(57)【要約】【課題】異物の付着を抑制する構成を有する波長変換装置を提供する。【解決手段】所定の回転軸の周りを回転可能に設けられた円板４１と、円板４１上において、回転軸の周りの環状領域に設けられた発光層４２と、円板４１と接続して設けられ、円板４１を回転軸周りに回転させるモーター５０と、モーター５０に接続されたアース線５５と、を有し、発光層４２は、円板４１とモーター５０とを介して、アース線５５と電気的に導通し、アース線５５は、発光層４２で生じる静電気を円板４１およびモーター５０を介して除電することを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の回転軸の周りを回転可能に設けられた基板と、
前記基板上において、前記回転軸の周りの環状領域に設けられた発光層と、
前記基板と接続して設けられ、前記基板を前記回転軸周りに回転させるモーターと、
前記モーターに接続された除電手段と、を有し、
前記発光層は、前記基板と前記モーターとを介して、前記除電手段と電気的に導通し、
前記除電手段は、前記発光層で生じる静電気を前記基板および前記モーターを介して除電することを特徴とする波長変換装置。
【請求項２】
前記基板は、光透過性を有し、少なくとも前記環状領域に設けられた第１部材と、
導電性を有し、前記環状領域の内周側から前記第１部材を支持するとともに、前記モーターと接続して設けられた第２部材と、を有し、
前記発光層は、前記基板において前記第２部材と接して設けられていることを特徴とする特徴とする請求項１に記載の波長変換装置。
【請求項３】
前記第１部材と前記第２部材とが板状の部材で形成されるとともに、前記第１部材の一面に前記第２部材が積層して設けられ、
前記発光層は、前記環状領域の内周側において、前記第２部材の側面に接して設けられていることを特徴とする請求項２に記載の波長変換装置。
【請求項４】
前記基板は、前記第１部材の一面に積層して設けられ、前記第２部材の側面と対向する面を有する第３部材を有することを特徴とする請求項３に記載の波長変換装置。
【請求項５】
前記基板は、少なくとも前記環状領域が光反射性を有していることを特徴とする請求項１に記載の波長変換装置。
【請求項６】
前記除電手段は、前記モーターの筐体に接続されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の波長変換装置。
【請求項７】
前記発光層は、蛍光を発する蛍光体と、光透過性を有し前記蛍光体を包埋する基材と、を有し、
前記基材は、表面抵抗率が１０１５Ω／□以下であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の波長変換装置。
【請求項８】
前記基材は、表面抵抗率が１０１１Ω／□以下であることを特徴とする請求項７に記載の波長変換装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の波長変換装置と、前記波長変換装置が有する発光層に励起光を射出する光源と、を有する光源装置と、前記光源装置から射出される光を変調する光変調素子と、前記光変調素子によって変調された光を投写する投写光学系と、を備える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、波長変換装置、プロジェクターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、プロジェクターにおいては、光源として超高圧水銀ランプなどの放電ランプが用いられるのが一般的であった。ところが、この種の放電ランプは、寿命が比較的短い、瞬時点灯が難しい、ランプから放射される紫外線が液晶ライトバルブを劣化させる、等の課題がある。そこで、放電ランプに代わる方式の光源を用いたプロジェクターが提案されている。
【０００３】
たとえば、特許文献１の光源装置では、蛍光体を励起させる励起光（青色光）の光源であるレーザー光源と、光の三原色に対応する複数の色光を発する蛍光体と、を有している。そして、複数種の蛍光体を円板上に周方向に種類毎に領域を分けて蛍光膜として配置し、円板を回転させながら複数の蛍光膜にレーザー光を照射することにより、発せられる蛍光を時間毎に異ならせる構成としている。これにより、複数の色光が時間積分され、混色することで白色光を射出する光源装置としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２７７５１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のような光源装置では、蛍光体に埃（異物）が付着すると、異物が励起光を遮るため蛍光への変換効率が低下したり、異物が蛍光を遮るため外部へ射出される蛍光の光量が低下したりすることにより、性能が低下するおそれがある。また、蛍光体において励起光が照射される領域は約１００℃と高温になるため、異物が蛍光体へ焼き付き、劣化するおそれがある。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、異物の付着を抑制する構成を有する波長変換装置を提供することを目的とする。また、このような波長変換装置を有することで、安定した光量での画像表示が可能な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】
【０００７】
発明者は、発光素子への異物の付着を抑制する技術について検討を重ねたところ、発光素子への異物の付着の一要因が、静電気によるものであるとの着想に至った。すなわち、高速で回転する発光素子は、空気との摩擦により帯電するため、この静電気により生じる静電引力が、空気中を浮遊する異物を発光素子に引きつけ、表面に付着させていると考え、異物付着の原因である静電気を発光素子から除電することを検討することにより、本発明の完成に至った。
【０００８】
すなわち、上記の課題を解決するため、本発明の波長変換装置は、所定の回転軸の周りを回転可能に設けられた基板と、前記基板上において、前記回転軸の周りの環状領域に設けられた発光層と、前記基板と接続して設けられ、前記基板を前記回転軸周りに回転させるモーターと、前記モーターに接続された除電手段と、を有し、前記発光層は、前記基板と前記モーターとを介して、前記除電手段と電気的に導通し、前記除電手段は、前記発光層で生じる静電気を前記基板および前記モーターを介して除電することを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、除電手段が、発光層に蓄積する静電気を基板およびモーターを介して除電することにより、発光層への異物の静電付着を抑制することができる。そのため、発光層への異物の焼き付き等の劣化を抑制することが可能となり、信頼性の高い波長変換装置とすることができる。
【００１０】
本発明においては、前記基板は、光透過性を有し、少なくとも前記環状領域に設けられた第１部材と、導電性を有し、前記環状領域の内周側から前記第１部材を支持するとともに、前記モーターと接続して設けられた第２部材と、を有し、前記発光層は、前記基板において前記第２部材と接して設けられていることが望ましい。
この構成によれば、透過型の波長変換装置において、発光層への異物の付着を効果的に抑制することができる。
【００１１】
本発明においては、前記第１部材と前記第２部材とが板状の部材で形成されるとともに、前記第１部材の一面に前記第２部材が積層して設けられ、前記発光層は、前記環状領域の内周側において、前記第２部材の側面に接して設けられていることが望ましい。
この構成によれば、発光層で生じる静電気を第２部材の側面から良好に放出することができるとともに、発光層で生じる蛍光を第２部材の側面で反射し、前方（光射出方向）へ導くことができる。
【００１２】
本発明においては、前記基板は、前記第１部材の一面に積層して設けられ、前記第２部材の側面と対向する面を有する第３部材を有することが望ましい。
この構成によれば、発光層で生じる蛍光を第３部材の側面で反射し、前方（光射出方向）へ導くことができる。
【００１３】
本発明においては、前記基板は、少なくとも前記環状領域が光反射性を有していることが望ましい。
この構成によれば、反射型の波長変換装置において、発光層への異物の付着を効果的に抑制することができる。
【００１４】
本発明においては、前記除電手段は、前記モーターの筐体に接続されていることが望ましい。
この構成によれば、除電手段の接続箇所の自由度が広がるため、設計自由度が広がる。
【００１５】
本発明においては、前記発光層は、蛍光を発する蛍光体と、光透過性を有し前記蛍光体を包埋する基材と、を有し、前記基材は、表面抵抗率が１０１５Ω／□以下であることが望ましい。
この構成によれば、発光層から静電気を除電しやすくなり、発光層への異物の付着を効果的に抑制することができるようになる。
【００１６】
本発明においては、前記基材は、表面抵抗率が１０１１Ω／□以下であることが望ましい。
この構成によれば、発光層から静電気をより一層除電しやすくなり、発光層への異物の付着を効果的に抑制することができるようになる。
【００１７】
また、本発明のプロジェクターは、上述の波長変換装置と、前記波長変換装置が有する発光層に励起光を射出する光源と、を有する光源装置と、前記光源装置から射出される光を変調する光変調素子と、前記光変調素子によって変調された光を投写する投写光学系と、を備えることを特徴とする。
この構成によれば、上述のような波長変換装置を有することで、発光素子の劣化を抑制し、安定した光量での画像表示が可能なプロジェクターとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態の波長変換装置およびプロジェクターを示す模式図である
【図２】光源および発光層の発光特性を示すグラフである。
【図３】偏光変換素子の概略説明図である。
【図４】第１実施形態の波長変換装置の概略説明図である。
【図５】波長変換装置の等価回路である。
【図６】第２実施形態の波長変換装置の概略説明図である。
【図７】第２実施形態の発光素子の概略説明図である。
【図８】実施例の操作を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
［第１実施形態］
以下、図１〜図５を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る波長変換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。
【００２０】
（プロジェクター）
図１は、本実施形態の波長変換装置３０およびプロジェクターＰＪを示す模式図である。図に示すようにプロジェクターＰＪは、波長変換装置３０を有する光源装置１００、色分離光学系２００、液晶ライトバルブ（光変調素子）４００Ｒ，液晶ライトバルブ４００Ｇ，液晶ライトバルブ４００Ｂ、色合成素子５００、投写光学系６００を含んでいる。
【００２１】
プロジェクターＰＪは、概略すると以下のように動作する。光源装置１００から射出された光は、色分離光学系２００により複数の色光に分離される。色分離光学系２００により分離された複数の色光は、それぞれ対応する液晶ライトバルブ４００Ｒ，液晶ライトバルブ４００Ｇ，液晶ライトバルブ４００Ｂに入射して変調される。液晶ライトバルブ４００Ｒ，液晶ライトバルブ４００Ｇ，液晶ライトバルブ４００Ｂにより変調された複数の色光は、色合成素子５００に入射して合成される。色合成素子５００により合成された光は、投写光学系６００により壁やスクリーン等のスクリーンＳＣＲに拡大投写され、フルカラーの投写画像が表示される。
以下、プロジェクターＰＪの各構成要素について説明する。
【００２２】
光源装置１００は、レーザー光源１０、集光光学系２０、波長変換装置３０、コリメート光学系６０、レンズアレイ１２０，レンズアレイ１３０、偏光変換素子１４０、重畳レンズ１５０がこの順に配置された構成になっている。波長変換装置３０は、発光素子４０と、発光素子４０を回転させるモーター５０と、モーター５０に接続されたアース線（除電手段）５５と、を有している。
【００２３】
レーザー光源１０は、後述する発光素子４０が備える蛍光物質を励起させる励起光として、青色（発光強度のピーク：約４４５ｎｍ、図２（ａ）参照）のレーザー光を射出する。図２（ａ）において、符号Ｂで示すのは、レーザー光源１０が励起光として射出する色光成分である。なお、レーザー光源１０は、複数（図では３つ）備えることとしても良く、１つだけレーザー光源を用いることとしても良い。また、後述する蛍光物質を励起させることができる波長の光であれば、４４５ｎｍ以外のピーク波長を有する色光を射出するレーザー光源であっても構わない。
【００２４】
集光光学系２０は、複数の凸レンズである第１レンズ２２と、複数の第１レンズ２２を介した光が共通して入射する凸レンズである第２レンズ２４と、を備えている。集光光学系２０は、レーザー光源１０から射出されるレーザー光の光線軸上に配置され、複数のレーザー光源１０から射出された励起光を集光する。
【００２５】
波長変換装置３０は、レーザー光源１０から射出される励起光（青色光）の一部を透過させるとともに、残部を吸収し黄色（発光強度のピーク：約５５０ｎｍ、図２（ｂ）参照）の蛍光に変換する機能を有する。波長変換装置３０については、後に詳述する。
【００２６】
コリメート光学系６０は、波長変換装置３０から射出される光の広がりを抑える第１レンズ６２と、第１レンズ６２から入射される光を略平行化する第２レンズ６４とを備え、全体として波長変換装置３０から射出された光を平行化するものである。第１レンズ６２と第２レンズ６４とは凸レンズで構成されている。
【００２７】
レンズアレイ１２０，レンズアレイ１３０は、コリメート光学系６０から射出された光の輝度分布を均一化するものである。レンズアレイ１２０は、複数の第１小レンズ１２２を含んでおり、レンズアレイ１３０は複数の第２小レンズ１３２を含んでいる。第１小レンズ１２２は、第２小レンズ１３２と１対１で対応している。コリメート光学系６０から射出された光は、複数の第１小レンズ１２２に空間的に分かれて入射する。第１小レンズ１２２は、入射した光を対応する第２小レンズ１３２に結像させる。これにより、複数の第２小レンズ１３２の各々に、二次光源像が形成される。なお、第１小レンズ１２２，第２小レンズ１３２の外形形状は、液晶ライトバルブ４００Ｒ，液晶ライトバルブ４００Ｇ，液晶ライトバルブ４００Ｂの画像形成領域の外形形状と略相似形となっている。
【００２８】
偏光変換素子１４０は、レンズアレイ１２０，レンズアレイ１３０から射出された光Ｌの偏光状態を揃えるものである。図３に示すように、偏光変換素子１４０は、複数の偏光変換セル１４１を含んでいる。偏光変換セル１４１は、第２小レンズ１３２と１対１で対応している。第２小レンズ１３２に形成された二次光源像からの光Ｌは、この第２小レンズ１３２に対応する偏光変換セル１４１の入射領域１４２に入射する。
【００２９】
偏光変換セル１４１の各々には、入射領域１４２に対応させて、偏光ビームスプリッタ膜１４３（以下、ＰＢＳ膜１４３と称する）及び位相差板１４５が設けられている。入射領域１４２に入射した光Ｌは、ＰＢＳ膜１４３によりＰＢＳ膜１４３に対するＰ偏光Ｌ１とＳ偏光Ｌ２とに分離される。Ｐ偏光Ｌ１、Ｓ偏光Ｌ２の一方の偏光（ここではＳ偏光Ｌ２）は、反射部材１４４で反射した後、位相差板１４５に入射する。位相差板１４５に入射したＳ偏光Ｌ２は、位相差板１４５により偏光状態が他方の偏光（ここではＰ偏光Ｌ１）の偏光状態に変換されてＰ偏光Ｌ３になり、Ｐ偏光Ｌ１とともに射出される。
【００３０】
重畳レンズ１５０は、偏光変換素子１４０から射出された光を被照明領域にて重畳させるものである。光源装置１００から射出された光は、空間的に分割された後、重畳されることにより輝度分布が均一化されて光線軸１００ａｘ周りの軸対称性が高められる。
【００３１】
色分離光学系２００は、ダイクロイックミラー２１０、ダイクロイックミラー２２０、ミラー２３０、ミラー２４０、ミラー２５０、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、リレーレンズ２６０、リレーレンズ２７０を含んでいる。ダイクロイックミラー２１０、ダイクロイックミラー２２０は、例えばガラス表面に誘電体多層膜を積層したものである。ダイクロイックミラー２１０、ダイクロイックミラー２２０は、所定の波長帯域の色光を選択的に反射させ、それ以外の波長帯域の色光を透過させる特性を有している。ここでは、ダイクロイックミラー２１０が緑色光と青色光とを反射させ、ダイクロイックミラー２２０が緑色光を反射させる。
【００３２】
光源装置１００から射出された光Ｌは、ダイクロイックミラー２１０に入射する。光Ｌのうちの赤色光Ｒは、ダイクロイックミラー２１０を通ってミラー２３０に入射し、ミラー２３０で反射してフィールドレンズ３００Ｒに入射する。赤色光Ｒは、フィールドレンズ３００Ｒにより平行化された後に、液晶ライトバルブ４００Ｒに入射する。
【００３３】
光Ｌのうちの緑色光Ｇと青色光Ｂとは、ダイクロイックミラー２１０で反射して、ダイクロイックミラー２２０に入射する。緑色光Ｇは、ダイクロイックミラー２２０で反射してフィールドレンズ３００Ｇに入射する。緑色光Ｇは、フィールドレンズ３００Ｇにより平行化された後に、液晶ライトバルブ４００Ｇに入射する。
【００３４】
ダイクロイックミラー２２０を通った青色光Ｂは、リレーレンズ２６０を通りミラー２４０で反射した後、リレーレンズ２７０を通りミラー２５０で反射してフィールドレンズ３００Ｂに入射する。青色光Ｂは、フィールドレンズ３００Ｂにより平行化された後に、液晶ライトバルブ４００Ｂに入射する。
【００３５】
液晶ライトバルブ４００Ｒ，液晶ライトバルブ４００Ｇ，液晶ライトバルブ４００Ｂは、例えば透過型の液晶ライトバルブ等の光変調装置により構成される。液晶ライトバルブ４００Ｒ，液晶ライトバルブ４００Ｇ，液晶ライトバルブ４００Ｂは、画像情報を含んだ画像信号を供給するＰＣ等の信号源（図示略）と電気的に接続されている。液晶ライトバルブ４００Ｒ，液晶ライトバルブ４００Ｇ，液晶ライトバルブ４００Ｂは、供給された画像信号に基づいて、入射光を画素ごとに変調して画像を形成する。液晶ライトバルブ４００Ｒ，液晶ライトバルブ４００Ｇ，液晶ライトバルブ４００Ｂは、それぞれ赤色画像、緑色画像、青色画像を形成する。液晶ライトバルブ４００Ｒ，液晶ライトバルブ４００Ｇ，液晶ライトバルブ４００Ｂにより変調された光（形成された画像）は、色合成素子５００に入射する。
【００３６】
色合成素子５００は、ダイクロイックプリズム等により構成される。ダイクロイックプリズムは、４つの三角柱プリズムが互いに貼り合わされた構造になっている。三角柱プリズムにおいて貼り合わされる面は、ダイクロイックプリズムの内面になる。ダイクロイックプリズムの内面に、赤色光が反射し緑色光が透過するミラー面と、青色光が反射し緑色光が透過するミラー面とが互いに直交して形成されている。ダイクロイックプリズムに入射した緑色光は、ミラー面を通ってそのまま射出される。ダイクロイックプリズムに入射した赤色光、青色光は、ミラー面で選択的に反射あるいは透過して、緑色光の射出方向と同じ方向に射出される。このようにして３つの色光（画像）が重ね合わされて合成され、合成された色光が投写光学系６００によってスクリーンＳＣＲに拡大投写される。
本実施形態のプロジェクターＰＪは、以上のような構成となっている。
【００３７】
（波長変換装置）
波長変換装置３０は、発光素子４０への埃などの異物付着を抑制する構成が採用されている。発明者が、発光素子４０への異物の付着を抑制する技術について検討を重ねたところ、発光素子４０への異物の付着の一要因が、静電気によるものであるとの着想に至った。すなわち、高速で回転する発光素子４０は、空気との摩擦により帯電し、生じる静電引力が、空気中を浮遊する異物を発光素子４０に引きつけ、表面への異物付着の一因となっているとの着想のもと、静電引力を抑制する構成について検討した。
【００３８】
このような課題に対し、本実施形態の波長変換装置３０は、発光素子４０を除電するアース線（除電手段）５５を有し、異物付着の一要因である静電気を除去できる構成を採用している。波長変換装置３０では、発光素子４０とモーター５０とが電気的に導通するように設けられ、アース線５５がモーター５０に取り付けられている。すなわち、アース線５５は、発光素子４０に蓄積する静電気を、モーター５０を介して除電し、発光素子４０の電位をグラウンドに落としている。
【００３９】
図４は、波長変換装置３０の概略説明図であり、図４（ａ）は平面図であり主として発光素子４０を示す図、図４（ｂ）は図４（ａ）の線分Ａ−Ａにおける矢視断面図、図４（ｃ）は波長変換装置３０の発光素子４０が有する発光層４２の模式図である。発光層４２は、励起光を吸収し蛍光に変換する機能を有する。
【００４０】
図４（ａ）（ｂ）に示すように、発光素子４０は、円板（基板）４１と、円板４１上において周方向に連続して形成された発光層４２とを有している。また、円板４１は、光透過性を有する円環状の第１部材４１ａと、導電性を有する平面視円形の第２部材４１ｂと、円環状の第３部材４１ｃと、を有している。
【００４１】
円板４１において、第１部材４１ａ、第２部材４１ｂおよび第３部材４１ｃは、同心状に配置されている。第３部材４１ｃの内径は第２部材４１ｂの直径よりも大きく、第２部材４１ｂと第３部材４１ｃとを同心状に配置すると、第２部材４１ｂと第３部材４１ｃとの互いの側面が対向して配置され、隙間４１ｘが形成される。第１部材４１ａは、隙間４１ｘと平面的に重なるように配置されており、隙間４１ｘを塞ぐようにして、第２部材４１ｂおよび第３部材４１ｃに積層して設けられている。第１部材４１ａ、第２部材４１ｂ、第３部材４１ｃで囲まれる領域は、本発明における環状領域ＡＲを形成する。
【００４２】
さらに、円板４１は、第１部材４１ａと、第２部材４１ｂおよび第３部材４１ｃと、の間に形成された波長選択膜４４と、を有している。発光層４２は、隙間４１ｘ内に露出する波長選択膜４４の上に、少なくとも第２部材４１ｂに接する様にして設けられている。
【００４３】
このような発光素子４０は、円板４１の発光層４２が形成されていない側が集光光学系２０側に面するように配置され、また、集光光学系２０により集光される励起光の焦点位置が発光層４２と重なるように配置されている。
【００４４】
第１部材４１ａは、励起光である青色光を透過する物質を形成材料としており、例えば、石英ガラス、水晶、サファイア（単結晶コランダム）、透明樹脂などを用いることができる。これらの中では、励起光による加熱で変形しないように無機物である石英ガラス、水晶、サファイアが好適に用いられる。本実施形態においては、第１部材４１ａの形成材料として熱伝導率が高い水晶を用い、内径３．５ｍｍ、外径５．５ｍｍ、の幅２．０ｍｍの円環状に形成する。
【００４５】
第２部材４１ｂは、導電性を有する物質を形成材料としており、例えば、アルミニウムや銅などの金属材料を用いることができる。また、導電性を有するならば、例えば、樹脂製の基体の表面を金属材料で被覆しているような積層構造を有する材料や、樹脂に導電性を付与する担体を混合したような複合材料を用いることもできる。また、表面が光反射性を有する材料、例えば金属材料を用いると、発光層４２で生じる蛍光を側面で反射し、前方（光射出方向）へ導くことができるため好ましい。本実施形態においては、第２部材４１ｂの形成材料として、加工し易いアルミニウムを用い、モーター５０が接続する穴を開けた直径４．０ｍｍの円板状に形成する。
【００４６】
第３部材４１ｃの形成材料としては、金属材料、樹脂材料、ガラス、石英など種々の材料を用いることができる。なかでも、表面が光反射性を有する材料、例えば金属材料を用いると、発光層４２で生じる蛍光を側面で反射し、前方（光射出方向）へ導くことができるため好ましい。本実施形態においては、第１部材４１ｂの形成材料として、加工し易いアルミニウムを用い、内径５．０ｍｍ、外径６．０ｍｍ、の幅１．０ｍｍの円環状に形成する。
【００４７】
このような第１部材４１ａ、第２部材４１ｂおよび第３部材４１ｃは、同心状に配置し、重なり部分に導電性接着剤を塗布して硬化させることで固定されている。
【００４８】
発光層４２は、レーザー光源１０から射出される励起光（青色光）の一部を透過させるとともに、残部を吸収し黄色（発光強度のピーク：約５５０ｎｍ、図２（ｂ）参照）の蛍光に変換する。発光層４２から射出される光は、青色の励起光と黄色の蛍光とが混色することで白色光を形成している。なお、図２（ｂ）において符号Ｒで示した成分は、発光層４２が射出する黄色光のうち赤色光として利用可能な色光成分であり、符号Ｇで示した成分は、同様に緑色光として利用可能な色光成分である。
【００４９】
図４（ｃ）に示すように、発光層４２は、光透過性を有する基材４２１と、基材４２１に包埋され、蛍光を発する複数の蛍光体粒子４２２と、を有している。さらに、基材４２１は、バインダー４２３と、バインダー４２３の抵抗率を制御するための導電性粒子４２４と、が含まれていることとしてもよい。
【００５０】
基材４２１の形成材料としては、光透過性を有し、表面抵抗率が１０１５Ω／□以下の材料を用いる。基材４２１の表面抵抗率は、１０１１Ω／□以下であると好ましい。このような材料としては、例えば、導電性シリコーンや導電性ペースト含有無機材を用いることができる。具体的には、基材４２１として、ＬＥＤ用の封止材料として知られているシリコーンレジンを用いることができる。
【００５１】
また、基材４２１の表面抵抗率は、上述の形成材料をバインダー４２３とし、バインダー４２３内に導電性粒子４２４を含有させて、導電性粒子４２４の配合量を調整することにより、所望の値に調節可能である。導電性粒子４２４としては、光透過性を有するもの、または可視光領域の光の波長よりも小さい粒子径を有するものを用いることができる。導電性粒子４２４としては、例えば、スズ系酸化物、スズ−アンチモン系酸化物、インジウム−スズ系酸化物の粒子を挙げることができる。
【００５２】
蛍光体粒子４２２は、図１に示すレーザー光源１０から射出される励起光を吸収し蛍光を発する粒子状の蛍光物質である。例えば、蛍光体粒子４２２には、波長が約４４５ｎｍの青色光によって励起されて蛍光を発する物質が含まれており、レーザー光源１０が射出する励起光の一部を、図２（ｂ）に示すように、赤色の波長帯域から緑色の波長帯域までを含む光に変換して射出する。このような蛍光体粒子４２２として、平均粒径が１μｍから数十μｍ程度のものが高い発光効率を示すことが知られている。蛍光体粒子４２２としては、通常知られたＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体を用いることができる。例えば、平均粒径が１０μｍの（Ｙ，Ｇｄ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅで示される組成のＹＡＧ系蛍光体（屈折率：約１．８）を用いることができる。
【００５３】
なお、蛍光体粒子４２２の形成材料は、１種であっても良く、２種以上の形成材料を用いて形成されている粒子を混合したものを蛍光体粒子４２２として用いることとしても良い。
【００５４】
発光層４２は、例えば、蛍光体粒子４２２と、基材４２１（バインダー４２３および導電性粒子４２４の混合物）と、を体積比１：１で混合し、ディスペンサーで量管理しながら、隙間４１ｘ内に塗布し硬化させることにより形成することができる。これにより、発光層４２は、第２部材４１ｂおよび第３部材４１ｃの側面に接して設けられる。
【００５５】
さらに、図４（ｂ）に示すように、発光素子４０は、円板４１の中心（第２部材４１ｂの中心）にモーター５０のスピンドル（軸）５２が接続され、円板４１の中心を通る法線を回転軸として回転可能に設けられている。
【００５６】
モーター５０は、使用時において発光素子４０を例えば７５００ｒｐｍで回転させる。この場合、発光素子４０上の励起光が照射される領域（ビームスポット）は、約１８ｍ／秒で移動する。すなわち、モーター５０は、発光素子４０上におけるビームスポットの位置を変位させる位置変位手段として機能する。これにより、励起光が発光素子４０上の同一の位置を照射し続けないため、照射位置の熱劣化を防止し、装置を長寿命化することができる。
【００５７】
さらに、モーター５０の軸５２、およびモーターの筐体５１は、導電性を有する材料で形成されている。このような材料として、例えばステンレスが挙げられる。そして、モーターの筐体５１には、アース線５５が接続されている。
【００５８】
図５は、波長変換装置３０の等価回路である。波長変換装置３０では、発光層４２が、導電性を有する物質を形成材料とした第２部材４１ｂと接し（すなわち、円板４１と接し）、円板４１は軸５２と接している（すなわち、モーター５０と接している）。そのため、発光層４２は、円板４１およびモーター５０と電気的に導通する構成となっている。アース線５５は、モーターの筐体５１から発光層４２に蓄積する静電気をアースしている。これにより、発光素子４０の表面への異物の付着を抑制している。
本実施形態の波長変換装置３０は、以上のような構成となっている。
【００５９】
以上のような構成の波長変換装置３０によれば、アース線５５が、発光素子４０の発光層４２に蓄積する静電気を円板４１（第２部材４１ｂ），モーター５０を介して除電している。そのため、発光素子４０への異物付着を抑制し、焼き付き等の劣化を抑制することが可能となる。
【００６０】
また、以上のような構成のプロジェクターＰＪによれば、波長変換装置３０を有することで、発光素子４０の劣化を抑制し、安定した光量での画像表示が可能となる。
【００６１】
なお、本実施形態においては、第１部材４１ａが円環状であることとしたが、他にも、第２部材４１ｂと同心の円板状の部材であることとしても構わない。このような第１部材４１ａを用いると、円環状とするために内周側を切り抜く加工が不要となり、第１部材４１ａの加工が容易となる。しかし、円板４１全体の重量が増加することとなり、モーター５０への負荷が大きくなる。そのため、第１部材４１ａの形状は、重視する性能により決定するとよい。
【００６２】
また、本実施形態においては、第２部材４１ｂと第３部材４１ｃとが別体の部材であることとしたが、例えば、第２部材４１ｂと第３部材４１ｃとが発光層４２を介さずに電気的に導通している構成を採用することもできる。例えば、発光層４２が設けられている環状領域を複数に分割する場合、分割部分において第２部材４１ｂと第３部材４１ｃとが接続されている構成とすることもできる。その場合、発光層４２が第３部材４１ｃに接していると、発光層４２に蓄積する静電気が、第３部材４１ｃからも除電されるため、より一層除電されやすくなる。
【００６３】
［第２実施形態］
図６は、本発明の第２実施形態に係る波長変換装置３１およびプロジェクターの説明図である。本実施形態のプロジェクターは、図１に示したプロジェクターＰＪと光源装置１００のコリメート光学系６０以降の構成が共通している。そのため、図では、本実施形態のプロジェクターが有する光源装置１０１において、相違部分である波長変換装置３１の周辺の構成についてのみ図示している。
【００６４】
本実施形態の波長変換装置３１は、第１実施形態の波長変換装置３０と一部共通している。異なるのは、波長変換装置３０が透過型の発光素子を有していたのに対し、波長変換装置３１は、反射型の発光素子を有することである。したがって、本実施形態において第１実施形態と共通する構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００６５】
光源装置１０１は、レーザー光源１０、コリメート光学系７０、ダイクロイックミラー８０、コリメート集光光学系９０、波長変換装置３１、その他に不図示のコリメート光学系、レンズアレイ、偏光変換素子、重畳レンズがこの順に配置された構成になっている。
【００６６】
レーザー光源１０から射出された青色光Ｂは、コリメート光学系７０に入射する。コリメート光学系７０は、レーザー光源１０からダイクロイックミラー８０までの光路中に配置されている。コリメート光学系７０は、第１レンズ７１及び第２レンズ７２を備えている。図では、第１レンズ７１及び第２レンズ７２が凸レンズであることとして図示しているが、これに限らない。コリメート光学系７０は、青色光Ｂを略平行化した状態でダイクロイックミラー８０に入射させる。
【００６７】
ダイクロイックミラー８０は、青色光を反射し、青色光よりも長波長の光を透過させるように構成されている。ダイクロイックミラー８０は、レーザー光源１０から射出された青色光Ｂの光線軸に対して４５°の角度で交わるように配置されており、入射する青色光Ｂをコリメート集光光学系９０に向けて反射する。
【００６８】
コリメート集光光学系９０は、第１レンズ９１及び第２レンズ９２を備えている。図では、第１レンズ９１及び第２レンズ９２は凸レンズであることとして図示しているが、これに限らない。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波長変換装置３１が有する発光素子４５に入射させる。
【００６９】
波長変換装置３１は、発光素子４５と、発光素子４５を回転させるモーター５０と、モーターに接続されたアース線５５と、を有している。発光素子４５は、図７に示すように、平面視円形で、環状領域ＡＲの表面が光反射性を有する円板４６と、円板４６上において周方向に連続して形成された発光層４２とを有している。円板４６は、環状領域ＡＲ以外の表面が光反射性を有していてもよい。
【００７０】
また、円板４６は、上述した第１実施形態の第２部材４１ｂと同様に、導電性を有する物質を形成材料としており、例えば、アルミニウムや銅などの金属材料を用いることができる。また、導電性を有するならば、例えば、樹脂製の基体の表面を金属材料で被覆しているような積層構造を有する材料や、樹脂に導電性を付与する担体を混合したような複合材料を用いることもできる。本実施形態においては、円板４６の形成材料として、加工し易いアルミニウムを用い、モーター５０が接続する穴を開けた直径６．０ｍｍの円板状に形成する。
【００７１】
発光層４２は、例えば、上述の蛍光体粒子４２２と、基材４２１（バインダー４２３および導電性粒子４２４の混合物）と、を体積比１：１で混合し、ディスペンサーで量管理をしながら、円板４６上の、内径４．０ｍｍ、外径５．０ｍｍの環状領域に塗布して硬化させることにより形成することができる。
【００７２】
なお、円板４６と発光層４２との間に、導電性材料を用いて反射膜を形成することとしてもよい。
【００７３】
コリメート集光光学系９０で集光した青色光Ｂは、発光層４２に集光して黄色の蛍光に変換される。生じた蛍光は、コリメート集光光学系９０で略平行化され、ダイクロイックミラー８０を透過して、後段に設けられた不図示のコリメート光学系等に入射する。
【００７４】
以上のような構成の波長変換装置３１であっても、アース線５５が、発光素子４５の発光層４２に蓄積する静電気を円板４６，モーター５０を介して除電している。そのため、発光素子４５への異物付着を抑制した波長変換装置とすることができる。
【００７５】
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ことは言うまでもない。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。
【００７６】
［実施例］
以下、モデル実験による実施例を示し、本発明を具体的に説明する。モデル実験では、本発明の波長変換装置の一部を構成する発光素子に、所定条件化で異物を付着させ、付着した異物を定量化することで、本発明の効果を検証した。
なお、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
【００７７】
（異物付着試験）
図８は、発光素子に異物を付着させる操作を説明する説明図である。モデル実験においては、５ｃｍ角のアルミニウム基板の一面に蛍光体粒子４２２と、基材４２１（バインダー４２３および導電性粒子４２４の混合物）と、を体積比１：１で混合したものをスクリーン印刷で成膜し、発光層として設けたものをモデルサンプルＡとして用いた。この時、表面抵抗値測定を実施し１０１１Ω／□以下であることを確認した。また、導電性粒子４２４を混ぜなかったものをモデルサンプルＢとして用いた。モデルサンプルＢの導電率はバインダー４２３の抵抗値として約１０１５Ω／□と推測される。
【００７８】
まず、図８（ａ）に示すように、密閉したチャンバーＣ（６０ｃｍ×６０ｃｍ×６０ｃｍ）内の床面中央に異物Ｘを２ｇ配置した後、異物Ｘに向けて圧縮空気を噴射してチャンバーＣ内に異物を巻きあげた。さらに、チャンバーＣ内の壁に沿って配置した送風装置Ｆ（回転数：３２００ｒｐｍ）で１秒間送風し、チャンバーＣ内の空気を攪拌することにより、チャンバーＣ内に異物を浮遊させた。
【００７９】
次いで、図８（ｂ）に示すように、送風装置Ｆが配置された壁面と対向する壁面の床面から２０ｃｍの位置に、発光層がチャンバーＣ内に面するようにモデルサンプル（発光素子Ｓ）を配置した。発光素子Ｓの設置の際には、基板にアース線を接続して基板の電位をグラウンドに落とした。その後、送風装置Ｆ（回転数：３２００ｒｐｍ）を用い、発光素子Ｓに向けて１５分間送風し、発光素子の表面に異物を付着させた。なお、実験環境は温度が２２℃〜２３℃、湿度が３６％〜４０％であった。
【００８０】
実験では、繊維系の異物として、コットンリンター（（社）日本空気清浄協会製）を用い、砂塵系の異物として、関東ローム焼成品（試験用粉体１−７種、ＪＩＳ−Ｚ８９０１）を用いて、これ２種の異物についてそれぞれ付着試験を行った。
【００８１】
（付着した異物の定量化）
このようにして異物を付着させた発光素子Ｓについて、マイクロスコープを用いて異物の付着面の拡大写真を撮影した。撮影した写真について、背景色を黒、異物を白とする二値化処理を行った。その後、撮影した写真の総データ数（画面上の総ドット数）に対する、異物に対応するデータ数（画面上のドット数）の割合から、視野における異物の付着面積の割合（占有面積率）を算出した。
【００８２】
同様の手法にて、異物の種類毎に３回測定を行い、平均値を算出して評価結果として採用した。発光素子ＳとしてモデルサンプルＡおよびモデルサンプルＢの両方について上記測定を行い、サンプルＡに対する結果を実施例１、モデルサンプルＢに対する結果を実施例２とした。
【００８３】
（比較例）
発光素子ＳとしてモデルサンプルＡを用い、チャンバー内に配置した発光素子Ｓについて、電位をグラウンドに落とす対策を取らないこと以外は実施例と同様にして、発光素子Ｓに付着した異物の占有面積率を算出した。
【００８４】
以下の表１に、評価結果を示す。
【００８５】
【表１】
2012198265.tif 000003
【００８６】
測定の結果、電位をグラウンドに落とした実施例１，２の発光素子Ｓのほうが、繊維系および砂塵系のいずれの異物に対しても付着量が少なくなった。また、実施例１と２との比較により、表面抵抗率が１０１１Ω／□以下であるサンプルＡのほうが、異物付着量が少ないことが確かめられた。
したがって、本発明により発光素子に対する異物の付着が抑制されることが確かめられ、本発明の有用性が確かめられた。
【符号の説明】
【００８７】
１０…レーザー光源（光源）、３０、３１…波長変換装置、４１…円板（基板）、４１ａ…第１部材、４１ｂ…第２部材、４１ｃ…第３部材、４２…発光層、５０…モーター、５１…筐体、５５…アース線（除電手段）、１００…光源装置、４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ…液晶ライトバルブ（光変調素子）、４２１…基材、４２２…蛍光体、６００…投写光学系、ＡＲ…環状領域、ＰＪ…プロジェクター、
【図１】
2012198265.tif 000004
【図２】
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【図３】
2012198265.tif 000006
【図４】
2012198265.tif 000007
【図５】
2012198265.tif 000008
【図６】
2012198265.tif 000009
【図７】
2012198265.tif 000010
【図８】
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