形成領域に入射する。
【０１０２】
液晶光変調装置４００Ｒ、液晶光変調装置４００Ｇ、液晶光変調装置４００Ｂは、入射
された色光を画像情報に応じて変調してカラー画像を形成するものである。なお、図示を
省略したが、集光レンズ３００Ｒ、集光レンズ３００Ｇ、集光レンズ３００Ｂと液晶光変
調装置４００Ｒ、液晶光変調装置４００Ｇ、液晶光変調装置４００Ｂとの間には、それぞ
れ入射側偏光板が配置され、液晶光変調装置４００Ｒ、液晶光変調装置４００Ｇ、液晶光
変調装置４００Ｂとクロスダイクロイックプリズム５００との間には、それぞれ射出側偏
光板が配置される。
【０１０３】
クロスダイクロイックプリズム５００は、液晶光変調装置４００Ｒ、液晶光変調装置４
００Ｇ、液晶光変調装置４００Ｂから射出された各画像光を合成してカラー画像を形成す
る。
【０１０４】
クロスダイクロイックプリズム５００から射出されたカラー画像は、投写光学系６００
によって拡大投写され、スクリーンＳＣＲ上で画像を形成する。
【０１０５】
蛍光体層４２から射出された蛍光をコリメート光学系６０によって効率的に取り込むた
めには、蛍光体層４２から蛍光が射出される領域の面積が小さいことが望まれる。
【０１０６】
しかし、無機蛍光体においては、次のようなメカニズムにより、励起光が入射した位置
から蛍光が面方向に広がりながら射出される「にじみ」が生じる。そのため、蛍光が射出
される領域の面積が大きくなりやすい。
【０１０７】
図５Ａは、Ｃｅ：ＹＡＧである主相２のみで構成され、副相や気孔を含まない無機蛍光
体である蛍光体１Ｙにおけるにじみの様子を示す模式図である。図５Ｂは、本実施形態の
蛍光体１におけるにじみの様子を示す模式図である。
図５Ａに示すように、蛍光体１Ｙでは、蛍光体１Ｙの内部を進行する蛍光のうち一部は
、蛍光体１Ｙの表面で全反射し、面内方向に伝搬してしまう。蛍光体１Ｙの内部で全反射
する蛍光を、図では符号Ｙ１，Ｙ２で示す。
【０１０８】
蛍光体１Ｙは主相２のみで構成されているため、結晶粒界が存在したとしても、蛍光体
１Ｙの内部では蛍光ＹＬが屈折や反射しにくい。そのため、蛍光は蛍光体１Ｙの内部を、
励起光Ｂが入射する位置から面内方向で離れた位置まで進行してから蛍光体１Ｙの外部に
射出され、結果として、「にじみ」が観察される。
【０１０９】
対して、図５Ｂに示すように、本実施形態の蛍光体１では、蛍光が副相３や気孔４によ
って屈折されたり反射されたりすることで、蛍光の進行方向が変化しやすい。すると、副
相３や気孔４が無い場合には、蛍光体１の表面で全反射してしまう角度で放出された蛍光
ＹＬも、進行方向が変わることで、全反射条件とは異なる進入角度で蛍光体１の表面に入
射し、蛍光体１から外部に射出されやすくなる。その結果、蛍光体１においては、蛍光体
１Ｙにおいてよりも、内部の蛍光が蛍光体の外部に射出しやすく、「にじみ」が低減する
。
【０１１０】
本実施形態の蛍光体１を波長変換素子３０に用いる場合、結晶粒３ａの量、気孔量ρお
よび形状、などのパラメータは、後で詳述するように「にじみ」の量と相関がある。その
ため、蛍光体１を適切に設計し、にじみを調整するとよい。
【０１１１】
なお、本実施形態において「にじみ量」とは、次のように定義する。蛍光体上の直径０
．４ｍｍの領域に励起光を均一に照射し、蛍光体から射出される蛍光の発光プロファイル
を測定する。励起光が照射された領域の中心からの距離と発光強度との関係を、発光プロ
ファイルとして図６に示す。縦軸は光強度、横軸は中心からの距離を示す。発光プロファ
イルにおいて、光強度が最大値の２０％となる距離Ｌの２倍をにじみ量（単位：ｍｍ）と
して定義する。
【０１１２】
図７は、にじみ量と波長変換素子から発せられる蛍光の総量との関係を模式的に示すグ
ラフであり、横軸がにじみ量、縦軸が蛍光の総量を示す。にじみ量が多いということは気
孔量ρが少ないということに対応しており、気孔量ρが少ないということは焼結温度が高
いということに対応している。焼結温度が高く気孔量ρが少ないと、吸収されずに後方散
乱する励起光が少なくなり、蛍光の量は増えるためにじみ量と蛍光の総量との関係は、概
ね図７に示すような傾向にあり、にじみ量が増えると蛍光が増えるという相関関係がある
。
【０１１３】
そのため、にじみ量を低減することのみに注力すると、プロジェクターの光源としての
光量が不足する、または青色の励起光と混色して白色光とするための蛍光の量が少なくな
り、色パランスが崩れる、という別の課題が生じうる。
【０１１４】
本実施形態のプロジェクター１０００のようなプロジェクターでは、液晶光変調装置の
サイズは、対角０．４インチ〜１．２インチ程度のものが用いられる。図８に示す発明者
の検討結果により、対角０．４インチの液晶光変調装置に対しては約０．７ｍｍのにじみ
量が、対角１．２インチの液晶光変調装置に対しては約１．１ｍｍのにじみ量が望ましい
ことが分かった。
【０１１５】
このようなにじみ量は、次のようにして制御する。
図９は、にじみ量と結晶粒の平均結晶粒径との関係を示すグラフであり、横軸がにじみ
量（ｍｍ）、縦軸が結晶粒の平均結晶粒径（μｍ）を示す。図９において、混合結晶粒は
、Ｃｅ：ＹＡＰの結晶粒とＣｅ：ＹＡＧの結晶粒との混合物を意味する。
【０１１６】
平均結晶粒径が大きくなると、光が屈折または反射する界面が減少するため、にじみ量
が増加する傾向にある。結晶粒径は、焼結時間および焼結温度を制御することにより調整
可能である。
【０１１７】
図９より、混合結晶粒の平均結晶粒径は０．８μｍ以上１．２μｍ以下であることが好
ましく、Ｙ2Ｏ3の平均結晶粒径は０．３３μｍ以上０．５０μｍ以下であることが好まし
いことが分かる。
【０１１８】
図１０は、焼結時にＳｉ系の焼結助剤を用いた場合における、にじみ量とＳｉ含有量と
の関係を示すグラフであり、横軸がにじみ量（ｍｍ）、縦軸が蛍光体におけるＳｉ含有量
（ｐｐｍ）を示す。Ｓｉ含有量が多い、すなわち焼結時に焼結助剤を多く用いると、焼結
が進行しやすくなり、気孔が減少する結果、にじみ量が増加する傾向にある。
図１０より、Ｓｉ含有量は２００ｐｐｍ以下であることが好ましいことが分かる。
【０１１９】
また、にじみ量と気孔量ρとの関係を考えると、気孔量ρが減少すると、光が屈折また
は反射する界面が減少するため、にじみ量が増加する傾向にある。気孔量ρは、焼結時間
および焼結温度を制御することにより調整可能である。
【０１２０】
以上のように、にじみ量に関係する各パラメータについて、適宜制御することで、適切
なにじみ量の蛍光体層４２を有する波長変換素子３０とすることができる。また、このよ
うな波長変換素子３０を有する光源装置１００を備えたプロジェクター１０００において
は、蛍光体層４２から射出された蛍光の利用効率が高いため、明るい映像を投写すること
ができる。
【０１２１】
以上のような構成の蛍光体によれば、熱伝導率と光散乱特性とを両立可能な蛍光体を提
供することができる。
【０１２２】
また、以上のような構成の波長変換素子は、上述のような蛍光体を有するため、熱によ
るダメージを受けにくく、且つ所望の光散乱特性を備え、信頼性が高い。上記の波長変換
素子を備えた光源装置およびプロジェクターは、高い信頼性を有する。
【０１２３】
なお、本実施形態においてはプロジェクター１０００について説明したが、プロジェク
ターの構成はこれに限らない。
【０１２４】
図１１は、変形例のプロジェクター１００６について説明する模式図であり、図３に対
応する図である。以下の説明においては、プロジェクター１０００と共通する部材には同
じ符号を付し、説明を省略する。プロジェクター１００６は、プロジェクター１０００に
おける光源装置１００の代わりに光源装置１０６と第２光源装置７０２とを備える。光源
装置１０６は、波長変換素子３４、コリメート光学系７０、ダイクロイックミラー８０及
びコリメート集光光学系９０を備える。
【０１２５】
光源１０は、光軸が光源光軸１０６ａｘと直交するように配置されている。
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、光源１０からの
光を略平行化する。第１レンズ７２及び第２レンズ７４は、凸レンズからなる。
【０１２６】
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、光源１０の光軸及び光源光軸１０６ａｘのそれぞれに対して４５°の角度
で交わるように配置されている。ダイクロイックミラー８０は、青色光を反射し、赤色光
及び緑色光を通過させる。
【０１２７】
コリメート集光光学系９０は、ダイクロイックミラー８０からの青色光を略集光した状
態で蛍光体層４２に入射させる機能と、蛍光体層４２から射出される蛍光を略平行化する
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及び第２レンズ９４を備
える。第１レンズ９２及び第２レンズ９４は、凸レンズからなる。
【０１２８】
図１２Ａは、プロジェクター１００６が有する波長変換素子を示す模式図である。図１
２Ｂは図１２Ａに示した波長変換素子のＡ２−Ａ２断面図である。図１２Ａに示したよう
に、波長変換素子３４は、基板４０の一面において基板４０の周方向に沿って設けられた
蛍光体層４２を有している。光源装置１０６においては、光源１０からの青色光は、基板
４０とは反対側から蛍光体層４２に入射する。図１２Ｂに示すように、蛍光体層４２と基
板４０との間には可視光を反射する反射膜４５が設けられている。そのため、青色光が入
射する側に向けて蛍光が射出される。
【０１２９】
なお、基板４０として、励起光を透過する材料からなる円板を用いる必要はなく、金属
のように不透明な材料からなる円板を用いてもよい。
【０１３０】
第２光源装置７０２は、第２光源装置７１０、集光光学系７６０、散乱板７３２及びコ
リメート光学系７７０と、を備える。
【０１３１】
集光光学系７６０は、第１レンズ７６２及び第２レンズ７６４を備える。集光光学系７
６０は、第２光源装置７１０からの青色光を散乱板７３２付近に集光する。第１レンズ７
６２及び第２レンズ７６４は、凸レンズからなる。
【０１３２】
散乱板７３２は、第２光源装置７１０からの青色光を散乱し、波長変換素子３４から射
出される蛍光に似た配光分布を有する青色光とする。散乱板７３２としては、例えば、マ
イクロレンズアレイを用いることができる。
【０１３３】
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、散乱板７
３２からの光を略平行化する。第１レンズ７７２及び第２レンズ７７４は、凸レンズから
なる。
【０１３４】
ダイクロイックミラー８０は、第２光源装置７０２からの青色光を波長変換素子３４か
らの黄色光と合成して白色光を生成する。
【０１３５】
以上のような波長変換素子３４においても、本実施形態の蛍光体１を用いることで、熱
によるダメージを受けにくく、且つ所望の光散乱特性を備えた波長変換素子３４とするこ
とができる。また、信頼性の高い光源装置およびプロジェクターを提供することができる
。
【０１３６】
図１３は、光源装置の他の例を示す模式図である。光源装置１５００は、基板１５０１
に設けられた励起用光源（光源）１５０２と、励起用光源１５０２の光射出面１５０２ａ
側に設けられた蛍光体層１５０３とを有している。
【０１３７】
励起用光源１５０２としては、青色の励起光を射出するものであれば種々のものを採用
可能である。
蛍光体層１５０３は、上述した本実施形態の蛍光体を形成材料として用いる。
【０１３８】
このような構成の光源装置１５００では、本実施形態の蛍光体１を用いることで、熱に
よるダメージを受けにくく、且つ所望の光散乱特性を備えた信頼性の高い光源装置１５０
０とすることができる。
【０１３９】
［第２実施形態］
以下、図１４〜図１９を参照しながら、第２実施形態に係る波長変換素子、光源装置お
よびプロジェクターについて説明する。
【０１４０】
図１４は、本実施形態に係るプロジェクター１０００Ｍの模式図である。プロジェクタ
ー１０００Ｍは、上述の光源装置１００に替えて光源装置１００Ｍを備えている、という
点で、第１実施形態に係るプロジェクター１０００と異なっている。光源装置１００Ｍは
、上述の波長変換素子３０に替えて波長変換素子３０Ｍを備えている、という点で光源装
置１００と異なっている。その他の構成はプロジェクター１０００の構成と同様であるの
で、図３と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【０１４１】
光源装置１００Ｍは、光源１０、集光光学系２０、波長変換素子３０Ｍ、モーター５０
、コリメート光学系６０、第１レンズアレイ１２０、第２レンズアレイ１３０、偏光変換
素子１４０及び重畳レンズ１５０を備える。
【０１４２】
集光光学系２０は、光源１０から波長変換素子３０Ｍまでの光路中に配置されており、
青色光を略集光した状態で蛍光体層４２Ｍに入射させる。蛍光体層４２Ｍについては後述
する。
【０１４３】
コリメート光学系６０は、波長変換素子３０Ｍからの光を略平行化する。
【０１４４】
図１５Ａは、波長変換素子３０Ｍの模式図であり、図１５Ｂは図１５Ａの線分ＸＶｂ−
ＸＶｂにおける矢視断面図である。
【０１４５】
図１５Ａに示すように、波長変換素子３０Ｍは、平面視円形の基板４０と、基板４０の
一面において基板４０の周方向に沿って設けられた波長変換部４１ＡＭと、を有している
。図１５Ｂに示すように、波長変換部４１ＡＭは、蛍光体層４２Ｍと、蛍光体層４２Ｍの
第１の面４２ａＭに設けられたダイクロイック膜４４と、蛍光体層４２Ｍの第２の面４２
ｂＭに設けられた反射防止膜４７と、を有している。蛍光体層４２Ｍは、基板４０の一面
において基板４０の周方向に沿って設けられている。波長変換素子３０Ｍは、基板４０の
中心に接続されたモーター５０により回転可能である。波長変換素子３０Ｍは、青色光が
入射する側とは反対の側に向けて赤色光及び緑色光を射出する。ダイクロイック膜４４と
反射防止膜４７とは、いずれも特許請求の範囲に記載の光学機能層に相当する。
【０１４６】
蛍光体層４２Ｍは、光源１０から射出され、基板４０側から蛍光体層４２Ｍに入射する
波長が約４４５ｎｍの青色光によって励起される。蛍光体層４２Ｍは、光源１０からの青
色光の一部を黄色光を含む光に変換し、かつ、青色光の残りの一部を変換せずに通過させ
る。
【０１４７】
蛍光体層４２Ｍは、セラミックス蛍光材料からなる複数の第１結晶子４２１と、第１結
晶子４２１とは異なる屈折率を有するセラミックス材料からなる複数の第２結晶子４２２
と、を焼結して得られる焼結体からなる。第１結晶子４２１は主相に相当し、第２結晶子
４２２は副相（第１結晶粒）に相当する。蛍光体層４２Ｍは、上述の焼結体に切削や研磨
等の加工を施すことで得られる。図１５Ｂでは、簡略化のために、ひとつの第１結晶子４
２１を二点鎖線で示し、その他の第１結晶子４２１については、連続した一体の層を形成
しているものとして示している。
【０１４８】
第１結晶子４２１は、セラミックス蛍光材料であれば種々の材料を用いることができる
。本実施形態の蛍光体層４２Ｍにおいては、第１結晶子４２１として、Ｃｅ：Ｙ3Ａｌ5Ｏ
12（以下、Ｃｅ：ＹＡＧと称する）を用いた。
【０１４９】
第２結晶子４２２は、第１結晶子４２１とは異なる屈折率を有するセラミックス材料で
あれば種々の材料を用いることができる。本実施形態の蛍光体層４２Ｍにおいては、第２
結晶子４２２として、ＹＡＰを用いた。ＹＡＰの代わりに例えばＡｌ2Ｏ3、Ｃｅ：Ｙ2Ｏ3
、Ｃｅ：ＹＡＰ、ＣｅＯ2またはＹ2Ｏ3を用いることもできる。Ａｌ2Ｏ3、ＣｅＯ2および
Ｙ2Ｏ3は、Ｃｅ：ＹＡＧを合成する際に用いる出発物質である。また、ＹＡＰは、Ｃｅ：
ＹＡＧを合成する際に生じる副生成物である。前述したように、Ｃｅ：ＹＡＰやＣｅ：Ｙ
２Ｏ３は蛍光体の量子収率を向上させる。
【０１５０】
蛍光体層４２Ｍは、第１結晶子４２１とは異なる屈折率を有するとともに、第２結晶子
４２２とは異なるセラミックス材料からなる第３結晶子を含むこととしてもよい。第３結
晶子は第２結晶粒に相当する。第３結晶子としては、例えば、ＹＡＰ、Ａｌ2Ｏ3、Ｃｅ：
Ｙ2Ｏ3、Ｃｅ：ＹＡｌＯ3、ＣｅＯ2またはＹ2Ｏ3を用いることができる。なお、第１結晶
子４２１と第２結晶子４２２と第３結晶子のうち少なくとも一つが、出発物質などに含ま
れている金属不純物を含んでいてもよい。
【０１５１】
焼結体は結晶粒界を有するとともに、結晶粒界に気孔４を有する。気孔４は、焼結体の
作成時に結晶粒界に生じるものである。焼結体を加工して蛍光体層４２Ｍを形成する際に
は、焼結体の内部に存在していた気孔４が蛍光体層４２Ｍの表面に露出する。そのため、
蛍光体層４２Ｍの表面には、気孔４に起因するくぼみ４２ｘが存在している。
【０１５２】
焼結体が多くの気孔４を含んでいると、蛍光体層４２Ｍの表面のくぼみ４２ｘも多い。
したがって、光学機能層を蛍光体層４２Ｍの表面に良好な状態で形成するためには、気孔
量ρは少ない方が好ましい。また、気孔量ρが少ない方が蛍光体層４２Ｍの熱伝導率が高
いので、熱応力による蛍光体層４２Ｍの破損が起こりにくい。一方で、前述したように、
気孔４は蛍光体層４２Ｍの内部を進行する光を散乱させる機能を有している。したがって
、気孔量ρは、蛍光体層４２Ｍに要求される物性、すなわち熱伝導率と光散乱特性を考慮
して設定するとよい。
【０１５３】
蛍光体層４２Ｍの蓄熱による影響を低減するためには、蛍光体層４２Ｍの熱伝導率は２
５℃において９Ｗ／ｍ・ｋ以上であることが好ましい。このような熱伝導率を実現するた
めには、気孔量ρは０．０１％以上５％未満であることが好ましい。
【０１５４】
第２結晶子４２２は、第１結晶子４２１の結晶粒界に存在している。蛍光体層４２Ｍに
おいては、第１結晶子４２１の体積のほうが第２結晶子４２２の体積よりも多い。
【０１５５】
この蛍光体層４２Ｍは、次のようにして製造することができる。まず、第１実施形態に
係る蛍光体１の製造方法を用いて、第１結晶子４２１と第２結晶子４２２と気孔４とを含
む焼結体を作成する。次いで、得られた焼結体に切削や研磨等の加工を施すことで、所望
の厚さの蛍光体層４２Ｍを得る。
【０１５６】
ダイクロイック膜４４は、蛍光体層４２Ｍと基板４０との間に設けられた誘電体多層膜
である。ダイクロイック膜４４は、焼結体を加工して蛍光体層４２Ｍを得た後、蛍光体層
４２Ｍの第１の面４２ａＭに気相法で形成される。その際、ダイクロイック膜４４におい
て蛍光体層４２Ｍのくぼみ４２ｘと重なる位置には、ダイクロイック膜４４が所望の状態
で形成されていない欠陥部４４ｘが形成されている。
【０１５７】
反射防止膜４７は、蛍光体層４２Ｍの第２の面４２ｂＭに設けられた誘電体多層膜であ
る。反射防止膜４７は、焼結体を加工して蛍光体層４２Ｍを得た後、蛍光体層４２Ｍの第
２の面４２ｂＭに気相法で形成される。その際、反射防止膜４７において蛍光体層４２Ｍ
のくぼみ４２ｘと重なる位置には、反射防止膜４７が所望の状態で形成されていない欠陥
部４７ｘが形成されている。
【０１５８】
波長変換素子３０Ｍでは、次のような発光挙動を示す。図１６は、比較例として第２結
晶子４２２を含まない蛍光体層４２０Ｍを有する波長変換素子３０ＸＭに励起光Ｂを照射
したときの発光の様子を示す模式図である。図１７は、本実施形態の波長変換素子３０Ｍ
に励起光Ｂを照射したときの発光の様子を示す模式図である。
【０１５９】
図１６に示す波長変換素子３０ＸＭに集光光学系２０を介して励起光Ｂを照射すると、
励起光Ｂは、ダイクロイック膜４４を透過し、蛍光体層４２０Ｍに入射する。蛍光体層４
２０Ｍでは、第１結晶子４２１が励起光Ｂの一部を吸収し、黄色の蛍光ＹＬを等方的に射
出する。蛍光ＹＬは、蛍光体層４２０Ｍの内部に存在する気孔４によって散乱されながら
蛍光体層４２０Ｍの内部を進行し、蛍光体層４２０Ｍの外部に射出される。
【０１６０】
また、励起光Ｂのうち、第１結晶子４２１に吸収されなかった残部は、蛍光体層４２０
Ｍを透過する。その際、蛍光ＹＬと同様に気孔４によって散乱されながら蛍光体層４２０
Ｍを透過する。これにより、蛍光体層４２０Ｍからは、励起光Ｂと蛍光ＹＬとが混色した
白色光が射出される。
【０１６１】
蛍光体層４２０Ｍは、励起光Ｂや蛍光ＹＬを十分に散乱させるために多数の気孔４を備
えている。そのため、蛍光体層４２０Ｍの表面には、多数のくぼみ４２ｘが形成されてい
る。図１６では、第１の面４２０ａＭの３つのくぼみ４２ｘと第２の面４２０ｂＭの３つ
のくぼみ４２ｘを合わせて、計６つのくぼみ４２ｘが形成されていることとして示してい
る。
【０１６２】
そのため、蛍光体層４２０Ｍの第１の面４２０ａＭに接して設けられたダイクロイック
膜４４は多くの欠陥部４４ｘを有し、第２の面４２０ｂＭに接して設けられた反射防止膜
４７は多くの欠陥部４７ｘを有している。そのため、各膜が所望の物性を発揮しにくかっ
た。
【０１６３】
さらに、蛍光体層４２０Ｍは多数の気孔４を備えているため、第１結晶子４２１を構成
するＣｅ：ＹＡＧの熱伝導率と比べると、蛍光体層４２０Ｍ全体としての熱伝導率が低い
。そのため、蛍光体層４２０Ｍは、高強度の励起光Ｂが照射されると蓄熱しやすく、熱応
力によって破損しやすい。
【０１６４】
対して、図１７に示す波長変換素子３０Ｍでは、第１結晶子４２１とは屈折率が異なる
複数の第２結晶子４２２が蛍光体層４２Ｍに含まれている。第２結晶子４２２は、励起光
Ｂや蛍光ＹＬを屈折または反射により散乱させる。すなわち、第２結晶子４２２は好適に
散乱源として機能する。よって、蛍光体層４２Ｍでは、励起光Ｂや蛍光ＹＬを散乱させる
能力を蛍光体層４２０Ｍにおける散乱能力と同等としながらも、気孔量ρを蛍光体層４２
０Ｍにおける気孔量ρよりも少なくすることができる。その結果、くぼみ４２ｘの量が低
減するだけでなく蛍光体層４２Ｍの熱伝導率が高くなる。
【０１６５】
図１７では、第１の面４２ａＭの１つのくぼみ４２ｘと第２の面４２ｂＭの２つのくぼ
み４２ｘを合わせて、計３つのくぼみ４２ｘが形成されていることとして示している。そ
の結果、蛍光体層４２Ｍの第１の面４２ａＭに接して設けられたダイクロイック膜４４や
、第２の面４２ｂＭに接して設けられた反射防止膜４７においては、比較例よりも欠陥部
４４ｘ，４７ｘの量（数）が少なく、各膜の物性が向上している。つまり、各膜の物性が
理想とする物性（設計値）に近づいている。
【０１６６】
波長変換素子３０Ｍは、良好な特性を持つ光学機能層を表面に備えている。具体的には
、ダイクロイック膜４４の欠陥部４４ｘの量（数）が少ないため、蛍光体層４２Ｍで生成
された蛍光ＹＬは、比較例よりも高い効率でダイクロイック膜４４で反射し、基板４０と
は反対方向に蛍光体層４２Ｍから射出することができる。さらに、反射防止膜４７の欠陥
部４７ｘの量（数）が少ないため、蛍光ＹＬは、比較例よりも高い効率で第２の面４２ｂ
Ｍから外部へ射出することができる。このように、蛍光体層４２Ｍで生成された蛍光ＹＬ
を高い効率で所望の方向へ取り出すことができる。
【０１６７】
また、蛍光体層４２Ｍの熱伝導率は比較例よりも高いので、小さな領域に高強度の励起
光Ｂが照射されても蓄熱しにくく、熱応力による破損が起こりにくい。
【０１６８】
第２結晶子４２２としてＹＡＰを含む焼結体では、ＹＡＰが含まれない場合と比較して
、焼結体を製造する際、第１結晶子４２１および第２結晶子４２２の結晶子径が小さくな
る傾向にある。焼結体は、焼結体を構成する結晶子の結晶子径が小さいと、曲げ強度が高
い。そのため、ＹＡＰを含む蛍光体層４２Ｍにおいては、熱応力による破損が起こりにく
い。
【０１６９】
本実施形態に係る光源装置１００Ｍは波長変換素子３０Ｍを有するため、高輝度な光を
射出することができ、また、熱によるダメージを受けにくい。
【０１７０】
本実施形態に係るプロジェクター１０００Ｍは光源装置１００Ｍを有するため、高輝度
な映像を投射することができ、また、熱によるダメージを受けにくい。
【０１７１】
なお、本実施形態においては、プロジェクター１０００Ｍについて説明したが、プロジ
ェクターの構成はこれに限らない。
【０１７２】
図１８は、変形例のプロジェクター１００６Ｍについて説明する模式図である。プロジ
ェクター１００６Ｍは、第１実施形態の光源装置１０６に替えて光源装置１０６Ｍを備え
ている、という点で、図１１に示したプロジェクター１００６と異なっている。光源装置
１０６Ｍは、上述の波長変換素子３４に替えて波長変換素子３４Ｍを備えている、という
点で光源装置１０６と異なっている。その他の構成はプロジェクター１００６の構成と同
様であるので、図１１と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【０１７３】
コリメート集光光学系９０は、ダイクロイックミラー８０からの青色光を略集光した状
態で蛍光体層４２Ｍに入射させる機能と、蛍光体層４２Ｍから射出された蛍光を略平行化
する機能とを有する。
【０１７４】
光源装置１０６Ｍにおいては、光源１０からの青色光は、基板４０とは反対側から蛍光
体層４２Ｍに入射する。
【０１７５】
図１９Ａは、プロジェクター１００６Ｍが有する波長変換素子３４Ｍの模式図であり、
図１９Ｂは図１９Ａの線分ＸＩＸｂ−ＸＩＸｂにおける矢視断面図である。
【０１７６】
図１９Ａ、図１９Ｂに示すように、波長変換素子３４Ｍは、基板４０と、基板４０にリ
ング状に設けられた蛍光体層４２Ｍと、基板４０と蛍光体層４２Ｍとの間に設けられた反
射膜（光学機能層）４５と、蛍光体層４２Ｍの第２の面４２ｂＭに設けられた反射防止膜
（光学機能層）４７と、を有している。蛍光体層４２Ｍと反射膜４５と反射防止膜４７と
は、波長変換部４１ＢＭを構成している。波長変換部４１ＢＭは、青色光が入射する側に
向けて蛍光を射出する。
【０１７７】
なお、基板４０として、金属のように熱伝導率が高く不透明な材料からなる円板を用い
てもよい。
【０１７８】
ダイクロイックミラー８０は、第２光源装置７０２からの青色光を波長変換素子３４Ｍ
からの黄色光と合成して白色光を生成する。
【０１７９】
波長変換素子３４Ｍも波長変換素子３０Ｍと同様に、良好な特性を持つ光学機能層を表
面に備えている。具体的には、反射膜４５の欠陥部４５ｘの量（数）が少ないため、蛍光
体層４２Ｍで生成された蛍光ＹＬは高い効率で反射膜４５で反射し、基板４０とは反対方
向に蛍光体層４２Ｍから射出することができる。また、反射防止膜４７の欠陥部４７ｘの
量（数）が少ないため、波長変換素子３０Ｍと同様に励起光Ｂと蛍光ＹＬとを効率的に利
用することができる。また、蛍光体層４２Ｍの熱伝導率は比較例よりも高いので、熱応力
による破損が起こりにくい。
【０１８０】
なお、上記各実施形態においては、励起用光源としてレーザー光源を用いることとした
が、発光ダイオードを用いることとしてもよい。
また、上記各実施形態においては、蛍光体層を回転可能な基板に設けたが、本発明はこ
れに限定されるものではない。固定された基材の上に蛍光体層を設けてもよい。
上記各実施形態においては、光変調装置として液晶光変調装置を用いたが、本発明はこ
れに限定されるものではない。光変調装置としてデジタルマイクロミラーデバイスを用い
てもよい。
【０１８１】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、
本発明は係る例に限定されない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合
わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種
々変更可能である。
【０１８２】
上記各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】
【０１８３】
１，１Ｘ，１Ｙ…蛍光体、２…主相、２ａ，３ａ…結晶粒、３…副相、４…気孔、１０
…光源、２０…集光光学系、３０，３４，３０Ｍ，３４Ｍ…波長変換素子、４０，１５０
１…基板、４２，４２Ｍ，４２Ｎ，１５０３…蛍光体層、４２ａＭ…第１の面、４２ｂＭ
…第２の面、４４…ダイクロイック膜（光学機能層）、４５…反射膜（光学機能層）、４
７…反射防止膜（光学機能層）、９０…コリメート集光光学系（集光光学系）、１００，
１０６，１５００…光源装置、４２１…第１結晶子、４２２…第２結晶子、６００…投写
光学系、１０００，１００６…プロジェクター、１５０２…励起用光源（光源）、Ｂ…励
起光、ＹＬ，Ｙ１，Ｙ２…蛍光。
【図１】
2018053227.tif 000003
【図２Ａ】
2018053227.tif 000004
【図２Ｂ】
2018053227.tif 000005
【図３】
2018053227.tif 000006
【図４Ａ】
2018053227.tif 000007
【図４Ｂ】
2018053227.tif 000008
【図５Ａ】
2018053227.tif 000009
【図５Ｂ】
2018053227.tif 000010
【図６】
2018053227.tif 000011
【図７】
2018053227.tif 000012
【図８】
2018053227.tif 000013
【図９】
2018053227.tif 000014
【図１０】
2018053227.tif 000015
【図１１】
2018053227.tif 000016
【図１２Ａ】
2018053227.tif 000017
【図１２Ｂ】
2018053227.tif 000018
【図１３】
2018053227.tif 000019
【図１４】
2018053227.tif 000020
【図１５Ａ】
2018053227.tif 000021
【図１５Ｂ】
2018053227.tif 000022
【図１６】
2018053227.tif 000023
【図１７】
2018053227.tif 000024
【図１８】
2018053227.tif 000025
【図１９Ａ】
2018053227.tif 000026
【図１９Ｂ】
2018053227.tif 000027
【手続補正書】
【提出日】平成29年7月21日(2017.7.21)
【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】
セラミックス材料の焼結体からなる蛍光体であって、
前記焼結体は、主相としてＣｅ：Ｙ3Ａｌ5Ｏ12と、副相として該主相とは屈折率の異なるセラミックス材料と、を含み、
前記焼結体は結晶粒界を有するとともに、該結晶粒界に気孔を有し、
前記副相は、第１結晶粒としてＣｅ：ＹＡｌＯ3、ＣｅＯ2、Ｙ2Ｏ3、またはＣｅ：Ｙ2Ｏ3を含む蛍光体。
【請求項２】
前記副相は、Ｃｅ：ＹＡｌＯ3、ＣｅＯ2、またはＣｅ：Ｙ2Ｏ3を含み、
前記焼結体中のイットリウムの原子濃度［Ｙ］（ａｔ％）は、下記要件（ｉ）および（ii）を満たす請求項１に記載の蛍光体。
（ｉ）０．６＜［Ｙ］
（ii）０．６＜［Ｒｅ］／［Ａｌ］≦０．６５２
（ただし、［Ｒｅ］はイットリウムの原子濃度とセリウムの原子濃度の和であり、［Ａｌ］はアルミニウムの原子濃度である。）
【請求項３】
前記副相は、前記第１結晶粒とは異なる第２結晶粒をさらに備え、該第２結晶粒としてＣｅ：ＹＡｌＯ3、ＣｅＯ2、Ｙ2Ｏ3、またはＣｅ：Ｙ2Ｏ3を含む請求項１または２に記載の蛍光体。
【請求項４】
前記副相の周囲を前記主相が取り囲んでいる請求項１から３のいずれか１項に記載の蛍光体。
【請求項５】
前記気孔は、鱗片状である請求項１から４のいずれか１項に記載の蛍光体。
【請求項６】
前記主相を構成する結晶粒および前記副相を構成する結晶粒は、粒状である請求項１から５のいずれか１項に記載の蛍光体。
【請求項７】
前記主相と前記副相との合計体積量に対する前記主相の体積の割合は、９０体積％以上１００体積％未満である請求項１から６のいずれか１項に記載の蛍光体。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の蛍光体を形成材料とする蛍光体層を有する波長変換素子。
【請求項９】
請求項８に記載の波長変換素子と、
前記波長変換素子が有する前記蛍光体層に励起光を照射する光源と、を有する光源装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の光源装置と、
画像情報に応じて前記光源装置からの光を変調し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、を有するプロジェクター。
【請求項１１】
蛍光体層と、該蛍光体層の表面に設けられた光学機能層と、を有する波長変換素子であって、
前記蛍光体層は、第１結晶子としてセラミックス蛍光材料と、第２結晶子として該第１結晶子とは屈折率の異なるセラミックス材料と、を含む焼結体からなり、
前記焼結体は結晶粒界を有するとともに、該結晶粒界に気孔を有し、
前記第１結晶子はＣｅ：Ｙ3Ａｌ5Ｏ12を含み、
前記第２結晶子はＣｅ：ＹＡｌＯ3、ＣｅＯ2、Ｙ2Ｏ3、Ｃｅ：Ｙ2Ｏ3またはＹＡｌＯ3を含む波長変換素子。
【請求項１２】
前記光学機能層は反射防止膜である請求項１１に記載の波長変換素子。
【請求項１３】
前記光学機能層はダイクロイック膜である請求項１１に記載の波長変換素子。
【請求項１４】
前記光学機能層は反射膜である請求項１１に記載の波長変換素子。
【請求項１５】
前記蛍光体層は、第３結晶子として前記第２結晶子とは異なるセラミックス材料をさらに含み、
前記第３結晶子の屈折率は前記第１結晶子の屈折率とは異なっている
請求項１１から１４のいずれか１項に記載の波長変換素子。
【請求項１６】
請求項１１から１５のいずれか１項に記載の波長変換素子と、
前記波長変換素子が有する前記蛍光体層に励起光を照射する光源と、を有する光源装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の光源装置と、
画像情報に応じて前記光源装置からの光を変調し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、を有するプロジェクター。
【請求項１８】
励起光を射出する光源と、
前記励起光によって励起されて蛍光を射出する蛍光体層を有する波長変換素子と、
前記光源と前記波長変換素子との間における前記励起光の光路上に配置され、前記励起光を前記蛍光体層に向けて集光する集光光学系と、を有し、
前記蛍光体層は、第１結晶子としてセラミックス蛍光材料と、第２結晶子として該第１結晶子とは屈折率の異なるセラミックス材料と、を含む焼結体からなり、
前記第１結晶子は、Ｃｅ：Ｙ3Ａｌ5Ｏ12を含み、
前記第２結晶子は、ＹＡｌＯ3を含む光源装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の光源装置と、
画像情報に応じて前記光源装置からの光を変調し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、を有するプロジェクター。
【手続補正書】
【提出日】平成29年11月21日(2017.11.21)
【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】
セラミックス材料の焼結体からなる蛍光体であって、
前記焼結体は、主相としてＣｅ：Ｙ3Ａｌ5Ｏ12と、副相として該主相とは屈折率の異なるセラミックス材料と、を含み、
前記焼結体は結晶粒界を有するとともに、該結晶粒界に気孔を有し、
前記副相は、Ｃｅ：ＹＡｌＯ3、ＣｅＯ2、またはＣｅ：Ｙ2Ｏ3を含み、
前記焼結体中のイットリウムの原子濃度［Ｙ］（ａｔ％）は、下記要件（ｉ）および（ii）を満たす蛍光体。
（ｉ）０．６＜［Ｙ］／［Ａｌ］
（ii）０．６＜［Ｒｅ］／［Ａｌ］≦０．６５２
（ただし、［Ｒｅ］はイットリウムの原子濃度とセリウムの原子濃度の和であり、［Ａｌ］はアルミニウムの原子濃度である。）
【請求項２】
前記副相は、前記第１結晶粒とは異なる第２結晶粒をさらに備え、該第２結晶粒としてＣｅ：ＹＡｌＯ3、ＣｅＯ2、Ｙ2Ｏ3、またはＣｅ：Ｙ2Ｏ3を含む請求項１に記載の蛍光体。
【請求項３】
前記副相の周囲を前記主相が取り囲んでいる請求項１または２に記載の蛍光体。
【請求項４】
前記気孔は、鱗片状である請求項１から３のいずれか１項に記載の蛍光体。
【請求項５】
前記主相を構成する結晶粒および前記副相を構成する結晶粒は、粒状である請求項１から４のいずれか１項に記載の蛍光体。
【請求項６】
前記主相と前記副相との合計体積量に対する前記主相の体積の割合は、９０体積％以上１００体積％未満である請求項１から５のいずれか１項に記載の蛍光体。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の蛍光体を形成材料とする蛍光体層を有する波長変換素子。
【請求項８】
請求項７に記載の波長変換素子と、
前記波長変換素子が有する前記蛍光体層に励起光を照射する光源と、を有する光源装置。
【請求項９】
請求項８に記載の光源装置と、
画像情報に応じて前記光源装置からの光を変調し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、を有するプロジェクター。
【請求項１０】
蛍光体層と、該蛍光体層の表面に設けられた光学機能層と、を有する波長変換素子であって、
前記蛍光体層は、第１結晶子としてセラミックス蛍光材料と、第２結晶子として該第１結晶子とは屈折率の異なるセラミックス材料と、を含む焼結体からなり、
前記焼結体は結晶粒界を有するとともに、該結晶粒界に気孔を有し、
前記第１結晶子はＣｅ：Ｙ3Ａｌ5Ｏ12を含み、
前記第２結晶子はＣｅ：ＹＡｌＯ3、ＣｅＯ2、Ｙ2Ｏ3、Ｃｅ：Ｙ2Ｏ3またはＹＡｌＯ3を含み、
前記焼結体中のイットリウムの原子濃度［Ｙ］（ａｔ％）は、下記要件（ｉ）および（ii）を満たす波長変換素子。
（ｉ）０．６＜［Ｙ］／［Ａｌ］
（ii）０．６＜［Ｒｅ］／［Ａｌ］≦０．６５２
（ただし、［Ｒｅ］はイットリウムの原子濃度とセリウムの原子濃度の和であり、［Ａｌ］はアルミニウムの原子濃度である。）
【請求項１１】
前記光学機能層は反射防止膜である請求項１０に記載の波長変換素子。
【請求項１２】
前記光学機能層はダイクロイック膜である請求項１０に記載の波長変換素子。
【請求項１３】
前記光学機能層は反射膜である請求項１０に記載の波長変換素子。
【請求項１４】
前記蛍光体層は、第３結晶子として前記第２結晶子とは異なるセラミックス材料をさらに含み、
前記第３結晶子の屈折率は前記第１結晶子の屈折率とは異なっている
請求項１０から１３のいずれか１項に記載の波長変換素子。
【請求項１５】
請求項１０から１４のいずれか１項に記載の波長変換素子と、
前記波長変換素子が有する前記蛍光体層に励起光を照射する光源と、を有する光源装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の光源装置と、
画像情報に応じて前記光源装置からの光を変調し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、を有するプロジェクター。
【請求項１７】
励起光を射出する光源と、
前記励起光によって励起されて蛍光を射出する蛍光体層を有する波長変換素子と、
前記光源と前記波長変換素子との間における前記励起光の光路上に配置され、前記励起光を前記蛍光体層に向けて集光する集光光学系と、を有し、
前記蛍光体層は、第１結晶子としてセラミックス蛍光材料と、第２結晶子として該第１結晶子とは屈折率の異なるセラミックス材料と、を含む焼結体からなり、
前記第１結晶子は、Ｃｅ：Ｙ3Ａｌ5Ｏ12を含み、
前記第２結晶子は、ＹＡｌＯ3を含み、
前記焼結体中のイットリウムの原子濃度［Ｙ］（ａｔ％）は、下記要件（ｉ）および（ii）を満たす光源装置。
（ｉ）０．６＜［Ｙ］／［Ａｌ］
（ii）０．６＜［Ｒｅ］／［Ａｌ］≦０．６５２
（ただし、［Ｒｅ］はイットリウムの原子濃度とセリウムの原子濃度の和であり、［Ａｌ］はアルミニウムの原子濃度である。）
【請求項１８】
請求項１７に記載の光源装置と、
画像情報に応じて前記光源装置からの光を変調し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、を有するプロジェクター。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
第１態様において、前記副相は、Ｃｅ：ＹＡｌＯ3、ＣｅＯ2、またはＣｅ：Ｙ2Ｏ3を含み、前記焼結体中のイットリウムの原子濃度［Ｙ］（ａｔ％）は、下記要件（ｉ）および（ii）を満たしてもよい。
（ｉ）０．６＜［Ｙ］／［Ａｌ］
（ii）０．６＜［Ｒｅ］／［Ａｌ］≦０．６５２
ただし、［Ｒｅ］は、イットリウムの原子濃度とセリウムの原子濃度の和であり、［Ａｌ］はアルミニウムの原子濃度である。
この構成によれば、副相を焼結体中に確実に形成することができる。さらに、蛍光体を十分に緻密化し、気孔量を低減することができるので、蛍光を発する主相と、散乱源として機能する副相との量のバランスに優れ、高品質な蛍光体とすることができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
また、蛍光体１を構成する焼結体において、焼結体中のイットリウムの原子濃度（ａｔ％）は、下記要件（ｉ）および（ii）を満たすことが好ましい。なお、下記要件（ｉ）および（ii）において［Ｙ］は、イットリウムの原子濃度を示す。［Ｒｅ］は、イットリウムの原子濃度とセリウムの原子濃度との和を示す。［Ａｌ］は、アルミニウムの原子濃度を示す。なお、各原子濃度は、焼結体における金属原子の全量に対する濃度を示す。
（ｉ）０．６＜［Ｙ］／［Ａｌ］
（ii）０．６＜［Ｒｅ］／［Ａｌ］≦０．６５２
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
Ｃｅ：ＹＡＧの母体結晶であるＹＡＧ（Ｙ3Ａl5Ｏ12）の化学量論から算出した［Ｙ］／［Ａｌ］の値は０．６である。したがって、条件（ｉ）は、蛍光体１が化学量論から算出した量よりも過剰のイットリウム原子を含んでいることを示している。当該化学量論よりも過剰に含まれているイットリウム原子は、副相３を構成している。つまり、条件（ｉ）を満たすことによって、副相３を蛍光体１中に確実に形成することができる。