(57)【要約】      （修正有）【課題】第１蛍光体部の蛍光の第２蛍光体部での再吸収を抑制し、第１蛍光体部の温度上昇を抑制して、高い波長変換効率が得られる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４０は、励起光を第１波長の光に変換する第１蛍光体を含む第１蛍光体部４３１と、励起光を第１波長よりも長い第２波長の光に変換する第２蛍光体を含む第２蛍光体部４３２と、第１蛍光体部と第２蛍光体部との間の少なくとも一部に設けられ、第１波長の光を反射させる反射層４３３と、を有する波長変換部４３を備える。波長変換部は、励起光が入射する第１面４３ａと、第１面に対向する第２面４３ｂと、励起光が入射する方向に沿う断面において、第１面と第２面との間に第１蛍光体部のみが設けられた第１領域４３Ｃと、励起光が入射する方向に沿う断面において、第１面と第２面との間に少なくとも第２蛍光体部が設けられた第２領域４３Ｄと、を備えている。【選択図】図３
2019066755.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光を前記励起光の波長よりも長い第１波長の光に変換する第１蛍光体を含む第１蛍光体部と、
前記励起光を前記第１波長よりも長い第２波長の光に変換する第２蛍光体を含む第２蛍光体部と、
前記第１蛍光体部と前記第２蛍光体部との間の少なくとも一部に設けられ、前記第１波長の光を反射させる反射層と、
を有する波長変換部を備え、
前記波長変換部は、
前記励起光が入射する第１面と、
前記第１面に対向する第２面と、
前記励起光が入射する方向に沿う断面において、前記第１面と前記第２面との間に前記第１蛍光体部のみが設けられた第１領域と、
前記励起光が入射する方向に沿う断面において、前記第１面と前記第２面との間に少なくとも前記第２蛍光体部が設けられた第２領域と、を備えたことを特徴とする波長変換素子。
【請求項２】
前記反射層は、多孔質材料もしくは前記第１蛍光体の屈折率よりも低い屈折率を有する材料を含むことを特徴とする請求項１に記載の波長変換素子。
【請求項３】
前記第２領域に、前記第１蛍光体部と前記第２蛍光体部とが設けられ、
前記第２領域において前記第２蛍光体部よりも前記励起光の入射側に位置する前記第１蛍光体部の賦活剤の濃度は、前記第１領域における前記第１蛍光体部の賦活剤の濃度よりも低いことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の波長変換素子。
【請求項４】
前記第２領域に、前記第１蛍光体部と前記第２蛍光体部とが設けられ、
前記第２領域において前記第２蛍光体部よりも前記励起光の入射側に位置する前記第１蛍光体部の透光性は、前記第１領域における前記第１蛍光体部の透光性よりも高いことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の波長変換素子。
【請求項５】
前記第２領域に、前記第２蛍光体部のみが設けられたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の波長変換素子。
【請求項６】
前記第１蛍光体部の厚さと前記第２蛍光体部の厚さとは略等しいことを特徴とする請求項５に記載の波長変換素子。
【請求項７】
前記波長変換部は、前記第１蛍光体部と前記第２蛍光体部とを保持するバインダーをさらに備えたことを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の波長変換素子。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の波長変換素子と、
前記励起光を射出する励起光源と、
を備えたことを特徴とする光源装置。
【請求項９】
請求項８に記載の光源装置と、
前記光源装置から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装置と、を備えたことを特徴とするプロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長変換素子、光源装置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た際に、蛍光体から発せられる蛍光を利用した光源装置が提案されている。
【０００３】
下記の特許文献１に、固体光源と蛍光体基板とを備え、蛍光体基板は、基板と、固体光源からの光を励起光として蛍光を発する黄色蛍光体を含む第１蛍光体層と、赤色蛍光体を含む第２蛍光体層と、第１蛍光体層と第２蛍光体層との間に設けられた波長選択性反射膜からなる第１反射層と、第２蛍光体層と基板との間に設けられた第２反射層と、を備えた「光源装置」が開示されている。特許文献１には、第１蛍光体層の黄色蛍光体から得られる光の赤色成分が不足している場合、第２蛍光体層の赤色蛍光体から得られる赤色成分で補うことにより、所望の色光を得ることができる、と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−７５９７３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１には、波長選択性反射膜からなる第１反射層が第１蛍光体層と第２蛍光体層との間に設けられているため、第１蛍光体層から発せられた黄色光は第１反射層によって反射され、第２蛍光体層に入射することがない。これにより、第２蛍光体層による黄色光の再吸収を抑制することができる、と記載されている。この構成では、第２蛍光体層は不足分の赤色成分を補うための補助的な蛍光体層であり、第１蛍光体層が主たる蛍光体である。そのため、第１蛍光体層で多くの熱が発生する。
【０００６】
ところが、第１蛍光体層と基板との間に、第１反射層、第２蛍光体層および第２反射層が存在し、第１蛍光体層で発生した熱が基板に逃げにくいため、第１蛍光体層の温度が上昇しやすい。その結果、第１蛍光体層の波長変換効率が低下し、所望の蛍光が得られない、という問題がある。
【０００７】
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、第１蛍光体部で発生した蛍光の第２蛍光体部での再吸収を抑制し、第１蛍光体部の温度上昇を抑制することによって、高い波長変換効率が得られる波長変換素子を提供することを目的の一つとする。また、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。また、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】
【０００８】
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、励起光を前記励起光の波長よりも長い第１波長の光に変換する第１蛍光体を含む第１蛍光体部と、前記励起光を前記第１波長よりも長い第２波長の光に変換する第２蛍光体を含む第２蛍光体部と、前記第１蛍光体部と前記第２蛍光体部との間の少なくとも一部に設けられ、前記第１波長の光を反射させる反射層と、を有する波長変換部を備え、前記波長変換部は、前記励起光が入射する第１面と、前記第１面に対向する第２面と、前記励起光が入射する方向に沿う断面において、前記第１面と前記第２面との間に前記第１蛍光体部のみが設けられた第１領域と、前記励起光が入射する方向に沿う断面において、前記第１面と前記第２面との間に少なくとも前記第２蛍光体部が設けられた第２領域と、を備えている。
【０００９】
本発明の一つの態様の波長変換素子においては、第１波長の光を反射させる反射層が第１蛍光体部と第２蛍光体部との間に設けられているため、第１蛍光体部で発生した第１波長の光は、反射層によって反射され、第２蛍光体部への入射が抑制される。これにより、第２蛍光体部による第１波長の光の再吸収が抑制される。また、波長変換素子は、励起光の入射方向から見て、第１蛍光体部のみが設けられた第１領域を備えているため、第１蛍光体部で発生した熱が波長変換部の第２面側から逃げやすく、温度上昇が抑えられる。このように、本発明の一つの態様の波長変換素子によれば、第１波長の光の第２蛍光体部での再吸収が抑制されるとともに、第１蛍光体部の温度上昇が抑制されるため、高い波長変換効率を得ることができる。
【００１０】
本発明の一つの態様の波長変換素子において、前記反射層は、多孔質材料もしくは前記第１蛍光体の屈折率よりも低い屈折率を有する材料を含んでいてもよい。
【００１１】
この構成によれば、多孔質材料もしくは第１蛍光体の屈折率よりも低い屈折率を有する材料によって、第１波長の光の第２蛍光体部への入射量を減少させることができる。
【００１２】
本発明の一つの態様の波長変換素子において、前記第２領域に、前記第１蛍光体部と前記第２蛍光体部とが設けられ、前記第２領域において前記第２蛍光体部よりも前記励起光の入射側に位置する前記第１蛍光体部の賦活剤の濃度は、前記第１領域における前記第１蛍光体部の賦活剤の濃度よりも低くてもよい。
【００１３】
この構成によれば、第２領域において、第２蛍光体部よりも励起光の入射側に位置する第１蛍光体部による第１波長の光の発生を抑えることができる。これにより、第１波長の光の第２蛍光体部での再吸収を抑制することができる。
【００１４】
本発明の一つの態様の波長変換素子において、前記第２領域に、前記第１蛍光体部と前記第２蛍光体部とが設けられ、前記第２領域において前記第２蛍光体部よりも前記励起光の入射側に位置する前記第１蛍光体部の透光性は、前記第１領域における前記第１蛍光体部の透光性よりも高くてもよい。
【００１５】
この構成によれば、第２領域において第２蛍光体部よりも励起光の入射側に位置する第１蛍光体部による第１波長の光の発生を抑えることができる。そのため、第１波長の光の第２蛍光体部での再吸収を抑制することができる。また、第２蛍光体部よりも励起光の入射側に位置する第１蛍光体部で吸収される励起光の量が減少するため、より多くの励起光が第２蛍光体部に到達する。その結果、所定量の第２波長の光を得るのに必要な第２蛍光体部の体積が小さくて済み、賦活剤の濃度も少なくて済む。これにより、波長変換素子全体のエネルギー変換効率をさらに向上させることができる。
【００１６】
本発明の一つの態様の波長変換素子において、前記第２領域に、前記第２蛍光体部のみが設けられていてもよい。
【００１７】
この構成によれば、第２領域に第１蛍光体部が存在しないため、第２領域においては第１波長の光が発生しない。これにより、第２領域において第１波長の光の再吸収が発生せず、波長変換部の全体にわたって、第１波長の光の再吸収を抑制することができる。
【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蛍光体部の厚さと前記第２蛍光体部の厚さとは略等しくてもよい。
【００１９】
この構成によれば、第１蛍光体部の励起光入射面と第２蛍光体部の励起光入射面とが略同一平面上に位置するため、励起光が各蛍光体部の励起光の入射面に対して均等に入射する。
【００２０】
本発明の一つの態様の波長変換素子は、前記第１蛍光体部と前記第２蛍光体部とを保持するバインダーをさらに備えていてもよい。
【００２１】
この構成によれば、バインダーの存在によって、蛍光の再吸収の抑制と放熱性の向上とを図ることができる。
【００２２】
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、前記励起光を射出する励起光源と、を備える。
【００２３】
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を備えているため、高い強度の光を得ることができる。
【００２４】
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、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装置と、を備える。
【００２５】
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を備えているため、高光束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】
【００２６】
【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線に沿う波長変換素子の断面図である。
【図４】第２実施形態の波長変換素子の断面図である。
【図５】第３実施形態の波長変換素子の断面図である。
【図６】第４実施形態の波長変換素子の断面図である。
【図７】第５実施形態の波長変換素子の断面図である。
【図８】第６実施形態の波長変換素子の断面図である。
【図９】第７実施形態の波長変換素子の断面図である。
【図１０】第８実施形態の波長変換素子の断面図である。
【図１１】第９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】
【００２７】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図面を用いて説明する。
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。
【００２８】
第１実施形態に係るプロジェクターの一例について説明する。
第１実施形態のプロジェクターは、スクリーン（被投射面）上にカラー画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つの液晶光変調装置を備えている。プロジェクターは、照明装置の光源として、高輝度・高出力な光が得られる半導体レーザーを備えている。
【００２９】
図１は、本実施形態に係るプロジェクター１の光学系を示す概略構成図である。
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、液晶光変調装置４００Ｒと、液晶光変調装置４００Ｇと、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、投射光学装置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。
【００３０】
第１光源装置１００は、第１光源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、波長変換装置３０と、第１レンズアレイ１２０と、第２レンズアレイ１３０と、偏光変換素子１４０と、重畳レンズ１５０と、を備える。
本実施形態の第１光源１０は、特許請求の範囲の励起光源に対応する。
【００３１】
第１光源１０は、波長が４４５ｎｍの青色の励起光Ｅ（励起光）を射出する半導体レーザーから構成されている。第１光源１０は、一つの半導体レーザーで構成されていてもよいし、複数の半導体レーザーで構成されていてもよい。第１光源１０は、４４５ｎｍ以外のピーク波長、例えば波長が４６０ｎｍの青色の励起光を射出する半導体レーザーを用いることもできる。第１光源１０は、第１光源１０から射出される励起光Ｅの光軸２００ａｘが照明光軸１００ａｘと直交するように配置されている。なお、本明細書において、波長とは、発光強度がピーク値を示す波長を意味する。
【００３２】
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光源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、ともに凸レンズで構成されている。
【００３３】
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に至る光路中に、光軸２００ａｘと照明光軸１００ａｘと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、第１光源１０から射出された青色の励起光Ｅを反射させ、後述する波長変換装置３０から射出された黄色の蛍光Ｙおよび赤色の蛍光Ｒを透過させる。
【００３４】
コリメート集光光学系９０は、ダイクロイックミラー８０で反射した励起光Ｅを集束させ、後述する波長変換素子４０に入射させる機能と、波長変換素子４０から射出された蛍光Ｙおよび赤色の蛍光Ｒを略平行化し、ダイクロイックミラー８０に入射させる機能と、を有している。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、ともに凸レンズで構成されている。
【００３５】
第２光源装置１０２は、第２光源７１０と、集光光学系７６０と、拡散板７３２と、コリメート光学系７７０と、を備える。
【００３６】
第２光源７１０は、第１光源１０と同一の半導体レーザーから構成されている。もしくは、第１光源１０が発光ピーク波長４４５ｎｍの光を射出する半導体レーザーで構成されている場合、第２光源７１０は、発光ピーク波長４６０ｎｍの光を射出する半導体レーザーで構成されていてもよい。第２光源７１０は、一つの半導体レーザーで構成されていてもよいし、複数の半導体レーザーで構成されていてもよい。
【００３７】
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光源７１０から射出された青色光Ｂを拡散板７３２上もしくは拡散板７３２の近傍に集光させる。第１レンズ７６２および第２レンズ７６４は、ともに凸レンズで構成されている。
【００３８】
拡散板７３２は、第２光源７１０からの青色光Ｂを拡散させ、波長変換装置３０から射出された蛍光Ｙの配光分布に近い配光分布を有する青色光Ｂを生成する。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。
【００３９】
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から射出された拡散光を略平行化する。第１レンズ７７２および第２レンズ７７４は、ともに凸レンズで構成されている。
【００４０】
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、ダイクロイックミラー８０を透過した蛍光Ｙおよび赤色の蛍光Ｒと合成されて白色光Ｗとなる。白色光Ｗは、第１レンズアレイ１２０に入射する。
【００４１】
第１レンズアレイ１２０は、ダイクロイックミラー８０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レンズ１２２を有する。複数の第１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。
【００４２】
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レンズ１２２に対応する複数の第２レンズ１３２を有する。第２レンズアレイ１３０は、後段の重畳レンズ１５０とともに、第１レンズアレイ１２０の各第１レンズ１２２の像を液晶光変調装置４００Ｒ、液晶光変調装置４００Ｇ、および液晶光変調装置４００Ｂのそれぞれの画像形成領域近傍に結像させる。複数の第２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。
【００４３】
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、偏光方向が揃った直線偏光光に変換する。図示を省略するが、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。
【００４４】
重畳レンズ１５０は、偏光変換素子１４０から射出された各部分光束を集光し、液晶光変調装置４００Ｒ、液晶光変調装置４００Ｇ、および液晶光変調装置４００Ｂのそれぞれ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、波長変換装置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。
【００４５】
色分離導光光学系２００は、ダイクロイックミラー２１０と、ダイクロイックミラー２２０と、反射ミラー２３０と、反射ミラー２４０と、反射ミラー２５０と、リレーレンズ２６０と、リレーレンズ２７０と、を備えている。色分離導光光学系２００は、第１光源装置１００と第２光源装置１０２とから得られた白色光Ｗを赤色光ＬＲと緑色光ＬＧと青色光ＬＢとに分離し、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、および青色光ＬＢを、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に導く。
【００４６】
フィールドレンズ３００Ｒは、色分離導光光学系２００と液晶光変調装置４００Ｒとの間に配置されている。フィールドレンズ３００Ｇは、色分離導光光学系２００と液晶光変調装置４００Ｇとの間に配置されている。フィールドレンズ３００Ｂは、色分離導光光学系２００と液晶光変調装置４００Ｂとの間に配置されている。
【００４７】
ダイクロイックミラー２１０は、赤色光成分を透過させ、緑色光成分および青色光成分を反射するダイクロイックミラーである。ダイクロイックミラー２２０は、緑色光成分を反射して、青色光成分を透過させるダイクロイックミラーである。反射ミラー２３０は、赤色光成分を反射する反射ミラーである。反射ミラー２４０および反射ミラー２５０は、青色光成分を反射する反射ミラーである。
【００４８】
ダイクロイックミラー２１０を透過した赤色光ＬＲは、反射ミラー２３０で反射され、フィールドレンズ３００Ｒを透過して、液晶光変調装置４００Ｒの画像形成領域に入射する。ダイクロイックミラー２１０で反射された緑色光ＬＧは、ダイクロイックミラー２２０で反射され、フィールドレンズ３００Ｇを透過して、液晶光変調装置４００Ｇの画像形成領域に入射する。ダイクロイックミラー２２０を透過した青色光ＬＢ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、およびフィールドレンズ３００Ｂを経て、液晶光変調装置４００Ｂの画像形成領域に入射する。
【００４９】
液晶光変調装置４００Ｒ、液晶光変調装置４００Ｇ、および液晶光変調装置４００Ｂは、入射された色光を画像情報に応じて変調し、各色光に対応するカラー画像を形成する。図示を省略するが、液晶光変調装置４００Ｒ、液晶光変調装置４００Ｇ、および液晶光変調装置４００Ｂの光入射側に、入射側偏光板が配置されている。液晶光変調装置４００Ｒ、液晶光変調装置４００Ｇ、および液晶光変調装置４００Ｂの光射出側に、射出側偏光板が配置されている。
【００５０】
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４００Ｇ、および液晶光変調装置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。クロスダイクロイックプリズム５００は、４つの直角プリズムが貼り合わされた構成を有し、直角プリズム同士が貼り合わされた略Ｘ字状の界面には、誘電体多層膜が設けられている。
【００５１】
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、投射光学装置６００によって拡大投射され、スクリーンＳＣＲ上で画像を形成する。投射光学装置６００は、複数の投射レンズで構成されている。
【００５２】
以下、波長変換装置３０について詳細に説明する。
図２は、波長変換素子４０の斜視図である。図３は、図２のIII−III線に沿う波長変換素子４０の断面図である。
【００５３】
図１、図２に示すように、波長変換装置３０は、波長変換素子４０と、モーター６０と、を備えている。図３に示すように、波長変換素子４０は、基板４４と、波長変換部４３と、第２反射層４５と、接合層４６と、を備えている。波長変換部４３は、黄色蛍光体部４３１（第１蛍光体部）と、赤色蛍光体部４３２（第２蛍光体部）と、第１反射層４３３（反射層）と、を備えている。
【００５４】
黄色蛍光体部４３１は、励起光Ｅを励起光Ｅの波長よりも長い波長の黄色の蛍光Ｙ（第１波長の光）に変換する黄色蛍光体（第１蛍光体）を含む。赤色蛍光体部４３２は、励起光Ｅを蛍光Ｙの波長よりも長い波長の赤色の蛍光Ｒ（第２波長の光）に変換する赤色蛍光体（第２蛍光体）を含む。第１反射層４３３は、黄色蛍光体部４３１と赤色蛍光体部４３２との間の少なくとも一部に設けられ、黄色の蛍光Ｙを反射させる。
【００５５】
詳細は後述するが、波長変換素子４０は、励起光Ｅが入射する側と同じ側に蛍光Ｙおよび蛍光Ｒを射出する。すなわち、本実施形態の波長変換素子４０は、反射型の波長変換素子である。
【００５６】
基板４４は、例えばアルミニウム、銅等の熱伝導率が高い材料からなる円板状の部材で構成されている。これにより、基板４４は、高い放熱性を確保することができる。本明細書においては、基板４４の２つの面のうち、励起光Ｅが入射する側の面を第１面４４ａと称し、第１面４４ａに対向する面を第２面４４ｂと称する。
【００５７】
図２に示すように、波長変換部４３は、基板４４の第１面４４ａにおいて、基板４４の周縁部に沿って円環状に設けられている。このように、波長変換部４３の形状は、円形の基板４４の周縁部に沿った円環状であることが望ましいが、必ずしも円環状でなくてもよく、例えば多角形環状などであってもよい。波長変換部４３は、励起光Ｅが入射する側の第１面４３ａと、第１面４３ａに対向する第２面４３ｂと、を有している。波長変換部４３は、所定の波長を有する励起光Ｅを励起光Ｅの波長とは異なる波長の蛍光Ｙおよび蛍光Ｒに波長変換する。
【００５８】
図３に示すように、波長変換部４３において、複数の赤色蛍光体部４３２は、黄色蛍光体部４３１の内部に設けられている。すなわち、複数の赤色蛍光体部４３２の周囲は、黄色蛍光体部４３１によって囲まれている。赤色蛍光体部４３２は、略直方体状の形状を呈し、６つの面を有する。６つの面のうち、波長変換部４３の第１面４３ａに対向し、励起光Ｅが入射する側の第１面４３２ａを除く５つの面においては、黄色蛍光体部４３１と赤色蛍光体部４３２との間に第１反射層４３３が設けられている。なお、図３では、黄色蛍光体部４３１の内部に２つの赤色蛍光体部４３２が設けられているが、黄色蛍光体部４３１の内部に設けられる赤色蛍光体部４３２の数は限定されない。
【００５９】
具体的な一例として、黄色蛍光体部４３１を構成する黄色蛍光体は、賦活剤としてＣｅが分散された（Ｙ１−ｘ，Ｇｄｘ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２（０≦ｘ≦１）からなるＹＡＧ系蛍光体（Ｃｅ：ＹＡＧ）から構成されている。黄色蛍光体は、Ｃｅ：ＹＡＧ蛍光体のバルク体であってもよいし、Ｃｅ：ＹＡＧ蛍光体からなる蛍光体粒子とバインダーとから構成されていてもよい。
【００６０】
Ｃｅ：ＹＡＧ蛍光体からなる黄色蛍光体は、ピーク波長が約４６０ｎｍの励起光Ｅを吸収し、ピーク波長が約５４０ｎｍで波長域が約４８０〜７００ｎｍの黄色の蛍光Ｙ（第１波長の光）を生成する。以下、説明の便宜上、黄色蛍光体部４３１から射出された黄色の蛍光Ｙを第１の蛍光Ｙと称する。
【００６１】
一方、赤色蛍光体部４３２を構成する赤色蛍光体は、賦活剤としてＰｒ、Ｅｕ、Ｃｒのいずれかが分散された（Ｙ１−ｘ，Ｇｄｘ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２からなるＹＡＧ系蛍光体（Ｐｒ：ＹＡＧ，Ｅｕ：ＹＡＧ，Ｃｒ：ＹＡＧのいずれか）から構成されている。なお、賦活剤は、Ｐｒ、Ｅｕ、Ｃｒから選ばれる一種が含まれていてもよいし、Ｐｒ、Ｅｕ、Ｃｒから選ばれる複数種が含まれた共賦活の賦活剤であってもよい。黄色蛍光体と同様、赤色蛍光体は、上記の蛍光体のバルク体であってもよいし、上記の蛍光体からなる蛍光体粒子とバインダーとから構成されていてもよい。
【００６２】
Ｐｒ：ＹＡＧ蛍光体からなる赤色蛍光体は、ピーク波長が約４６０ｎｍの励起光Ｅを吸収し、ピーク波長が約６１０ｎｍで波長域が約５００〜８００ｎｍの赤色の蛍光Ｒ（第２の波長の光）を生成する。あるいは、Ｅｕ：ＹＡＧ蛍光体からなる赤色蛍光体は、ピーク波長が約４００ｎｍの励起光Ｅを吸収し、ピーク波長が約５９０ｎｍで波長域が約５００〜７５０ｎｍの赤色の蛍光Ｒ（第２の波長の光）を生成する。あるいは、Ｃｒ：ＹＡＧ蛍光体からなる赤色蛍光体は、ピーク波長が約４５０ｎｍの励起光Ｅを吸収し、ピーク波長が約７１０ｎｍで波長域が約６００〜８００ｎｍの赤色の蛍光Ｒ（第２の波長の光）を生成する。以下、説明の便宜上、赤色蛍光体部４３２から射出された赤色の蛍光Ｒを第２の蛍光Ｒと称する。
【００６３】
第１反射層４３３は、例えば多孔質材料、もしくは黄色蛍光体の屈折率よりも低い屈折率を有する材料で構成されている。第１反射層４３３は、少なくとも黄色蛍光体部４３１で生成された第１の蛍光Ｙを反射する特性を有していればよく、第１の蛍光Ｙに加えて、第２の蛍光Ｒや励起光Ｅを反射する特性を有していてもよい。第１反射層４３３は、上記の材料の他、例えば銀、アルミニウム等の金属膜で構成されていてもよいし、無機材料からなる誘電体多層膜で構成されていてもよい。
【００６４】
図３に示すように、波長変換部４３は、励起光Ｅが入射する方向（第１面４３ａの法線方向）に沿う断面において、第１面４３ａと第２面４３ｂとの間に黄色蛍光体部４３１のみが設けられた第１領域４３Ｃと、第１面４３ａと第２面４３ｂとの間に黄色蛍光体部４３１と赤色蛍光体部４３２とが設けられた第２領域４３Ｄと、を備えている。第２領域４３Ｄにおいては、赤色蛍光体部４３２の励起光Ｅが入射する側に黄色蛍光体部４３１が設けられるとともに、赤色蛍光体部４３２の後述する第２反射層４５の側にも黄色蛍光体部４３１が設けられている。波長変換部４３の全体に占める黄色蛍光体部４３１の体積と赤色蛍光体部４３２の体積との比は、要求される射出光の色味に応じて適宜変更が可能である。
【００６５】
ただし、本実施形態の場合、黄色蛍光体部４３１から得られる第１の蛍光Ｙ（黄色光）を基本として、赤色成分が不足しがちな第１の蛍光Ｙに、赤色蛍光体部４３２から得られる第２の蛍光Ｒの赤色成分を補充する目的で用いられる。そのため、波長変換部４３の全体の体積に占める赤色蛍光体部４３２の体積の割合は、黄色蛍光体部４３１の体積の割合よりも小さい。
【００６６】
上記構成の波長変換部４３を作製する際には、例えば３Ｄプリンティング法（立体造形法）を用いて、黄色蛍光体部４３１の材料と赤色蛍光体部４３２の材料とをそれぞれ構造化すればよい。また、赤色蛍光体部４３２の結晶構造が黄色蛍光体部４３１の結晶構造と異なる場合、赤色蛍光体部４３２は蛍光体粒子を含有したインクで造形されることが望ましい。また、赤色蛍光体部４３２の一部の面に第１反射層４３３を形成する場合、第１反射層４３３の材料に大きめの蛍光体粒子を用いると、その部分が焼結しにくくなり、蛍光体粒子の隙間が気孔として残存する。このようにすれば、多孔質材料からなる第１反射層４３３を形成することができる。
【００６７】
第２反射層４５は、波長変換部４３の第２面４３ｂの全域にわたって設けられている。第２反射層４５の構成材料には、第１反射層４３３と同様、多孔質材料、黄色蛍光体の屈折率よりも低い屈折率を有する材料、銀、アルミニウム等の金属膜、無機材料からなる誘電体多層膜等が用いられる。第２反射層４５は、励起光Ｅ、第１の蛍光Ｙおよび第２の蛍光Ｒの全てを反射する特性を有することが望ましい。
【００６８】
接合層４６は、第２反射層４５と基板４４との間に設けられ、波長変換部４３と基板４４とを接合する。接合層４６の構成材料には、熱伝導性に優れた金属材料を用いることが望ましく、例えばナノＡｇ粒子を用いた焼結型接合材を用いることができる。焼結型接合材は、高い熱伝導性を有するため、波長変換部４３と基板４４との熱伝導性を向上させる。そのため、波長変換部４３の熱が基板４４の側に効率良く伝達されるため、波長変換部４３の温度上昇が抑制され、波長変換部４３の波長変換効率の低下を防止できる。
【００６９】
モーター６０は、波長変換素子４０を、基板４４の第１面４４ａもしくは第２面４４ｂに垂直な回転軸を中心として回転させる。本実施形態では、波長変換素子４０を回転させることによって、波長変換部４３上での励起光Ｅの照射位置Ｐ（図２参照）を時間的に変化させている。これにより、波長変換部４３の同じ箇所に励起光Ｅが常に照射され、波長変換部４３が局所的に加熱されて劣化することを抑制している。
【００７０】
図３に示すように、波長変換素子４０において、励起光Ｅが波長変換部４３の第１面４３ａに入射したとき、第１領域４３Ｃでは、励起光Ｅが黄色蛍光体部４３１の黄色蛍光体に吸収され、第１の蛍光Ｙ（黄色光）が生成され、第２領域４３Ｄでは、励起光Ｅが赤色蛍光体部４３２の励起光Ｅの入射側（第１面の上側）に位置する黄色蛍光体部４３１を透過した後、赤色蛍光体部４３２の赤色蛍光体に吸収されて、第２の蛍光Ｒ（赤色光）が生成される。
【００７１】
黄色蛍光体部４３１、赤色蛍光体部４３２のいずれにおいても、各蛍光体部の内部で等方的な発光が生じ、生成された第１の蛍光Ｙおよび第２の蛍光Ｒは、あらゆる方向に向かって進む。波長変換部４３の第１面４３ａに向かって進む第１の蛍光Ｙのうち、第１面４３ａに対して臨界角未満の入射角で入射した光は、そのまま第１面４３ａから外部に射出される。第１面４３ａに対して臨界角以上の入射角で入射した光は、第１面４３ａで反射した後、波長変換部４３の内部を進む。一方、第２反射層４５に向かって進む光は、第２反射層４５で反射した後、波長変換部４３の第１面４３ａに向かって進み、上記と同様の作用を生じる。
【００７２】
一般に、蛍光体で生成された蛍光は、蛍光体の内部を進むうち、当該蛍光よりも長波長側の蛍光を発する他の蛍光体に入射すると、蛍光の再吸収が生じる、という現象がある。本実施形態の場合、黄色蛍光体部４３１で生成された第１の蛍光Ｙのうち、赤色蛍光体部４３２に向かって進む光も存在するが、赤色蛍光体部４３２と黄色蛍光体部４３１との間に第１反射層４３３が設けられているため、この光は第１反射層４３３で反射し、赤色蛍光体部４３２に入射することがない。これにより、黄色蛍光体部４３１で生成された第１の蛍光Ｙが赤色蛍光体部４３２によって再吸収されることが抑制される。
【００７３】
また、黄色蛍光体層と赤色蛍光体層とを備えた従来の波長変換素子においては、黄色蛍光体層と赤色蛍光体層とが積層されており、黄色蛍光体層と基板との間に赤色蛍光体層が配置されていた。そのため、黄色蛍光体層で発生した熱が基板に逃げにくく、黄色蛍光体層の温度上昇が生じる結果、黄色蛍光体層の波長変換効率が低下する、という問題があった。
【００７４】
この問題に対して、本実施形態の波長変換素子４０によれば、励起光Ｅの入射方向に沿う断面において、黄色蛍光体部４３１のみが存在する第１領域４３Ｃを有している。言い換えると、第１領域４３Ｃにおける黄色蛍光体部４３１は、第２反射層４５および接合層４６を介して基板４４と接触しており、黄色蛍光体部４３１と基板４４との間に赤色蛍光体部４３２が存在していない。これにより、波長変換素子４０においては、従来の波長変換素子に比べて、黄色蛍光体部４３１で発生した多くの熱を基板４４から逃がしやすい。このように、本実施形態の波長変換素子４０によれば、黄色蛍光体部４３１で発生した第１の蛍光Ｙの赤色蛍光体部４３２による再吸収を抑制できるとともに、黄色蛍光体部４３１の温度上昇を抑制できるため、高い波長変換効率を得ることができる。
【００７５】
また、赤色蛍光体部４３２で生成される第２の蛍光Ｒは、波長変換部４３の第１面４３ａから直接射出されるか、もしくは、第２反射層４５で反射した後、波長変換部４３の第１面４３ａから射出される。もしくは、第１反射層４３３が第２の蛍光Ｒを反射する特性を有している場合には、第２の蛍光Ｒは、波長変換部４３の第１面４３ａから直接射出されるか、もしくは、第１反射層４３３で反射した後、波長変換部４３の第１面４３ａから射出される。このようにして、第２領域４３Ｄから赤色成分を含む第２の蛍光Ｒが射出されるため、波長変換部４３からの射出光の色味を調整することができる。
【００７６】
本実施形態の第１光源装置１００は、上記の波長変換素子４０を備えているため、高い強度の出力光を得ることができる。
【００７７】
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、高光束のプロジェクターを実現することができる。
【００７８】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について、図４を用いて説明する。
第２実施形態のプロジェクター、光源装置および波長変換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実施形態と異なる。そのため、プロジェクター、光源装置および波長変換装置の全体の説明は省略し、波長変換素子についてのみ説明する。
図４は、第２実施形態の波長変換素子２０の断面図である。
図４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、詳細な説明を省略する。
【００７９】
図４に示すように、本実施形態の波長変換素子２０は、基板４４と、波長変換部４８と、第２反射層４５と、接合層４６と、を備えている。波長変換部４８は、黄色蛍光体部４３１（第１蛍光体部）と、赤色蛍光体部４３２（第２蛍光体部）と、第１反射層４３３（反射層）と、低濃度黄色蛍光体部４３４と、を備えている。波長変換部４８は、励起光Ｅが入射する第１面４８ａと、第１面４８ａに対向する第２面４８ｂと、黄色蛍光体部４３１のみが設けられた第１領域４８Ｃと、黄色蛍光体部４３１と赤色蛍光体部４３２と低濃度黄色蛍光体部４３４とが設けられた第２領域４８Ｄと、を備えている。
【００８０】
第２領域４８Ｄにおいて、低濃度黄色蛍光体部４３４は、赤色蛍光体部４３２の励起光Ｅの入射側（第１面４３２ａ側）に設けられている。したがって、励起光Ｅが入射する方向に沿う断面において、低濃度黄色蛍光体部４３４は、赤色蛍光体部４３２に重なって設けられている。低濃度黄色蛍光体部４３４を構成する黄色蛍光体は、黄色蛍光体部４３１と同様、賦活剤としてＣｅが分散された（Ｙ１−ｘ，Ｇｄｘ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２（０≦ｘ≦１）からなるＹＡＧ系蛍光体（Ｃｅ：ＹＡＧ）から構成されている。ただし、第２領域４８Ｄにおける低濃度黄色蛍光体部４３４の賦活剤の濃度は、第１領域４８Ｃにおける黄色蛍光体部４３１の賦活剤の濃度よりも低い。また、第２領域４８Ｄにおける低濃度黄色蛍光体部４３４の透光性は、第１領域４８Ｃにおける黄色蛍光体部４３１の透光性よりも高い。
波長変換素子２０のその他の構成は、第１実施形態と同様である。
【００８１】
本実施形態の波長変換素子２０においても、第１実施形態と同様、黄色蛍光体部４３１で発生した第１の蛍光Ｙの赤色蛍光体部４３２による再吸収を抑制できるとともに、黄色蛍光体部４３１の温度上昇を抑制できるため、高い波長変換効率を得ることができる。
【００８２】
また、本実施形態の波長変換素子２０においては、赤色蛍光体部４３２の第１面４３２ａ側に低濃度黄色蛍光体部４３４が設けられているため、第１実施形態に比べて、赤色蛍光体部４３２の励起光Ｅの入射側で発生する第１の蛍光Ｙの量が少なくなる。これに伴って、第１の蛍光Ｙの再吸収量も少なくなる。また、第１実施形態に比べて、赤色蛍光体部４３２の励起光Ｅの入射側における励起光Ｅの吸収量が少なくなることに伴って、より多くの励起光Ｅが赤色蛍光体部４３２に届く。これにより、所望の強度の第２の蛍光Ｒを得ることができる。
【００８３】
［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態について、図５を用いて説明する。
第３実施形態のプロジェクター、光源装置および波長変換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実施形態と異なる。そのため、プロジェクター、光源装置および波長変換装置の全体の説明は省略し、波長変換素子についてのみ説明する。
図５は、第３実施形態の波長変換素子２１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、詳細な説明を省略する。
【００８４】
図５に示すように、本実施形態の波長変換素子２１は、基板４４と、波長変換部４９と、第２反射層４５と、接合層４６と、を備えている。波長変換部４９は、黄色蛍光体部４３１（第１蛍光体部）と、赤色蛍光体部４３２（第２蛍光体部）と、第１反射層４３３（反射層）と、透光部４３５と、を備えている。波長変換部４９は、励起光Ｅが入射する第１面４９ａと、第１面４９ａに対向する第２面４９ｂと、黄色蛍光体部４３１のみが設けられた第１領域４９Ｃと、黄色蛍光体部４３１と赤色蛍光体部４３２と透光部４３５とが設けられた第２領域４９Ｄと、を備えている。
【００８５】
第２領域４９Ｄにおいて、透光部４３５は、赤色蛍光体部４３２よりも励起光Ｅの入射側（第１面４３２ａ側）に設けられている。透光部４３５は、蛍光体を含んでおらず、透光性の高いガラス等の材料から構成されている。すなわち、第２領域４９Ｄにおける透光部４３５の透光性は、第１領域４９Ｃにおける黄色蛍光体部４３１の透光性よりも高い。
波長変換素子２１のその他の構成は、第１実施形態と同様である。
【００８６】
本実施形態の波長変換素子２１においても、第１実施形態と同様、黄色蛍光体部４３１で発生した第１の蛍光Ｙの赤色蛍光体部４３２による再吸収を抑制できるとともに、黄色蛍光体部４３１の温度上昇を抑制できるため、高い波長変換効率を得ることができる。
【００８７】
特に本実施形態の波長変換素子２１においては、赤色蛍光体部４３２の第１面４３２ａ側に蛍光体を含まない透光部４３５が設けられているため、赤色蛍光体部４３２の励起光Ｅの入射側で蛍光が発生せず、蛍光の再吸収が発生しない。また、赤色蛍光体部４３２の励起光Ｅの入射側で励起光Ｅが吸収されないため、より多くの励起光Ｅが赤色蛍光体部４３２に届くことにより、強度の高い第２の蛍光Ｒを得ることができる。
【００８８】
［第４実施形態］
以下、本発明の第４実施形態について、図６を用いて説明する。
第４実施形態のプロジェクター、光源装置および波長変換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実施形態と異なる。そのため、プロジェクター、光源装置および波長変換装置の全体の説明は省略し、波長変換素子についてのみ説明する。
図６は、第４実施形態の波長変換素子２２の断面図である。
図６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、詳細な説明を省略する。
【００８９】
図６に示すように、本実施形態の波長変換素子２２は、基板４４と、波長変換部５０と、第２反射層４５と、接合層４６と、を備えている。波長変換部５０は、複数の黄色蛍光体部４３１（第１蛍光体部）と、複数の赤色蛍光体部４３２（第２蛍光体部）と、第１反射層４３３（反射層）と、バインダー４３６と、を備えている。波長変換部５０は、励起光Ｅが入射する第１面５０ａと、第１面５０ａに対向する第２面５０ｂと、第１領域５０Ｃと、第２領域５０Ｄと、を備えている。
【００９０】
波長変換部５０において、黄色蛍光体部４３１は、赤色蛍光体部４３２と同様、６つの面を有する略直方体状の形状を呈している。上記実施形態と同様、赤色蛍光体部４３２は、励起光Ｅが入射する側の第１面４３２ａを除く５つの面に、第１反射層４３３が設けられている。これに対し、黄色蛍光体部４３１の６つの面には、第１反射層４３３は設けられていない。
【００９１】
バインダー４３６は、複数の黄色蛍光体部４３１と複数の赤色蛍光体部４３２とを保持する。バインダー４３６は、例えばガラス、セラミックス等の透光性を有する無機材料で構成されている。黄色蛍光体部４３１の数は、赤色蛍光体部４３２の数よりも多い。波長変換部５０の励起光Ｅが入射する方向に沿う断面において、波長変換部５０は、黄色蛍光体部４３１のみが設けられた第１領域５０Ｃと、黄色蛍光体部４３１と赤色蛍光体部４３２とが設けられた第２領域５０Ｄと、を有している。ただし、バインダー４３６は、第１領域５０Ｃ、第２領域５０Ｄの双方に存在する。
波長変換素子２２のその他の構成は、第１実施形態と同様である。
【００９２】
本実施形態の波長変換素子２２においても、第１実施形態と同様、黄色蛍光体部４３１で発生した第１の蛍光Ｙの赤色蛍光体部４３２による再吸収を抑制できるとともに、黄色蛍光体部４３１の温度上昇を抑制できるため、高い波長変換効率を得ることができる。本実施形態の場合、第１領域５０Ｃ内の黄色蛍光体部４３１で発生した熱は、バインダー４３６を介して基板４４に伝達されるが、黄色蛍光体部４３１から基板４４までの熱伝達経路に赤色蛍光体部４３２が存在しないため、従来の波長変換素子に比べて、黄色蛍光体部４３１の熱を逃がしやすい。
【００９３】
［第５実施形態］
以下、本発明の第５実施形態について、図７を用いて説明する。
第５実施形態のプロジェクター、光源装置および波長変換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実施形態と異なる。そのため、プロジェクター、光源装置および波長変換装置の全体の説明は省略し、波長変換素子についてのみ説明する。
図７は、第５実施形態の波長変換素子２３の断面図である。
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、詳細な説明を省略する。
【００９４】
図７に示すように、本実施形態の波長変換素子２３は、基板４４と、波長変換部５１と、第２反射層４５と、接合層４６と、を備えている。波長変換部５１は、黄色蛍光体部４３１（第１蛍光体部）と、赤色蛍光体部４３２（第２蛍光体部）と、第１反射層４３３（反射層）と、を備えている。
【００９５】
波長変換部５１は、励起光Ｅが入射する方向（第１面５１ａの法線方向）に沿う断面において、第１面５１ａと第２面５１ｂとの間に黄色蛍光体部４３１のみが設けられた第１領域５１Ｃと、第１面５１ａと第２面５１ｂとの間に赤色蛍光体部４３２のみが設けられた第２領域５１Ｄと、を備えている。黄色蛍光体部４３１の厚さと赤色蛍光体部４３２の厚さとは略等しい。また、黄色蛍光体部４３１の第１面４３１ａと赤色蛍光体部４３２の第１面４３２ａとは、略同一平面上に位置している。
【００９６】
本実施形態の場合、赤色蛍光体部４３２の第２面４３２ｂが第２反射層４５に接しているため、赤色蛍光体部４３２の第２面４３２ｂには第１反射層４３３が設けられていない。赤色蛍光体部４３２の６つの面のうち、第１面４３２ａと第２面４３２ｂとを除く４つの面に第１反射層４３３が設けられている。
波長変換素子２３のその他の構成は、第１実施形態と同様である。
【００９７】
本実施形態の波長変換素子２３においても、第１実施形態と同様、黄色蛍光体部４３１で発生した第１の蛍光Ｙの赤色蛍光体部４３２による再吸収を抑制できるとともに、黄色蛍光体部４３１の温度上昇を抑制できるため、高い波長変換効率を得ることができる。
【００９８】
特に本実施形態の波長変換素子２３の場合、第２領域５１Ｄは赤色蛍光体部４３２のみを有しているため、第２領域５１Ｄでは、第１の蛍光Ｙが発生せず、第１の蛍光Ｙの再吸収もない。また、第２領域５１Ｄに入射した励起光Ｅの全てが赤色蛍光体部４３２に入射するため、強度の高い第２の蛍光Ｒを得ることができる。また、第２領域５１Ｄにおいて、赤色蛍光体部４３２の第２面４３２ｂが第２反射層４５に接しているため、赤色蛍光体部４３２の熱を逃がしやすく、赤色蛍光体部４３２の波長変換効率を高めることができる。
【００９９】
［第６実施形態］
以下、本発明の第６実施形態について、図８を用いて説明する。
第６実施形態のプロジェクター、光源装置および波長変換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実施形態と異なる。そのため、プロジェクター、光源装置および波長変換装置の全体の説明は省略し、波長変換素子についてのみ説明する。
図８は、第６実施形態の波長変換素子２４の断面図である。
図８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、詳細な説明を省略する。
【０１００】
図８に示すように、本実施形態の波長変換素子２４は、基板４４と、波長変換部５２と、第２反射層４５と、接合層４６と、を備えている。波長変換部５２は、黄色蛍光体部４３１（第１蛍光体部）と、赤色蛍光体部４３２（第２蛍光体部）と、第１反射層４３３（反射層）と、を備えている。
【０１０１】
波長変換部５２は、励起光Ｅが入射する方向（第１面５２ａの法線方向）に沿う断面において、第１面５２ａと第２面５２ｂとの間に黄色蛍光体部４３１のみが設けられた第１領域５２Ｃと、第１面５２ａと第２面５２ｂとの間に黄色蛍光体部４３１と赤色蛍光体部４３２とが設けられた第２領域５２Ｄと、を備えている。第２領域５２Ｄにおいては、赤色蛍光体部４３２の第２反射層４５側（第２面４３２ｂ側）に黄色蛍光体部４３１が設けられている。第１領域５２Ｃにおける黄色蛍光体部４３１の第１面４３１ａと赤色蛍光体部４３２の第１面４３２ａとは、略同一平面上に位置している。
波長変換素子２４のその他の構成は、第１実施形態と同様である。
【０１０２】
本実施形態の波長変換素子２４においても、第１実施形態と同様、黄色蛍光体部４３１で発生した第１の蛍光Ｙの赤色蛍光体部４３２による再吸収を抑制できるとともに、黄色蛍光体部４３１の温度上昇を抑制できるため、高い波長変換効率を得ることができる。また、第５実施形態と同様、第２領域５２Ｄに入射した励起光Ｅの全てが赤色蛍光体部４３２に入射するため、強度の高い第２の蛍光Ｒを得ることができる。
【０１０３】
［第７実施形態］
以下、本発明の第７実施形態について、図９を用いて説明する。
第７実施形態のプロジェクター、光源装置および波長変換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実施形態と異なる。そのため、プロジェクター、光源装置および波長変換装置の全体の説明は省略し、波長変換素子についてのみ説明する。
図９は、第７実施形態の波長変換素子２５の断面図である。
図９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、詳細な説明を省略する。
【０１０４】
図９に示すように、本実施形態の波長変換素子２５は、基板４４と、波長変換部５３と、第２反射層４５と、接合層４６と、を備えている。波長変換部５３は、黄色蛍光体部４３１（第１蛍光体部）と、赤色蛍光体部４３２（第２蛍光体部）と、第１反射層４３３（反射層）と、を備えている。
【０１０５】
波長変換部５３は、励起光Ｅが入射する方向（第１面５３ａの法線方向）に沿う断面において、第１面５３ａと第２面５３ｂとの間に黄色蛍光体部４３１のみが設けられた第１領域５３Ｃと、第１面５３ａと第２面５３ｂとの間に黄色蛍光体部４３１と赤色蛍光体部４３２とが設けられた第２領域５３Ｄと、を備えている。第２領域５３Ｄにおいては、赤色蛍光体部４３２の第１面４３２ａ側（励起光Ｅが入射する側）に黄色蛍光体部４３１が設けられている。
波長変換素子２５のその他の構成は、第１実施形態と同様である。
【０１０６】
本実施形態の波長変換素子２５においても、第１実施形態と同様、黄色蛍光体部４３１で発生した第１の蛍光Ｙの赤色蛍光体部４３２による再吸収を抑制できるとともに、黄色蛍光体部４３１の温度上昇を抑制できるため、高い波長変換効率を得ることができる。
【０１０７】
［第８実施形態］
以下、本発明の第８実施形態について、図１０を用いて説明する。
第８実施形態のプロジェクター、光源装置および波長変換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実施形態と異なる。そのため、プロジェクター、光源装置および波長変換装置の全体の説明は省略し、波長変換素子についてのみ説明する。
図１０は、第８実施形態の波長変換素子２６の断面図である。
図１０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、詳細な説明を省略する。
【０１０８】
図１０に示すように、本実施形態の波長変換素子２６は、基板４４と、波長変換部５４と、第２反射層４５と、接合層４６と、を備えている。波長変換部５４は、黄色蛍光体部４３１（第１蛍光体部）と、赤色蛍光体部４３２（第２蛍光体部）と、第１反射層４３３（反射層）と、低濃度黄色蛍光体部４３４と、を備えている。
【０１０９】
波長変換部５４は、励起光Ｅが入射する方向（第１面５４ａの法線方向）から見て、第１面５４ａと第２面５４ｂとの間に黄色蛍光体部４３１のみが設けられた第１領域５４Ｃと、第１面５４ａと第２面５４ｂとの間に黄色蛍光体部４３１と赤色蛍光体部４３２と低濃度黄色蛍光体部４３４とが設けられた第２領域５４Ｄと、を備えている。第２領域５４Ｄにおいては、赤色蛍光体部４３２の第１面４３２ａ側（励起光Ｅが入射する側）に低濃度黄色蛍光体部４３４が設けられている。
波長変換素子２６のその他の構成は、第１実施形態と同様である。
【０１１０】
本実施形態の波長変換素子２６においても、第１実施形態と同様、黄色蛍光体部４３１で発生した第１の蛍光Ｙの赤色蛍光体部４３２による再吸収を抑制できるとともに、黄色蛍光体部４３１の温度上昇を抑制できるため、高い波長変換効率を得ることができる。また、第２実施形態と同様、赤色蛍光体部４３２の励起光Ｅが入射する側に低濃度黄色蛍光体部４３４が設けられたことにより、赤色蛍光体部４３２の励起光Ｅが入射する側で発生する第１の蛍光Ｙの再吸収の抑制、赤色蛍光体部４３２への励起光Ｅの入射量の増大等の効果が得られる。
【０１１１】
［第９実施形態］
以下、本発明の第９実施形態について、図１１を用いて説明する。
第９実施形態のプロジェクター、光源装置および波長変換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実施形態と異なる。そのため、プロジェクター、光源装置および波長変換装置の全体の説明は省略し、波長変換素子についてのみ説明する。
図１１は、第９実施形態の波長変換素子２７の断面図である。
図１１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、詳細な説明を省略する。
【０１１２】
図１１に示すように、本実施形態の波長変換素子２７は、基板４４と、波長変換部５５と、第２反射層４５と、接合層４６と、を備えている。波長変換部５５は、黄色蛍光体部４３１（第１蛍光体部）と、赤色蛍光体部４３２（第２蛍光体部）と、第１反射層４３３（反射層）と、透光部４３５と、を備えている。
【０１１３】
波長変換部５５は、励起光Ｅが入射する方向（第１面５５ａの法線方向）から見て、第１面５５ａと第２面５５ｂとの間に黄色蛍光体部４３１のみが設けられた第１領域５５Ｃと、第１面５５ａと第２面５５ｂとの間に黄色蛍光体部４３１と赤色蛍光体部４３２と透光部４３５とが設けられた第２領域５５Ｄと、を備えている。第２領域５５Ｄにおいては、赤色蛍光体部４３２の第１面４３２ａ側（励起光が入射する側）に透光部４３５が設けられている。
波長変換素子２７のその他の構成は、第１実施形態と同様である。
【０１１４】
本実施形態の波長変換素子２７においても、第１実施形態と同様、黄色蛍光体部４３１で発生した第１の蛍光Ｙの赤色蛍光体部４３２による再吸収を抑制できるとともに、黄色蛍光体部４３１の温度上昇を抑制できるため、高い波長変換効率を得ることができる。また、第３実施形態と同様、赤色蛍光体部４３２の励起光Ｅが入射する側に透光部４３５が設けられたことにより、赤色蛍光体部４３２の励起光Ｅが入射する側で発生する第１の蛍光Ｙの再吸収の抑制、赤色蛍光体部４３２への励起光の入射量の増大等の効果が得られる。
【０１１５】
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、第１蛍光体部として、黄色蛍光体部の例を挙げたが、例えば励起光を吸収して緑色の蛍光を発生する緑色蛍光体からなる緑色蛍光体部が用いられてもよい。その場合、緑色蛍光体として、例えばＣｅ：Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２などが用いられてもよい。また、第２蛍光体部は、第１蛍光体部で発生する蛍光の波長よりも長い波長の蛍光を発生するものであればよい。
【０１１６】
また、上記実施形態では、赤色蛍光体部の第１面に第１反射層が設けられていない例を挙げたが、励起光の一部が透過できる程度の薄い第１反射層が赤色蛍光体部の第１面に設けられていてもよい。もしくは、励起光を透過するとともに蛍光を反射するダイクロイック膜が赤色蛍光体部の第１面に設けられていてもよい。
【０１１７】
励起光源として、青色の励起光を発する半導体レーザーに代えて、青色の励起光を発する発光ダイオード（ＬＥＤ）が用いられてもよい。
また、上記実施形態では、モーターによって回転可能とされた波長変換素子の例を挙げたが、固定型の波長変換素子であってもよい。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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】
【０１２０】
１…プロジェクター、１０…第１光源（励起光源）、２０，２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，４０…波長変換素子、４３，４８，４９，５０，５１，５２，５３，５４，５５…波長変換部、４３Ｃ，４８Ｃ，４９Ｃ，５０Ｃ，５１Ｃ，５２Ｃ，５３Ｃ，５４Ｃ，５５Ｃ…第１領域、４３Ｄ，４８Ｄ，４９Ｄ，５０Ｄ，５１Ｄ，５２Ｄ，５３Ｄ，５４Ｄ，５５Ｄ…第２領域、４３ａ，４８ａ，４９ａ，５０ａ，５１ａ，５２ａ，５３ａ，５４ａ，５５ａ…第１面、４３ｂ，４８ｂ，４９ｂ，５０ｂ，５１ｂ，５２ｂ，５３ｂ，５４ｂ，５５ｂ…第２面、１００…第１光源装置（光源装置）、４００Ｂ，４００Ｇ，４００Ｒ…液晶光変調装置（光変調装置）、６００…投射光学装置。
【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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