(57)【要約】【課題】蛍光体層の温度上昇を抑制できる光源装置を提供する。【解決手段】本発明の光源装置の一つの態様は、励起光を射出する発光素子と、第１の面を有する基板と、基板の第１の面に設けられた蛍光体層と、を備え、蛍光体層は、励起光が入射する領域に第１の凹部を有し、励起光の光強度の中心は、第１の凹部と重なっていることを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光を射出する発光素子と、
第１の面を有する基板と、
前記基板の前記第１の面に設けられた蛍光体層と、を備え、
前記蛍光体層は、前記励起光が入射する領域に第１の凹部を有し、
前記励起光の光強度の中心は、前記第１の凹部と重なっていることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記基板には、前記第１の凹部を画定する凸部が設けられている、請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記凸部は、前記第１の面に対して傾斜する傾斜面を有する、請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記凸部は、前記励起光を透過し、
前記凸部の屈折率は、前記蛍光体層の屈折率とは異なる、請求項２または３に記載の光源装置。
【請求項５】
前記凸部の熱伝導率は、前記蛍光体層の熱伝導率より大きい、請求項２から４のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項６】
前記第１の凹部は、前記蛍光体層の表面に設けられている、請求項１に記載の光源装置。
【請求項７】
前記基板の熱伝導率は、前記蛍光体層の熱伝導率よりも大きい、請求項１から６のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項８】
前記蛍光体層は、前記励起光が入射する領域において、前記第１の凹部と異なる位置に第２の凹部を有する、請求項１から７のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項９】
前記蛍光体層は、複数の第２の凹部をさらに有し、
前記複数の第２の凹部は、前記第１の凹部を囲んで設けられている、請求項１から７のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項１０】
前記第２の凹部の形状は、前記第１の凹部を囲む帯状である、請求項８に記載の光源装置。
【請求項１１】
前記基板は、所定の回転軸の周りに回転可能であり、
前記第１の凹部の形状は、前記回転軸を囲む帯状である、請求項１から７のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項１２】
前記蛍光体層は、第２の凹部をさらに有し、
前記第２の凹部の形状は、前記回転軸を囲む帯状である、請求項１１に記載の光源装置。
【請求項１３】
前記凹部における前記蛍光体層の厚さの最小値は、前記蛍光体層の平均厚さよりも小さい、請求項１から１２のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項１４】
照明光を射出する光源装置と、
前記照明光を画像情報に応じて変調して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、を備え、
前記光源装置として、請求項１から１３のいずれか一項に記載の光源装置を用い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、光源装置、およびプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１に記載されているように、蛍光体の温度上昇を抑制することを目的として、回転するホイールに蛍光体を含有する蛍光体層が設けられた光源装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−８６８１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年、表示画像の高輝度化の要求の高まりにより、光源装置のさらなる高出力化が望まれている。蛍光体は温度が上昇すると変換効率が低下するため、高出力の蛍光を射出するためには、蛍光体の温度上昇を十分に抑制する必要がある。しかし、上記のような光源装置では、蛍光体の温度上昇の抑制が十分でないという問題があった。
【０００５】
本発明の一つの態様は、上記問題点に鑑みて成されたものであって、蛍光体層の温度上昇を抑制できる光源装置、および、そのような光源装置を備える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】
【０００６】
本発明の光源装置の一つの態様は、励起光を射出する発光素子と、第１の面を有する基板と、前記基板の前記第１の面に設けられた蛍光体層と、を備え、前記蛍光体層は、前記励起光が入射する領域に第１の凹部を有し、前記励起光の光強度の中心は、前記第１の凹部と重なっていることを特徴とする。
【０００７】
本発明の光源装置の一つの態様によれば、蛍光体層に第１の凹部が設けられ、励起光の光強度の中心が第１の凹部と重なる。そのため、励起光の光強度の中心部が照射される位置、すなわち、最も温度が上昇しやすい位置において、蛍光体層の厚さが小さくなり、蛍光体層の熱抵抗が小さくなる。したがって、本発明の光源装置の一つの態様によれば、蛍光体層の熱が放熱されやすくなり、蛍光体層の温度上昇を抑制できる。
【０００８】
前記基板には、前記第１の凹部を画定する凸部が設けられている構成としてもよい。
この構成によれば、蛍光体層の基板側の面に凹部を形成できる。
【０００９】
前記凸部は、前記第１の面に対して傾斜する傾斜面を有する構成としてもよい。
この構成によれば、凸部の傾斜面に入射した励起光が反射、あるいは、屈折され、偏向される。これにより、蛍光体層中における励起光の進む距離を大きくでき、蛍光体層における励起光の変換効率を向上できる。
【００１０】
前記凸部は、前記励起光を透過し、前記凸部の屈折率は、前記蛍光体層の屈折率とは異なる構成としてもよい。
この構成によれば、凸部と蛍光体層との界面において、励起光が屈折されるため、蛍光体層中における励起光の進む距離を大きくでき、蛍光体層における励起光の変換効率を向上できる。
【００１１】
前記凸部の熱伝導率は、前記蛍光体層の熱伝導率より大きい構成としてもよい。
この構成によれば、蛍光体層の温度上昇をより抑制できる。
【００１２】
前記第１の凹部は、前記蛍光体層の表面に設けられている構成としてもよい。
この構成によれば、蛍光体層の温度上昇を抑制できる。
【００１３】
前記基板の熱伝導率は、前記蛍光体層の熱伝導率よりも大きい構成としてもよい。
この構成によれば、蛍光体層の温度上昇をより抑制できる。
【００１４】
前記蛍光体層は、前記励起光が入射する領域において、前記第１の凹部と異なる位置に第２の凹部を有する構成としてもよい。
この構成によれば、第２の凹部において、蛍光体層の厚さが小さくなり、蛍光体層の熱抵抗が小さくなる。したがって、この構成によれば、蛍光体層の温度上昇をより抑制できる。
【００１５】
前記蛍光体層は、複数の第２の凹部をさらに有し、前記複数の第２の凹部は、前記第１の凹部を囲んで設けられている構成としてもよい。
この構成によれば、蛍光体層の温度上昇をより抑制できる。
【００１６】
前記第２の凹部の形状は、前記第１の凹部を囲む帯状である構成としてもよい。
この構成によれば、蛍光体層の温度上昇をより抑制できる。
【００１７】
前記基板は、所定の回転軸の周りに回転可能であり、前記第１の凹部の形状は、前記回転軸を囲む帯状である構成としてもよい。
この構成によれば、基板が回転することにより、蛍光体層における励起光の照射位置が移動し、発熱する箇所を分散できる。したがって、この構成によれば、蛍光体層の温度上昇をより抑制できる。
【００１８】
前記蛍光体層は、第２の凹部をさらに有し、前記第２の凹部の形状は、前記回転軸を囲む帯状である構成としてもよい。
この構成によれば、蛍光体層の温度上昇をより抑制できる。
【００１９】
前記凹部における前記蛍光体層の厚さの最小値は、前記蛍光体層の平均厚さよりも小さい構成としてもよい。
この構成によれば、蛍光体層の温度上昇をより抑制できる。
【００２０】
本発明のプロジェクターの一つの態様は、照明光を射出する光源装置と、前記照明光を画像情報に応じて変調して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、を備え、前記光源装置として、上記の光源装置を用いることを特徴とする。
【００２１】
本発明のプロジェクターの一つの態様によれば、上記の光源装置を備えるため、蛍光体層の温度上昇を抑制できるプロジェクターが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１実施形態のプロジェクターを示す概略構成図である。
【図２】第１実施形態の波長変換素子を示す平面図である。
【図３】第１実施形態の波長変換素子の部分を示す図であって、図２におけるIII−III断面図である。
【図４】第１実施形態の波長変換素子に励起光が入射した場合を示す断面図である。
【図５】第１実施形態の励起光の光強度を示すグラフである。
【図６】第１実施形態の波長変換素子の他の一例を示す平面図である。
【図７】第１実施形態の波長変換素子の他の一例の部分を示す図であって、図６におけるVII−VII断面図である。
【図８】第１実施形態の波長変換素子の他の一例の部分を示す断面図である。
【図９】第２実施形態の波長変換素子の部分を示す断面図である。
【図１０】第３実施形態の波長変換素子を示す図であって、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）におけるXB−XB断面図である。
【図１１】第３実施形態の波長変換素子の他の一例を示す図であって、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）におけるXIB−XIB断面図である。
【図１２】第３実施形態の波長変換素子の他の一例を示す斜視図である。
【図１３】第４実施形態の波長変換素子を示す図であって、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）におけるXIIIB−XIIIB断面図である。
【図１４】第４実施形態の波長変換素子の他の一例を示す図であって、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）におけるXIVB−XIVB断面図である。
【図１５】第５実施形態のプロジェクターを示す概略構成図である。
【図１６】第５実施形態の波長変換素子の部分を示す断面図である。
【図１７】実施例における励起光の熱量割合を示すグラフである。
【図１８】実施例の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るプロジェクターについて説明する。
なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、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、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。
【００２４】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態のプロジェクター１０００を示す概略構成図である。
本実施形態のプロジェクター１０００は、図１に示すように、光源装置１０と、第２光源装置５０と、色分離導光光学系６０と、液晶パネル７０Ｒと、液晶パネル７０Ｇと、液晶パネル７０Ｂと、フィールドレンズ７１Ｒと、フィールドレンズ７１Ｇと、フィールドレンズ７１Ｂと、クロスダイクロイックプリズム７２と、投写光学系７３と、を備える。液晶パネル７０Ｒ、液晶パネル７０Ｇおよび液晶パネル７０Ｂは、特許請求の範囲における光変調装置に相当する。
【００２５】
光源装置１０は、励起光源１０ａと、コリメート光学系２０と、ダイクロイックミラー１１と、集光光学系２３と、波長変換素子３０と、第１レンズアレイ１２と、第２レンズアレイ１３と、偏光変換素子１４と、重畳レンズ１５と、を備える。励起光源１０ａは、特許請求の範囲における発光素子に相当する。
【００２６】
励起光源１０ａは、波長変換素子３０に入射される励起光Ｌｅを射出する。励起光源１０ａは、本実施形態では、青色光（波長が約４４５ｎｍ）を射出するレーザー光源を用いている。なお、励起光源１０ａは、１つのレーザー光源で構成されていても、多数のレーザー光源で構成されていてもよい。また、レーザー光源は、青色光として、４４５ｎｍ以外の波長の青色光（例えば、４６０ｎｍ等）を射出するものを用いてもよい。本実施形態において、励起光源１０ａから射出される励起光Ｌｅの光強度の分布は、ガウス分布となる。
【００２７】
コリメート光学系２０は、第１レンズ２１と、第２レンズ２２と、を備える。
第１レンズ２１は、励起光源１０ａからの光の拡がりを抑える。
第２レンズ２２は、第１レンズ２１から射出された光を略平行化する。
第１レンズ２１および第２レンズ２２は、本実施形態においては、それぞれ凸レンズからなる。
コリメート光学系２０は、全体として、励起光源１０ａからの光を略平行化する機能を有する。
【００２８】
ダイクロイックミラー１１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設けられている。本実施形態においては、ダイクロイックミラー１１は、青色光成分を反射させ、赤色光成分および緑色光成分を透過する。ダイクロイックミラー１１は、励起光源１０ａが射出した励起光Ｌｅ（青色光）を、略９０度曲折して反射する。ダイクロイックミラー１１で反射された励起光Ｌｅは、集光光学系２３に入射される。
【００２９】
集光光学系２３は、ダイクロイックミラー１１からの青色光を略集光した状態で波長変換素子３０に入射させる機能と、波長変換素子３０から射出される蛍光を略平行化するコリメーターとしての機能とを有する。集光光学系２３は、第１レンズ２４と、第２レンズ２５と、を備える。第１レンズ２４および第２レンズ２５は、本実施形態においては、凸レンズからなる。
【００３０】
波長変換素子３０は、入射された励起光Ｌｅを蛍光に変換して射出する光学素子である。本実施形態においては、波長変換素子３０は、反射型の波長変換素子であり、励起光Ｌｅが入射された側と同じ側に蛍光を射出する。本実施形態において波長変換素子３０は、青色光である励起光Ｌｅを、赤色光Ｒおよび緑色光Ｇを含む蛍光に変換する。波長変換素子３０の構成については、後段において詳述する。
波長変換素子３０から射出された蛍光、すなわち、赤色光Ｒおよび緑色光Ｇは、集光光学系２３（コリメーター）およびダイクロイックミラー１１を介して、第１レンズアレイ１２に入射する。
【００３１】
第１レンズアレイ１２は、入射された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１２ａを有する。複数の第１小レンズ１２ａは、第１レンズアレイ１２に入射する光の光軸と直交する面内にマトリクス状に配列されている。
【００３２】
第２レンズアレイ１３は、第１レンズアレイ１２の複数の第１小レンズ１２ａに対応する複数の第２小レンズ１３ａを有する。第２レンズアレイ１３は、重畳レンズ１５と共に、第１レンズアレイ１２の各第１小レンズ１２ａの像を液晶パネル７０Ｒ、液晶パネル７０Ｇおよび液晶パネル７０Ｂの画像形成領域近傍に重畳させる機能を有する。
第１レンズアレイ１２で分割された光は、第２レンズアレイ１３を介して、偏光変換素子１４に入射する。
【００３３】
偏光変換素子１４は、第１レンズアレイ１２により分割された各部分光束を、所定の方向に偏光した直線偏光光に変換して射出する。
重畳レンズ１５は、偏光変換素子１４からの各部分光束を集光して液晶パネル７０Ｒ、液晶パネル７０Ｇおよび液晶パネル７０Ｂの画像形成領域近傍に重畳する。なお、重畳レンズ１５は、複数のレンズを組み合わせた複合レンズで構成されていてもよい。
【００３４】
第１レンズアレイ１２、第２レンズアレイ１３および重畳レンズ１５は、被照明領域における照度分布を均一にするレンズインテグレーター光学系を構成する。
なお、レンズインテグレーター光学系の代わりにインテグレーターロッドを備えるロッドインテグレーター光学系を用いることもできる。
【００３５】
重畳レンズ１５から射出された光、すなわち、光源装置１０から射出された光は、色分離導光光学系６０に入射される。
【００３６】
第２光源装置５０は、光源５０ａと、集光光学系５１と、散乱板５４と、偏光変換インテグレーターロッド５５と、集光レンズ５６と、を備える。
光源５０ａは、本実施形態では、青色光Ｂ（波長が約４４５ｎｍ）を射出するレーザー光源を用いている。なお、光源５０ａは、１つのレーザー光源で構成されていても、多数のレーザー光源で構成されていてもよい。また、レーザー光源は、青色光Ｂとして、４４５ｎｍ以外の波長の青色光（例えば、４６０ｎｍ等）を射出するものを用いてもよい。
光源５０ａから射出された光は、集光光学系５１に入射される。
【００３７】
集光光学系５１は、第１レンズ５２と、第２レンズ５３と、を備える。集光光学系５１は、全体として、青色光Ｂを略集光した状態で散乱板５４に入射させる。第１レンズ５２および第２レンズ５３は、凸レンズからなる。
【００３８】
散乱板５４は、光源５０ａから照射される青色光Ｂを所定の散乱度で散乱させ、波長変換素子３０から射出される蛍光に似た配光分布を有する青色光Ｂに変換する。散乱板５４としては、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】
偏光変換インテグレーターロッド５５は、光源５０ａから射出された青色光Ｂの面内光強度分布を均一にし、かつ、当該青色光Ｂを所定の方向に偏光した直線偏光光に変換して射出する。偏光変換インテグレーターロッドは、インテグレーターロッドと、当該インテグレーターロッドの入射面側に配置され、青色光Ｂが入射する小孔を有する反射板と、射出面側に配置される反射型偏光板と、を有する。
なお、偏光変換インテグレーターロッドの代わりに、レンズインテグレーター光学系および偏光変換素子を用いることもできる。
【００４０】
集光レンズ５６は、偏光変換インテグレーターロッド５５からの光を集光して色分離導光光学系６０に入射させる。
【００４１】
色分離導光光学系６０は、ダイクロイックミラー６１と、反射ミラー６２と、反射ミラー６３と、反射ミラー６４と、を備える。色分離導光光学系６０は、光源装置１０から射出された光を赤色光Ｒおよび緑色光Ｇに分離してそれぞれの色光を照明対象となる液晶パネル７０Ｒおよび７０Ｇに導光するとともに、第２光源装置５０から射出された青色光Ｂを液晶パネル７０Ｂに導光する。
色分離導光光学系６０と、液晶パネル７０Ｒ、７０Ｇおよび７０Ｂとの間には、それぞれフィールドレンズ７１Ｒ、フィールドレンズ７１Ｇおよびフィールドレンズ７１Ｂが配置されている。
【００４２】
ダイクロイックミラー６１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設けられている。本実施形態においては、ダイクロイックミラー６１は、赤色光成分を透過させ、緑色光成分を反射する。反射ミラー６３は、赤色光成分を反射する。反射ミラー６２は、緑色成分を反射する。反射ミラー６４は、青色光成分を反射する。
【００４３】
光源装置１０から入射された光のうちダイクロイックミラー６１を透過した赤色光Ｒは、反射ミラー６３で反射され、フィールドレンズ７１Ｒを透過して赤色光用の液晶パネル７０Ｒの画像形成領域に入射する。光源装置１０から入射された光のうちダイクロイックミラー６１で反射された緑色光Ｇは、反射ミラー６２でさらに反射され、フィールドレンズ７１Ｇを透過して緑色光用の液晶パネル７０Ｇの画像形成領域に入射する。
【００４４】
第２光源装置５０から入射された青色光Ｂは、反射ミラー６４で反射され、フィールドレンズ７１Ｂを透過して青色光用の液晶パネル７０Ｂの画像形成領域に入射する。
【００４５】
液晶パネル７０Ｒ、液晶パネル７０Ｇおよび液晶パネル７０Ｂは、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶を密閉封入した透過型のパネルである。液晶パネル７０Ｒ、液晶パネル７０Ｇおよび液晶パネル７０Ｂの光が入射する側と光が射出される側には、それぞれ図示しない入射側偏光板と射出側偏光板とが設けられている。
【００４６】
液晶パネル７０Ｒ、液晶パネル７０Ｇおよび液晶パネル７０Ｂは、例えば、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として備え、与えられた画像信号に応じて、入射側偏光板から入射された直線偏光の偏光方向を変調する。
【００４７】
クロスダイクロイックプリズム７２は、各液晶パネルによって変調されて射出側偏光板から射出された光学像を合成し、カラーの画像光を形成する光学素子である。クロスダイクロイックプリズム７２は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた略Ｘ字状の界面には、光学多層膜が設けられている。略Ｘ字状の一方の界面に設けられた光学多層膜は、赤色光Ｒを反射するものであり、他方の界面に設けられた光学多層膜は、青色光Ｂを反射するものである。これらの光学多層膜によって赤色光Ｒおよび青色光Ｂは曲折され、緑色光Ｇの進行方向と揃えられることにより、３つの色光が合成される。
【００４８】
クロスダイクロイックプリズム７２から射出されたカラーの画像光は、投写光学系７３によって拡大投写され、スクリーンＳＣＲ上に投写画像（カラー画像）を形成する。
【００４９】
次に、波長変換素子３０について詳しく説明する。
図２および図３は、波長変換素子３０を示す図である。図２は、平面図である。図３は、図２におけるIII−III断面図である。図４は、波長変換素子３０に励起光が入射された状態を示す断面図である。図５は、本実施形態において波長変換素子３０に入射される励起光の光強度分布を示すグラフである。図５においては、縦軸は励起光Ｌｅの光強度を示しており、横軸は照射領域の径方向位置を示している。図５において縦軸に示す励起光Ｌｅの光強度は、励起光Ｌｅの最大光強度を１としたときの規格化強度である。
【００５０】
本実施形態の波長変換素子３０は、図２および図３に示すように、円板３１と、凸部３２と、蛍光体層３３と、回転機構４０と、を備える。円板３１は、特許請求の範囲における基板に相当する。
【００５１】
円板３１は上面３１ａを有する。円板３１の上面３１ａ側に蛍光体層３３が設けられている。円板３１は、本実施形態においては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）等の、光反射性を有し、かつ、熱伝導率が高い金属で構成されている。円板３１の熱伝導率は、蛍光体層３３の熱伝導率よりも大きい。円板３１の上面３１ａは、特許請求の範囲における第１の面に相当する。
【００５２】
凸部３２は、後述する蛍光体層３３の凹部３４を画定する。凸部３２は、円板３１の上面３１ａから蛍光体層３３側に突出して設けられている。凸部３２の平面視形状は、本実施形態においては、図２に示すように、円板３１と同心の円環状である。
【００５３】
III−III断面における凸部３２の断面形状は、特に限定されず、矩形状であっても、三角形状であっても、多角形状であっても、半円形状であっても、楕円形状であってもよい。本実施形態においては、凸部３２の断面形状は、図３に示すように、例えば、半円形状である。
【００５４】
凸部３２の表面３２ａは、円板３１の上面３１ａに対して傾斜している。言い換えると、凸部３２は、円板３１の上面３１ａに対して傾斜する傾斜面を有している。本実施形態においては、凸部３２の表面３２ａは、特許請求の範囲の傾斜面に相当する。
【００５５】
凸部３２の材質は、例えば、円板３１と同様に、アルミニウム（Ａｌ）等の、光反射性を有し、かつ、熱伝導率が高い金属である。凸部３２の熱伝導率は、蛍光体層３３の熱伝導率より大きい。凸部３２の材質は、円板３１と同じ材質であってもよいし、異なる材質であってもよい。また、凸部３２は、円板３１と一体構造であってもよいし、別部材であってもよい。
【００５６】
蛍光体層３３は、図４に示すように、励起光源１０ａから励起光Ｌｅが照射されることにより蛍光Ｌｆを生成する。蛍光体層３３は、円板３１の上面３１ａに設けられている。蛍光体層３３の平面視形状は、図２に示すように、円板３１と同心の円環状である。すなわち、蛍光体層３３は、後述する回転機構４０の回転軸４１の周りに帯状に設けられている。
【００５７】
蛍光体層３３の断面形状は、例えば、図３に示すように、略楕円形状を長軸に沿って分割した略半楕円形状と近似できる。円板３１の上面３１ａから蛍光体層３３の表面３３ａまでの距離は、円板３１の径方向の中心から径方向の両端部に向かうにしたがって徐々に小さくなり、両端部近傍で急激に小さくなる。言い換えると、蛍光体層３３の断面形状は、径方向の中心部が盛り上がり、径方向の両端部がダレた形状である。
なお、以下の説明においては、特に断りのない限り、径方向とは、円板３１の径方向を意味する。
【００５８】
蛍光体層３３の円板３１の上面３１ａと接する裏面３３ｂには、凹部３４が設けられている。凹部３４は、凸部３２によって画定されている。すなわち、凹部３４の形状は、凸部３２の形状と同様である。凹部３４は、本実施形態においては、蛍光体層３３の径方向の中心に設けられている。凹部３４は、蛍光体層３３における励起光Ｌｅが照射される照射領域ＩＡ１に設けられている。すなわち、蛍光体層３３は、励起光Ｌｅが入射する照射領域ＩＡ１に凹部３４を有する。凹部３４は、特許請求の範囲における第１の凹部に相当する。
【００５９】
凹部３４は、図２に示すように、平面視において、後述する回転機構４０の回転軸４１の周りに帯状に設けられている。平面視において、蛍光体層３３のうち凹部３４が設けられている領域を領域ＡＲ１１とする。すなわち、領域ＡＲ１１は、平面視において、蛍光体層３３のうち凹部３４と重なる領域である。
【００６０】
領域ＡＲ１１における蛍光体層３３の厚さＨは、凹部３４が設けられているため、円板３１の上面３１ａと蛍光体層３３の表面３３ａとの距離よりも小さくなる。領域ＡＲ１１における蛍光体層３３の厚さＨの最小値は、蛍光体層３３の平均厚さよりも小さい。すなわち、本実施形態においては、凹部３４の径方向の中心における蛍光体層３３の厚さＨ１１は、蛍光体層３３の平均厚さよりも小さい。
【００６１】
本実施形態において、励起光Ｌｅの光強度の分布は、図５に示すようにガウス分布となっている。励起光Ｌｅのうち光強度が最大光強度の１／ｅ２となる部分が照射されている領域を、励起光Ｌｅの照射領域ＩＡ１とする。
【００６２】
本実施形態において照射領域ＩＡ１の中心では光強度が最大である。本実施形態においては、図２に示すように、励起光Ｌｅの光強度の中心Ｃは、凹部３４と平面視において重なっている。
【００６３】
本実施形態において蛍光体層３３は、紫外線の領域から青色の領域の光により励起されて発光する光学部材である。蛍光体層３３は、図示は省略するが、例えば、母材と、母材に分散された複数の蛍光体粒子と、を含んで構成される。蛍光体層３３の母材としては、例えば、シリコーンである。
【００６４】
蛍光体粒子としては、希土類蛍光体やサイアロイ蛍光体等を用いることができる。詳細には、希土類蛍光体としてＹ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ（ＹＡＧ：Ｃｅ）、サイアロイ蛍光体としてαサイアロイ等を用いることができる。また、蛍光体層３３は、蛍光体粒子と、母材としてのアルミナ等を混合した焼結体、母材としてのガラスや樹脂に、蛍光体粒子を内包したもの等を用いることができる。また、蛍光体粒子のみからなる焼結体等も用いることができる。
【００６５】
蛍光体層３３は、例えば、円板３１の上面３１ａに蛍光体層３３の形成材料を塗布して形成される。蛍光体層３３の形成材料を塗布する方法は、特に限定されず、例えば、スクリーン印刷法、ダイコート法、インクジェット法、ディスペンサー法、スピンコート法、スリットコート法等を選択できる。
【００６６】
回転機構４０は、図１および図２に示すように、回転軸４１を備える。回転軸４１は、円板３１の中心に挿通されて固定されている。回転機構４０は、円板３１を回転軸４１回りに回転させる。すなわち、円板３１は、回転軸４１の周りに回転可能である。
【００６７】
本実施形態によれば、蛍光体層３３は凹部３４を有するため、凹部３４が設けられた領域ＡＲ１１において、厚さＨが小さくなる。これにより、蛍光体層３３の領域ＡＲ１１における、蛍光体層３３の厚さ方向の熱抵抗を小さくできる。なお、本明細書において、蛍光体層３３の厚さ方向の熱抵抗のことを、蛍光体層３３の熱抵抗と呼ぶことがある。
【００６８】
そして、励起光Ｌｅの光強度の中心Ｃは、凹部３４、すなわち、領域ＡＲ１１と重なっている。励起光Ｌｅの光強度の中心Ｃが照射される位置は、蛍光体層３３において最も発熱しやすく、温度が上昇しやすい。したがって、本実施形態によれば、蛍光体層３３の最も温度が上昇しやすい箇所の熱抵抗を小さくできるため、蛍光体層３３の温度上昇を抑制できる。
【００６９】
励起光Ｌｅの光強度の中心Ｃが、領域ＡＲ１１における蛍光体層３３の厚さＨが最小となる位置と重なっていることが好ましい。この構成によれば、蛍光体層３３の最も温度が上昇しやすい箇所の熱抵抗をより小さくすることができるため、蛍光体層３３の温度上昇をより抑制できる。
【００７０】
また、例えば、蛍光体層の形成方法として、蛍光体層の形成材料を円板の上面にスクリーン印刷によって塗布する方法を採用した場合においては、蛍光体層の厚さは径方向の中心において最も大きくなりやすい。その場合、径方向の中心において蛍光体層の熱抵抗が最大となるため、最も温度が高くなりやすい。
【００７１】
これに対して、本実施形態によれば、従来の構成においては蛍光体層３３が最も厚くなる領域に、凹部３４が設けられていることで、蛍光体層３３の最大厚さを小さくできるため、蛍光体層３３の熱抵抗の最大値を小さくできる。これにより、本実施形態によれば、蛍光体層３３の温度上昇を抑制できる。
【００７２】
また、本実施形態によれば、凸部３２の表面３２ａが傾斜面であるため、図４に示すように、凸部３２に入射した励起光Ｌｅは、入射した方向と異なる方向に反射されやすい。これにより、励起光Ｌｅが蛍光体層３３中を進む距離を長くできる。したがって、本実施形態によれば、蛍光体層３３に入射した励起光Ｌｅが蛍光体層３３中の蛍光体粒子に入射しやすくなり、波長変換素子３０の励起光変換効率を向上できる。
また、蛍光体層３３中を進む距離を長くできるため、蛍光体層３３の厚さＨを全体として小さくしやすく、蛍光体層３３の熱抵抗を低減しやすい。
【００７３】
また、本実施形態によれば、凸部３２の熱伝導率および円板３１の熱伝導率が蛍光体層３３の熱伝導率よりも大きいため、蛍光体層３３の熱を放熱しやすい。したがって、本実施形態によれば、蛍光体層３３の温度上昇をより抑制できる。
【００７４】
また、本実施形態によれば、回転機構４０によって回転させられる円板３１上に蛍光体層３３が設けられているため、円板３１が回転することで蛍光体層３３における励起光Ｌｅが照射される位置が移動し、蛍光体層３３における発熱箇所が分散する。これにより、蛍光体層３３の温度が大きく上昇することを抑制できる。
【００７５】
また、本実施形態のプロジェクター１０００によれば、蛍光体層３３の温度上昇を抑制できる光源装置１０を備えるため、信頼性に優れたプロジェクターが得られる。
【００７６】
なお、本実施形態においては、以下の構成を採用することもできる。
【００７７】
上記説明においては、凸部３２の表面３２ａは、円板３１の上面３１ａに対して傾斜する構成としたが、これに限られない。本実施形態においては、凸部３２は、円板３１の上面３１ａに対して傾斜する傾斜面を有していなくてもよい。
【００７８】
また、本実施形態においては、蛍光体層３３の断面形状は、特に限定されない。本実施形態においては、蛍光体層３３の断面形状は、例えば、矩形状であってもよいし、半円形状であってもよい。
【００７９】
また、本実施形態においては、図６および図７に示すように、凹部が複数設けられていてもよい。
図６および図７は、本実施形態の他の一例である波長変換素子１３０を示す図である。図６は、平面図である。図７は、図６におけるVII−VII断面図である。
なお、上記実施形態と同様の構成については、適宜同一の符号を付す等により説明を省略する場合がある。
【００８０】
波長変換素子１３０は、図６および図７に示すように、円板３１と、凸部３２と、外側凸部１３６と、内側凸部１３７と、蛍光体層１３３と、回転機構４０と、を備える。
外側凸部１３６は、図６に示すように、上面３１ａにおける凸部３２の径方向外側に設けられている。外側凸部１３６の平面視形状は、円板３１と同心の円環状である。外側凸部１３６の断面形状は、例えば、凸部３２と同様である。外側凸部１３６の表面１３６ａは、傾斜している。
【００８１】
内側凸部１３７は、上面３１ａにおける凸部３２の径方向内側に設けられている。内側凸部１３７の平面視形状は、円板３１と同心の円環状である。内側凸部１３７の断面形状は、例えば、凸部３２と同様である。内側凸部１３７の表面１３７ａは、傾斜している。
外側凸部１３６および内側凸部１３７の材質は、例えば、凸部３２と同様に選択できる。
【００８２】
蛍光体層１３３の裏面１３３ｂには、凹部３４と、外側凹部１３４ａと、内側凹部１３４ｂと、が設けられている。外側凹部１３４ａは、外側凸部１３６によって画定されている。内側凹部１３４ｂは、内側凸部１３７によって画定されている。外側凹部１３４ａおよび内側凹部１３４ｂは、蛍光体層１３３の照射領域ＩＡ１に設けられている。すなわち、蛍光体層１３３は、蛍光体層１３３の照射領域ＩＡ１において、凹部３４と異なる位置に外側凹部１３４ａおよび内側凹部１３４ｂを有する。外側凹部１３４ａおよび内側凹部１３４ｂは、回転軸４１の周りに帯状に設けられている。外側凹部１３４ａおよび内側凹部１３４ｂは、特許請求の範囲における第２の凹部に相当する。
【００８３】
外側凹部１３４ａが設けられている領域ＡＲ２１および内側凹部１３４ｂが設けられている領域ＡＲ２２のいずれにおいても、蛍光体層１３３の厚さＨは、円板３１の上面３１ａから蛍光体層１３３の表面１３３ａまでの距離より小さい。
【００８４】
領域ＡＲ２１における蛍光体層１３３の厚さＨの最小値、すなわち、本実施形態においては、外側凹部１３４ａの径方向の中心における蛍光体層１３３の厚さＨ２１は、蛍光体層１３３の平均厚さより小さい。領域ＡＲ２２における蛍光体層１３３の厚さＨの最小値、すなわち、本実施形態においては、内側凹部１３４ｂの径方向の中心における蛍光体層１３３の厚さＨ２２は、蛍光体層１３３の平均厚さより小さい。
【００８５】
この構成によれば、領域ＡＲ２１および領域ＡＲ２２において、蛍光体層１３３の厚さＨが比較的小さい。そのため、領域ＡＲ２１および領域ＡＲ２２における蛍光体層１３３の熱抵抗が小さくなり、蛍光体層１３３の温度上昇をより抑制できる。
【００８６】
なお、この構成において、凹部の数は、３つに限られるものではなく、２つであってもよいし、４つ以上であってもよい。
また、この構成において、複数の凹部は、互いに異なる形状であってもよい。
【００８７】
また、本実施形態においては、図８に示すように、円板２３１上に溝部２３１ｂが設けられ、溝部２３１ｂ内に蛍光体層２３３が設けられる構成でもあってもよい。
図８は、本実施形態の他の一例である波長変換素子２３０の部分を示す断面図である。
なお、上記実施形態と同様の構成については、適宜同一の符号を付す等により説明を省略する場合がある。
【００８８】
波長変換素子２３０は、図８に示すように、円板２３１と、凸部２３２と、蛍光体層２３３と、を備える。円板２３１は、特許請求の範囲における基板に相当する。
円板２３１は、上面２３１ａに溝部２３１ｂが設けられている点を除いて、上記説明した円板３１と同様である。
【００８９】
凸部２３２は、溝部２３１ｂの底面２３１ｃに設けられている。本実施形態においては、凸部２３２の断面形状は、三角形である。凸部２３２は、溝部２３１ｂの底面２３１ｃに対して傾斜する傾斜面２３２ａを有する。凸部２３２は、断面形状が異なる点を除いて、上記説明した凸部３２と同様である。溝部２３１ｂの底面２３１ｃは、特許請求の範囲における第１の面に相当する。
【００９０】
蛍光体層２３３は、溝部２３１ｂの底面２３１ｃに設けられている。蛍光体層２３３の裏面２３３ｂには、凹部２３４が設けられている。凹部２３４は、凸部２３２によって画定されている。凹部２３４は、凸部２３２によって画定される断面形状が異なる点を除いて、上記説明した凹部３４と同様である。凹部２３４は、特許請求の範囲における第１の凹部に相当する。
【００９１】
凹部２３４が設けられている領域ＡＲ３１における蛍光体層２３３の厚さＨの最小値、すなわち、凹部２３４の径方向の中心における蛍光体層２３３の厚さＨ３１は、蛍光体層２３３の平均厚さよりも小さい。蛍光体層２３３の形状および材質は、凹部２３４の形状が異なる点を除いて、上記説明した蛍光体層３３と同様である。
【００９２】
この構成によれば、例えば、円板２３１をプレスして溝部２３１ｂを形成すると同時に、凸部２３２を形成する製造方法を採用できるため、波長変換素子の製造が容易である。この製造方法を用いる場合には、凸部２３２は、円板２３１と一体構造となる。
【００９３】
波長変換素子２３０では溝部２３１ｂが設けられていたが、溝部２３１ｂは必ずしも必要ではない。
【００９４】
（第２実施形態）
第２実施形態は、第１実施形態に対して、波長変換素子に凸部が設けられていない点において異なる。
なお、上記実施形態と同様の構成については、適宜同一の符号を付す等により説明を省略する場合がある。
【００９５】
図９は、本実施形態の波長変換素子３３０の部分を示す断面図である。
本実施形態の波長変換素子３３０は、図９に示すように、円板３１と、蛍光体層３３３と、を備える。
蛍光体層３３３は、円板３１の上面３１ａに設けられている。蛍光体層３３３の径方向の中央において、表面３３３ａには凹部３３４が設けられている。凹部３３４は、特許請求の範囲における第１の凹部に相当する。
【００９６】
凹部３３４は、蛍光体層３３３の照射領域ＩＡ１に設けられている。凹部３３４の平面視形状は、図示は省略するが、第１実施形態の凹部３４と同様に円環状である。凹部３３４の断面形状は、特に限定されない。
【００９７】
蛍光体層３３３の断面形状は、第１実施形態の蛍光体層３３の断面形状の中央部が、凹部３３４によって凹まされたような形状である。凹部３３４が設けられている領域ＡＲ４１における蛍光体層３３３の厚さの最小値Ｈ４１は、蛍光体層３３３の厚さＨの平均より小さい。
【００９８】
本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、蛍光体層３３３の温度上昇を抑制できる。
また、本実施形態によれば、凹部を画定する凸部を設ける必要がなく、蛍光体層３３３の表面３３３ａに、直接凹部３３４を形成する構成である。そのため、本実施形態によれば、波長変換素子３３０の製造が簡便である。
【００９９】
（第３実施形態）
第３実施形態は、第１実施形態に対して、固定式の波長変換素子を有する点において異なる。
なお、上記実施形態と同様の構成については、適宜同一の符号を付す等により説明を省略する場合がある。
【０１００】
図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）は、本実施形態の波長変換素子４３０を示す図である。図１０（Ａ）は、平面図である。図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）におけるXB−XB断面図である。
本実施形態の波長変換素子４３０は、図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）に示すように、基板４３１と、中央凸部４３２と、蛍光体層４３３と、を備える。中央凸部４３２は、特許請求の範囲における凸部に相当する。
【０１０１】
基板４３１は、概平板状の部材である。基板４３１は、上面４３１ａを有する。上面４３１ａは、特許請求の範囲における第１の面に相当する。
中央凸部４３２は、基板４３１の上面４３１ａから蛍光体層４３３側に突出して設けられている。中央凸部４３２は、後述する蛍光体層４３３の中央凹部４３４を画定する。
【０１０２】
中央凸部４３２の平面視形状は、特に限定されず、円形状であっても、矩形状であっても、多角形状であってもよい。XB−XB断面における中央凸部４３２の断面形状は、特に限定されず、矩形状であっても、三角形状であっても、多角形状であっても、半円形状であっても、半楕円形状であってもよい。
本実施形態においては、中央凸部４３２の形状は半球状である。
【０１０３】
中央凸部４３２の表面４３２ａは、基板４３１の上面４３１ａに対して傾斜している。言い換えると、中央凸部４３２は、基板４３１の上面４３１ａに対して傾斜する傾斜面を有している。本実施形態においては、中央凸部４３２の表面４３２ａは、特許請求の範囲の傾斜面に相当する。
【０１０４】
蛍光体層４３３は、基板４３１の上面４３１ａに設けられている。本実施形態においては、蛍光体層４３３は、例えば、正四角柱形状である。蛍光体層４３３の基板４３１と接する裏面４３３ｂには、中央凹部４３４が設けられている。中央凹部４３４は、特許請求の範囲における第１の凹部に相当する。
【０１０５】
中央凹部４３４は、中央凸部４３２によって画定されている。中央凹部４３４が設けられている位置は、平面視における蛍光体層４３３の中央である。中央凹部４３４が設けられる領域ＡＲ５１における蛍光体層４３３の厚さＨの最小値は、蛍光体層４３３の平均厚さよりも小さい。
本実施形態において蛍光体層４３３に照射される励起光Ｌｅの光強度の中心は、中央凹部４３４と重なる。
【０１０６】
本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、蛍光体層４３３の温度上昇を抑制できる。
【０１０７】
なお、本実施形態においては、以下の構成を採用することもできる。
【０１０８】
本実施形態においては、蛍光体層４３３の断面形状を、上記説明した第１実施形態および第２実施形態における蛍光体層の断面と同様の形状としてもよい。
【０１０９】
また、本実施形態においては、凸部が複数設けられていてもよい。
図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）は、本実施形態の他の一例である波長変換素子５３０を示す図である。図１１（Ａ）は、平面図である。図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）におけるXIB−XIB断面図である。
なお、上記実施形態と同様の構成については、適宜同一の符号を付す等により説明を省略する場合がある。
【０１１０】
波長変換素子５３０は、図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）に示すように、基板４３１と、中央凸部４３２と、複数の凸部５３６と、蛍光体層５３３と、を備える。
複数の凸部５３６は、基板４３１の上面４３１ａに設けられている。複数の凸部５３６は、平面視において、中央凸部４３２の周りを囲んで設けられている。複数の凸部５３６は、基板４３１の上面４３１ａに対して傾斜する表面５３６ａを備える。複数の凸部５３６の形状は、中央凸部４３２と同様に、例えば、半球状である。
【０１１１】
凸部５３６の数は、特に限定されず、１つであっても、２つ以上であってもよい。凸部５３６の数は、例えば、図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）に示す例では、２４個である。複数の凸部５３６および中央凸部４３２は、基板４３１の上面４３１ａ上に、例えば、５行５列のマトリクス状に配置されている。
【０１１２】
蛍光体層５３３は、蛍光体層５３３の裏面５３３ｂに、複数の凸部５３６によって画定される複数の凹部５３４が設けられている点を除いて、上記説明した蛍光体層４３３と同様である。凹部５３４は、特許請求の範囲における第２の凹部に相当する。
【０１１３】
凹部５３４は、平面視において、中央凹部４３４の周りを囲んで設けられている。中央凹部４３４および凹部５３４は、５行５列のマトリクス状に設けられている。凹部５３４の個数は、凸部５３６と同様に、１つであっても、２つ以上であってもよく、図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）に示す例では、２４個である。
凹部５３４が設けられた領域ＡＲ６１における蛍光体層５３３の厚さＨの最小値は、蛍光体層５３３の平均厚さよりも小さい。
【０１１４】
この構成によれば、凹部５３４が設けられた領域ＡＲ６１において蛍光体層５３３の厚さＨを小さくできるため、より蛍光体層５３３の温度上昇を抑制できる。
また、この構成によれば、複数の凹部５３４が中央凹部４３４を囲んで設けられているため、蛍光体層５３３の中央凹部４３４の周囲において、蛍光体層５３３の温度分布が偏ることを抑制できる。これにより、蛍光体層５３３全体の温度上昇を抑制しやすい。
【０１１５】
また、本実施形態においては、凸部の形状は、例えば図１２に示すような正四角錐形状であってもよい。言い換えれば凸部により画定される凹部の形状が、例えば図１２に示すような正四角錐形状であってもよい。
図１２は、本実施形態の他の一例である波長変換素子６３０を示す斜視図である。
波長変換素子６３０は、図１２に示すように、基板４３１と、中央凸部６３２と、複数の凸部６３６と、蛍光体層６３３と、を備える。中央凸部６３２および複数の凸部６３６は、正四角錐形状である点を除いて、図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）に示した中央凸部４３２および複数の凸部５３６と同様である。中央凸部６３２は、傾斜面６３２ａを有する。複数の凸部６３６各々は、傾斜面６３６ａを有する。
【０１１６】
蛍光体層６３３は、凹部の形状が異なる点を除いて、図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）に示した蛍光体層５３３と同様である。
【０１１７】
この構成によれば、蛍光体層６３３に入射した励起光Ｌｅが、中央凸部６３２の傾斜面６３２ａおよび凸部６３６の傾斜面６３６ａによって反射されて、偏向されやすい。そのため、励起光Ｌｅが蛍光体層６３３内を進む距離を大きくしやすく、波長変換素子６３０の変換効率を向上できる。
【０１１８】
なお、上記の図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）、および図１２において示した波長変換素子においては、各凸部はランダムに配置されていてもよい。言い換えれば各凹部はランダムに配置されていてもよい。
【０１１９】
（第４実施形態）
第４実施形態は、第３実施形態に対して、凸部が設けられていない点において異なる。
なお、上記実施形態と同様の構成については、適宜同一の符号を付す等により説明を省略する場合がある。
【０１２０】
図１３（Ａ）および図１３（Ｂ）は、本実施形態の波長変換素子７３０を示す図である。図１３（Ａ）は、平面図である。図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）におけるXIIIB−XIIIB断面図である。
波長変換素子７３０は、図１３（Ａ）および図１３（Ｂ）に示すように、基板４３１と、蛍光体層７３３と、を備える。
【０１２１】
蛍光体層７３３は、上面７３３ａに中央凹部７３４が設けられている点を除いて、図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）に示した第３実施形態の蛍光体層４３３と同様である。上面７３３ａは、特許請求の範囲における蛍光体層の表面に相当する。中央凹部７３４は、特許請求の範囲における第１の凹部に相当する。
【０１２２】
中央凹部７３４の形状は、特に限定されず、半球状であっても、半楕円体状であっても、立方体形状であっても、直方体形状であってもよい。本実施形態において中央凹部７３４の形状は、例えば、半球状である。中央凹部７３４は、平面視において蛍光体層７３３の中央に設けられている。本実施形態においては、励起光Ｌｅの光強度の中心は、中央凹部７３４と重なる。中央凹部７３４が設けられる領域ＡＲ７１における蛍光体層７３３の厚さＨの最小値は、蛍光体層７３３の平均厚さよりも小さい。
【０１２３】
本実施形態の波長変換素子７３０は、例えば、既存の固定式の波長変換素子に対して、蛍光体層の上面に凹部を設ける加工を施すことによって製造できる。そのため、本実施形態によれば、波長変換素子７３０の製造が簡便である。
【０１２４】
なお、本実施形態においては、以下の構成を採用してもよい。
【０１２５】
本実施形態においては、図１４（Ａ）および図１４（Ｂ）に示すような構成を採用してもよい。
図１４（Ａ）および図１４（Ｂ）は、本実施形態の他の一例である波長変換素子８３０を示す図である。図１４（Ａ）は、平面図である。図１４（Ｂ）は、図１４（Ａ）におけるXIVB−XIVB断面図である。
なお、上記実施形態と同様の構成については、適宜同一の符号を付す等により説明を省略する場合がある。
【０１２６】
波長変換素子８３０は、図１４（Ａ）および図１４（Ｂ）に示すように、基板４３１と、蛍光体層８３３と、を備える。
蛍光体層８３３は、中央凹部７３４に加えて、上面８３３ａに凹部８３４が設けられている点を除いて、図１３（Ａ）および図１３（Ｂ）に示した波長変換素子７３０と同様である。上面８３３ａは、特許請求の範囲における蛍光体層の表面に相当する。凹部８３４は、特許請求の範囲における第２の凹部に相当する。
【０１２７】
凹部８３４の平面視形状は、図１４（Ａ）に示すように、中央凹部７３４と同心の円環状である。すなわち、凹部８３４は、平面視において、中央凹部７３４を囲む帯状である。凹部８３４の断面形状は、図１４（Ｂ）に示すように、例えば、中央凹部７３４と同様の半円形状である。凹部８３４が設けられる領域ＡＲ８１における蛍光体層８３３の厚さＨの最小値は、蛍光体層８３３の平均厚さより小さい。
【０１２８】
この構成によれば、凹部８３４が中央凹部７３４を囲んで設けられているため、より蛍光体層８３３の温度上昇を抑制できる。
なお、この構成においては、円環状の凹部が複数設けられてもよい。例えば、中央凹部７３４および凹部８３４を囲む円環状の凹部がさらに設けられていてもよい。
また、この構成においては、凹部８３４の平面視形状は、矩形環状であってもよいし、多角形環状であってもよい。
【０１２９】
また、本実施形態においては、蛍光体層７３３の上面７３３ａに、例えば、マトリクス状に複数の凹部が設けられていてもよい。その場合においては、各凹部は、互いに同じ形状であってもよいし、異なる形状であってもよい。各凹部は、ランダムに配置されていてもよい。
【０１３０】
（第５実施形態）
第５実施形態は、第１実施形態に対して、波長変換素子が透過型である点において異なる。
なお、上記実施形態と同様の構成については、適宜同一の符号を付す等により説明を省略する場合がある。
【０１３１】
図１５は、本実施形態のプロジェクター２０００を示す概略構成図である。
プロジェクター２０００は、図１５に示すように、第１実施形態のプロジェクター１０００に対して、光源装置１０の代わりに光源装置９１０を備える点において異なる。
【０１３２】
光源装置９１０は、励起光源１０ａと、集光光学系９２０と、波長変換素子９３０と、コリメート光学系９２３と、第１レンズアレイ１２と、第２レンズアレイ１３と、偏光変換素子１４と、重畳レンズ１５と、を備える。
集光光学系９２０は、第１レンズ９２１および第２レンズ９２２を備える。集光光学系９２０は、励起光源１０ａから射出された青色光である励起光Ｌｅを集光して波長変換素子９３０に入射させる。
なお、本実施形態における励起光Ｌｅの光強度の分布は、第１実施形態と同様に、図５に示すようなガウス分布である。
【０１３３】
図１６は、波長変換素子９３０の部分を示す断面図である。
波長変換素子９３０は、図１５および図１６に示すように、円板９３１と、凸部９３２と、蛍光体層３３と、回転機構４０と、を備える。円板９３１は、特許請求の範囲における基板に相当する。
【０１３４】
円板９３１は、透光性を有する点を除いて、第１実施形態の円板３１と同様である。円板９３１の上面９３１ａには蛍光体層３３が設けられている。上面９３１ａは、特許請求の範囲における第１の面に相当する。
【０１３５】
凸部９３２は、透光性を有する点を除いて、第１実施形態の凸部３２と同様である。凸部９３２は、本実施形態において励起光Ｌｅが照射される照射領域ＩＡ２に設けられている。凸部９３２は、円板９３１の上面９３１ａに対して傾斜する表面９３２ａを有している。凸部９３２の屈折率は、蛍光体層３３の屈折率と異なる。
【０１３６】
波長変換素子９３０には、円板９３１の蛍光体層３３とは逆側の裏面９３１ｂから励起光Ｌｅが入射される。本実施形態において、入射する励起光Ｌｅの光強度の中心は、凸部９３２によって画定される蛍光体層３３の凹部３４と重なる。入射された励起光Ｌｅは、蛍光体層３３によって蛍光Ｌｆに変換され、蛍光体層３３の表面３３ａから射出される。波長変換素子９３０から射出された蛍光Ｌｆは、コリメート光学系９２３に入射される。
【０１３７】
コリメート光学系９２３は、第１レンズ９２４と、第２レンズ９２５と、を備える。
第１レンズ９２４は、蛍光Ｌｆの拡がりを抑える。
第２レンズ９２５は、第１レンズ９２４から射出された蛍光Ｌｆを略平行化する。
第１レンズ９２４および第２レンズ９２５は、本実施形態においては、それぞれ凸レンズからなる。
コリメート光学系９２３は、全体として、蛍光Ｌｆを略平行化する機能を有する。
【０１３８】
コリメート光学系９２３から射出された蛍光Ｌｆは、第１レンズアレイ１２と、第２レンズアレイ１３と、偏光変換素子１４と、重畳レンズ１５と、を介して、光源装置９１０から射出される。
【０１３９】
本実施形態によれば、凸部９３２の屈折率と蛍光体層３３の屈折率とが異なるため、図１６に示すように、円板９３１から凸部９３２に入射した励起光Ｌｅは、凸部９３２と蛍光体層３３との界面で屈折される。これにより、蛍光体層３３内部における励起光Ｌｅの進行距離が大きくなり、波長変換素子９３０の変換効率を向上できる。
【０１４０】
また、本実施形態によれば、凸部９３２の表面９３２ａと蛍光体層３３とが接することで、凸部９３２と蛍光体層３３とが接する面積が増加するため、蛍光体層３３の熱が凸部９３２を介して円板９３１へ伝わりやすい。したがって、本実施形態によれば、波長変換素子９３０の冷却効率を向上できる。
【０１４１】
なお、上記説明した第１実施形態から第５実施形態までにおいては、蛍光体層の片面にのみ凹部が設けられている例について示したが、これに限られず、蛍光体層の両面に凹部が設けられていてもよい。具体的には、例えば、第１実施形態であれば、凹部３４に加えて、蛍光体層３３の表面３３ａに凹部が設けられていてもよい。
【０１４２】
また、上記の実施形態においては、光変調装置として３つの液晶パネル（液晶パネル７０Ｒ、液晶パネル７０Ｇ、および液晶パネル７０Ｂ）を採用したが、これに限られず、例えば、光変調装置として１つの液晶パネルでカラー画像を表示する液晶パネルを採用してもよい。
【０１４３】
また、上記の実施形態においては、赤色光と緑色光とを生成する蛍光体層を用いていたが、これに限られない。例えば、赤色光と緑色光とのうちいずれかを生成する蛍光体層を用いてもよい。また、白色光を生成する蛍光体層を用いてもよい。
【０１４４】
また、上記の実施形態においては、光変調装置として透過型の光変調装置である液晶パネル７０Ｒ、液晶パネル７０Ｇ、および液晶パネル７０Ｂを採用したが、これに限られず、光変調装置として、例えば、反射型の光変調装置や、マイクロミラー型の光変調装置等、他の方式の光変調装置を採用できる。なお、マイクロミラー型の光変調装置としては、例えば、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）を採用できる。
【０１４５】
また、上記の実施形態においては、本発明の光源装置をプロジェクターに適用した例について説明したが、これに限られない。本発明の光源装置は、照明器具や、自動車の前照灯、光ディスク装置などにも適用できる。
【実施例】
【０１４６】
本実施例においては、第１実施形態の実施例である実施例１および実施例２の光源装置と、比較例の光源装置とにおいて、蛍光体層に励起光が照射された際の蛍光体層の温度をそれぞれシミュレーションにより求めた。
【０１４７】
実施例１は、図２および図３に示した波長変換素子３０と同様の波長変換素子を備える光源装置とした。実施例２は、図６および図７に示した波長変換素子１３０と同様の波長変換素子を備える光源装置とした。ただし、実施例１および実施例２の波長変換素子においては、蛍光体層の断面形状は矩形状とした。また、凹部が設けられている領域を除いて蛍光体層の厚さは一様に２００μｍである。円板は直径が６５ｍｍのアルミニウム製とした。凸部の断面形状は、半径１００μｍの半円形状とした。
【０１４８】
比較例の波長変換素子は、円板の上面に凸部が設けられておらず、蛍光体層は凹部を備えていない。比較例の波長変換素子は、それ以外の点においては実施例１の波長変換素子および実施例２の波長変換素子と同様である。
【０１４９】
励起光の照射領域ＩＡ１の直径は１ｍｍである。照射領域の径方向の一方側の端部からの距離に応じて、図１７のグラフに示すような熱量が蛍光体層に与えられるものとした。図１７において横軸は、照射領域の径方向の一方側の端部を起点としたときの照射領域における径方向位置（ｍｍ）を示している。図１７において縦軸は熱量割合を示している。熱量割合とは、各径方向位置に照射される励起光のパワー（ワット）の、照射領域の全体に照射される励起光の総パワーに対する割合を意味する。以下、照射領域の径方向位置を、位置Ｃｒと呼ぶ。本実施例においては、照射される励起光の総パワーを１０Ｗとした。
【０１５０】
図１７に示すように、熱量割合の分布は、位置Ｃｒが０．１ｍｍ、０．３ｍｍ、０．５ｍｍ、０．７ｍｍ、０．９ｍｍとなる５箇所に離散的に分布するように設定した。各位置における熱量割合は、励起光の光強度がガウス分布を持つとして決定した。各位置Ｃｒにおける熱量割合の合計は１である。
【０１５１】
実施例１においては、蛍光体層における凹部は、位置Ｃｒが０．５ｍｍの箇所に設けられている。
実施例２においては、蛍光体層における凹部は、位置Ｃｒが、０．２５ｍｍ、０．５ｍｍ、０．７５ｍｍの箇所にそれぞれ設けられている。
励起光を１０秒間照射した後の蛍光体層の温度を求めた。結果を図１８に示す。図１８においては、縦軸に蛍光体層の温度（℃）を示しており、横軸に位置Ｃｒ（ｍｍ）を示している。
【０１５２】
図１８より、比較例の蛍光体層の温度に対して、照射領域の全体に亘って、実施例１および実施例２の蛍光体層の温度が低いことが確かめられた。ここで、比較例の蛍光体層の最高温度は、９６．５℃であり、実施例１の蛍光体層の最高温度は、７９．７℃であり、実施例２の蛍光体層の最高温度は、７６．９℃であった。
また、実施例１よりも実施例２の方が、蛍光体層の温度が低いことが確かめられた。
【０１５３】
これにより、蛍光体層に凹部を設けることによって、蛍光体層の温度上昇を抑制できることが確かめられた。
また、蛍光体層の凹部の数を増加することにより、蛍光体層の温度上昇をより抑制できることが確かめられた。
【０１５４】
以上のことから、本発明の有用性を確認できた。
【符号の説明】
【０１５５】
１０，９１０…光源装置、１０ａ…励起光源（発光素子）、３１，２３１，９３１…円板（基板）、３１ａ，４３１ａ，９３１ａ…上面（第１の面）、３２，２３２，９３２…凸部、３３ａ，１３３ａ，３３３ａ…蛍光体層の表面、３２ａ，４３２ａ…凸部の表面（傾斜面）、３３，１３３，２３３，３３３，４３３，５３３，６３３，７３３，８３３…蛍光体層、３４，２３４，３３４…凹部（第１の凹部）、４１…回転軸、５０ａ…光源、７０Ｂ，７０Ｇ，７０Ｒ…液晶パネル（光変調装置）、７３…投写光学系、Ｌｅ…励起光、Ｌｆ…蛍光、１３４ａ…外側凹部（第２の凹部）、１３４ｂ…内側凹部（第２の凹部）、２３１ｃ…底面（第１の面）、２３２ａ，６３２ａ…傾斜面、４３１…基板、４３２…中央凸部（凸部）、４３４，７３４…中央凹部（第１の凹部）、５３４，８３４…凹部（第２の凹部）、７３３ａ，８３３ａ…蛍光体層の上面（表面）、１０００，２０００…プロジェクター、Ｃ…中心、Ｈ，Ｈ１１，Ｈ２１，Ｈ２２，Ｈ３１，Ｈ４１…厚さ
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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