JP2012129151A - 発光素子、光源装置及びプロジェクター - Google Patents

Abstract

【課題】発光効率の低下を抑制することが可能な発光素子、光源装置を提供する。
【解決手段】発光素子１は、複数の面を有する光透過性の媒体１０と、複数の面のうち第１の面１０ｆ３に設けられた蛍光体１１と、複数の面のうち第１の面１０ｆ３とは異なる第２の面１０ｆ１に向けて入射した光を拡散して蛍光体１１に入射させる光拡散部材１２と、を備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、発光素子、光源装置及びプロジェクターに関するものである。

プロジェクター用の光源としてレーザー光源が注目されている。例えば、特許文献１の光源装置では、励起光を射出する光源と、光源から射出された励起光を伝送するライトガイドと、ライトガイドの先端に設けられた蛍光体と、を備えている。これにより、蛍光体の微小な領域に励起光を集光させて蛍光を取り出している。

特開２００８−２５８１７７号公報

しかしながら、特許文献１の光源装置では、蛍光体の微小な領域に励起光が集光するため、光飽和現象が生じたり蛍光体が高温になったりすることで発光効率が低下してしまう。

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、発光効率の低下を抑制することが可能な発光素子、光源装置を提供することを目的とする。また、このような光源装置を備えた、表示品質に優れたプロジェクターを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の発光素子は、複数の面を有する光透過性の媒体と、前記複数の面のうち第１の面に設けられた蛍光体と、前記複数の面のうち前記第１の面とは異なる第２の面に向けて入射した光を拡散して前記蛍光体に入射させる光拡散部材と、を備えていることを特徴とする。

この発光素子によれば、蛍光体を励起させる光が光拡散部材によって拡散された状態で蛍光体に入射する。そのため、強い光が直接蛍光体に入射する場合に比べて、光飽和現象が生じたり蛍光体が高温になったりすることを抑制する効果がある。したがって、発光効率の低下を抑制することが可能な発光素子を提供することができる。

前記発光素子において、前記蛍光体の前記媒体と対向する面とは反対側には、前記蛍光体から放射された蛍光を前記媒体に向けて反射する反射面が配置されていてもよい。

この発光素子によれば、外部に蛍光が漏れることを抑制し、発光素子の所望の領域から光を取り出すことができる。よって、光の利用効率を高めることができる。

前記発光素子において、前記光拡散部材は、前記媒体の内部に分散された前記媒体の屈折率とは異なる屈折率を有する複数の粒子を含んでいてもよい。

この発光素子によれば、媒体の内部に配置する粒子の数を自由に調整することで、所望の量の蛍光を得ることが可能となる。

前記発光素子において、前記媒体の前記第２の面に相対的に近い領域での前記粒子の密度は、前記媒体の前記第２の面から相対的に遠い領域での前記粒子の密度より小さくてもよい。

この発光素子によれば、媒体の第２の面から入射した光は、媒体の第２の面に相対的に近い領域を進行する間に少量の粒子で拡散させられる。媒体の第２の面に相対的に近い領域で散乱された光は蛍光体に入射する。媒体の第２の面に相対的に近い領域で散乱されなかった光は、媒体の第２の面から相対的に遠い領域に向かって他の粒子に散乱されながら進行する。そのため、媒体内を進行する光の強度は、媒体の第２の面から離れるに従って弱くなる。この発光素子では、媒体の第２の面から相対的に遠い領域における粒子の密度は、媒体の第２の面に相対的に近い領域における粒子の密度よりも高いため、媒体の第２の面から相対的に遠い領域における光散乱能力は、媒体の第２の面から相対的に近い領域における光散乱能力よりも大きい。すなわち、この発光素子によれば、比較的強い光が進行する媒体の第２の面に相対的に近い領域では、比較的少ない粒子によって比較的弱く散乱され、比較的弱い光が進行する媒体の第２の面に相対的に遠い領域では、比較的多い粒子によって比較的強く散乱される。そのため、粒子の密度が均一な場合と比較して、媒体の第２の面からの距離に対する蛍光体に入射する光の不均一性を低減することができる。よって、発光効率の低下を効率よく抑制することが可能となる。

前記発光素子において、前記光拡散部材は、前記媒体の前記第２の面に配置された光拡散板を含んでいてもよい。

この発光素子によれば、蛍光体を励起させる光が光拡散板によって拡散された状態で媒体の内部を通過して蛍光体に入射する。よって、発光効率の低下を効率よく抑制することが可能となるとともに、取り出される光のロスを少なくすることができる。

前記発光素子において、前記媒体の前記光が入射する方向と直交する断面の面積は、前記第２の面から遠ざかるに従って徐々に大きくなっていてもよい。

この発光素子によれば、光拡散部材によって拡散された光は、反射面で反射された後、第２の面から遠い領域（光が射出される側）に向かいやすくなる。よって、光の利用効率を高めることができる。

前記発光素子において、前記媒体は、前記複数の面のうち前記第２の面と対向する第３の面に前記蛍光の出射面を有していてもよい。

この発光素子によれば、透過型の発光素子を実現することができる。

前記発光素子において、さらに前記第３の面に配置された第２の蛍光体を有していてもよい。

この発光素子によれば、光拡散部材によって拡散された光の拡散度合いが小さい場合であっても、蛍光体に入射することとなる。よって、蛍光として取り出される光の量を多くすることができる。

前記発光素子において、前記第３の面には、該第３の面から斜め方向に放射された前記蛍光の光路を前記第３の面と直交する方向に向けて屈折させるレンズが配置されていてもよい。

この発光素子によれば、第３の面から斜め方向に放射された蛍光を平行化または集光化した状態で取り出すことができる。また、レンズを別体に設ける構成に比べて、装置の小型化を図ることができる。

前記発光素子において、前記第２の面には、前記蛍光を反射する波長選択反射膜が配置されていてもよい。

この発光素子によれば、反射面で反射されて第２の面に向かう蛍光を第２の面と反対側に反射することができる。よって、蛍光として取り出される光の量を多くすることができる。

前記発光素子において、前記第２の面が前記蛍光の出射面として機能してもよい。

この発光素子によれば、反射型の発光素子を実現することができる。

前記発光素子において、前記蛍光体の前記媒体と対向する面とは反対側には、前記蛍光体を保護する保護部材が配置されていてもよい。

この発光素子によれば、蛍光体が損傷を受けたり外部からの不純物が蛍光体に浸入したりすることを抑制することできる。よって、信頼性の向上を図ることができる。

前記発光素子において、前記保護部材の熱伝導率は、前記蛍光体の熱伝導率よりも大きくなっていてもよい。

この発光素子によれば、第２の面に向けて入射した光（光拡散部材によって拡散された光）を受けて蛍光体が発熱した場合でも、蛍光体が発する熱は保護部材を介して外部に放熱される。よって、蛍光体が高温になることを抑制し、発光効率の低下を抑制することができる。

前記発光素子において、前記保護部材を冷却する冷却装置が配置されていてもよい。

この発光素子によれば、保護部材を介して蛍光体を冷却することができる。よって、蛍光体が高温になることを抑制し、発光効率の低下を抑制することができる。

前記発光素子において、前記保護部材の前記蛍光体側の面は、前記反射面となっていてもよい。

この発光素子によれば、保護部材自体が反射面を有するので、保護部材とは別体に反射面を有する部材（反射膜）を設ける必要がない。よって、装置構成の簡略化を図ることができる。

前記発光素子において、前記保護部材は、第１の部材と第２の部材とを含み、前記第１の部材と前記第２の部材との間には隙間が設けられていてもよい。

この発光素子によれば、第２の面に向けて入射した光（光拡散部材によって拡散された光）により媒体が膨張した場合でも、保護部材の隙間で媒体の膨張が吸収されるので、保護部材に応力が集中して保護部材や媒体が破損することを抑制することができる。よって、信頼性の向上を図ることができる。

前記発光素子において、前記媒体はガラスであってもよい。

この発光素子によれば、媒体が高い耐熱性を有するので、第２の面に向けて入射した光の熱によって媒体が劣化しにくい。よって、信頼性の向上を図ることができる。

本発明の光源装置は、上述した発光素子と、前記発光素子の前記第２の面に励起光を入射させる励起光源と、を備え、前記発光素子において、前記光拡散部材によって拡散された光が入射する前記蛍光体の面積は、前記第２の面に前記励起光が照射される領域の面積よりも大きいことを特徴とする。

この光源装置によれば、上述した発光素子を備えているので、発光効率の低下を抑制することが可能な光源装置を提供することができる。

本発明のプロジェクターは、上述した光源装置と、前記光源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、前記光変調装置からの変調光を投写画像として投写する投写光学系と、を備えることを特徴とする。

このプロジェクターによれば、上述した光源装置を備えているので、表示品質に優れたプロジェクターを提供することができる。

本発明の第１実施形態に係るプロジェクターの光学系を示す模式図である。 本発明の第１実施形態に係る発光素子を示す模式図である。 本発明の第１実施形態に係る発光素子の製造工程を示す図である。 図３に続く、発光素子の製造工程を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る発光素子の第１変形例を示す模式図である。 本発明の第１実施形態に係る発光素子の第２変形例を示す模式図である。 本発明の第１実施形態に係る発光素子の第３変形例を示す模式図である。 本発明の第１実施形態に係る発光素子の第４変形例を示す模式図である。 本発明の第１実施形態に係る発光素子の第５変形例を示す模式図である。 本発明の第１実施形態に係る発光素子の第６変形例を示す模式図である。 本発明の第１実施形態に係る発光素子の第７変形例を示す模式図である。 本発明の第１実施形態に係る発光素子の第８変形例を示す模式図である。 本発明の第２実施形態に係るプロジェクターの光学系を示す模式図である。 本発明の第２実施形態に係る発光素子を示す模式図である。 本発明の第２実施形態に係る発光素子の第１変形例を示す模式図である。

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、実際の構造と各構造における縮尺や数等が異なっている。

以下の説明においては、図１中に示されたＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材について説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るプロジェクター１０００の光学系を示す模式図である。なお、図１において、符号１００ａｘは照明光軸（光源装置１００から色分離導光光学系２００に向けて射出される光の光軸）である。なお、光軸とは、光学系において、系全体を透過する光束の代表となる仮想的な光線を指すものとする。また、照明光軸と平行な方向をＹ軸とする。

図１に示すように、プロジェクター１０００は、光源装置１００と、色分離導光光学系２００と、光変調装置としての液晶光変調装置４００Ｒ，液晶光変調装置４００Ｇ, 液晶光変調装置４００Ｂと、クロスダイクロイックプリズム５００及び投写光学系６００と、を具備して構成されている。

光源装置１００は、励起光源３０、集光光学系４０、発光素子１、コリメート光学系６０、インテグレーター光学系１１０、偏光変換素子１２０、重畳レンズ１３０がこの順に配置された構成になっている。

励起光源３０は、後述する発光素子１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）のレーザー光を射出する。なお、励起光源３０は、複数（図では３つ）備えることとしても良く、１つだけ励起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励起光源であっても構わない。

集光光学系４０は、複数の凸レンズである第１レンズ４２と、複数の第１レンズ４２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４４と、を備えている。集光光学系４０は、励起光源３０から射出されるレーザー光の光線軸上に配置され、複数の励起光源３０から射出された励起光を集光する。

発光素子１は、励起光源３０から射出される励起光（青色光）Ｌｂ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）の蛍光（赤色光及び緑色光を含む光）に変換する機能を有する。

図２は、本発明の第１実施形態に係る発光素子を示す断面図である。なお、図２においては、媒体において励起光が入射する方向（Ｙ軸方向）と平行な面（ＸＹ平面）で切断した断面を示している。

図２に示すように、発光素子１は、光透過性の媒体１０と、蛍光体１１と、光拡散部材１２と、反射膜１３と、波長選択反射膜１４と、保護部材１５と、冷却装置１６と、を備えている。

媒体１０は、第２の面１０ｆ１に、集光光学系４０により集光された光が入射する光入射面を有する。媒体１０は、第２の面１０ｆ１と反対側の第３の面１０ｆ２に、光（蛍光）を射出する出射面を有する。媒体１０としては、光透過性を有する物質であれば、樹脂材料や無機材料など広範な種類の材料を用いることができる。なかでも、高い耐熱性を有する無機材料を好適に用いることができる。本実施形態では、媒体１０として無機物であるガラスを用いる。

蛍光体１１は、媒体１０の第２の面１０ｆ１とは異なる面１０ｆ３（第１の面）に設けられている。蛍光体１１は、光拡散部材１２によって拡散されて蛍光体１１に入射した青色光によって励起され、青色光を黄色光に変換して放射する。

具体的には、蛍光体１１は、励起光源３０からの青色光を黄色光に変換して射出する。蛍光体１１は、波長が約４４５ｎｍの青色光によって効率的に励起され、黄色光（蛍光）に変換して射出する。蛍光体１１は、例えば、ＹＡＧ系蛍光体である（Ｙ，Ｇｄ）_３（Ａｌ，Ｇａ）_５Ｏ_１２：Ｃｅを含有する層からなる。なお、蛍光体１１として、黄色光を射出する他の蛍光体を用いてもよい。

光拡散部材１２は、第２の面１０ｆ１から媒体１０に入射した光を拡散して蛍光体１１に入射させる機能を有する。本実施形態において、光拡散部材１２は、媒体１０の内部に分散された複数の粒子である。粒子１２の形成材料としては、媒体１０の屈折率とは異なる屈折率を有する物質であれば、樹脂材料や無機材料など広範な種類の材料を用いることができる。なかでも、高い耐熱性を有する無機材料を好適に用いることができ、例えば、平均粒径が１０μｍの酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）を用いることができる。

なお、発光素子１において、光拡散部材１２によって拡散された光が入射する蛍光体１１の面積は、第２の面１０ｆ１のうち励起光が照射される領域の面積よりも大きい。

反射膜１３は、蛍光体１１の外側（媒体１０と対向する面とは反対側）に配置されている。反射膜１３は、蛍光体１１から放射された蛍光を媒体１０に向けて反射する反射面１３ｆｒを有する。反射膜１３の形成材料としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）を用いることができる。

波長選択反射膜１４は、媒体１０の第２の面１０ｆ１に配置されている。波長選択反射膜１４は、集光光学系４０により集光された光（励起光）を透過するとともに、蛍光体１１から放射された蛍光を反射する。

保護部材１５は、反射膜１３の外側（蛍光体１１と対向する面とは反対側）に配置されている。保護部材１５は、蛍光体１１を保護する機能を有する。また、保護部材１５の熱伝導率は、蛍光体１１の熱伝導率よりも大きくなっている。保護部材１５の形成材料としてはＡｌを用いることができる。

冷却装置１６は、保護部材１５の外側（反射膜１３と対向する面とは反対側）に配置されている。冷却装置１６は、保護部材１５を冷却する機能を有する。冷却装置１６としては、例えば、ペルチェ素子やヒートシンクを用いることができる。

（発光素子の製造方法）
図３及び図４は、本発明の第１実施形態に係る発光素子の製造工程を示す図である。
先ず、図３（ａ）に示すように、光透過性の媒体１０の内部に複数の粒子１２が分散された、円柱状の部材を用意する。

次に、図３（ｂ）に示すように、媒体１０の外側の面（第２の面１０ｆ１とは異なる面１０ｆ３）に、例えばディスペンス法などの塗布により蛍光体１１を形成する。

次に、図３（ｃ）に示すように、蛍光体１１の外側の面（媒体１０と対向する面とは反対側の面）に、例えば蒸着により反射膜１３を形成する。

次に、図４（ａ）に示すように、反射膜１３の外側（蛍光体１１と対向する面とは反対側）に、凹部を有する部材１５ａと部材１５ｂを取り付ける。部材１５ａと部材１５ｂは保護部材１５を構成する。保護部材１５を反射膜１３の外側に固定する際には、例えばロウ付けにより行う。なお、保護部材１５は１つの部材を取り付けることで構成されていてもよく、３つの以上の部材を取り付けることで構成されていてもよい。

次に、図４（ｂ）に示すように、媒体１０の第２の面１０ｆ１に波長選択反射膜１４を配置する。なお、本実施形態のように媒体１０としてガラスを使用する場合、蛍光体１１の第２の面１０ｆ１側の端面および第２の面１０ｆ１を含む領域に、波長選択反射膜１４を周知の薄膜形成法によって形成してもよい。

次に、図４（ｃ）に示すように、保護部材１５の外側の面（反射膜１３と対向する面とは反対側の面）に冷却装置１６を配置する。なお、保護部材１５の外側の面に冷却装置１６を配置した後に媒体１０の第２の面１０ｆ１に波長選択反射膜１４を配置してもよい。

以上の工程を経ることにより、本発明の第１実施形態に係る発光素子１が得られる。

図１に戻り、コリメート光学系６０は、発光素子１とインテグレーター光学系１１０との間の光（励起光及び蛍光）の光路上に配置されている。コリメート光学系６０は、発光素子１からの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とを備えている。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。コリメート光学系６０は、発光素子１から射出される光を略平行化した状態でインテグレーター光学系１１０に入射させる。

インテグレーター光学系１１０は、第１フライアイレンズ１１１及び第２フライアイレンズ１１２を備えている。第１フライアイレンズ１１１及び第２フライアイレンズ１１２は、それぞれマトリクス状に配置された複数の要素レンズからなる。第１フライアイレンズ１１１は、第１フライアイレンズ１１１を構成する複数の要素レンズによってコリメート光学系６０からの光を分割して個別に集光する機能を有する。第２フライアイレンズ１１２は、第２フライアイレンズ１１２を構成する複数の要素レンズによって第１フライアイレンズ１１１からの分割光束を適当な発散角にして射出する機能を有する。インテグレーター光学系１１０は、コリメート光学系６０により合成された光の光強度分布を均一化する。

偏光変換素子１２０は、ＰＢＳ、ミラー、位相差板等を一組の要素とするアレイで形成されている。偏光変換素子１２０は、第１フライアイレンズ１１１により分割された各部分光束の偏光方向を一方向の直線偏光に揃える機能を有する。

重畳レンズ１３０は、偏光変換素子１２０を経た照明光を全体として適宜収束させて、液晶光変調装置４００Ｒ、 液晶光変調装置４００Ｇ、 液晶光変調装置４００Ｂの被照明領域に対する重畳照明を可能にする。

色分離導光光学系２００は、ダイクロイックミラー２１０、ダイクロイックミラー２２０、反射ミラー２３０、 反射ミラー２４０、 反射ミラー２５０及びリレーレンズ２６０、 リレーレンズ２７０を備えている。色分離導光光学系２００は、光源装置１００からの光（第１の光、第２の光及び第３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４００Ｒ、 液晶光変調装置４００Ｇ、 液晶光変調装置４００Ｂに導光する機能を有する。色分離導光光学系２００と、液晶光変調装置４００Ｒ、液晶光変調装置４００Ｇ、液晶光変調装置４００Ｂとの間には、集光レンズ３００Ｒ、集光レンズ３００Ｇ、集光レンズ３００Ｂが配置されている。なお、集光レンズ３００Ｒ、集光レンズ３００Ｇ、集光レンズ３００Ｂ及びリレーレンズ２６０、リレーレンズ２７０は、プロジェクター１０００を構成するインテグレーター光学系の一部となる。

ダイクロイックミラー２１０、ダイクロイックミラー２２０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２１０は、赤色光成分を透過させ、緑色光成分及び青色光成分を反射する。ダイクロイックミラー２２０は、緑色光成分を反射して、青色光成分を透過させる。

反射ミラー２３０、反射ミラー２４０、反射ミラー２５０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２３０は、ダイクロイックミラー２１０を透過した赤色光成分を反射する。反射ミラー２４０、反射ミラー２５０は、ダイクロイックミラー２２０を透過した青色光成分を反射する。

ダイクロイックミラー２１０を透過した赤色光は、反射ミラー２３０で反射され、集光レンズ３００Ｒを透過して赤色光用の液晶光変調装置４００Ｒの画像形成領域に入射する。ダイクロイックミラー２１０で反射された緑色光は、ダイクロイックミラー２２０でさらに反射され、集光レンズ３００Ｇを透過して緑色光用の液晶光変調装置４００Ｇの画像形成領域に入射する。ダイクロイックミラー２２０を透過した青色光は、リレーレンズ２６０、入射側の反射ミラー２４０、リレーレンズ２７０、射出側の反射ミラー２５０、集光レンズ３００Ｂを経て青色光用の液晶光変調装置４００Ｂの画像形成領域に入射する。

リレーレンズ２６０、リレーレンズ２７０及び反射ミラー２４０、反射ミラー２５０は、ダイクロイックミラー２２０を透過した青色光成分を液晶光変調装置４００Ｂまで導く機能を有する。これにより、青色光の光路の長さが他の色光の光路の長さよりも長い場合であっても、青色光の発散等による青色光の利用効率の低下を抑制することができる。なお、他の色光（例えば赤色光）の光路の長さが青色光の光路の長さよりも長い場合は、リレーレンズ２６０、リレーレンズ２７０及び反射ミラー２４０、反射ミラー２５０を赤色光の光路に配置する構成も考えられる。

液晶光変調装置４００Ｒ、液晶光変調装置４００Ｇ、液晶光変調装置４００Ｂ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、照明装置１の照明対象となる。なお、図示を省略したが、集光レンズ３００Ｒ、集光レンズ３００Ｇ、集光レンズ３００Ｂと各液晶光変調装置４００Ｒ、液晶光変調装置４００Ｇ、液晶光変調装置４００Ｂとの間には、それぞれ入射側偏光板が配置されている。また、各液晶光変調装置４００Ｒ、液晶光変調装置４００Ｇ、液晶光変調装置４００Ｂとクロスダイクロイックプリズム５００との間には、それぞれ射出側偏光板が配置されている。これら入射側偏光板、液晶光変調装置４００Ｒ、液晶光変調装置４００Ｇ、液晶光変調装置４００Ｂ及び射出側偏光板によって、入射された各色光の光変調が行われる。

例えば、液晶光変調装置４００Ｒ、液晶光変調装置４００Ｇ、液晶光変調装置４００Ｂ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、与えられた画像信号に応じて、入射側偏光板（図示略）から射出された１種類の直線偏光の偏向方向を変調する。

クロスダイクロイックプリズム５００は、射出側偏光板（図示略）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５００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ている。直角プリズムを貼り合わせた略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、緑色光の進行方向と揃えられることにより、３つの色光が合成される。

クロスダイクロイックプリズム５００から射出されたカラー画像は、投写光学系６００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。

本実施形態の発光素子１によれば、蛍光体１１を励起させる光が光拡散部材１２によって拡散された状態で蛍光体１１に入射する。そのため、強い光が直接蛍光体１１に入射する場合に比べて、光飽和現象が生じたり蛍光体１１が高温になったりすることを抑制する効果がある。したがって、発光効率の低下を抑制することが可能な発光素子１を提供することができる。

また、この構成によれば、反射膜１３の反射面１３ｆｒによって蛍光体１１から放射された蛍光が媒体側に反射されるので、外部に蛍光が漏れることを抑制することができる。よって、所望の面から蛍光を効率的に取り出すことができるため、光の利用効率を高めることができる。

また、この構成によれば、媒体１０の内部に配置する粒子１２の数を自由に調整することで、所望の量の蛍光を得ることが可能となる。

また、この構成によれば、透過型の発光素子１を実現することができる。

また、この構成によれば、第２の面１０ｆ１に波長選択反射膜１４が配置されているので、反射面１３ｆｒで反射されて第２の面側に向かう蛍光を第２の面１０ｆ１と反対側に反射することができる。よって、蛍光として取り出される光の量を多くすることができる。

また、この構成によれば、保護部材１５により、蛍光体１１が損傷を受けたり外部からの不純物が蛍光体１１に浸入したりすることを抑制することできる。よって、信頼性の向上を図ることができる。

また、この構成によれば、保護部材１５の熱伝導率が蛍光体１１の熱伝導率よりも大きいので、第２の面１０ｆ１に向けて入射した光（光拡散部材１２によって拡散された光）を受けて蛍光体１１が発熱した場合でも、蛍光体１１が発する熱は保護部材１５を介して外部に放熱される。よって、蛍光体１１が高温になることを抑制し、発光効率の低下を抑制することができる。

また、この構成によれば、冷却装置１６により、保護部材１５を介して蛍光体１１を冷却することができる。よって、蛍光体１１が高温になることを抑制し、発光効率の低下を抑制することができる。

また、この構成によれば、媒体１０がガラスであるので高い耐熱性を有する。そのため、第２の面に向けて入射した光の熱によって媒体が劣化しにくい。よって、信頼性の向上を図ることができる。

本実施形態の光源装置１００によれば、上述した発光素子１を備えているので、発光効率の低下を抑制することが可能な光源装置１００を提供することができる。
ところで、励起光としてレーザー光を射出する光源と、光源から射出された励起光を受けて蛍光を発する蛍光体が配置された回転基板と、を備え、回転基板を回転させることでレーザー光の照射により蛍光体が高温になることを抑制するような光源装置も考えられる。しかしながら、この光源装置では、回転基板を回転させるためのスペースやモーターなどの駆動装置が必要となり、装置の小型化を図ることが困難となる。本実施形態の光源装置１００では、蛍光体を回転させる必要がないため、蛍光体を回転させるためのスペースや駆動装置は不要である。よって、装置の小型化を図ることもできる。

本実施形態のプロジェクター１０００によれば、上述した光源装置１００を備えているので、表示品質に優れたプロジェクター１０００を提供することができる。

なお、本実施形態の光源装置１００では、コリメート光学系における第１レンズ及び第２レンズとして凸レンズを用いたが、これに限らない。要するに、コリメート光学系が、発光素子により射出された光を略平行化した状態でインテグレーター光学系に入射させるようになっていればよい。また、コリメート光学系を構成するレンズの枚数は、１枚であってもよく、３枚以上であってもよい。

また、本実施形態のプロジェクター１０００では、液晶光変調装置として３つの液晶光変調装置を用いたが、これに限らない。１つ、２つ又は４つ以上の液晶光変調装置を用いたプロジェクターにも適用可能である。

また、本実施形態のプロジェクター１０００では、透過型のプロジェクターを用いたが、これに限らない。例えば、反射型のプロジェクターを用いてもよい。ここで、「透過型」とは、透過型の液晶表示装置等のように光変調手段としての光変調装置が光を透過するタイプであることを意味している。「反射型」とは、反射型の液晶表示装置等のように光変調手段としての光変調装置が光を反射するタイプであることを意味している。反射型のプロジェクターに本発明を適用した場合にも、透過型のプロジェクターと同様の効果を奏することができる。

（第１変形例）
図５は、図２に対応した、本発明の第１実施形態に係る発光素子の第１変形例を示す断面図である。
図５に示すように、本変形例に係る発光素子１Ａは、媒体１０Ａの第３の面側の領域における粒子１２Ａの密度が、媒体１０Ａの第２の面側の領域における粒子１２Ａの密度よりも大きい、という点で、上述の発光素子１と異なっている。その他の点は上述の構成と同様であるので、図２と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

図５に示すように、発光素子１Ａは、光透過性の媒体１０Ａと、蛍光体１１と、複数の粒子１２Ａと、反射膜１３と、波長選択反射膜１４と、保護部材１５と、冷却装置１６と、を備えている。

発光素子１Ａは、媒体１０Ａの第３の面１０Ａｆ２側の領域における粒子１２Ａの密度が、媒体１０Ａの第２の面１０Ａｆ１側の領域における粒子１２Ａの密度よりも大きい。つまり、粒子１２Ａの密度は、媒体１０Ａの第２の面１０Ａｆ１に相対的に近い領域で小さく、且つ、第２の面１０Ａｆ１から相対的に遠い領域（第３の面１０Ａｆ２に相対的に近い領域）で大きくなっている。

本変形例の発光素子１Ａによれば、媒体１０Ａの第２の面１０Ａｆ１から入射した光は、媒体１０Ａの第２の面１０Ａｆ１に相対的に近い領域を進行する間に少量の粒子１２Ａで拡散させられる。媒体１０Ａの第２の面１０Ａｆ１に相対的に近い領域で散乱された光は蛍光体１１に入射する。媒体１０Ａの第２の面１０Ａｆ１に相対的に近い領域で散乱されなかった光は、媒体１０Ａの第２の面１０Ａｆ１から相対的に遠い領域に向かって他の粒子１２Ａに散乱されながら進行する。そのため、媒体１０Ａ内を進行する光の強度は、媒体１０Ａの第２の面１０Ａｆ１から離れるに従って弱くなる。
この発光素子１Ａでは、媒体１０Ａの第２の面１０Ａｆ１から相対的に遠い領域における粒子１２Ａの密度は、媒体１０Ａの第２の面１０Ａｆ１に相対的に近い領域における粒子１２Ａの密度よりも高いため、媒体１０Ａの第２の面１０Ａｆ１から相対的に遠い領域における光散乱能力は、媒体１０Ａの第２の面１０Ａｆ１から相対的に近い領域における光散乱能力よりも大きい。すなわち、この発光素子１Ａによれば、比較的強い光が進行する媒体１０Ａの第２の面１０Ａｆ１に相対的に近い領域では、比較的少ない粒子１２Ａによって比較的弱く散乱され、比較的弱い光が進行する媒体１０Ａの第２の面１０Ａｆ１に相対的に遠い領域では、比較的多い粒子１２Ａによって比較的強く散乱される。そのため、粒子１２Ａの密度が均一な場合と比較して、媒体１０Ａの第２の面１０Ａｆ１からの距離に対する蛍光体１１に入射する光の不均一性を低減することができる。よって、発光効率の低下を効率よく抑制することが可能となる。

（第２変形例）
図６は、図２に対応した、本発明の第１実施形態に係る発光素子の第２変形例を示す断面図である。
図６に示すように、本変形例に係る発光素子１Ｂは、光拡散部材が媒体１０Ｂの第２の面１０Ｂｆ１に配置された光拡散板である点で、上述の発光素子１と異なっている。つまり、本変形例では、光拡散部材が媒体１０の内部に分散された複数の粒子である上述の発光素子の構成に対して、媒体１０Ｂの内部に粒子が分散されていない。その他の点は上述の構成と同様であるので、図２と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

図６に示すように、発光素子１Ｂは、光透過性の媒体１０Ｂと、蛍光体１１と、光拡散板１２Ｂと、反射膜１３と、波長選択反射膜１４Ｂと、保護部材１５と、冷却装置１６と、を備えている。なお、本変形例においても、媒体１０Ｂとして無機物であるガラスを用いる。

光拡散板１２Ｂは、媒体１０Ｂの第２の面１０Ｂｆ１に配置されている。光拡散板１２Ｂは、第２の面１０Ｂｆ１に向けて入射した光を拡散して蛍光体１１に入射させる機能を有する。波長選択反射膜１４Ｂは、光拡散板１２Ｂの露出する部位全体を覆って形成されている。

本変形例の発光素子１Ｂによれば、蛍光体１１を励起させる光が光拡散板１２Ｂによって拡散された状態で媒体１０Ｂの内部を通過して蛍光体１１に入射する。よって、発光効率の低下を効率よく抑制することが可能となるとともに、取り出される光のロスを少なくすることができる。

なお、本変形例の発光素子１Ｂでは、光拡散部材が媒体１０Ｂの第２の面１０Ｂｆ１に配置された光拡散板である構成を例に挙げて説明したが、これに限らない。例えば、光拡散部材は、媒体１０Ｂの内部に分散された複数の粒子と、媒体１０Ｂの第２の面１０Ｂｆ１に配置された光拡散板との双方を含んでいてもよい。

また、本変形例の発光素子１Ｂでは、媒体１０Ｂがガラスである構成を例に挙げて説明したが、これに限らない。例えば、媒体が空気層であってもよい。これにより、発光素子の構成の簡略化を図ることができる。媒体が空気層の場合、保護部材１５に反射膜１３を設け、反射膜１３の上に蛍光体１１を設けることによって、媒体が空気層からなる発光素子を製造することができる。

（第３変形例）
図７は、図２に対応した、本発明の第１実施形態に係る発光素子の第３変形例を示す断面図である。
図７に示すように、本変形例に係る発光素子１Ｃは、励起光の入射方向に垂直な媒体１０Ｃの断面の面積が第２の面１０Ｃｆ１から遠ざかるに従って徐々に大きくなっている点で、上述の発光素子１と異なっている。その他の点は上述の構成と同様であるので、図２と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

図７に示すように、発光素子１Ｃは、第２の面１０Ｃｆ１に光入射面を有するとともに第３の面１０Ｃｆ２に蛍光の出射面を有する光透過性の媒体１０Ｃと、蛍光体１１Ｃと、粒子１２と、反射面１３Ｃｆｒを有する反射膜１３Ｃと、波長選択反射膜１４Ｃと、保護部材１５Ｃと、冷却装置１６と、を備えている。

励起光の入射方向（Ｙ軸方向）に垂直な媒体１０Ｃの断面の面積は、第２の面１０Ｃｆ１から遠ざかるに従って（第３の面１０Ｃｆ２に近づくに従って）徐々に大きくなっている。

本変形例の発光素子１Ｃによれば、粒子１２によって拡散された光は、反射面１３Ｃｆｒで反射された後、第２の面１０Ｃｆ１から遠い領域（光が射出される側）に向かいやすくなる。よって、光の利用効率を高めることができる。

（第４変形例）
図８は、図２に対応した、本発明の第１実施形態に係る発光素子の第４変形例を示す断面図である。
図８に示すように、本変形例に係る発光素子１Ｅは、蛍光体１１Ｅが第３の面１０Ｅｆ２に配置されている点で、上述の発光素子１と異なっている。つまり、本変形例では、蛍光体が媒体の第２の面と隣接する面にのみ形成された上述の発光素子の構成に対して、蛍光体１１Ｅがさらに第３の面１０Ｅｆ２においても形成されている。その他の点は上述の構成と同様であるので、図２と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

図８に示すように、発光素子１Ｅは、光透過性の媒体１０Ｅと、蛍光体１１Ｅと、粒子１２と、反射膜１３と、波長選択反射膜１４と、保護部材１５と、冷却装置１６と、を備えている。

蛍光体１１Ｅは、媒体１０Ｅの第２の面１０Ｅｆ１と隣接する面１０Ｅｆ３に形成されているとともに、さらに、媒体１０Ｅの第３の面１０Ｅｆ２にも形成されている。

本変形例の発光素子１Ｅによれば、粒子１２によって拡散された光の拡散度合いが小さい場合であっても、蛍光体１１Ｅに入射することとなる。よって、蛍光として取り出される光の量を多くすることができる。

（第５変形例）
図９は、図２に対応した、本発明の第１実施形態に係る発光素子の第５変形例を示す断面図である。
図９に示すように、本変形例に係る発光素子１Ｆは、媒体１０の第３の面１０ｆ２にレンズ１７が配置されている点で、上述の発光素子１と異なっている。その他の点は上述の構成と同様であるので、図２と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

図９に示すように、発光素子１Ｆは、光透過性の媒体１０と、蛍光体１１と、粒子１２と、反射膜１３と、波長選択反射膜１４と、保護部材１５と、冷却装置１６と、レンズ１７と、を備えている。

レンズ１７は、媒体１０の第３の面１０ｆ２に配置されている。レンズ１７は、第３の面１０ｆ２から斜め方向に放射された蛍光の光路を第３の面１０ｆ２と直交する方向（Ｙ軸方向）に向けて屈折させる機能を有する。

本変形例の発光素子１Ｆによれば、第３の面１０ｆ２から斜め方向に放射された蛍光を平行化または集光化した状態で取り出すことができる。また、レンズを別体に設ける構成に比べて、装置の小型化を図ることができる。

（第６変形例）
図１０は、図２に対応した、本発明の第１実施形態に係る発光素子の第６変形例を示す断面図である。
図１０に示すように、本変形例に係る発光素子１Ｇは、保護部材１５Ｇの蛍光体側の面が反射面１５Ｇｆｒとなっている点で、上述の発光素子１と異なっている。つまり、本変形例では、反射面を有する反射膜が設けられた上述の発光素子の構成に対して、反射膜が設けられていない。その他の点は上述の構成と同様であるので、図２と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

図１０に示すように、発光素子１Ｇは、光透過性の媒体１０と、蛍光体１１と、粒子１２と、波長選択反射膜１４と、反射面１５Ｇｆｒを有する保護部材１５Ｇと、冷却装置１６と、を備えている。

保護部材１５Ｇは、蛍光体１１の外側（媒体１０と対向する面とは反対側）に配置されている。保護部材１５Ｇは、蛍光体側の面に、蛍光体１１から放射された蛍光を媒体１０側に向けて反射する反射面１５Ｇｆｒを有する。

本変形例の発光素子１Ｇによれば、保護部材自体が反射面を有するので、保護部材とは別体に反射面を有する部材（反射膜）を設ける必要がない。よって、装置構成の簡略化を図ることができる。

（第７変形例）
図１１は、図２に対応した、本発明の第１実施形態に係る発光素子の第７変形例を示す断面図である。
図１１に示すように、本変形例に係る発光素子１Ｈは、保護部材１５Ｈは複数（２つ）の部材が互いに隙間を空けて組み合わされることにより構成されている点で、上述の発光素子１と異なっている。その他の点は上述の構成と同様であるので、図２と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。なお、図１１においては、媒体において励起光が入射する方向（Ｙ軸方向）と直交する面（ＸＺ平面）で切断した断面を示している。

図１１に示すように、発光素子１Ｈは、光透過性の媒体１０Ｈと、蛍光体１１Ｈと、粒子１２と、反射膜１３Ｈと、波長選択反射膜１４と、保護部材１５Ｈと、冷却装置１６と、を備えている。

媒体１０Ｈは、断面視矩形状になっている。保護部材１５Ｈは、断面視Ｌ字状の第１部材１５Ｈａと第２部材１５Ｈｂとを備えている。保護部材１５Ｈは、第１部材１５Ｈａと第２部材１５Ｈｂとが互いに隙間１５Ｈｈを空けて組み合わされることにより構成されている。

本変形例の発光素子１Ｈによれば、媒体１０Ｈの第２の面に向けて入射した光（光拡散部材１２によって拡散された光）により媒体１０Ｈが膨張した場合でも、保護部材１５Ｈの隙間１５Ｈｈで媒体１０Ｈの膨張が吸収されるので、保護部材１５Ｈに応力が集中して保護部材１５Ｈが破損することを抑制することができる。また、媒体１０Ｈが膨張したとき、保護部材１５Ｈから媒体１０Ｈに過剰な圧力が加わって媒体１０Ｈが破損することを抑制することができる。よって、信頼性の向上を図ることができる。

本変形例の発光素子１Ｈでは、保護部材１５Ｈが２つの部材により構成されているが、これに限らない。例えば、保護部材が３つ以上の部材により構成されていてもよい。すなわち、保護部材は、複数の部材が互いに隙間を空けて組み合わされることにより構成されていればよい。

（第８変形例）
図１２は、図２に対応した、本発明の第１実施形態に係る発光素子の第８変形例を示す断面図である。
図１２に示すように、本変形例に係る発光素子１Ｉは、保護部材１５Ｉの一部（冷却装置１６Ｉが取り付けられる部分）が相対的に大きくなっている点で、上述の発光素子１と異なっている。その他の点は上述の構成と同様であるので、図２と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

図１２に示すように、発光素子１Ｉは、光透過性の媒体１０と、蛍光体１１と、粒子１２と、反射膜１３と、波長選択反射膜１４Ｉと、保護部材１５Ｉと、冷却装置１６Ｉと、を備えている。

保護部材１５Ｉは、第１部材１５Ｉａと第２部材１５Ｉｂとを備えている。冷却装置１６Ｉは、第２部材１５Ｉｂの外側（反射膜１３と対向する面と反対側）に配置されている。第２部材１５Ｉｂの体積は、冷却装置１６Ｉに近づくに従って徐々に大きくなっている。

本変形例の発光素子１Ｉによれば、保護部材１５Ｉを構成する第２部材１５Ｉｂ（冷却装置１６Ｉが取り付けられる部分）が冷却装置１６Ｉに近づくに従って徐々に大きくなっているので、保護部材１５を介した蛍光体１１の冷却効果を高めることができる。よって、蛍光体１１が高温になることを抑制し、発光効率の低下を抑制することができる。

なお、本変形例の発光素子１Ｉでは、保護部材１５Ｉが２つの部材１５Ｉａ、１５Ｉｂにより構成され、第２部材１５Ｉｂの体積が冷却装置１６Ｉに近づくに従って徐々に大きくなっているが、これに限らない。例えば、保護部材は１つ部材で構成されていてもよいし３つ以上の部材で構成されていてもよい。すなわち、保護部材の冷却装置が取り付けられる部分が相対的に大きくなっていればよい。

（第９変形例）
上記の第１実施形態で説明した発光素子１において、媒体１０の第３の面１０ｆ２に、媒体１０から射出される蛍光の反射を抑制するために、反射防止膜を設けてもよい。これによれば、蛍光を効率的に取り出すことができるため、蛍光として取り出される光の量を多くすることができる。このような反射防止膜は、変形例１乃至変形例８において説明した発光素子にも適用できる。

（第２実施形態）
図１３は、図１に対応した、本発明の第２実施形態に係るプロジェクター２０００の光学系を示す模式図である。なお、図１３において、符号１０１ａｘは照明光軸（光源装置１０１から色分離導光光学系２０１に向けて射出される光の光軸）、符号７００ａｘは照明光軸（光源装置７００から色分離導光光学系２０１に向けて射出される光の光軸）である。

図１３に示すように、本実施形態に係るプロジェクター２０００は、上述の光源装置１００に替えて光源装置１０１を備えている点、光源装置７００をさらに備えている点、上述の色分離導光光学系２００に替えて色分離導光光学系２０１を備えている点、で上述の第１実施形態に係るプロジェクター２０００と異なっている。すなわち、本実施形態に係るプロジェクター２０００は、光源装置１０１が照明光として赤色光及び緑色光を含む光（黄色光）を射出し、光源装置７００が青色光を射出する構成となっている。その他の点は上述の構成と同様であるので、図１と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

図１３に示すように、プロジェクター１０００は、光源装置１０１と、光源装置７００と、色分離導光光学系２０１と、光変調装置としての３つの液晶光変調装置４００Ｒ、液晶光変調装置４００Ｇ、液晶光変調装置４００Ｂと、クロスダイクロイックプリズム５００及び投写光学系６００と、を具備して構成されている。

光源装置１０１は、励起光源３０と、コリメート光学系７０と、ダイクロイックミラー５０と、コリメート集光光学系８０と、発光素子２と、コリメート光学系６０と、インテグレーター光学系１１０と、偏光変換素子１２０と、重畳レンズ１３０と、を具備して構成されている。

励起光源３０は、光軸が照明光軸１０１ａｘと直交するように配置されている。後述する発光素子２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）のレーザー光を射出する。

コリメート光学系７０は、励起光源３０とダイクロイックミラー５０との間の励起光の光路上に配置されている。コリメート光学系７０は、第１レンズ７２及び第２レンズ７４を備えている。第１レンズ７２及び第２レンズ７４は凸レンズからなっている。コリメート光学系７０は、励起光を略平行化した状態でダイクロイックミラー５０に入射させる。

ダイクロイックミラー５０は、コリメート光学系７０と発光素子２（コリメート集光光学系８０）との間の光路上に、励起光源３０の光軸及び照明光軸１０１ａｘのそれぞれに対して４５°の角度で交わるように配置されている。ダイクロイックミラー５０は、青色光を透過し、赤色光及び緑色光を反射させる。

コリメート集光光学系８０は、第１レンズ８２及び第２レンズ８４を備えている。第１レンズ８２及び第２レンズ８４は凸レンズからなっている。コリメート集光光学系８０は、ダイクロイックミラー５０からの青色光を略集光した状態で発光素子２に入射させるとともに、発光素子２から射出される蛍光を略平行化した状態でダイクロイックミラー５０に入射させる。

図１４は、本発明の第２実施形態に係る発光素子を示す断面図である。なお、図１４においては、媒体において励起光が入射する方向（Ｘ軸方向）と平行な面（ＸＹ平面）で切断した断面を示している。

図１４に示すように、発光素子２は、光透過性の媒体２０と、蛍光体２１と、光拡散部材２２と、反射膜２３と、保護部材２５と、冷却装置２６と、を備えている。上述の第１実施形態に係る発光素子の第２の面に波長選択反射膜が配置されているのに対して、本実施形態の発光素子２においては波長選択反射膜が設けられていない。

媒体２０は、第２の面２０ｆ１に、コリメート集光光学系８０により集光された光が入射する光入射面を有する。媒体２０は、第２の面２０ｆ１と反対側（第３の面２０ｆ２の側）に、蛍光を第２の面２０ｆ１に向けて反射する反射面２３ｆｒを有し、これにより、第２の面２０ｆ１が蛍光の出射面として機能するようになっている。つまり、第２の面２０ｆ１は、励起光が入射する光入射面であるととともに蛍光が射出される出射面でもある。媒体２０としては、光透過性を有する物質であれば、樹脂材料や無機材料など広範な種類の材料を用いることができる。なかでも、高い耐熱性を有する無機材料を好適に用いることができる。本実施形態では、媒体２０として無機物であるガラスを用いる。

第２の面２０ｆ１には、第２の面２０ｆ１の媒体２０とは反対側から励起光が入射し、かつ、第２の面２０ｆ１の媒体２０側から蛍光が入射する。そこで、励起光の波長と蛍光の波長に対応した反射防止膜を設けることが好ましい。これによれば、励起光を第２の面２０ｆ１から効率的に媒体２０に導入することができ、蛍光を第２の面２０ｆ１から効率的に取り出すことが出るため、光源装置の効率を高めることができる。

蛍光体２１は、媒体２０の第２の面２０ｆ１とは異なる面２０ｆ３と第３の面２０ｆ２とに設けられている。蛍光体２１は、光拡散部材２２によって拡散されて蛍光体２１に入射した青色光によって励起され、青色光を黄色光に変換して放射する。

光拡散部材２２は、第２の面２０ｆ１から媒体２０に入射した光を拡散して蛍光体２１に入射させる機能を有する。本実施形態において、光拡散部材２２は、媒体２０の内部に分散された複数の粒子である。

なお、発光素子２において、光拡散部材２２によって拡散された光が入射する蛍光体２１の面積は、第２の面２０ｆ１のうち励起光が照射される領域の面積よりも大きくなっている。

反射膜２３は、蛍光体２１の外側（媒体２０と対向する面とは反対側）に配置されている。反射膜２３は、蛍光体２１から放射された蛍光を媒体２０側に向けて反射する反射面２３ｆｒを有する。

保護部材２５は、反射膜２３の外側（蛍光体２１と対向する面とは反対側）に配置されている。保護部材２５は、蛍光体２１を保護する機能を有する。また、保護部材２５の熱伝導率は、蛍光体２１の熱伝導率よりも大きくなっている。

冷却装置２６は、保護部材２５の外側（反射膜２３と対向する面とは反対側）であって、保護部材２５を挟んで媒体２０の第３の面２０ｆ２と対向する位置に配置されている。冷却装置２６は、保護部材２５を冷却する機能を有する。

図１３に戻り、発光素子２から射出された蛍光はダイクロイックミラー５０により反射されてコリメート光学系６０に入射する。コリメート光学系６０は、ダイクロイックミラー５０により反射された光を略平行化した状態でインテグレーター光学系１１０に入射させる。

インテグレーター光学系１１０は、第１フライアイレンズ１１１及び第２フライアイレンズ１１２を備えている。第１フライアイレンズ１１１及び第２フライアイレンズ１１２は、それぞれマトリクス状に配置された複数の要素レンズからなる。第１フライアイレンズ１１１は、第１フライアイレンズ１１１を構成する複数の要素レンズによってコリメート光学系６０からの光を分割して個別に集光する機能を有する。第２フライアイレンズ１１２は、第２フライアイレンズ１１２を構成する複数の要素レンズによって第１フライアイレンズ１１１からの分割光束を適当な発散角にして射出する機能を有する。インテグレーター光学系１１０は、コリメート光学系６０により合成された光の光強度分布を均一化する。

偏光変換素子１２０は、ＰＢＳ、ミラー、位相差板等を一組の要素とするアレイで形成されている。偏光変換素子１２０は、第１フライアイレンズ１１１により分割された各部分光束の偏光方向を一方向の直線偏光に揃える機能を有する。

重畳レンズ１３０は、偏光変換素子１２０を経た照明光を全体として適宜収束させて、液晶光変調装置４００Ｒ、液晶光変調装置４００Ｇ、液晶光変調装置４００Ｂの被照明領域に対する重畳照明を可能にする。

光源装置７００は、光源ユニット７１０と、集光光学系７２０と、散乱板７３０と、偏光変換インテグレーターロッド７４０と、集光レンズ７５０と、を具備して構成されている。

光源ユニット７１０は、色光としてレーザー光からなる青色光（発光強度のピーク：約４４５ｎｍ）を射出するレーザー光源である。

集光光学系７２０は、第１レンズ７２１及び第２レンズ７２２を備えている。第１レンズ７２１及び第２レンズ７２２は凸レンズからなっている。集光光学系７２０は、青色光Ｂを略集光した状態で散乱板７３０に入射させる。

散乱板７３０は、光源ユニット７１０からの青色光を所定の散乱度で散乱し、蛍光に似た配光分布を有する青色光とする。散乱板７３０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。

偏光変換インテグレーターロッド７４０は、光源ユニット７１０からの青色光の面内強度分布を均一にし、かつ、当該青色光の偏光方向を、偏光方向の揃った略１種類の直線偏光光とする。偏光変換インテグレーターロッド７４０は、例えば、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、を具備して構成されている。

集光レンズ７５０は、偏光変換インテグレーターロッド７４０からの光を集光して液晶光変調装置４００Ｂの画像形成領域近傍に入射させる。

色分離導光光学系２０１は、ダイクロイックミラー２１０及び反射ミラー２２２,２３０,２５０を備えている。色分離導光光学系２０１は、光源装置１０１からの光を赤色光及び緑色光に分離し、光源装置１０１からの赤色光及び緑色光並びに光源装置７００からの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４００Ｒ、液晶光変調装置４００Ｇ、液晶光変調装置４００Ｂに導光する機能を有する。

ダイクロイックミラー２１０を透過した赤色光は、反射ミラー２３０で反射され、集光レンズ３００Ｒを通過して赤色光用の液晶光変調装置４００Ｒの画像形成領域に入射する。

ダイクロイックミラー２１０で反射された緑色光は、反射ミラー２２２でさらに反射され、集光レンズ３００Ｇを通過して緑色光用の液晶光変調装置４００Ｇの画像形成領域に入射する。

光源装置７００からの青色光は、反射ミラー２５０で反射され、集光レンズ３００Ｂを通過して青色光用の液晶光変調装置４００Ｂの画像形成領域に入射する。

本実施形態の発光素子２によれば、反射型の発光素子２を実現することができる。

また、この構成によれば、冷却装置２６は、保護部材２５の外側であって、保護部材２５を挟んで媒体２０の第３の面２０ｆ２と対向する位置に配置されているので、第２の面２０ｆ１と隣接する面２０ｆ３に形成された蛍光体２１を同程度に冷却することができる。すなわち、冷却装置が第２の面と隣接する面の一部に形成される構成に比べて、蛍光体を偏りなく冷却することができる。よって、蛍光体２１が高温になることを効率よく抑制することができる。

なお、本実施形態の発光素子２では、冷却装置２６が保護部材２５の外側であって、保護部材２５を挟んで媒体２０の第３の面２０ｆ２と対向する位置に配置されているが、これに限らない。例えば、冷却装置が保護部材の外側全体に配置されていてもよい。これにより、蛍光体２１が高温になることを確実に抑制することができる。

（第１変形例）
図１５は、図１４に対応した、本発明の第２実施形態に係る発光素子の第１変形例を示す断面図である。
図１５に示すように、本変形例に係る発光素子２Ａは、媒体２０Ａが断面視半円状になっている点で、上述の発光素子２と異なっている。その他の点は上述の構成と同様であるので、図２と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

図１５に示すように、発光素子２Ａは、光透過性の媒体２０Ａと、蛍光体２１Ａと、複数の粒子２２と、反射膜２３Ａと、保護部材２５Ａと、冷却装置２６と、を備えている。

媒体２０Ａは、半球状（断面視半円状）になっている。励起光の入射方向（Ｘ軸方向）に垂直な媒体２０Ａの断面の面積は、第２の面２０Ａｆ１から遠ざかるに従って徐々に小さくなっている。

本変形例の発光素子１Ａによれば、半球状（断面視半円状）の媒体２０Ａの外側の面に倣って蛍光体２１Ａ及び反射膜２３Ａが半球面状に配置される。よって、媒体２０Ａの第２の面２０Ａｆ１に向けて入射した光は粒子２１で拡散されて蛍光体２１Ａに入射しやすくなる。また、反射膜２３Ａの反射面で反射された蛍光が第２の面２０Ａｆ１に向けて反射されやすくなる。よって、第２の面２０Ａｆ１から蛍光を取り出しやすくなる。また、保護部材２５Ａにおいて媒体２０Ａの形状に基づいた抜き勾配が形成されるので、発光素子１Ａを作製することが容易となる。

本発明は、投写画像を観察する側から投写するフロント投写型プロジェクターに適用する場合にも、投写画像を観察する側とは反対の側から投写するリア投写型プロジェクターに適用する場合にも、適用することができる。

上記各実施形態においては、本発明の照明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、これに限らない。例えば、本発明の照明装置を他の光学機器（例えば、光ディスク装置、自動車のヘッドランプ、照明機器等）に適用することも可能である。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ，１Ｉ，２，２Ａ…発光素子、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｅ，１０Ｈ，２０，２０Ａ…媒体、１０ｆ１，１０Ａｆ１，１０Ｂｆ１，１０Ｃｆ１，１０Ｅｆ１，２０ｆ１，２０Ａｆ１…第２の面、１０ｆ２，１０Ａｆ２，１０Ｃｆ２，１０Ｅｆ２，２０ｆ２…第３の面、１０ｆ３，１０Ｃｆ３，１０Ｅｆ３，２０ｆ３，２０Ａｆ３…第１の面、１１，１１Ｃ，１１Ｅ，１１Ｈ，２１，２１Ａ…蛍光体、１２，１２Ａ，２２…粒子（光拡散部材）、１２Ｂ…光拡散板（光拡散部材）、１３ｆｒ，１５Ｇｆｒ，２３ｆｒ，２３Ａｆｒ…反射面、１４，１４Ｂ，１４Ｉ…波長選択反射膜、１５，１５Ｃ，１５Ｇ，１５Ｈ，１５Ｉ，２５，２５Ａ…保護部材、１５Ｈａ…第１の部材、１５Ｈｂ…第２の部材、１５Ｈｈ…隙間、１６，１６Ｉ，２６…冷却部材、１７…レンズ、３０…励起光源、４００Ｒ,４００Ｇ,４００Ｂ…液晶光変調装置（光変調装置）、６００…投写光学系、１０００…プロジェクター

Claims (19)

1. 複数の面を有する光透過性の媒体と、
   前記複数の面のうち第１の面に設けられた蛍光体と、
   前記複数の面のうち前記第１の面とは異なる第２の面に向けて入射した光を拡散して前記蛍光体に入射させる光拡散部材と、
   を備えていることを特徴とする発光素子。
2. 前記蛍光体の前記媒体と対向する面とは反対側には、前記蛍光体から放射された蛍光を前記媒体に向けて反射する反射面が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
3. 前記光拡散部材は、前記媒体の内部に分散された前記媒体の屈折率とは異なる屈折率を有する複数の粒子を含むことを特徴とする請求項２に記載の発光素子。
4. 前記媒体の前記第２の面に相対的に近い領域での前記粒子の密度は、前記媒体の前記第２の面から相対的に遠い領域での前記粒子の密度より小さいことを特徴とする請求項３に記載の発光素子。
5. 前記光拡散部材は、前記媒体の前記第２の面に配置された光拡散板を含むことを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の発光素子。
6. 前記媒体の前記光が入射する方向と直交する断面の面積は、前記第２の面から遠ざかるに従って徐々に大きくなっていることを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載の発光素子。
7. 前記媒体は、前記複数の面のうち前記第２の面と対向する第３の面に前記蛍光の出射面を有することを特徴とする請求項２〜６のいずれか一項に記載の発光素子。
8. さらに前記第３の面に配置された第２の蛍光体を有することを特徴とする請求項７に記載の発光素子。
9. 前記第３の面には、該第３の面から斜め方向に放射された前記蛍光の光路を前記第３の面と直交する方向に向けて屈折させるレンズが配置されていることを特徴とする請求項７または８に記載の発光素子。
10. 前記第２の面には、前記蛍光を反射する波長選択反射膜が配置されていることを特徴とする請求項２〜９のいずれか一項に記載の発光素子。
11. 前記第２の面が前記蛍光の出射面として機能することを特徴とする請求項２〜６のいずれか一項に記載の発光素子。
12. 前記蛍光体の前記媒体と対向する面とは反対側には、前記蛍光体を保護する保護部材が配置されていることを特徴とする請求項２〜１１のいずれか一項に記載の発光素子。
13. 前記保護部材の熱伝導率は、前記蛍光体の熱伝導率よりも大きいことを特徴とする請求項１２に記載の発光素子。
14. 前記保護部材を冷却する冷却装置が配置されていることを特徴とする請求項１２または１３に記載の発光素子。
15. 前記保護部材の前記蛍光体側の面は、前記反射面となっていることを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の発光素子。
16. 前記保護部材は、第１の部材と第２の部材とを含み、
    前記第１の部材と前記第２の部材との間には隙間が設けられていることを特徴とする請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の発光素子。
17. 前記媒体はガラスであることを特徴とする請求項２〜１６のいずれか一項に記載の発光素子。
18. 請求項２〜１７のいずれか一項に記載の発光素子と、
    前記発光素子の前記第２の面に励起光を入射させる励起光源と、
    を備え、
    前記発光素子において、前記光拡散部材によって拡散された光が入射する前記蛍光体の面積は、前記第２の面のうち前記励起光が照射される領域の面積よりも大きいことを特徴とする光源装置。
19. 請求項１８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情報に応じて変調する光変調装置と、
    前記光変調装置からの変調光を投写画像として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。

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