(57)【要約】  この光源装置は、基板と、基板に保持されると共に、入射した第１の色光の一部を吸収して第１の色光とは異なる波長域の第２の色光を出射しつつ、第１の色光の未吸収分を出射する波長変換層とを有する波長変換素子を備え、基板および波長変換層のうちの一部が、第１の色光の拡散機能を有するものである。
2017169187.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板に保持されると共に、入射した第１の色光の一部を吸収して前記第１の色光とは異なる波長域の第２の色光を出射しつつ、前記第１の色光の未吸収分を出射する波長変換層と
を有する波長変換素子を備え、
前記基板および前記波長変換層のうちの一部が、前記第１の色光の拡散機能を有する
光源装置。
【請求項２】
前記波長変換層は、
前記第１の色光を吸収して前記第２の色光を蛍光発光する蛍光体粒子と、
内部に、前記蛍光体粒子を分散させつつ保持するバインダーと、
前記バインダーの内部に前記蛍光体粒子と共に分散された拡散材と
を含む
請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記波長変換層は、
前記第１の色光を吸収して前記第２の色光を蛍光発光する蛍光体粒子と、
内部に前記蛍光体粒子を分散させつつ保持するバインダーと、
前記バインダーの内部に前記蛍光体粒子と共に分散された空孔と
を含む
請求項１に記載の光源装置。
【請求項４】
前記基板は、対向する一対の面を有すると共に、前記一対の面のうちの少なくとも一方の面が前記第１の色光を拡散させるように構成された
請求項１に記載の光源装置。
【請求項５】
前記一対の面のうちの少なくとも一方の面に、複数のマイクロレンズが形成されている
請求項４に記載の光源装置。
【請求項６】
前記一対の面のうちの少なくとも一方の面は、凹凸形状を含む
請求項４に記載の光源装置。
【請求項７】
前記基板の前記一対の面のうち、前記波長変換層の側の面が前記第１の色光を拡散させるように構成された
請求項４に記載の光源装置。
【請求項８】
前記基板は、前記基板の内部に分散された空孔を含む
請求項１に記載の光源装置。
【請求項９】
前記波長変換素子から出射する前記第１の色光の拡散角は２０度以上である
請求項１に記載の光源装置。
【請求項１０】
前記波長変換素子から出射する前記第１の色光の拡散角は５０度以上である
請求項１に記載の光源装置。
【請求項１１】
前記第１の色光の未吸収分は前記波長変換素子を透過して出射され、
前記第２の色光は、前記第１の色光と同一方向に出射される
請求項１に記載の光源装置。
【請求項１２】
前記波長変換素子は、前記基板を回転駆動する駆動部を有する
請求項１に記載の光源装置。
【請求項１３】
基板と、
前記基板に保持されると共に、入射した第１の色光の一部を吸収して前記第１の色光とは異なる波長域の第２の色光を出射しつつ、前記第１の色光の未吸収分を出射する波長変換層と
を有する波長変換素子を備え、
前記基板および前記波長変換層のうちの一部が、前記第１の色光の拡散機能を有する
光源装置を備えた電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、波長変換素子を用いた光源装置および電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プロジェクタ（投射型表示装置）などの電子機器では、励起用の光源から出力された光（励起光）を吸収して蛍光発光を生じる蛍光体ホイールを用いた光源装置が提案されている（特許文献１，２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１３４８０８号公報
【特許文献２】特開２０１５−２０３８５７号公報
【発明の概要】
【０００４】
上記のような光源装置では、励起光と蛍光とを合成したものが照明光とされる。このような照明光では、その照射面において色むらの発生を低減するための特性を持たせることが望まれている。
【０００５】
したがって、照射面において色むらの発生が少ない照明光を実現することが可能な光源装置、およびそのような光源装置を用いた電子機器を提供することが望ましい。
【０００６】
本開示の一実施の形態の光源装置は、基板と、基板に保持されると共に、入射した第１の色光の一部を吸収して第１の色光とは異なる波長域の第２の色光を出射しつつ、第１の色光の未吸収分を出射する波長変換層とを有する波長変換素子を備え、基板および波長変換層のうちの一部が、第１の色光の拡散機能を有するものである。
【０００７】
本開示の一実施の形態の電子機器は、上記本開示の一実施の形態の光源装置を備えたものである。
【０００８】
本開示の一実施の形態の光源装置および電子機器では、第１の色光は、波長変換素子においてその一部が第２の色光に変換されて出射され、他の未吸収分は波長変換されずに出射される。即ち、波長変換素子からの出射光は、第１の色光と第２の色光とを含み、これらの出射光に基づいて、照明光が出射される。波長変換素子では、基板および波長変換層のうちの一部が第１の色光の拡散機能を有することにより、波長変換素子を出射時における第１の色光（未吸収分）の発散角と第２の色光の発散角との差が低減される。
【０００９】
本開示の一実施の形態の光源装置および電子機器によれば、第１の色光の未吸収分と第２の色光とが波長変換素子から出射され、これらの出射光に基づいて照明光が形成される。波長変換素子において、基板および波長変換層のうちの一部が第１の色光の拡散機能を有することにより、第１の色光の発散角と第２の色光の発散角との差を低減して、第１および第２の色光における角度分布を近づけることができる。よって、照射面において色むらの発生の少ない照明光を実現することができる。
【００１０】
尚、上記内容は本開示の一例である。本開示の効果は、上述したものに限らず、他の異なる効果であってもよいし、更に他の効果を含んでいてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示の一実施形態に係る光源装置の構成を表す模式図である。
【図２】図１に示した波長変換素子の要部構成を表す模式図である。
【図３】比較例に係る波長変換素子の要部構成と作用とを説明するための模式図である。
【図４】図１に示した波長変換素子の要部構成と作用とを説明するための模式図である。
【図５Ａ】拡散板の拡散角を変化させた場合の出射光の角度分布を表す特性図である。
【図５Ｂ】図５Ａに示した拡散角に対する蛍光との角度分布の一致率と透過率とを表す図である。
【図６Ａ】拡散板の拡散角に対する光源装置からの発散角を表す図である。
【図６Ｂ】図６Ａに示した拡散角に対する発散角をプロットしたものである。
【図７】変形例１に係る波長変換素子の要部構成と作用とを表す模式図である。
【図８】変形例２に係る波長変換素子の要部構成と作用とを表す模式図である。
【図９】変形例３に係る波長変換素子の要部構成と作用とを表す模式図である。
【図１０】変形例４に係る光源装置の構成を表す模式図である。
【図１１】適用例に係る投射型表示装置の構成を表す機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。尚、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態（透過型の波長変換素子において、蛍光体層が拡散材を含んで構成された光源装置の例）
２．変形例１（基板の蛍光体層側の面に拡散構造を有する例）
３．変形例２（蛍光体層が空孔を含んで構成された例）
４．変形例３（基板が空孔を含んで構成された例）
５．変形例４（透過・反射型の波長変換素子を用いた場合の例）
６．適用例（投射型表示装置の例）
【００１３】
＜実施の形態＞
［構成］
図１は、本開示の一実施形態に係る光源装置（光源装置１０）の構成例を表したものである。光源装置１０は、例えば後述の投射型表示装置（プロジェクタ）等の電子機器の照明として用いられるものである。
【００１４】
光源装置１０は、照明光として例えば白色光Ｌｗを出射するものであり、例えば光源部１１と、集光光学系１２と、波長変換素子１３と、コリメート光学系１４とを備えている。集光光学系１２とコリメート光学系１４とは、波長変換素子１３を間にして配置されている。この光源装置１０は、光源部１１から出射された色光と、波長変換素子１３における蛍光との混色により、照明光として例えば白色光Ｌｗを出射するものである。
【００１５】
光源部１１は、例えば１または複数の半導体レーザ（ＬＤ）（ここでは複数のＬＤを模式的に図示している）を含んで構成され、例えば青色の光Ｌ１を出射するものである。光Ｌ１は、例えば青色の波長域（例えば４３０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下）に強度ピークを有する。この光源部１１は、例えば波長変換素子１３の励起光源である。尚、本実施の形態の光Ｌ１が、本開示の「第１の色光」の一具体例に相当する。また、以下では、光Ｌ１が青色光であることを想定して説明するが、波長変換素子１３で使用される蛍光体層１３ａ（蛍光体粒子１３ａ１）の特性に応じて、光Ｌ１として他の波長域の光が用いられても構わない。また、可視域に限らず、例えば紫外域等の非可視域の光が用いられてもよい。なお、本実施の形態の蛍光体層１３ａが、本開示の「波長変換層」の一具体例に相当する。
【００１６】
集光光学系１２は、例えば１または複数のレンズ（ここでは１つのレンズ１２ａを示す）を含んで構成されている。集光光学系１２は、例えば光源部１１と波長変換素子１３との間に配置され、光源部１１から出射された光Ｌ１を波長変換素子へ向けて集光する光学系である。
【００１７】
波長変換素子１３は、入射した光Ｌ１の一部を吸収して光Ｌ１とは異なる波長域の光（光Ｌ２）を出射すると共に、光Ｌ１の未吸収分（波長変換されなかった部分）を出射する機能を有している。この波長変換素子１３は、例えば、いわゆる透過型の蛍光体ホイールを有することが望ましい。より小型化を実現し易く、また光利用効率を高められるためである。本実施の形態の波長変換素子１３は、透過型の構成を有している。即ち、励起光である光Ｌ１の未吸収分が透過しつつ出射されると共に、この光Ｌ１の出射方向と、蛍光である光Ｌ２の出射方向とが互いに同一となっている。
【００１８】
光Ｌ２は、例えば黄色の光であり、緑色の波長域と赤色の波長域とを含む波長域（例えば４８０ｎｍ以上７００ｎｍ以下）に強度ピークを有している。この光Ｌ２は、波長変換素子１３（蛍光体層１３ａ）の表面から蛍光発光する、あるいは表面から発光するものと見做すことができる。尚、本実施の形態の光Ｌ２が、本開示の「第２の色光」の一具体例に相当する。また、以下では、光Ｌ２が黄色光であることを想定して説明するが、光Ｌ１の波長域および波長変換素子１３で使用される蛍光体の特性に応じて、光Ｌ２は他の波長域の光であってもよい。光源部１１に用いられるＬＤの種類、および波長変換素子１３の蛍光体層１３ａの特性に応じて、混色（色合成）により、例えば白色光Ｌｗとなる組み合わせが選択されればよい。
【００１９】
この波長変換素子１３は、例えば基板１３０と、基板１３０の上または内部に保持された蛍光体層１３ａと、基板１３０を軸Ｃを中心として回転駆動するモータ１３１（駆動部）とを有している。基板１３０は一対の面（入射側の面Ｓ１および出射側の面Ｓ２）を有し、蛍光体層１３ａは、例えば基板１３０の出射側の面Ｓ２上に形成されている。
【００２０】
基板１３０は、例えば光Ｌ１に対して透過性を有し、例えば円盤状を成す回転体（ホイール）を構成する。基板１３０には、蛍光発光時に生じる熱を放熱するために、例えばサファイア等が用いられることが望ましい。蛍光体層１３ａは、例えば基板１３０の面内の１の円周に沿って（環状の領域に）形成されている。この蛍光体層１３ａの一部が、基板１３０の回転によって時分割的に光軸上に配置されるように構成されている。蛍光体層１３ａは、光Ｌ１を励起光として光Ｌ２を蛍光発光する材料（後述の蛍光体粒子１３ａ１）を含んで構成されている。この蛍光体層１３ａは、例えば基板１３０上に塗布により形成することができる。尚、この波長変換素子１３には、図示しない冷却機構が設置されていてもよい。また、基板１３０には、蛍光を効率良く利用するためにダイクロイックコートが施されていてもよい。
【００２１】
尚、ここでは、波長変換素子１３が蛍光体ホイールを有し、即ち、基板１３０上に形成された蛍光体層１３ａが回転可能な構成を例に挙げたが、蛍光体層１３ａの励起エネルギー等に応じて、蛍光体層１３ａが回転しない構成とされてもよい。
【００２２】
コリメート光学系１４は、波長変換素子１３の光出射側に配置された光学系である。コリメート光学系１４は、入射光を平行光化する光学系であり、例えば１または複数のレンズを含んで構成されている。尚、光源装置１０が、例えば投射型表示装置（プロジェクタ）に用いられる場合等には、波長変換素子１３の光出射側にはコリメート光学系１４が配置されるが、光源装置１０の用途に応じて、他の光学系（コリメート光学系１４ではない光学系）が配置されてもよい。
【００２３】
この光源装置１０では、波長変換素子１３において、基板１３０および蛍光体層１３ａのうちの一部が、光Ｌ１の拡散機能（光Ｌ１を拡散させる機能）を有している。本実施の形態では、波長変換素子１３の蛍光体層１３ａが拡散機能を有している。
【００２４】
図２は、波長変換素子１３の要部構成について模式的に表したものである。蛍光体層１３ａは、例えば基板１３０の面Ｓ２上に、例えば蛍光体粒子１３ａ１を含んで構成されている。蛍光体粒子１３ａ１は、バインダー１３２の内部に分散しつつ（分散した状態で）、バインダー１３２によって保持されている（封止されている）。蛍光体粒子１３ａは、光Ｌ１（例えば青色光）を励起光として光Ｌ２（黄色光）を蛍光発光するものである。バインダー１３２は、例えば蛍光体粒子１３ａ１を封止するための樹脂等から構成されている。本実施の形態では、この蛍光体層１３ａが、更に、光Ｌ１を拡散反射させる拡散材１３３を含んでいる。拡散材１３３は、蛍光体粒子１３ａと共にバインダー１３２によって分散しつつ保持されている。拡散材１３３としては、図示したように例えば蛍光体粒子１３ａ１と同等の大きさをもつ粒子状のものを用いることができる。拡散材１３３の材料、密度（濃度）および粒径等は、特に限定されるものではないが、例えば次のように設定することができる。即ち、拡散材１３３の材料、密度（濃度）および粒径等は、波長変換素子１３から出射される光Ｌ１の拡散角が、望ましくは２０度以上、より望ましくは５０度以上となるように設定されるとよい。
【００２５】
［作用、効果］
本実施の形態の光源装置１０では、図１に示したように、光源部１１から例えば青色の光Ｌ１が出射すると、この光Ｌ１は、集光光学系１２に入射する。光Ｌ１は、集光光学系１２により、波長変換素子１３に向けて集光され、蛍光体層１３ａの近傍または内部に所定のスポット径で集光する。波長変換素子１３では、例えばモータ１３１により基板１３０が回転駆動され、これにより基板１３０に保持された蛍光体層１３ａの一部が時分割的に（巡回的に）光軸上に配置される。この蛍光体層１３ａに、光Ｌ１が入射すると、光Ｌ１の一部が吸収されて光Ｌ２を蛍光発光し、波長変換素子１３を出射する。一方、光Ｌ１のうち蛍光体層１３ａに吸収されなかったもの（未吸収分）は、波長変換されずに透過され、光Ｌ２と同一の方向に沿って波長変換素子１３を出射する。このように、波長変換素子１３から、励起光である光Ｌ１と、蛍光である光Ｌ２とが同一光路上に出射される。
【００２６】
波長変換素子１３を出射した光Ｌ１，Ｌ２は、コリメート光学系１４へ入射し、コリメート光学系１４において平行光とされる。これらの光Ｌ１，Ｌ２の混色により、照明光としての白色光Ｌｗが出射される。
【００２７】
ここで、波長変換素子１３では、上記のように、入射した光Ｌ１の一部が、蛍光体粒子１３ａ１に吸収される一方で、光Ｌ１の他の部分は、蛍光体層１３ａ内の蛍光体粒子１３ａ１同士の間隙を通過し、あるいは蛍光体粒子１３ａ１の表面において反射されることで、波長変換されずに蛍光体層１３ａを透過して出射する。
【００２８】
図３に、本実施の形態の比較例に係る波長変換素子（波長変換素子１０１）の要部構成について示す。比較例の波長変換素子１０１は、基板１０２上に蛍光体層１０３が形成され、この蛍光体層１０３が蛍光体粒子１０４とバインダー１０５とを有している。この波長変換素子１０１では、蛍光体層１０３へ入射した光Ｌ１のうちの一部が蛍光体粒子１０４に吸収され、光Ｌ２として出射すると共に、この蛍光体粒子１０４に吸収されなかった光Ｌ１は、波長変換されずに（光Ｌ１のまま）出射する。
【００２９】
光Ｌ１，Ｌ２のうち、蛍光である光Ｌ２は、いわゆるランバート散乱（ランバート反射）のように、蛍光体層１３ａの表面から略全方位に向かって出射する。即ち、光Ｌ２の発散角は大きい（図３に示した破線）。一方で、光Ｌ１は、蛍光体層１３ａの通過過程において蛍光体粒子１３ａ１の表面で乱反射されることから、ある程度の発散角を持つものの、その発散角はランバート光よりも小さい（図３に示した実線）。このため、出射後のコリメート光学系１４において集光される光束径が光Ｌ１，Ｌ２間で異なり、照射面（例えば後述のパネル面等）上での光Ｌ１，Ｌ２の輝度分布および角度分布が異なってしまう。これにより、照射面内において色むらを発生する。例えば、光源装置１０が後述の投射型表示装置に用いられる場合には、パネルを通過して投射レンズを通った光は、投影光学系において、いわゆるビネッティングを生じる。上記のようにパネル面上での光Ｌ１，Ｌ２の角度分布が異なると、ビネッティングも異なり、結果としてスクリーン上において色むらが発生する。このように、パネル（ライトバルブ）あるいはスクリーンには、照明光（または照明光に基づく光）が照射されるが、その照射面において色むらが発生する。尚、本明細書において照明光の「照射面」とは、例えばパネル面やスクリーンの投影面等に相当する。
【００３０】
そこで、例えば蛍光体ホイールの面内の領域を空間的に分割し、即ち蛍光体を有する部分と、励起光を拡散させつつ透過させる部分とを設け、これらの各部分から時分割で光を出射させることで、励起光の発散角を大きくする手法が考えられる。ところが、この手法では、例えばＤＬＰ（Digital Light Processing）等のような高速に動作するパネルを用いた単板式の表示システムには適用することができるが、３板式のシステムには適用することが困難である。また、例えば反射型の蛍光体ホイールにおいて、蛍光体層の表面に励起光用の拡散反射面を設ける手法も考えられる。この手法では、励起光と蛍光との分離および合波のために、偏光素子が用いられている。ところが、蛍光体層を通ると偏光が乱れ、この偏光が乱れた状態で偏光素子を通ることとなるため、装置全体としての光利用効率が低下する。あるいは、励起光と蛍光との光路を分けると共に、励起光の光路に発散角の大きな拡散面を設けることで、励起光の発散角の制御をする手法もあるが、この手法では光学システムが大型となり、また高コストとなる。よって、これらの手法とは異なる手法の実現が望まれている。
【００３１】
本実施の形態では、波長変換素子１３の蛍光体層１３ａが光Ｌ１の拡散機能を有している（拡散材１３３を有する）。これにより、光Ｌ１のうち、蛍光体粒子１３ａ１に吸収されない光Ｌ１は、蛍光体粒子１３ａ１および拡散材１３３によって反射されつつ、蛍光体層１３ａを透過し、蛍光体層１３ａから出射される。このように、光Ｌ１の発散角を拡大することができる。この結果、波長変換素子１３の出射時における光Ｌ１の発散角と光Ｌ２の発散角との差が低減する。望ましくは、図４に模式的に示したように、光Ｌ１がランバート散乱に近い発散角をもって出射され、即ち光Ｌ１，Ｌ２の各発散角が同等となる（略一致する）。これにより、コリメート光学系１４を出射した光Ｌ１，Ｌ２のそれぞれの角度分布および光束径は、略同等となる。
【００３２】
ここで、図５Ａに、光Ｌ１（青色光）の発散角（角度分布）と、光Ｌ２（蛍光）の発散角（角度分布）とについて示す。具体的には、拡散材なしの場合，拡散材を用いた場合（拡散角を１０度，２０度，３０度，４０度，５０度，６０度，７０度および８０度とした場合）および蛍光発光の場合のそれぞれの角度分布（角度に対する発光強度）について示している。尚、拡散角度０°では、出射面に垂直な方向（正面方向）に出射する光の強度を示し、拡散角度＋９０°，−９０°では、出射面に平行な方向に出射する光の強度を示している。
【００３３】
また、図５Ｂには、それぞれの拡散角での光Ｌ１の角度分布と、蛍光（光Ｌ２）の角度分布との一致率と、透過率とについて示す。拡散角が大きく設定されるほど光Ｌ１，Ｌ２同士の角度分布を近づけることができるが、一方で透過率（光利用効率）は減少する傾向がある。このため、光利用効率とのバランスに応じて、拡散角が設定されることが望ましい。例えば、拡散角が２０度以上（図５Ｂの範囲Ａ，Ｂ）に設定されることで、色むら抑制の効果を得ることができるが、特に光利用効率を重視する場合には、拡散角が２０度以上５０度以下（範囲Ａ）に設定されることが望ましく、色むら抑制を重視する場合には、拡散角が５０度以上（範囲Ｂ）であることが望ましい。この拡散角は、本実施の形態では、蛍光体層１３ａにおける拡散材１３３の材料、密度および粒径等が適切に設定されることで、調整可能である。
【００３４】
なお、拡散角は、拡散板を出射する光の中心強度の半値を角度で取ったものとする。また、発散角は、ＦＷＨＭ（半値全幅）の値とする。図６Ａに、拡散板の拡散角に対する光Ｌ１（青色光）の発散角を、蛍光（ランバート）の場合と共に示す。また、図６Ｂには、図６Ａの各値をプロットしたものを示す。
【００３５】
また、本実施の形態では、単板式の表示システムに限らず、３板式の表示システムにも適用可能である。
【００３６】
更に、波長変換素子１３が透過型であることにより、反射型ホイールを用いた場合と異なり、励起光と蛍光の分離・合波のための偏光素子が不要である。このため、反射型の構成と異なり、上記のような偏光素子に起因する光利用効率の低下が生じない。本実施の形態では、偏光が乱れた後は、例えばインテグレーター光学系等内のＰＳコンバータを用いることで、偏光を揃えることが可能である。
【００３７】
加えて、励起光（Ｌ１）と蛍光（Ｌ２）の光路を分け、励起光の光路に専用の発散角の大きな拡散面を設ける手法では、装置の大型化・高コスト化が懸念されるが、本実施の形態では、励起光と蛍光の光路を一致させることができるため、部品を最小限に抑え、装置の小型化および低コスト化が実現できる。
【００３８】
また、光Ｌ１，Ｌ２の発散角が略一致することで、波長変換素子１３を出射後の光学系に入射する光Ｌ１，Ｌ２の角度分布および光束径が略一致する。このため、例えばインテグレーター光学系において、光Ｌ１，Ｌ２に対して照明効率が同等の設計が可能になる。ここで、光Ｌ１，Ｌ２との間で光束径が一致しない場合、どちらか一方の光束径に合わせた設計となるため、もう一方の効率が低下することになるが、本実施の形態ではそのような効率の低下を抑制することができる。
【００３９】
以上のように本実施の形態では、波長変換素子１３に入射した光Ｌ１のうちの一部は、蛍光体層１３ａにおいて光Ｌ２に波長変換されて出射され、他の未吸収分は波長変換されずに出射される。即ち、波長変換素子１３からの出射光は、光Ｌ１，Ｌ２を含み、これらの出射光に基づいて、照明光が出射される。波長変換素子１３において、蛍光体層１３ａが光Ｌ１の拡散機能を有する（拡散材１３３を有する）ことにより、光Ｌ１のうちの未吸収分は、蛍光体粒子１３ａ１および拡散材１３３によって反射されつつ、蛍光体層１３ａを透過し、蛍光体層１３ａから出射される。これにより、波長変換素子１３から出射される光Ｌ１の発散角と光Ｌ２の発散角との差を低減して、光Ｌ１，Ｌ２におけるそれぞれの角度分布を近づけることができる。よって、照射面において色むらの発生の少ない照明光を実現することができる。
【００４０】
また、これにより、例えば、後述の投射型表示装置において、投射レンズにより光量低下が生じる部分（周辺部分）における角度分布を略一致させることができる。このため、光Ｌ１，Ｌ２のそれぞれの周辺光量低下の度合いが同等となり、結果として投影面上での光Ｌ１，Ｌ２の輝度分布が同等になるため、色むらの発生を抑制することができる。
【００４１】
次に、上記実施の形態の変形例について説明する。以下では、上記実施の形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、適宜その説明を省略する。
【００４２】
＜変形例１＞
図７は、変形例１に係る波長変換素子の要部構成を表したものである。上記実施の形態では、波長変換素子の蛍光体層１３ａが光Ｌ１の拡散機能を有する（拡散材１３３を含む）場合を例示したが、本変形例のように、基板１３０が光Ｌ１の拡散機能を有していてもよい。本変形例では、例えば、基板１３０の面Ｓ２側に、拡散構造１３４を有している（基板１３０の面Ｓ２が光Ｌ１を拡散させるように構成されている）。この基板１３０の面Ｓ２上に、拡散構造１３４を介して蛍光体層１３ｂが形成されている。蛍光体層１３ｂは、例えば蛍光体粒子１３ａ１とバインダー１３２とを含んで構成されている。
【００４３】
拡散構造１３４は、例えば複数のマクロレンズを含んで構成されている（基板１３０の面Ｓ２上には、複数のマイクロレンズが形成されている）。あるいは、拡散構造１３４は、基板１３０の面Ｓ２側に形成された凹凸形状であってもよい。凹凸形状は、基板１３０の面Ｓ２に対して、例えばブラスト加工またはエッチング処理等を施すことにより形成することができる。尚、ここでは、基板１３０の面Ｓ２の側に拡散構造１３４を設けているが、このような拡散構造１３４は、基板１３０の面Ｓ１の側に設けられていてもよく、面Ｓ１，Ｓ２の両方の側に設けられていても構わない。但し、本変形例のように、基板１３０の面Ｓ２側に拡散構造１３４を設けるが望ましい。拡散構造１３４を面Ｓ１側に設ける場合に比べ、光損失を低減できるためである。
【００４４】
本変形例のように、基板１３０の一面に光Ｌ１の拡散構造１３４を有していてもよく、この場合であっても、上記実施の形態と同様、波長変換素子に入射する光Ｌ１を拡散反射しつつ透過させることができる。これにより、蛍光体層１３ｂから出射する光Ｌ１，Ｌ２の各発散角の差を低減して、それぞれの角度分布を近づけることができる。よって、上記実施の形態と同等の効果を得ることができる。
【００４５】
＜変形例２＞
図８は、変形例２に係る波長変換素子の要部構成を表したものである。上記実施の形態では、波長変換素子の蛍光体層１３ａが拡散材１３３を含む場合を例示したが、本変形例のように、蛍光体層１３ａに拡散材１３３ではなく、空孔１３５を分散させてもよい。本変形例では、基板１３０の面Ｓ２上に蛍光体層１３ａが形成され、この蛍光体層１３ａが蛍光体粒子１３ａ１とバインダー１３２とを含んでいる。バインダー１３２の内部には、空孔１３５が分散して存在している。
【００４６】
本変形例のように、蛍光体層１３ａが、空孔１３５を含むことにより拡散機能を有していてもよい。この場合にも、上記実施の形態と同様、波長変換素子に入射する光Ｌ１を、蛍光体粒子１３ａ１および空孔１３５の表面において反射しつつ透過させることができる。これにより、蛍光体層１３ｂから出射する光Ｌ１，Ｌ２の各発散角の差を低減して、それぞれの角度分布を近づけることができる。よって、上記実施の形態と同等の効果を得ることができる。
【００４７】
＜変形例３＞
図９は、変形例３に係る波長変換素子の要部構成を表したものである。上記実施の形態では、波長変換素子の蛍光体層１３ａが光Ｌ１の拡散機能を有する（拡散材１３３を含む）場合を例示したが、本変形例のように、基板（基板１３６）が光Ｌ１の拡散機能を有していてもよい。本変形例では、例えば、基板１３６の内部に分散された空孔１３６ａを含んでいてもよい（基板１３６の内部に空孔１３６ａが分散されていてもよい）。この基板１３６の面Ｓ２上に、拡散構造１３４を介して蛍光体層１３ｂが形成されている。蛍光体層１３ｂは、例えば蛍光体粒子１３ａ１とバインダー１３２とを含んで構成されている。
【００４８】
本変形例のように、基板１３６が、空孔１３６ａを含むことにより拡散機能を有していてもよい。この場合にも、上記実施の形態と同様、波長変換素子に入射する光Ｌ１を、蛍光体粒子１３ａ１および空孔１３６ａの表面において反射しつつ透過させることができる。これにより、蛍光体層１３ｂから出射する光Ｌ１，Ｌ２の各発散角の差を低減して、それぞれの角度分布を近づけることができる。よって、上記実施の形態と同等の効果を得ることができる。
【００４９】
＜変形例４＞
図１０は、変形例４に係る光源装置の構成を表したものである。上記実施の形態では、透過型の波長変換素子１３を用いた構成例について説明したが、本変形例では、いわゆる透過・反射型の波長変換素子（波長変換素子１５）が用いられている。本変形例では、光源部１１の側から順に集光光学系１２と、波長変換素子１５とが配置されている。集光光学系１２と波長変換素子１５との間には、波長分離素子１６が配置されている。波長変換素子１５では、例えば励起光である光Ｌ１が入射すると、この光Ｌ１の一部は、蛍光体層１３ａにおいて光Ｌ２に変換された後、反射面において反射されることで、入射した側と同じ側に出射される。一方、光Ｌ１の未吸収分は、波長変換素子１５の蛍光体層１３ａおよび基板１３０を透過して、光Ｌ２とは逆の方向に向かって出射される。波長変換素子１５を出射した光Ｌ１，Ｌ２のそれぞれの光路上に、コリメート光学系１４Ａ，１４Ｂが配置されている。
【００５０】
次に、上記実施の形態等の光源装置（光源装置１０）が適用される電子機器の一例として、プロジェクタ（投射型表示装置）について説明する。尚、上記実施の形態等の光源装置は、以下に説明する投射型表示装置の他にも、例えば自動車用のヘッドランプ（ヘッドライト）等の白色光を出射する、様々なタイプの照明装置に適用することができる。
【００５１】
＜適用例＞
図１１は、適用例に係る投射型表示装置（投射型表示装置１）の全体構成を表す機能ブロック図である。この投射型表示装置１は、例えばスクリーン３００（投射面）に画像を投射する表示装置である。投射型表示装置１は、例えば、図示しないＰＣ等のコンピュータや各種画像プレーヤ等の外部の画像供給装置に、Ｉ／Ｆ（インターフェイス）を介して接続されており、このインターフェイスに入力される画像信号に基づいて、スクリーン３００への投影を行うものである。
【００５２】
投射型表示装置１は、例えば、光源駆動部３１と、光源装置１０と、照明光学系２０と、光変調装置３２と、投影光学系３３と、画像処理部３４と、フレームメモリ３５と、パネル駆動部３６と、投影光学系駆動部３７と、制御部３０とを備えている。
【００５３】
光源駆動部３１は、光源装置１０に配置された光源部１１の発光タイミングを制御するためのパルス信号を出力するものである。この光源駆動部３１は、例えば図示しないＰＷＭ設定部、ＰＷＭ信号生成部およびリミッター等を備えており、制御部３０の制御に基づいて、光源装置１０の光源ドライバーを制御し、光源部１１を例えばＰＷＭ制御することにより、光源部１１の点灯および消灯、あるいは輝度の調整を行うものである。
【００５４】
光源装置１０は、上記実施の形態において説明した構成要素の他に、特に図示はしないが、例えば光源部１１を駆動する光源ドライバーと、光源部１１を駆動する際の電流値を設定する電流値設定部とを備えている。光源ドライバーは、図示しない電源回路から供給される電源に基づき、光源駆動部３１から入力されるパルス信号に同期して、電流値設定部が設定した電流値をもつパルス電流を生成する。生成されたパルス電流は、光源部１１に供給される。
【００５５】
照明光学系２０は、例えば光源装置１０からの出射光（白色光Ｌｗ）に基づいて、光変調装置３２の各パネルの照明光を形成する光学系であり、例えばビーム成形素子、インテグレーター光学系、偏光分離素子および色分離素子等を含んで構成されている。
【００５６】
光変調装置３２は、画像信号に基づき、照明光学系２０から出力された光（照明光）を変調して画像光を生成するものである。光変調装置３２は、例えば、ＲＧＢの各色に対応した３枚の透過型または反射型のライトバルブを含んで構成されている。例えば、青色光（Ｂ）を変調する液晶パネル、赤色光（Ｒ）を変調する液晶パネル、および緑色光（Ｇ）を変調する液晶パネルが挙げられる。反射型液晶パネルとしては、例えばＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）などの液晶素子を用いることができる。但し、光変調装置３２には、液晶素子に限らず、他の光変調素子、例えばＤＭＤ（Digital Micromirror Device）などが用いられてもよい。光変調装置３２により変調されたＲＧＢの各色光は、図示しないクロスダイクロイックプリズム等により合成されて、投影光学系３３に導かれる。
【００５７】
投影光学系３３は、光変調装置３２で変調された光をスクリーン３００上に投射して結像させるためのレンズ群等を含むものである。
【００５８】
画像処理部３４は、外部から入力された画像信号を取得して、画像サイズの判別、解像度の判別、および静止画像であるか動画像であるかの判別等を行うものである。動画像である場合には、フレームレート等の画像データの属性などについても判定する。また、取得した画像信号の解像度が、光変調装置３２の各液晶パネルの表示解像度と異なる場合には、解像度変換処理を行う。画像処理部３４は、これらの各処理後の画像を、フレーム毎にフレームメモリ３５に展開すると共に、フレームメモリ３５に展開したフレーム毎の画像を表示信号としてパネル駆動部３６に出力する。
【００５９】
パネル駆動部３６は、光変調装置３２の各液晶パネルを駆動するものである。このパネル駆動部３６の駆動により、各液晶パネルに配置された各画素における光の透過率が変化し、画像が形成される。
【００６０】
投影光学系駆動部３７は、投影光学系３３に配置されたレンズを駆動するモータを含んで構成されている。この投影光学系駆動部３７は、制御部３０の制御に従って、例えば投影光学系３３を駆動し、例えばズーム調整、フォーカス調整および絞り調整等を行うものである。
【００６１】
制御部３０は、光源駆動部３１、画像処理部３４、パネル駆動部３６および投影光学系駆動部３７を制御するものである。
【００６２】
この投射型表示装置１では、投影光学系３３に入射した光は、レンズ瞳を除く位置に配置されたレンズの有効径等に応じて、周辺の光線がけられつつ、スクリーン３００上に投影される。このとき、投射型表示装置１が、上述の光源装置１０を備えることで、光源装置１０から出射される光Ｌ１，Ｌ２の発散角（角度分布）を略一致させることができる。これにより、光Ｌ１，Ｌ２において、上記のようなけられに起因する周辺光量の低下の度合いが同等となる。このため、スクリーン３００上において色むらの発生を抑制することができる。
【００６３】
以上、実施の形態および変形例を挙げて説明したが、本開示は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態等において例示した光学系の構成要素（例えば、光源、集光光学系、波長変換素子、コリメート光学系等）は、あくまでも一例であり、全ての構成要素を備える必要はなく、また、他の構成要素を更に備えていてもよい。尚、本明細書中に記載された効果はあくまで例示であってその記載に限定されるものではなく、他の効果があってもよい。
【００６４】
また、本開示は以下のような構成を取り得るものである。
（１）
基板と、
前記基板に保持されると共に、入射した第１の色光の一部を吸収して前記第１の色光とは異なる波長域の第２の色光を出射しつつ、前記第１の色光の未吸収分を出射する波長変換層と
を有する波長変換素子を備え、
前記基板および前記波長変換層のうちの一部が、前記第１の色光の拡散機能を有する
光源装置。
（２）
前記波長変換層は、
前記第１の色光を吸収して前記第２の色光を蛍光発光する蛍光体粒子と、
内部に、前記蛍光体粒子を分散させつつ保持するバインダーと、
前記バインダーの内部に前記蛍光体粒子と共に分散された拡散材と
を含む
上記（１）に記載の光源装置。
（３）
前記波長変換層は、
前記第１の色光を吸収して前記第２の色光を蛍光発光する蛍光体粒子と、
内部に前記蛍光体粒子を分散させつつ保持するバインダーと、
前記バインダーの内部に前記蛍光体粒子と共に分散された空孔と
を含む
上記（１）または（２）に記載の光源装置。
（４）
前記基板は、対向する一対の面を有すると共に、前記一対の面のうちの少なくとも一方の面が前記第１の色光を拡散させるように構成された
上記（１）〜（３）のいずれか１つに記載の光源装置。
（５）
前記一対の面のうちの少なくとも一方の面に、複数のマイクロレンズが形成されている
上記（４）に記載の光源装置。
（６）
前記一対の面のうちの少なくとも一方の面は、凹凸形状を含む
上記（４）または（５）に記載の光源装置。
（７）
前記基板の前記一対の面のうち、前記波長変換層の側の面が前記第１の色光を拡散させるように構成された
上記（４）〜（６）のいずれか１つに記載の光源装置。
（８）
前記基板は、前記基板の内部に分散された空孔を含む
上記（１）〜（７）のいずれか１つに記載の光源装置。
（９）
前記波長変換素子から出射する前記第１の色光の拡散角は２０度以上である
上記（１）〜（８）のいずれか１つに記載の光源装置。
（１０）
前記波長変換素子から出射する前記第１の色光の拡散角は５０度以上である
上記（１）〜（９）のいずれか１つに記載の光源装置。
（１１）
前記第１の色光の未吸収分は前記波長変換素子を透過して出射され、
前記第２の色光は、前記第１の色光と同一方向に出射される
上記（１）〜（１０）のいずれか１つに記載の光源装置。
（１２）
前記波長変換素子は、前記基板を回転駆動する駆動部を有する
上記（１）〜（１１）のいずれか１つに記載の光源装置。
（１３）
基板と、
前記基板に保持されると共に、入射した第１の色光の一部を吸収して前記第１の色光とは異なる波長域の第２の色光を出射しつつ、前記第１の色光の未吸収分を出射する波長変換層と
を有する波長変換素子を備え、
前記基板および前記波長変換層のうちの一部が、前記第１の色光の拡散機能を有する
光源装置を備えた電子機器。
【００６５】
本出願は、日本国特許庁において２０１６年３月３１日に出願された日本特許出願番号第２０１６−６９９４０号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願の全ての内容を参照によって本出願に援用する。
【００６６】
当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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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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【国際調査報告】
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