(57)【要約】【課題】波長変換効率に優れた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４１は、基材４１１と、基材４１１の一面に設けられ、波長変換材料と無機バインダーとを含む波長変換層４１２と、波長変換層４１２の基材４１１とは反対側に設けられ、無機材料からなる光透過層４１３と、光透過層４１３の波長変換層４１２とは反対側に設けられた反射防止膜４１４と、を備える。【選択図】図３
2017111176.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、
前記基材の一面に設けられ、波長変換材料と無機バインダーとを含む波長変換層と、
前記波長変換層の前記基材とは反対側に設けられ、無機材料からなる光透過層と、
前記光透過層の前記波長変換層とは反対側に設けられた反射防止膜と、を備えた波長変換素子。
【請求項２】
第１の波長域の第１の光を射出する光源と、
前記第１の光が入射され、前記第１の波長域と異なる第２の波長域の第２の光を射出する請求項１に記載の波長変換素子と、を備えた照明装置。
【請求項３】
前記反射防止膜は、前記第１の波長域と前記第２の波長域とに対して反射防止作用を有する請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の照明装置と、
前記照明装置から射出された光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置により変調された光を投射する投射光学系と、を備えたプロジェクター。
【請求項５】
基材の一面に、蛍光体粉末と第１のガラス粉末とを含む第１の混合物を塗布する工程と、
前記基材に塗布された前記第１の混合物の上に、第２のガラス粉末を含む第２の混合物を塗布する工程と、
前記第１の混合物および前記第２の混合物を焼成する工程と、
焼成された前記第２の混合物の上に、反射防止膜を形成する工程と、を含む波長変換素子の製造方法。
【請求項６】
基材の一面に、蛍光体粉末と第１のガラス粉末とを含む第１の混合物を塗布する工程と、
前記第１の混合物を焼成する工程と、
焼成された前記第１の混合物の上に、第２のガラス粉末を含む第２の混合物を塗布する工程と、
前記第２の混合物を焼成する工程と、
焼成された前記第２の混合物の上に、反射防止膜を形成する工程と、を含む波長変換素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長変換素子、照明装置、プロジェクター、および波長変換素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プロジェクター用の照明装置として、蛍光体を用いた照明装置が提案されている。この照明装置は、蛍光体に励起光を照射することにより励起光とは異なる波長域の蛍光を発生させ、蛍光を含む照明光を生成する。下記の特許文献１には、バインダーとしてのガラスと蛍光体とを含む蛍光体層と、蛍光体層の少なくとも一方の面に設けられた反射防止膜と、透光性基板と、を備えた波長変換体が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２０７４３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の波長変換体を製造する際には、蛍光体とガラスとを混合した蛍光体材料を透光性基板上に塗布した後、蛍光体材料を焼成して蛍光体層を形成する。その後、蛍光体層の一面に反射防止膜を形成する。しかしながら、蛍光体層の表面の平坦性は十分高くないため、このような蛍光体層の上に反射防止膜を直接形成しても、反射防止膜は十分な反射防止機能を発揮できない、という問題があった。
【０００５】
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り、十分な反射防止機能を有する反射防止膜を備えた波長変換素子およびその製造方法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、十分な反射防止機能を有する反射防止膜を備えた波長変換素子を備え、十分な輝度の光を射出できる照明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、輝度に優れた照明装置を備え、明るい映像が得られ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】
上記の目的を達成するため、本発明の一つの態様の波長変換素子は、基材と、前記基材の一面に設けられ、波長変換材料と無機バインダーとを含む波長変換層と、前記波長変換層の前記基材とは反対側に設けられ、無機材料からなる光透過層と、前記光透過層の前記波長変換層とは反対側に設けられた反射防止膜と、を備える。
【０００７】
本発明の一つの態様の波長変換素子においては、光透過層によって波長変換層の表面の平坦性が高められているため、反射防止膜の平坦性が高い。そのため、反射防止膜は、十分な反射防止機能が発揮できる。
【０００８】
本発明の一つの態様の照明装置は、第１の波長域の第１の光を射出する光源と、前記第１の光が入射され、前記第１の波長域と異なる第２の波長域の第２の光を射出する本発明の一つの態様の波長変換素子と、を備える。
【０００９】
本発明の一つの態様の照明装置は、本発明の一つの態様の波長変換素子を備えているため、十分な輝度を有する光を射出することができる。
【００１０】
本発明の一つの態様の照明装置において、前記反射防止膜は、前記第１の波長域と前記第２の波長域とに対して反射防止作用を有していてもよい。
この構成によれば、第１の光と第２の光の双方に対して反射防止機能が発揮される。これにより、より高い輝度を有する光を射出することができる。
【００１１】
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照明装置と、前記照明装置から射出された光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、前記光変調装置により変調された光を投射する投射光学系と、を備える。
【００１２】
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照明装置を備えているため、明るい映像を表示することができる。
【００１３】
本発明の一つの態様の波長変換素子の製造方法は、基材の一面に、蛍光体粉末と第１のガラス粉末とを含む第１の混合物を塗布する工程と、前記基材に塗布された前記第１の混合物の上に、第２のガラス粉末を含む第２の混合物を塗布する工程と、前記第１の混合物および前記第２の混合物を焼成する工程と、焼成された前記第２の混合物の上に、反射防止膜を形成する工程と、を含む。
【００１４】
本発明の一つの態様の波長変換素子の製造方法は、蛍光体粉末と第１のガラス粉末とを含む第１の混合物を塗布する工程と、第１の混合物の上に第２のガラス粉末を含む第２の混合物を塗布する工程と、を備えているため、第２の混合物からなる層により第１の混合物からなる層の表面の凹凸が平坦化される。これにより、反射防止膜の平坦化が高くなるため、反射防止膜は十分な反射防止機能が発揮できる。また、本発明の一つの態様の波長変換素子の製造方法は、第１の混合物および第２の混合物を焼成する工程を備えているため、第１の混合物および第２の混合物の焼成が１回で済み、製造工程の簡略化が図れる。
【００１５】
本発明の他の一つの態様の波長変換素子の製造方法は、基材の一面に、蛍光体粉末と第１のガラス粉末とを含む第１の混合物を塗布する工程と、前記第１の混合物を焼成する工程と、焼成された前記第１の混合物の上に、第２のガラス粉末を含む第２の混合物を塗布する工程と、前記第２の混合物を焼成する工程と、焼成された前記第２の混合物の上に、反射防止膜を形成する工程と、を含む。
【００１６】
本発明の他の一つの態様の波長変換素子の製造方法によれば、反射防止膜の平坦性が高いため、反射防止膜は十分な反射防止機能が発揮できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態のプロジェクターの概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態の照明装置の概略構成図である。
【図３】波長変換装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態について、図１〜図３を用いて説明する。
なお、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。
【００１９】
プロジェクター１は、内部に設けられた光源から射出された光束を変調して画像情報に応じた画像を形成し、当該画像をスクリーンＳＣ１等の被投射面上に拡大投射する。
プロジェクター１は、図１に示すように、外装筐体２と、外装筐体２内に収納される光学ユニット３の他、図示を省略するが、プロジェクター１を制御する制御装置、冷却対象を冷却する冷却装置、およびプロジェクター１を構成する電子部品に電力を供給する電源装置を備える。
【００２０】
［光学ユニットの構成］
光学ユニット３は、照明装置３１、色分離装置３２、平行化レンズ３３、光変調装置３４、色合成装置３５および投射光学系３６を備える。
照明装置３１は、照明光ＷＬを射出する。なお、照明装置３１の構成については、後述する。
色分離装置３２は、照明装置３１から入射された照明光ＷＬを、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の３つの色光に分離する。色分離装置３２は、ダイクロイックミラー３２１，ダイクロイックミラー３２２、反射ミラー３２３、反射ミラー３２４、反射ミラー３２５、リレーレンズ３２６、およびリレーレンズ３２７を備える。
【００２１】
ダイクロイックミラー３２１は、照明装置３１からの照明光ＷＬを、赤色光ＬＲとその他の色光（緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢ）とに分離する。ダイクロイックミラー３２１は、赤色光ＬＲを透過させるとともに、その他の色光（緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢ）を反射させる。ダイクロイックミラー３２２は、その他の色光を緑色光ＬＧと青色光ＬＢとに分離する。ダイクロイックミラー３２２は、緑色光ＬＧを反射するとともに、青色光ＬＢを透過させる。
【００２２】
反射ミラー３２３は、赤色光ＬＲの光路中に配置され、ダイクロイックミラー３２１を透過した赤色光ＬＲを光変調装置３４Ｒに向けて反射させる。反射ミラー３２４および反射ミラー３２５は、青色光ＬＢの光路中に配置され、ダイクロイックミラー３２２を透過した青色光ＬＢを光変調装置３４Ｂに導く。緑色光ＬＧは、ダイクロイックミラー３２２によって光変調装置３４Ｇに向けて反射される。
【００２３】
リレーレンズ３２６およびリレーレンズ３２７は、青色光ＬＢの光路中のダイクロイックミラー３２２の後段に配置されている。リレーレンズ３２６およびリレーレンズ３２７は、青色光ＬＢの光路長が赤色光ＬＲおよび緑色光ＬＧの光路長よりも長いことによる青色光ＬＢの光損失を補償する。
【００２４】
平行化レンズ３３は、光変調装置３４に入射する光を平行化する。赤、緑および青の各色光用の平行化レンズを、それぞれ平行化レンズ３３Ｒ、平行化レンズ３３Ｇ、および平行化レンズ３３Ｂとする。赤、緑および青の各色光用の光変調装置を、それぞれ光変調装置３４Ｒ、光変調装置３４Ｇ、および光変調装置３４Ｂとする。
【００２５】
光変調装置３４Ｒ、光変調装置３４Ｇおよび光変調装置３４Ｂは、それぞれ入射される赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢを変調して、画像情報に応じた色画像を形成する。光変調装置３４Ｒ、光変調装置３４Ｇおよび光変調装置３４Ｂは、入射される光を変調する液晶パネルにより構成される。図示は省略するが、光変調装置３４Ｒ、光変調装置３４Ｇおよび光変調装置３４Ｂの入射側および射出側にはそれぞれ偏光板が配置されている。
【００２６】
色合成装置３５には、光変調装置３４Ｒ、光変調装置３４Ｇおよび光変調装置３４Ｂの各々からの画像光が入射される。色合成装置３５は、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢのそれぞれに対応した画像光を合成し、合成された画像光を投射光学系３６に向けて射出する。色合成装置３５は、例えばクロスダイクロイックプリズムにより構成されている。
【００２７】
投射光学系３６は、色合成装置３５により合成された画像光をスクリーンＳＣ１等の被投射面に投射する。このような構成により、スクリーンＳＣ１に拡大された画像が投射される。投射光学系３６は、例えば複数の投射レンズにより構成されている。
【００２８】
［照明装置］
図２は、本実施形態のプロジェクター１における照明装置３１の構成を示す概略図である。
照明装置３１は、照明光ＷＬを色分離装置３２に向けて射出する。図２に示すように、照明装置３１は、励起用光源装置３１１と、アフォーカル光学系３１２と、ホモジナイザー光学系３１３と、ダイクロイックミラー３１４と、ピックアップ光学系３１６と、インテグレーター光学系３１７と、偏光変換素子３１８と、重畳レンズ３１９と、波長変換装置４と、青色用光源装置３３０と、コンデンサーレンズ３３１と、反射板３３２と、回転拡散板３３３と、を備えている。励起用光源装置３１１は、アレイ光源３１１Ａと、コリメーター光学系３１１Ｂと、を備えている。青色用光源装置３３０は、アレイ光源３３０Ａと、コリメーター光源系３３０Ｂと、を備えている。
本実施形態のアレイ光源３１１Ａは、特許請求の範囲の光源に対応する。
【００２９】
励起用光源装置３１１のアレイ光源３１１Ａは、複数の半導体レーザー３１１１により構成されている。具体的に、アレイ光源３１１Ａは、アレイ光源３１１Ａから射出される光束の照明光軸Ａｘ１と直交する平面内に複数の半導体レーザー３１１１がアレイ状に配列されている。詳しくは後述するが、波長変換装置４から射出された蛍光ＹＬの主光線の光軸をＡｘ２としたとき、照明光軸Ａｘ１と光軸Ａｘ２とは同一平面内にあり、かつ、互いに直交している。照明光軸Ａｘ１上においては、アレイ光源３１１Ａと、コリメーター光学系３１１Ｂと、アフォーカル光学系３１２と、ホモジナイザー光学系３１３と、ダイクロイックミラー３１４と、がこの順に並んで配置されている。
【００３０】
アレイ光源３１１Ａを構成する半導体レーザー３１１１は、例えば４４０〜４８０ｎｍの波長域にピーク波長を有する励起光（青色光ＢＬ）を射出する。半導体レーザー３１１１から射出される青色光ＢＬは、コヒーレントな直線偏光である。青色光ＢＬは、ダイクロイックミラー３１４に向けて照明光軸Ａｘ１と平行に射出される。
【００３１】
アレイ光源３１１Ａは、半導体レーザー３１１１が射出する青色光ＢＬがダイクロイックミラー３１４に対してＳ偏光として入射するように構成されている。アレイ光源３１１Ａから射出された青色光ＢＬは、コリメーター光学系３１１Ｂに入射する。
本実施形態において、半導体レーザー３１１１から射出される波長域４４０〜４８０ｎｍの励起光（青色光ＢＬ）は、特許請求の範囲の第１の波長域の第１の光に対応する。
【００３２】
コリメーター光学系３１１Ｂは、アレイ光源３１１Ａから射出された青色光ＢＬを平行光に変換する。コリメーター光学系３１１Ｂは、例えば半導体レーザー３１１１に対応してアレイ状に配置された複数のコリメーターレンズ３１１２を備えている。コリメーター光学系３１１Ｂを通過することにより平行光に変換された青色光ＢＬは、アフォーカル光学系３１２に入射する。
【００３３】
アフォーカル光学系３１２は、コリメーター光学系３１１Ｂから入射された青色光ＢＬの光束径を調整する。アフォーカル光学系３１２は、レンズ３１２１と、レンズ３１２２と、を備える。アフォーカル光学系３１２を通過することによりサイズが調整された青色光ＢＬは、ホモジナイザー光学系３１３に入射する。
【００３４】
ホモジナイザー光学系３１３は、ピックアップ光学系３１６とともに、被照明領域における青色光ＢＬによる照度分布を均一化する。ホモジナイザー光学系３１３は、一対のマルチレンズアレイ３１３１、マルチレンズアレイ３１３２を備えている。ホモジナイザー光学系３１３から射出された青色光ＢＬは、ダイクロイックミラー３１４に入射する。
【００３５】
ダイクロイックミラー３１４は、第１の波長帯の青色光ＢＬを、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分とに分離する偏光分離機能を有する。ダイクロイックミラー３１４は、青色光ＢＬのＳ偏光成分を反射させ、青色光ＢＬのＰ偏光成分を透過させる。したがって、青色光ＢＬは、Ｓ偏光の励起光ＢＬｓとして、波長変換装置４に向けて反射される。
【００３６】
また、ダイクロイックミラー３１４は、第１の波長帯（青色光ＢＬの波長帯）とは異なる第２の波長帯（緑色光ＧＬおよび赤色光ＲＬ）の光を、偏光状態にかかわらず透過させる色分離機能を有する。
【００３７】
ピックアップ光学系３１６は、励起光ＢＬｓを波長変換素子４１に向けて集光させる。ピックアップ光学系３１６は、レンズ３１６１と、レンズ３１６２と、を備えている。具体的に、ピックアップ光学系３１６は、入射された複数の光束（励起光ＢＬｓ）を後述する波長変換素子４１に向けて集光させるとともに、波長変換素子４１上で互いに重畳させる。
【００３８】
ピックアップ光学系３１６からの励起光ＢＬｓは、波長変換素子４１に入射する。波長変換素子４１は、励起光ＢＬｓを赤色光および緑色光を含む蛍光ＹＬに変換して射出する。蛍光ＹＬ（黄色光）は、５００〜７００ｎｍの波長域にピーク波長を有する。波長変換素子４１の構成については、後述する。
本実施形態における波長域５００〜７００ｎｍの蛍光は、特許請求の範囲の第２の波長域の第２の光に対応する。
【００３９】
波長変換装置４から射出された蛍光ＹＬは、ピックアップ光学系３１６を通過し、ダイクロイックミラー３１４に入射する。
【００４０】
青色用光源装置３３０のアレイ光源３３０Ａは、複数の半導体レーザー３３０１により構成されている。具体的に、アレイ光源３３０Ａは、アレイ光源３１１Ａと同方向に配列されている。アレイ光源３３０Ａと、コリメーター光学系３３０Ｂと、コンデンサーレンズ３３１と、２つの反射板３３２と、回転拡散板３３３と、がこの順に配置されている。
【００４１】
アレイ光源３３０Ａを構成する半導体レーザー３３０１は、例えば４４０〜４８０ｎｍの波長域にピーク波長を有する青色光ＢＬＢを射出する。半導体レーザー３３０１から射出される青色光ＢＬＢは、コヒーレントな直線偏光である。青色光ＢＬＢは、コリメーター光学系３３０Ｂにより平行化された後、コンデンサーレンズ３３１により、回転拡散板３３３上にある程度の面積をもって集光される。
【００４２】
反射板３３２は、光線の角度を変えるために配置されたミラーである。回転拡散板３３３の表面には、数μｍから数十μｍ程度の大きさの複数のマイクロレンズが配置されている。回転拡散板３３３は、図示しないモーターにて回転される。これにより、コンデンサーレンズ３３１から出射された青色光ＢＬＢを３０°〜６０°程度の発散角に拡散させることができる。これは、半導体レーザー３３０１のスペックルを除去するためのものである。青色光ＢＬＢは、回転拡散板３３３からダイクロイックミラー３１４に向けて射出される。
【００４３】
ダイクロイックミラー３１４によって、蛍光ＹＬと青色光ＢＬＢとが合成され、白色の照明光ＷＬが生成される。照明光ＷＬは、ダイクロイックミラー３１４から射出され、インテグレーター光学系３１７に入射する。
【００４４】
インテグレーター光学系３１７は、後述する重畳レンズ３１９とともに、被照明領域における照度分布を均一化する。インテグレーター光学系３１７は、一対のレンズアレイ３１７１，レンズアレイ３１７２を備える。これら一対のレンズアレイ３１７１，レンズアレイ３１７２は、複数のレンズがアレイ状に配列された構成を有する。インテグレーター光学系３１７から射出された照明光ＷＬは、偏光変換素子３１８に入射する。
【００４５】
偏光変換素子３１８は、偏光分離膜と、位相差板と、を備える。偏光変換素子３１８は、照明光ＷＬを直線偏光に変換する。偏光変換素子３１８から射出された照明光ＷＬは、重畳レンズ３１９に入射する。
重畳レンズ３１９は、照明光ＷＬを被照明領域において重畳させることにより、被照明領域の照度分布を均一化する。
【００４６】
［波長変換装置］
図３は、波長変換素子４１を含む波長変換装置４の断面図である。
図３に示すように、波長変換装置４は、放熱板４２と、モーター４３と、波長変換素子４１と、を備える。波長変換素子４１は、基材４１１と、波長変換層４１２と、光透過層４１３と、反射防止膜４１４と、を備える。なお、基材４１１と波長変換層４１２との間に、例えば基材４１１と波長変換層４１２との密着性を高める層が設けられていてもよい。
【００４７】
放熱板４２は、例えばアルミニウム等の熱伝導率の高い金属からなる板体で構成されている。放熱板４２には、放熱板４２を回転させる手段としてのモーター４３が接続されている。本実施形態の放熱板４２は円板状である。モーター４３の回転軸４３Ｃは、放熱板４２の平面形状である円の中心に設けられている。放熱板４２は、モーター４３の回転によって回転する。ただし、放熱板４２の平面形状は、必ずしも円に限ることはなく、他の形状でもよい。
【００４８】
基材４１１は、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）等の金属酸化物を含む焼結体で構成されている。したがって、基材４１１は、金属酸化物の複数の結晶を含み、一部の隣り合う結晶間には空隙が設けられている。このように、基材４１１は、金属酸化物の粒界に空隙が存在することにより光の反射および散乱が大きいという特性を有する。そのため、基材４１１は、反射材として機能する。基材４１１、波長変換層４１２、光透過層４１３および反射防止膜４１４は、放熱板４２の周方向に沿った円環状の形状を有する。
【００４９】
波長変換層４１２は、基材４１１の一面に設けられている。波長変換層４１２は、波長変換材料と、無機バインダーと、を含む。本実施形態の波長変換材料は、蛍光体である。波長変換層４１２は、蛍光体が無機バインダーの内部に分散した構成を有する。本実施形態では、蛍光体として、Ｃｅイオンが含有されたＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）蛍光体が用いられる。無機バインダーとして、例えば錫リン酸塩系ガラス、硼珪酸塩系ガラス、ビスマス系ガラス等が用いられる。具体的には、ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２系ガラス、Ｒ２Ｏ（Ｒ：アルカリ金属）−ＰｂＯ−ＳｉＯ２系ガラス、Ｒ２Ｏ（Ｒ：アルカリ金属）−ＣａＯ−ＰｂＯ−ＳｉＯ２系ガラス、ＢａＯ−Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２系ガラス、Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２系ガラス等が挙げられる。
【００５０】
光透過層４１３は、波長変換層４１２の基材４１１と反対側の面に設けられている。光透過層４１３は、例えばガラス等の無機材料から構成されている。光透過層４１３がガラスで構成される場合、光透過層４１３には、波長変換層４１２の無機バインダーを構成するガラスと同種のガラスが用いられることが好ましい。すなわち、光透過層４１３には、例えば錫リン酸塩系ガラス、硼珪酸塩系ガラス、ビスマス系ガラス等が用いられることが好ましい。ただし、光透過層４１３として、波長変換層４１２の無機バインダーを構成するガラスとは異なるガラスが用いられてもよい。
【００５１】
反射防止膜４１４は、光透過層４１３の波長変換層４１２とは反対側の面に設けられている。反射防止膜４１４は、例えば誘電体多層膜で構成されている。具体的には、反射防止膜４１４は、シリコン酸化膜とチタン酸化膜とが交互にそれぞれ３層積層された積層膜で構成されている。反射防止膜４１４が誘電体多層膜で構成される場合、誘電体多層膜を構成する各膜の厚み、層数等を変えることにより、反射防止機能を発揮する波長域を調整できる。
【００５２】
反射防止膜４１４は、波長域４４０〜４８０ｎｍの励起光（青色光）、波長域５００〜７００ｎｍの蛍光（黄色光）の双方に対して反射防止機能を有することが好ましい。
【００５３】
以下、波長変換素子４１の製造方法について説明する。
基材４１１を構成する金属酸化物粉末、例えばＡｌ２Ｏ３粉末に、バインダー、可塑剤および有機溶媒等を添加した後、撹拌、混合し、基材形成用のスラリーを調製する。
次に、スラリーをシート状に形成した後、プレス加工により型抜きを行って所定の形状（例えば円環状）のグリーン成形品を作製する。次に、グリーン成形品を焼結することにより、金属酸化物を含む焼結体からなる基材４１１を作製する。
【００５４】
次に、基材４１１の一面に、蛍光体粉末と第１のガラス粉末とを含む第１の混合物を塗布する。この工程では、粒径が数μｍの蛍光体粉末と、蛍光体粉末の粒径と同等、あるいはそれ以下の粒径を有するガラス粉末と、有機物と、を混合した第１の混合物を作製し、第１の混合物を基材４１１の一面に塗布する。上述したように、蛍光体粉末として、Ｃｅイオンが含有されたＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）蛍光体の粉末が用いられる。第１のガラス粉末として、例えば錫リン酸塩系ガラス、硼珪酸塩系ガラス、ビスマス系ガラス等の粉末が用いられる。有機物は、粉末同士を結びつける接着剤として機能する。
【００５５】
次に、基材４１１に塗布された第１の混合物の上に、第２のガラス粉末を含む第２の混合物を塗布する。この工程では、粒径が数μｍのガラス粉末と、有機物と、を混合した第２の混合物を作製し、第２の混合物を第１の混合物の上に重ねて塗布する。第２のガラス粉末として、第１のガラス粉末と同種のガラス粉末を用いることが好ましい。あるいは、第２のガラス粉末として、第１のガラス粉末と異なるガラス粉末を用いてもよいが、その場合には同程度の融点を有するガラス粉末を用いることが好ましい。
【００５６】
次に、第１の混合物および第２の混合物が塗布された基材４１１を加熱し、第１の混合物および第２の混合物を焼成する。この工程では、ガラス粉末の融点である数百℃の温度で焼成を行う。この温度での焼成により有機物は蒸散する。この工程を経た後、基材４１１の一面に蛍光体とガラスとが混在した波長変換層４１２が形成され、さらに波長変換層４１２の上にガラスからなる光透過層４１３が形成される。
【００５７】
次に、焼成された第１の混合物および第２の混合物の上に、反射防止膜４１４を形成する。この工程では、蒸着法、スパッタ法等の成膜法を用いてシリコン酸化膜とチタン酸化膜とが交互に積層された誘電体多層膜を形成し、反射防止膜４１４とする。
以上の工程により、本実施形態の波長変換素子４１が作製される。
【００５８】
本発明者は、波長変換層上に反射防止膜が直接形成された従来の波長変換素子の場合、波長変換層の表面が粗く、反射防止膜が均等に形成されていないため、所望の波長変換効率が得られないことを見出した。例えば蛍光体粉末とガラス粉末とを焼結した波長変換層を形成する場合、蛍光体粉末の粒子が波長変換層の表面近傍に存在し、粒子形状が反映された凹凸が波長変換層の表面に形成されるため、波長変換層の表面が粗くなる、と考えられる。
【００５９】
この問題を改善するため、本実施形態の波長変換素子４１においては、光透過層４１３によって波長変換装置１２の表面の平坦性が高められているため、反射防止膜４１４の平坦性が高い。したがって、反射防止膜４１４は、十分高い反射防止機能を発揮することができる。
【００６０】
特に本実施形態の反射防止膜４１４は、励起光、蛍光の双方に対して反射防止機能を有するため、励起光が波長変換層４１２に入射する際に、波長変換層４１２の表面反射が少なく、波長変換層４１２に到達する励起光の量が従来に比べて多い。さらに、蛍光が波長変換層４１２から射出される際にも、波長変換層４１２の表面反射が少なく、波長変換層４１２から射出される蛍光の量が従来に比べて多い。その結果、本実施形態によれば、従来よりも多くの蛍光を射出できる波長変換素子４１を得ることができる。
【００６１】
また、本実施形態の波長変換素子４１の製造方法においては、波長変換層用のガラス粉末と光透過層用のガラス粉末に同種のガラス粉末、もしくは同程度の融点を有するガラス粉末を用いている。そのため、第１の混合物と第２の混合物を基材４１１上に連続して塗布した後、第１の混合物と第２の混合物を一括して焼成することができる。そのため、第１の混合物および第２の混合物の焼成が１回で済み、製造工程の簡略化が図れる。
【００６２】
上記の製造方法の他に、下記の製造方法を採用してもよい。
第１の混合物を基板に塗布した後に焼成すると、第１の混合物の中の有機物を蒸発させるとともにガラス自体を溶融させることができる。このようにして形成した波長変換層４１２においては、ガラス自体の表面の平坦度は高いが、蛍光体の結晶の一部がその表面から突出している。そのため、波長変換層４１２の表面の平坦性はあまり高くない。
【００６３】
次に、波長変換層４１２の表面に第２の混合物を塗布し、再度焼成して光透過層４１３を形成する。これにより、突出した蛍光体の結晶の一部は光透過層４１３で被覆されるため、十分に高い平坦性が得られる。
最後に、光透過層４１３の上に反射防止膜４１４を形成する。
上記の製造方法によっても、十分な反射防止機能を有する反射防止膜４１４を備えた波長変換素子４１を製造できる。
【００６４】
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、基材の一面側から励起光が入射し、励起光が入射した面から蛍光が射出する形態の波長変換素子、いわゆる反射型の波長変換素子の例を挙げた。この形態に代えて、反射部材を備えていない透光性基材を備えた波長変換素子、いわゆる透過型の波長変換素子に本発明を適用することもできる。
【００６５】
その他、波長変換素子、照明装置およびプロジェクターの各種構成要素の形状、数、配置、材料などについては、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、本発明による照明装置を、液晶ライトバルブを用いた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。光変調装置としてデジタルマイクロミラーデバイスを用いたプロジェクターに搭載してもよい。
【００６６】
上記実施形態では、本発明による照明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。本発明による照明装置は、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。
【００６７】
上記実施形態では、波長変換素子として蛍光体を用いた波長変換素子の例を挙げたが、これに限られない。波長変換素子として、例えばＧａＮ、ＧａＡｓ等の化合物半導体を用いた波長変換素子であってもよい。
【符号の説明】
【００６８】
３１…照明装置、３４，３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂ…光変調装置、３６…投射光学系、４１…波長変換素子、３１１Ａ…アレイ光源（励起用光源）、４１１…基材、４１２…波長変換層、４１３…光透過層、４１４…反射防止膜。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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