(57)【要約】【課題】高い発光効率を得ることができる波長変換素子、光源装置、及びプロジェクターを提供する。【解決手段】  蛍光体３２ａとバインダー３６とを含む蛍光体層３２を有する波長変換素子に関する。蛍光体層３２の膜厚に蛍光体３２ａの体積濃度を掛けることで得られる蛍光体領域３５の厚みが１５μｍ以上である。【選択図】図３
2013162020.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光体とバインダーとを含む蛍光体層を有する波長変換素子であって、
前記蛍光体層の膜厚に前記蛍光体の体積濃度を掛けることで得られる蛍光体領域の厚みが１５μｍ以上であることを特徴とする波長変換素子。
【請求項２】
前記蛍光体領域の厚みが２０μｍ以上である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】
前記蛍光体領域の厚みが６０μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の波長変換素子。
【請求項４】
前記蛍光体領域の厚みが５５μｍ以下であることを特徴とする請求項３に記載の波長変換素子。
【請求項５】
前記蛍光体の体積濃度を１５ｖｏｌ％以上かつ５０ｖｏｌ％以下とすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の波長変換素子。
【請求項６】
前記蛍光体層は、励起光の照射によって赤又は緑のいずれか一つ以上の色を含む光を発することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の波長変換素子。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の波長変換素子と、
前記波長変換素子を励起させる励起光源と、を備えたことを特徴とする光源装置。
【請求項８】
前記励起光源は、青色波長帯の光を発する固体発光素子であることを特徴とする請求項７に記載の光源装置。
【請求項９】
前記励起光源は、複数の固体発光素子からなることを特徴とする請求項７又は８に記載の光源装置。
【請求項１０】
前記励起光源は、レーザーダイオードであることを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項１１】
前記蛍光体層を回転させることにより前記蛍光体層に対する前記励起光源の照射位置を逐次変化させることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項１２】
請求項７乃至１１のいずれか１項に記載の光源装置と、
前記光源装置から射出された光を画像信号で変調する光変調素子と、
前記光変調素子により変調された光を投射する投射光学系と、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、波長変換素子、光源装置及びプロジェクターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、プロジェクターの高性能化に関して、広色域かつ高効率な光源装置として、レーザー光源と、該レーザー光源から射出されたレーザー光によって励起されて蛍光光を発する蛍光体層を備えたものが知られている（例えば、下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−４０３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術においては、高い発光効率を得ることができる条件を蛍光体の重量率によって規定するものの、全ての範囲で高い発光効率を得ることができるとは言い難かった。
【０００５】
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、高い発光効率を得ることができる波長変換素子、光源装置、及びプロジェクターを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、鋭意研究の結果、発光効率は蛍光体層の厚み方向に含有される蛍光体の量によって変化することを見出した。具体的には、蛍光体の量が少ない場合には、励起光のうち蛍光光に変換されない成分が多くなるため発光効率が低下し、一方蛍光体の量が多すぎると他の蛍光体に再吸収される蛍光光が増えるため発光効率が低下する。そして、蛍光体層の膜厚に蛍光体の体積濃度を掛けることで得られる蛍光体領域の厚みを規定することで発光効率の高い波長変換素子を得ることができるといった知見を得た。そして、その知見に基づき、本発明を完成させた。
【０００７】
本発明の光源装置は、蛍光体とバインダーとを含む蛍光体層を有する波長変換素子であって、前記蛍光体層の膜厚に前記蛍光体の体積濃度を掛けることで得られる蛍光体領域の厚みが１５μｍ以上であることを特徴とする。
【０００８】
本発明の波長変換素子によれば、蛍光体領域の厚みが１５μｍ以上とされるので、後述の結果に示されるように高い発光効率を得ることができる。
【０００９】
また、上記波長変換素子においては、前記蛍光体領域の厚みが２０μｍ以上であるのが好ましい。この構成によれば、蛍光体領域の厚みが２０μｍ以上とされるので、後述の結果に示されるように、さらに高い発光効率を得ることができる。
【００１０】
また、上記波長変換素子においては、前記蛍光体領域の厚みが６０μｍ以下であるのが好ましい。この構成によれば、蛍光体領域の厚みが６０μｍ以下とされるので、高い発光効率を得ることができる。
【００１１】
また、上記波長変換素子においては、前記蛍光体領域の厚みが５５μｍ以下であるのが好ましい。この構成によれば、蛍光体領域の厚みが５５μｍ以下とされるので、さらに高い発光効率を得ることができる。
【００１２】
また、上記波長変換素子においては、前記蛍光体の体積濃度を１５ｖｏｌ％以上かつ５０ｖｏｌ％以下とするのが好ましい。この構成によれば、蛍光体の体積濃度が１５ｖｏｌ％以上かつ５０ｖｏｌ％以下とされるので、高い発光効率を得ることができる。また、蛍光体から発せられる光を効率的に利用できる。
【００１３】
また、上記波長変換素子においては、前記蛍光体層は、励起光の照射によって赤又は緑のいずれか一つ以上の色を含む光を発することが好ましい。この構成によれば、赤又は緑の少なくともいずれかを含んだ蛍光光を高い発光効率で得ることができる。
【００１４】
本発明の光源装置は、上記の波長変換素子と、前記波長変換素子を励起させる励起光源と、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
本発明の光源装置によれば、上述したように高い発光効率を得ることが可能な波長変換素子を備えるので、該波長変換素子自体を備える光源装置も発光効率が高く信頼性の高いものとなる。
【００１６】
また、上記光源装置においては、前記励起光源は、青色波長帯の光を発する固体発光素子であるのが好ましい。この構成によれば、青色波長帯の光を照射する固体発光素子を用いることで励起光を例えば表示装置における青色の光として利用することができる。
【００１７】
また、上記光源装置においては、前記励起光源は、複数の固体発光素子からなるのが好ましい。この構成によれば、固体発光素子を複数備えるので、波長変換素子に励起光を良好に照射できる。
【００１８】
また、上記光源装置においては、前記励起光源は、レーザーダイオードであるのが好ましい。この構成によれば、励起光源がレーザーダイオードから構成されるので、消費電力を抑えることができる。
【００１９】
また、上記光源装置においては、前記蛍光体層を回転させることにより前記蛍光体層に対する前記励起光源の照射位置を逐次変化させるのが好ましい。この構成によれば、蛍光体層に対する励起光の照射位置が逐次変化するので、励起光が局所的に照射されることで蛍光体層が過熱されるのを防止できる。
【００２０】
本発明のプロジェクターは、上記の光源装置と、前記光源装置から射出された光を画像信号で変調する光変調素子と、前記光変調素子により変調された光を投射する投射光学系と、を備えることを特徴とする。
【００２１】
本発明のプロジェクターによれば、上述したように高い発光効率を得ることが可能な光源装置を備えるので、該光源装置自体を備えるプロジェクター自体も発光効率が高く信頼性の高いものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】プロジェクターの光学系を示す模式図である。
【図２】回転蛍光板の構成を示す斜視図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は蛍光体層の構成を示す模式的な図である。
【図４】蛍光体領域の厚みと蛍光体層の規格化した発光効率との関係を示すグラフである。
【図５】体積濃度と規格化した蛍光光取り込み効率との関係を示すグラフ。
【図６】蛍光光取り込み効率を説明するための図である。
【図７】蛍光体層の膜質と体積濃度との関係を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造における縮尺や数等が異なっている。
【００２４】
図１は、本発明の光源装置が適用された照明装置を含むプロジェクターの光学系を示す模式図である。図１に示すように、プロジェクター１００は、光源装置１０Ａと、色分離導光光学系２０と、光変調装置としての液晶光変調装置４０Ｒ、液晶光変調装置４０Ｇ、液晶光変調装置４０Ｂと、クロスダイクロイックプリズム５０及び投写光学系６０と、を備えている。光源装置１０Ａは、励起光源１０、第１集光レンズ５５、回転蛍光板３０、コリメート光学系８５、第２集光レンズ９０、ロッドインテグレーター８０、及び平行化レンズ７０を備えている。すなわち、励起光源１０から射出される励起光ＥＬの光路上には、第１集光レンズ５５、回転蛍光板３０、コリメート光学系８５、第２集光レンズ９０、ロッドインテグレーター８０、平行化レンズ７０がこの順に配置されている。
【００２５】
励起光源１０は、複数のレーザー光源１２が行方向及び列方向に沿って２次元配列されたレーザー光源アレイから構成されるものである。なお、レーザー光源アレイは、本発明における固体発光素子を構成するものである。
【００２６】
レーザー光源１２は、後述する回転蛍光板３０が備える蛍光物質を励起させる励起光ＥＬとして、青色波長帯（発光強度のピーク：４５０ｎｍ付近）のレーザー光を射出するレーザーダイオードから構成されるものである。このようにレーザーダイオードからなるレーザー光源１２を用いることで励起光源１０の消費電力を抑えることができる。なお、レーザー光源１２は、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、４５０ｎｍ以外のピーク波長を有する色光を射出する励起光源であっても構わない。
【００２７】
色分離導光光学系２０は、ダイクロイックミラー２１、ダイクロイックミラー２２、反射ミラー２３、反射ミラー２４、反射ミラー２５及びリレーレンズ２６を備えている。色分離導光光学系２０は、光源装置１０Ａからの光を赤色光、緑色光及び青色光に分離し、赤色光、緑色光及び青色光のそれぞれの色光を照明対象となる液晶光変調装置４０Ｒ、液晶光変調装置４０Ｇ、液晶光変調装置４０Ｂに導光する機能を有する。
【００２８】
ダイクロイックミラー２１、ダイクロイックミラー２２は、基板上に、所定の波長領域の光を反射して、他の波長領域の光を透過させる波長選択透過膜が形成されたミラーである。具体的には、ダイクロイックミラー２１は、青色光成分を透過させ、赤色光成分及び緑色光成分を反射する。ダイクロイックミラー２２は、緑色光成分を反射して、赤色光成分を透過させる。
【００２９】
反射ミラー２３、反射ミラー２４、反射ミラー２５は、入射した光を反射するミラーである。具体的には、反射ミラー２３は、ダイクロイックミラー２１を透過した青色光成分を反射する。反射ミラー２４、反射ミラー２５は、ダイクロイックミラー２２を透過した赤色光成分を反射する。
【００３０】
ダイクロイックミラー２１を透過した青色光は、反射ミラー２３で反射され、青色光用の液晶光変調装置４０Ｂの画像形成領域に入射する。ダイクロイックミラー２１で反射された緑色光は、ダイクロイックミラー２２でさらに反射され、緑色光用の液晶光変調装置４０Ｇの画像形成領域に入射する。ダイクロイックミラー２２を透過した赤色光は、入射側の反射ミラー２４、リレーレンズ２６、射出側の反射ミラー２５を経て赤色光用の液晶光変調装置４０Ｒの画像形成領域に入射する。
【００３１】
液晶光変調装置４０Ｒ、液晶光変調装置４０Ｇ、液晶光変調装置４０Ｂは、通常知られたものを用いることができ、例えば、液晶素子４１と液晶素子４１を挟持する偏光素子４２、偏光素子４３とを有した、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。偏光素子４２、偏光素子４３は、例えば透過軸が互いに直交する構成（クロスニコル配置）となっている。
【００３２】
液晶光変調装置４０Ｒ、液晶光変調装置４０Ｇ、液晶光変調装置４０Ｂ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り、光源装置１０Ａの照明対象となる。これら液晶光変調装置４０Ｒ、液晶光変調装置４０Ｇ及び液晶光変調装置４０Ｂによって、入射された各色光の光変調が行われる。
【００３３】
例えば、液晶光変調装置４０Ｒ、液晶光変調装置４０Ｇ、液晶光変調装置４０Ｂは、一対の透明基板に液晶を密閉封入した透過型の液晶光変調装置であり、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として、与えられた画像情報に応じて、偏光素子４２から射出された１種類の直線偏光の偏光方向を変調する。
【００３４】
クロスダイクロイックプリズム５０は、偏光素子４３から射出された色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成する光学素子である。このクロスダイクロイックプリズム５０は、４つの直角プリズムを貼り合せた平面視略正方形状をなしている。直角プリズムを貼り合せた略Ｘ字状の界面には、誘電体多層膜が形成されている。略Ｘ字状の一方の界面に形成された誘電体多層膜は、赤色光を反射するものであり、他方の界面に形成された誘電体多層膜は、青色光を反射するものである。これらの誘電体多層膜によって赤色光及び青色光は曲折され、緑色光の進行方向が揃えられることにより、３つの色光が合成される。
【００３５】
クロスダイクロイックプリズム５０から射出されたカラー画像は、投写光学系６０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。
【００３６】
第１集光レンズ５５は、例えば凸レンズからなる。第１集光レンズ５５は、励起光源１０から射出されるレーザー光の光線軸上に配置され、励起光源１０から射出された励起光ＥＬ（複数のレーザー光）を、集光スポット径が１ｍｍ以下となるように集光する。
【００３７】
回転蛍光板３０はいわゆる透過型の回転蛍光板である。回転蛍光板３０は、図２に示すように、モーター３３により回転駆動される円板状の基板３１の回転方向に沿って、蛍光体層３２が形成されてなる。蛍光体層３２が形成されている領域は、励起光ＥＬが入射する領域Ｓ（以下、励起光入射領域Ｓと称す場合もある）を含む。後述するように、蛍光体層３２は蛍光体粒子とバインダーとを含み、本発明における波長変換素子に相当する。基板３１がモーター３３によって回転軸の周りに回転駆動されることにより、励起光入射領域Ｓは、回転軸の周りを基板３１に対して相対的に移動する。
【００３８】
基板３１は、励起光ＥＬを透過する材料よりなる。基板３１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。基板３１と蛍光体層３２との間には、誘電体多層膜３７が設けられている。誘電体多層膜３７はダイクロイックミラーとして機能するものであり、励起光ＥＬである４５０ｎｍ付近の光は透過し、蛍光体層３２から射出される蛍光の波長範囲（４９０ｎｍ〜７５０ｎｍ）を含む４９０ｎｍ以上の光は反射するようになっている。なお、基板３１の形状は、円板状に限るものではない。
【００３９】
蛍光体層３２は基板３１とともに、例えば使用時において７５００ｒｐｍで回転する。詳しい説明は省略するが、基板３１の直径は５０ｍｍであり、基板３１に入射する励起光ＥＬの光軸が基板３１の回転中心から約２２．５ｍｍ離れた場所に位置するように構成されている。つまり、基板３１は、励起光ＥＬの集光スポットが約１８ｍ／秒で蛍光体層３２上を移動するような回転速度で回転する。
【００４０】
このような基板３１では、蛍光体層３２に励起光ＥＬが入射されると、蛍光体層３２の励起光入射領域Ｓに対応する部分が発熱する。そして、この発熱した部分（発熱部分）は、基板３１が回転することにより、回転軸の周りを円を描いて移動し、再び、励起光入射領域Ｓに戻るというサイクルを繰り返す。すなわち、蛍光体層３２に対する励起光ＥＬの照射位置を逐次変化させることができる。これにより、発熱部分が移動の過程で冷却されるようにしている。
【００４１】
励起光源１０から射出されたレーザー光（青色光）は、励起光ＥＬとして前記誘電体多層膜を介して蛍光体層３２に入射し、蛍光体層３２は励起光ＥＬが入射する側とは反対側に向けて蛍光（赤色光及び緑色光）を射出する。
【００４２】
蛍光体層３２は、蛍光を発する蛍光体粒子を有しており、励起光ＥＬ（青色光）を吸収し、概ね４９０〜７５０ｎｍの蛍光に変換する機能を有する。この蛍光には、緑色光（波長５３０ｎｍ付近）及び赤色光（波長６３０ｎｍ付近）が含まれる。
【００４３】
蛍光体粒子は、励起光源１０から射出される励起光ＥＬを吸収し、蛍光を発する粒子状の蛍光物質である。例えば、蛍光体粒子には、波長が約４５０ｎｍ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、励起光ＥＬの一部を、赤色の波長帯域から緑色の波長帯域まで含む光（黄色光）に変換して射出する。なお、励起光ＥＬの一部は、上記黄色光に変換されない。すなわち、光源装置１０Ａからは赤色、緑色、青色を含む白色光が射出されるようになっている。
【００４４】
蛍光体粒子としては、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系蛍光体を用いることができる。なお、蛍光体粒子の形成材料は、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として用いることとしても良い。
【００４５】
コリメート光学系８５は、回転蛍光板３０と第２集光レンズ９０との間の光（励起光ＥＬ及び蛍光）の光路上に配置されている。コリメート光学系８５は、回転蛍光板３０からの光の広がり抑える第１レンズ８１と、第１レンズ８１から入射される光を平行化する第２レンズ８２と、各レンズ同士を固定するベース部８３を含んで構成されている。第１レンズ８１は、例えば凸のメニスカスレンズからなり、第２レンズ８２は、例えば凸レンズからなる。コリメート光学系８５は、回転蛍光板３０からの光を略平行化した状態で第２集光レンズ９０に入射させる。蛍光体層３２から射出される光（蛍光光）はランバート発光することからコリメート光学系８５は回転蛍光板３０に対して近接した状態に配置されている。具体的には、例えばコリメート光学系８５と回転蛍光板３０との隙間は１ｍｍ程度に設定されている。
【００４６】
第２集光レンズ９０は、例えば凸レンズからなる。第２集光レンズ９０は、コリメート光学系８５（第２レンズ８２）を透過する光の光線軸上に配置され、コリメート光学系８５を透過した光を集光する。
【００４７】
第２集光レンズ９０を透過した光は、ロッドインテグレーター８０の一端側に入射する。ロッドインテグレーター８０は、光路方向に延在する角柱状の光学部材であり、内部を透過する光に多重反射を生じさせることにより、第２集光レンズ９０を透過した光を混合し、輝度分布を均一化するものである。ロッドインテグレーター８０の光路方向に直交する断面形状は、液晶光変調装置４０Ｒ、液晶光変調装置４０Ｇ、液晶光変調装置４０Ｂの画像形成領域の外形形状と略相似形となっている。
ロッドインテグレーター８０の他端側から射出された光は、平行化レンズ７０により平行化され、光源装置１０Ａから射出される。
【００４８】
ところで、本発明者らは、上述した回転蛍光板３０の蛍光体層３２における発光効率は蛍光体層３２の厚み方向に含有される蛍光体（蛍光体粒子）の量によって変化することを見出した。具体的には、蛍光体の量が少ない場合には、励起光のうち蛍光光に変換されない成分が多くなるため発光効率が低下し、一方、蛍光体の量が多すぎると他の蛍光体に再吸収される蛍光光が増えるため発光効率が低下する。ここで、発光効率とは、励起光源１０から蛍光体層３２に照射された励起光ＥＬの光量に対する、蛍光体層３２から射出された蛍光光の光量の割合によって規定されるものである。すなわち、発光効率が１００％の場合とは、励起光源１０から照射された励起光ＥＬの光量と、蛍光体層３２で変換されて射出される蛍光光の光量とが同じ場合を意味する。
【００４９】
図３は蛍光体層３２の膜厚と蛍光体層３２における蛍光体の体積濃度とに基づいて、蛍光体層３２の厚み方向において含有される蛍光体領域３５の厚みを得る方法を説明するための模式図である。図３（ａ）に示すように、蛍光体層３２は、誘電体多層膜３７上に形成されたバインダー３４と複数の蛍光体粒子３２ａとを含む。複数の蛍光体粒子３２ａはバインダー３４中に分散されている。なお、図３（ａ）においては複数の蛍光体粒子３２ａがバインダー３４中に分散されてなる蛍光体層３２の一部のみを模式的に図示している。
【００５０】
バインダー３４としては、光透過性を有する樹脂材料を用いることができ、中でも高い耐熱性を有するシリコーン樹脂を好適に用いることができる。
【００５１】
ここで、図３（ａ）に示したように複数の蛍光体粒子３２ａがバインダー３４中に分散されてなる蛍光体層３２を、図３（ｂ）に示すように、互いに分離されたバインダー領域３６と蛍光体領域３５とからなるとみなす。蛍光体領域３５は蛍光体粒子３２ａのみから構成され、バインダー領域３６は蛍光体粒子３２ａ以外の材料から構成される。
【００５２】
蛍光体領域３５の厚さは、蛍光体層３２の膜厚に蛍光体の体積濃度を掛けることによって得られる。ここで、蛍光体層３２における複数の蛍光体粒子３２ａの体積濃度が蛍光体層３２における蛍光体の体積濃度に相当する。図３（ａ）中において、蛍光体層３２の厚みをｔとし、蛍光体の体積濃度をｄｖｏｌ％とする。また、図３（ｂ）中において、蛍光体領域３５の厚みをｔ´とする。この場合、蛍光体領域３５の厚みｔ´は、ｔ´＝ｔ×ｄ／１００の式によって得られる。
【００５３】
図４は、蛍光体領域３５の厚み（単位；μｍ）と蛍光体層３２の規格化した発光効率との関係を示すグラフである。また、図４においては、蛍光体の体積濃度を１５ｖｏｌ％、３０ｖｏｌ％、５０ｖｏｌ％に設定した際の上述の関係を示している。なお、図４に示した規格化した発光効率は、体積濃度が３０ｖｏｌ％の場合の発光効率の最大値を基準として規格化してある。体積濃度が３０ｖｏｌ％の場合、実用上十分高い発光効率が得られる。
【００５４】
図４のグラフからは、蛍光体領域３５の厚みｔ´が１５μｍ未満となると、発光効率が急激に低下し、規格化した発光効率が０．８５未満になることが確認できる。この理由は次のように考えられる。蛍光体領域３５の厚みｔ´が１５μｍ未満となると、蛍光体層３２内に分散する蛍光体粒子３２ａの数が減少し、各蛍光体粒子３２ａ間の隙間が大きくなる。その結果、励起光ＥＬのうち蛍光体粒子３２ａに入射せずに蛍光光に変換されない成分が増加するためである。
【００５５】
これに対し、蛍光体領域３５の厚みｔ´が１５μｍ以上であれば、厚みｔ´が１５μｍ未満の場合よりも高い規格化した発光効率が得られることが確認できる。従って、蛍光体領域３５の厚さｔ´を１５μｍ以上とすることが好ましい。このような厚みの蛍光体領域３５を有する蛍光体層３２によれば、励起光ＥＬが照射されることで高い効率で蛍光光を発生させることができる。
【００５６】
また、蛍光体領域３５の厚さｔ´を２０μｍ以上とすれば発光効率がさらに高くなり、概ね０．９以上の規格化した発光効率が得られる。従って、蛍光体領域３５の厚さｔ´を２０μｍ以上とすることがさらに好ましい。
【００５７】
また、蛍光体領域３５の厚みｔ´を６０μｍ以下とするのが好ましい。図４のグラフからは、蛍光体領域３５の厚みｔ´が６０μｍよりも大きくなると規格化した発光効率が０．８５未満まで低下することが確認できる。この理由は次のように考えられる。蛍光体領域３５の厚みｔ´が６０μｍよりも大きくなると、蛍光体層３２内に分散する蛍光体粒子３２ａの数が増加し、各蛍光体粒子３２ａ間の隙間が小さくなる。その結果、蛍光体粒子３２ａから射出された蛍光光が別の蛍光体粒子３２ａによって吸収されることで発光効率が低下するためである。
【００５８】
また、蛍光体領域３５の厚さｔ´が５５μｍ以下であれば、概ね０．９以上の規格化した発光効率が得られる。従って、蛍光体領域３５の厚さｔ´を５５μｍ以下とすることがさらに好ましい。
【００５９】
また、蛍光体の体積濃度を１５ｖｏｌ％以上かつ５０ｖｏｌ％以下とすることが好ましい。図４のグラフからは、蛍光体の体積濃度を１５ｖｏｌ％以上かつ５０ｖｏｌ％以下とすれば、０．８５以上の高い規格化した発光効率が得られることが確認できる。ここで、体積濃度を１５ｖｏｌ％〜５０ｖｏｌ％の範囲に設定することの根拠について、図５，図６，図７を用いて説明する。
【００６０】
図５は蛍光体領域３５の厚さｔ’が一定の場合における、蛍光体の体積濃度と規格化した蛍光光取り込み効率との関係を示すグラフである。なお、図５に示した蛍光光取り込み効率は、体積濃度が５０ｖｏｌ％の場合における蛍光光取り込み効率を基準として規格化してある。体積濃度が５０ｖｏｌ％の場合、実用上十分高い蛍光光取り込み効率（例えば、９０％以上）が得られる。ここで、蛍光光取り込み効率とは、蛍光体層３２から射出された蛍光光のうちコリメート光学系８５に取り込まれる割合を示すものである。蛍光光取り込み効率が１００％とは蛍光体層３２からの蛍光光が全部コリメート光学系８５に取り込まれることを意味する。
【００６１】
図６は蛍光光取り込み効率を説明するための模式図である。図６（ａ）は蛍光体層３２における蛍光体の体積濃度が５０ｖｏｌ％の場合に対応し、図６（ｂ）は蛍光体層３２における蛍光体の体積濃度が３０ｖｏｌ％の場合に対応するものである。
【００６２】
図６では基板３１を省略してあるが、前述したように、基板３１と蛍光体層３２との間には誘電体多層膜３７が設けられている。従って、蛍光体粒子３２ａから発せられた蛍光光は、蛍光体層３２の誘電体多層膜３７とは反対側の射出面３８から射出される。図６（ａ）、（ｂ）に示されるように、蛍光体粒子３２ａから発せられた蛍光光は、蛍光体層３２内を射出面３８に向かって導波する時に、バインダー領域３６の影響を受けることで励起光ＥＬの光軸方向から視て外側に拡がってしまう。なお、図６（ａ）、（ｂ）中における領域Ａ１とは蛍光体層３２から射出される蛍光光のうち、コリメート光学系８５に取り込まれる成分を含む領域を示し、領域Ａ２とは蛍光体層３２から射出される蛍光光のうち、コリメート光学系８５に取り込まれない成分を含む領域を示すものである。
【００６３】
蛍光体層３２中に占めるバインダー領域３６の割合は、体積濃度が３０ｖｏｌ％の場合の方が体積濃度が５０ｖｏｌ％の場合よりも大きい。そして、図６（ａ），図６（ｂ）に示したように、蛍光体領域３５の厚さｔ’が同じであれば、バインダー領域３６の厚さ（ｔ−ｔ’）は、体積濃度が３０ｖｏｌ％の場合の方が体積濃度が５０ｖｏｌ％の場合よりも厚い。このようにバインダー領域３６が厚いと、上述した蛍光光の拡がりが大きくなる。したがって、蛍光光のうち、コリメート光学系８５に取り込まれない成分を含む領域Ａ２の割合が大きくなる。
【００６４】
図５のグラフを見ると、体積濃度が１５ｖｏｌ％よりも低くなると規格化した蛍光光取り込み効率が急激に低下することが確認できる。これは、上述のように蛍光体層３２中におけるバインダー領域３６が厚くなることで、蛍光光のうちコリメート光学系８５に取り込まれない成分が急激に増加することによるものであると考えられる。従って、体積濃度を１５ｖｏｌ％以上とすれば、蛍光光を効率的に利用できる。
【００６５】
図７は蛍光体層３２の膜質と体積濃度との関係を示す表である。図７は、蛍光体の体積濃度が５０ｖｏｌ％よりも高く、具体的に６０ｖｏｌ％、７０ｖｏｌ％となると膜質が低下することを示している。ここで、膜質が低下するとは、製造した膜の表面がポーラスになることを意味する。これは、体積濃度が高くなり過ぎると、蛍光体層３２を良好に成膜することが難しくなるからである。このような膜質が低下した蛍光体層３２は、蛍光光を良好に生じさせることができないので、０．８５の規格化した発光効率を得ることができず、十分な発光効率が得られるとは言い難い。従って、体積濃度を５０ｖｏｌ％以下とすれば、励起光を効率的に蛍光光に変換することができ、十分高い規格化した発光効率を得ることができる。以上の理由により、蛍光体の体積濃度を１５ｖｏｌ％以上かつ５０ｖｏｌ％以下とすることが好ましい。
【００６６】
本発明による蛍光体層３２（波長変換素子）は蛍光光を高い効率で発生することができる。そのため、本発明による波長変換素子を有する光源装置１０Ａは、蛍光光を高い効率で発生させることができる。
【００６７】
以上に述べたように本実施形態に係るプロジェクター１００によれば、上述のように高い発光効率で蛍光光を生じさせる光源装置１０Ａを備えるので、プロジェクター１００自体も発光効率が高く信頼性の高いものとなる。
【００６８】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることは無く、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１０…励起光源、１０Ａ…光源装置、１２…レーザー光源、３０…回転蛍光板、３１…基板、３２…蛍光体層、３２ａ…蛍光体粒子、３４…バインダー、３５…蛍光体領域、３６…バインダー領域、１００…プロジェクター
【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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