JP2017151350A - 波長変換装置、波長変換装置の製造方法、照明装置およびプロジェクター - Google Patents

Abstract

【課題】脆性が高い蛍光体層の破損を抑制できる、波長変換装置、照明装置およびプロジェクターを提供する。
【解決手段】回転装置と、回転装置により回転する基材と、基材に接着されるセラミック蛍光体層と、を備え、セラミック蛍光体層は、複数の蛍光体片からなり、複数の蛍光体片は、蛍光体片の端部のうち、隣り合う端部において、各々の蛍光特性が略同一である波長変換装置に関する。
【選択図】図１

Description

本発明は、波長変換装置、波長変換装置の製造方法、照明装置およびプロジェクターに関するものである。

近年、プロジェクター用の光源装置として、回転蛍光板を用いた照明装置が提案されている（例えば、下記特許文献１参照）。この回転蛍光板においては、蛍光体層が設けられた基板を回転させつつ、基板上の蛍光体層にレーザー光を照射して蛍光を発生させ、蛍光を含む照明光を生成している。

上述のように励起光として高強度のレーザー光を照射する場合、蛍光体層の温度が上昇することで温度消光と呼ばれる現象が生じ、蛍光の発光効率が低下するおそれがある。そこで、蛍光体層の熱抵抗を下げるようにバインダーとして熱伝導率の高い無機材料を用いることが考えられる。

特開２０１０−２５６４５７号公報

しかしながら、バインダーとして無機材料を用いた蛍光体層は脆性を有することから、該蛍光体層が設けられる基板の変形、組み立て時に生じる負荷や、光源装置駆動時に生じる熱応力により破損するおそれがあった。

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、脆性を有する蛍光体層の破損を抑制できる、波長変換装置、波長変換装置の製造方法、照明装置およびプロジェクターを提供することを目的とする。

本発明の第１態様に従えば、回転装置と、前記回転装置により回転する基材と、前記基材に接着されるセラミック蛍光体層と、を備え、前記セラミック蛍光体層は、複数の蛍光体片からなり、前記複数の蛍光体片は、前記蛍光体片の端部のうち、隣り合う前記端部において、各々の蛍光特性が略同一である波長変換装置が提供される。

第１態様に係る波長変換装置によれば、分割された蛍光体片が独立して挙動できるため、基材が初期的に持つ撓み（ソリ）、組み立て時にかかる負荷、或いは、蛍光生成時に生じる熱応力によって生じる基材の変形の影響を受け難い。そのため、脆性の高いセラミック蛍光体層の破損を抑制できる。
ここで、一つのセラミック蛍光体材料を分割し、分割前と同一の配置で基材に接着すると、隣り合う蛍光体片の端部各々の蛍光特性が略同一となる。
したがって、第１態様に係る波長変換装置は、一つのセラミック蛍光体材料を分割し、分割前と同一の配置することで形成したセラミック蛍光体層を備えたものとなるので、蛍光体片間の蛍光特性の差が抑制されるため、色ムラの少ない品質の高い蛍光を生成することができる。

上記第１態様において、前記複数の蛍光体片は、前記蛍光体片の端部のうち、隣り合う前記端部において、各々の高さが略同一であるのが好ましい。
一つのセラミック蛍光体材料を分割し、分割前と同一の配置で基材に接着すると、隣り合う蛍光体片の端部各々の高さが略同一となる。したがって、本発明を採用すれば、一つのセラミック蛍光体材料を分割し、分割前と同一の配置することで形成したセラミック蛍光体層を備えた波長変換装置を実現できる。

上記第１態様において、前記複数の蛍光体片は光散乱特性を有し、前記蛍光体片の端部のうち、隣り合う前記端部において、各々の光散乱特性が略同一であるのが好ましい。
一つのセラミック蛍光体材料を分割し、分割前と同一の配置で基材に接着すると、隣り合う蛍光体片の端部各々の光散乱特性が略同一となる。したがって、本発明を採用すれば、一つのセラミック蛍光体材料を分割し、分割前と同一の配置することで形成したセラミック蛍光体層を備えた波長変換装置を実現できる。
また、蛍光体片間の光散乱特性の差が小さいため、明るさムラが少ない品質の高い蛍光を生成することができる。

本発明の第２態様に従えば、回転装置と、前記回転装置により回転する基材と、前記基材に接着されるセラミック蛍光体層と、を備え、前記セラミック蛍光体層は、複数に分割された蛍光体片からなり、前記複数の蛍光体片は、一つのセラミック蛍光体材料を分割し、分割前と同一の配置で前記基材に接着されている波長変換装置が提供される。

第２態様に係る波長変換装置によれば、分割された蛍光体片が独立して挙動できるため、基材が初期的に持つ撓み（ソリ）、組み立て時にかかる負荷、或いは、蛍光生成時に生じる熱応力によって生じる基材の変形の影響を受け難い。そのため、脆性の高いセラミック蛍光体層の破損を抑制できる。
また、一つのセラミック蛍光体材料を分割し、分割前と同一の配置することで形成したセラミック蛍光体層を備えるので、蛍光体片間の蛍光特性の差が抑制されるため、色ムラの少ない品質の高い波長変換装置を実現できる。

本発明の第３態様に従えば、回転装置と、前記回転装置により回転する基材と、前記基材に接着されるセラミック蛍光体層と、を備える波長変換装置の製造方法において、一つのセラミック蛍光体材料を分割して複数の蛍光体片を形成する分割工程と、前記複数の蛍光体片を分割前と同一の配置で前記基材に接着して前記セラミック蛍光体層を形成する接着工程と、を含む波長変換装置の製造方法が提供される。

第３態様に係る波長変換装置の製造方法によれば、一つのセラミック蛍光体材料を分割し、分割前と同一の配置で基材に接着することで、隣り合う蛍光体片の端部各々の蛍光特性が略同一となるセラミック蛍光体層を形成することができる。よって、蛍光体片間の蛍光特性の差が抑制されるため、色ムラの少ない品質の高い波長変換装置を実現できる。
また、一つのセラミック蛍光体材料を分割し、分割前と同一の配置することで形成したセラミック蛍光体層を備えるので、蛍光体片間の蛍光特性の差が抑制されるため、色ムラの少ない品質の高い波長変換装置を実現できる。

本発明の第４態様に従えば、光源と、前記光源から射出された光を受けて異なる波長帯の光を射出する、上記第１態様又は第２態様に係る波長変換装置と、を備える照明装置が提供される。

第４態様に係る照明装置によれば、色ムラの少ない波長変換装置を備えるので、色ムラを抑制した品質の高い光を照射できる。

本発明の第５態様に従えば、上記第４態様に係る照明装置と、前記照明装置からの照明光を画像情報に応じて変調することにより画像光を形成する光変調装置と、前記画像光を投射する投射光学系と、を備えるプロジェクターが提供される。

第５態様に係るプロジェクターは、上記第４態様に係る照明装置を備えるので、色ムラが低減された明るく画像品質に優れた表示を行うことができる。

プロジェクターの光学系を示す上面図。 回転蛍光板の平面構成図。 図２のＡ−Ａ線矢視による断面図。 図２のＢ−Ｂ線矢視による断面図。 蛍光体素子の製造工程を示す図。 セラミック蛍光体材料の周方向における厚みの変化を示した図。 セラミック蛍光体材料の周方向における蛍光特性の変化を示した図。 セラミック蛍光体材料の周方向における光散乱特性の変化を示した図。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

本実施形態に係るプロジェクターの一例について説明する。本実施形態のプロジェクターは、スクリーン（被投写面）上にカラー映像を表示する投写型画像表示装置である。

図１は、本実施形態に係るプロジェクター１の光学系を示す上面図である。
プロジェクター１は、図１に示すように、第１照明装置１００、第２照明装置１０２、色分離導光光学系２００、赤色光、緑色光、青色光の各色光に対応した液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ、クロスダイクロイックプリズム５００及び投写光学系６００を備える。

第１照明装置１００は、第１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、回転蛍光板（波長変換装置）３０、第１レンズアレイ１２０、第２レンズアレイ１３０、偏光変換素子１４０及び重畳レンズ１５０を備える。

第１光源１０は、励起光としてレーザー光からなる第１の波長帯の青色光（発光強度のピーク：約４４５ｎｍ）Ｅを射出する半導体レーザー（発光素子）からなる。第１光源１０は、１つの半導体レーザーからなるものであってもよいし、多数の半導体レーザーからなるものであってもよい。
なお、第１光源１０は、４４５ｎｍ以外の波長（例えば、４６０ｎｍ）の青色光を射出する半導体レーザーを用いることもできる。

本実施形態において、第１光源１０は、光軸ａｘが照明光軸１００ａｘと直交するように配置されている。
コリメート光学系７０は、第１レンズ７２と、第２レンズ７４とを備え、第１光源１０からの光を略平行化する。第１レンズ７２及び第２レンズ７４は、凸レンズからなる。

ダイクロイックミラー８０は、コリメート光学系７０からコリメート集光光学系９０までの光路中に、第１光源１０の光軸及び照明光軸１００ａｘ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８０は、青色光を反射し、赤色光及び緑色光を含む黄色の蛍光を通過させる。

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Ｅを略集光した状態で回転蛍光板３０の蛍光体素子４２に入射させる機能と、回転蛍光板３０から射出される蛍光を略平行化する機能とを有する。コリメート集光光学系９０は、第１レンズ９２及び第２レンズ９４を備える。第１レンズ９２及び第２レンズ９４は、凸レンズからなる。

第２照明装置１０２は、第２光源７１０、集光光学系７６０、散乱板７３２及びコリメート光学系７７０と、を備える。

第２光源７１０は、上記第１照明装置１００の第１光源１０と同一の半導体レーザーから構成される。
集光光学系７６０は、第１レンズ７６２及び第２レンズ７６４を備える。集光光学系７６０は、第２光源７１０からの青色光を散乱板７３２付近に集光する。第１レンズ７６２及び第２レンズ７６４は、凸レンズからなる。

散乱板７３２は、第２光源７１０からの青色光Ｂを散乱し、回転蛍光板３０から射出される蛍光Ｙの配光分布に似た配光分布を有する青色光Ｂとする。散乱板７３２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。

コリメート光学系７７０は、第１レンズ７７２と、第２レンズ７７４とを備え、散乱板７３２からの光を略平行化する。第１レンズ７７２及び第２レンズ７７４は、凸レンズからなる。

本実施形態において、第２照明装置１０２からの青色光Ｂはダイクロイックミラー８０で反射され、回転蛍光板３０から射出されダイクロイックミラー８０を透過した蛍光Ｙと合成されて白色光Ｗとなる。当該白色光Ｗは第１レンズアレイ１２０に入射する。

図２は回転蛍光板３０の平面構成図である。
回転蛍光板３０は、図１及び図２に示すように、モーター（回転装置）５０と、円板（基材）４０と、反射膜４１と、蛍光体素子４２と、を備える。
円板４０は、モーター５０により回転可能である。蛍光体素子４２は、円板４０の上面４０ａの周方向に沿って略リング状に設けられている。モーター５０は円板４０の下面４０ｂ側に配置され、その回転軸５０ａは円板４０に取り付けられている。

蛍光体素子４２は、第１光源１０からの青色光Ｅによって励起されて第２の波長帯の蛍光Ｙを射出する。蛍光体素子４２の青色光Ｅが入射する面は、蛍光Ｙが射出される射出面でもある。蛍光Ｙは、赤色光及び緑色光を含む黄色の光である。蛍光体素子４２の表面には、青色光Ｅにおける蛍光体素子４２の表面での反射を防止するための反射防止膜４５が設けられている。

本実施形態において、蛍光体素子４２にはレーザー光からなる青色光Ｅが入射するため、該蛍光体素子４２において熱が発生する。本実施形態では、円板４０を回転させることで、蛍光体素子４２における青色光Ｅの入射位置を順次変化させている。これにより、蛍光体素子４２の同じ部分に青色光Ｂが集中的に照射されて劣化するといった不具合の発生を防止している。

本実施形態では、蛍光体素子４２としてセラミック蛍光層を用いることで、蛍光体素子４２の温度上昇を抑制し、温度消光と呼ばれる発光不良の発生を抑制している。これにより、高い蛍光Ｙの発光効率を得ることが可能となっている。

具体的に本実施形態において、蛍光体素子４２は、バルク状（塊状）のＹＡＧ系蛍光体である（Ｙ，Ｇｄ）_３（Ａｌ，Ｇａ）_５Ｏ_１２：Ｃｅから構成される。蛍光体素子４２は、内部に設けられた多数の気孔により光散乱特性を有したものとなっている。

図３は図２のＡ−Ａ線矢視による断面図である。図３に示すように、本実施形態において、反射膜４１は、円板４０の表面にスパッタや蒸着により設けられたアルミニウム或いは銀により構成され、蛍光Ｙを高い効率で反射するように設計されている。所望の反射特性の反射膜４１を良好に形成するためには、円板４０の上面４０ａが高い精度の平面粗さを持っている必要がある。
本実施形態では、上面４０ａのうち少なくとも反射膜４１の形成領域が鏡面加工されている。これにより反射膜４１は、蛍光Ｙの大部分を図３の上方向（円板４０とは反対側）に向けて良好に反射するため、回転蛍光板３０は青色光Ｅが入射する側と同じ側に向けて蛍光Ｙを射出可能となっている。

本実施形態において、円板４０は放熱性に優れた金属製（例えば、アルミニウム製）の円板から構成され、該円板４０を介して蛍光体素子４２から熱を放熱可能となっている。円板４０は、蛍光体素子４２が発する熱を放熱するために該蛍光体素子４２の外径よりも大きな直径を有している。

なお、モーター５０の回転負荷を低減させるためには、円板４０としてなるべく軽いものを用いるのが望ましい。本実施形態では、円板４０の材料として薄くて軽い金属としてアルミニウム製の板状材を用いている。一般にアルミニウム製の板状材は圧延材（ロール材）から構成されるため、少なからずソリを有してしまう。本実施形態では、レベラーを用いてロール材のソリを矯正し、プレス加工により円板４０を形成している。

蛍光体素子４２は、接着層４４を介して円板４０の上面４０ａ（反射膜４１）に接着されている。接着層４４としては、可視光帯域で高い透光性と、耐熱性（例えば、１５０℃程度の温度下にて劣化（透光性、粘着性、硬化等）し難い）とを有するシリコン系接着剤が用いられる。

ところで、円板４０は、回転蛍光板３０の組み立て時に負荷がかかったり、回転蛍光板３０を使用する際に生じる熱応力がかかることがある。このとき、円板４０に変形が生じることで、円板４０の上面４０ａに接着された蛍光体素子４２にも応力がかかる。

また、円板４０は上述のようにソリを矯正した状態で形成されるものの、僅かにソリが残ることもあり得る。この場合、円板４０の上面４０ａに接着された蛍光体素子４２にソリによる応力がかかる。

セラミック蛍光体層からなる本実施形態の蛍光体素子４２は脆性を有するため、上述のように応力がかかると破損するおそれがある。

図４は図２のＢ−Ｂ線矢視による断面図である。なお、図４においては、図を見易くするため、円板４０及び蛍光体素子４２のみを図示しており、その他の構成の図示を省略している。また、図４において、隣り合う蛍光体片４２Ａ及び蛍光体片４２Ｂの各端部をそれぞれ端部４２Ａ２及び端部４２Ｂ１とし、隣り合う蛍光体片４２Ｂ及び蛍光体片４２Ｃの各端部をそれぞれ端部４２Ｂ２及び端部４２Ｃ１とし、隣り合う蛍光体片４２Ａ及び蛍光体片４２Ｃの各端部をそれぞれ端部４２Ｃ２及び端部４２Ａ１とする。

図４に示すように、本実施形態の蛍光体素子４２は、複数（３つ）の蛍光体片４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃから構成されている。各蛍光体片４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃは互いに独立している。蛍光体素子４２は、後述のように、一つの蛍光体材料を分割することで形成されたものである。

本実施形態の蛍光体素子４２によれば、リング状の蛍光体素子を用いる場合に比べて、分割された蛍光体片４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃが円板４０上にてそれぞれ独立に挙動できるので、組み立て時にかかる負荷、蛍光生成時に生じる熱応力、或いはソリによる円板４０の変形の影響を受け難くなる。そのため、脆性を有するセラミック蛍光体からなる蛍光体素子４２の破損を抑制できる。

ここで、回転蛍光板３０の製造方法の一例について説明する。
まず、蛍光体素子４２を形成するためのセラミック蛍光体材料を準備する。
具体的に、ＹＡＧ：Ｃｅの原材料、Ｙ_２Ｏ_３、ＣｅＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３及び助剤の計量を行った後、原材料、助剤、分散剤（エタノール）、有機バインダーを合わせてスラリーを作成する。
続いて、撹拌したスラリーを造粒乾燥、例えば、スプレーコーターを用いて原材料、助剤、バインダーからなる微細粒子の形に乾燥する。続いて、乾燥物を円柱状の内穴を有する円筒形状になるように型で成形し、脱脂工程によりバインダー成分を飛ばした後、焼結することでバルク蛍光体を形成する。このようにして形成されたバルク蛍光体は、脱脂工程により内部に多数の気孔が形成されるため、該気孔によって光散乱特性を有したものとなる。

続いて、バルク蛍光体を加工し、円筒形状の内径及び外径を所定値に加工する。そして、円筒状のバルク蛍光体をスライスすることでリング状のセラミック蛍光体材料を形成する。続いて、リング状のセラミック蛍光体材料を研削及び研磨することで、所定の厚み及び所定の平面度に加工する。続いて、研削及び研磨後のセラミック蛍光体材料の表面に例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）とフッ化マグネシウム（ＭｇＦ_２）とを積層することで上記反射防止膜４５を形成する。
以上の工程により、セラミック蛍光体材料が得られる。

続いて、上述の工程により得たセラミック蛍光体材料から上記蛍光体素子４２を製造する。図５は蛍光体素子４２の製造工程を示す図である。

まず、図５に示すように、一つのセラミック蛍光体材料１４２を分割する分割工程を行う。分割工程では、セラミック蛍光体材料１４２を例えばレーザー加工等により切断する。なお、分割工程において、セラミック蛍光体材料１４２に対して意図的に外力を加えて割っても良い。本実施形態においては、分割工程によりセラミック蛍光体材料１４２を３つに分割することで上記蛍光体片４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃを形成する。

続いて、蛍光体片４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃを分割前と同一の配置で接着層４４（図３参照）を介して円板４０に接着する。なお、円板４０の上面４０ａには反射膜４１を予め形成しておく。
ここで、分割前と同一の配置とは、リング状のセラミック蛍光体材料１４２を構成していた時と同じ配置を意味し、各蛍光体片４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃの位置関係が変化しないことを意味する。

このようにして円板４０の上面４０ａには、一つのセラミック蛍光体材料１４２を分割し、分割前の配置順で配置された蛍光体片４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃからなる蛍光体素子４２が接着されたものとなる。
最後に、円板４０の下面４０ｂにモーター５０（図３参照）を取り付けることで本実施形態の回転蛍光板３０が製造される。

以上のように、本実施形態の回転蛍光板３０の蛍光体素子４２は、単に複数の蛍光体片を組み合わせて構成されたものではなく、上述のように一つのセラミック蛍光体材料１４２を分割し、分割前の配置順で円板４０に接着した蛍光体片４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃにより構成されたものである。

ここで、比較例として、個別に用意した複数の蛍光体片をリング状に円板４０上に並べて配置することで形成した蛍光体素子について検討する。個別に用意したと蛍光体片は、本実施形態のように一つのセラミック蛍光体材料を分割したものではないことを意味する。比較例の蛍光体素子は、例えば、各蛍光体片のうち隣り合う蛍光体片の端部同士の厚みの差が比較的に大きくなる。これは、各蛍光体片の製造バラツキによるものと考えられる。

これに対し、本実施形態の蛍光体片４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃは、セラミック蛍光体材料１４２において一体化されていた時の順番で円板４０上に配置されるため、セラミック蛍光体材料１４２における周方向での厚みの変化がそのまま引き継がれている。

図６はセラミック蛍光体材料１４２の周方向における厚みの変化を示した図である。図６に示すように、セラミック蛍光体材料１４２の厚みの変化が連続的なものであり、その変化幅Ｈは例えば１０μｍ程度となる。

したがって、図６に示すように、隣り合う蛍光体片４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃの端部同士の厚みの差は非常に小さいものとなることから、隣り合う端部同士の厚みは略同一とみなすことができる。

つまり、本実施形態において、隣り合う蛍光体片４２Ａ，４２Ｂの端部４２Ａ２，４２Ｂ１各々（図４参照）の厚みは略同一となる。同様に、隣り合う蛍光体片４２Ｂ，４２Ｃの端部４２Ｂ２，４２Ｃ１各々（図４参照）の厚みは略同一となり、隣り合う蛍光体片４２Ｃ，４２Ａの端部４２Ｃ２，４２Ａ１各々（図４参照）の厚みは略同一となる。

また、比較例の蛍光体素子は、例えば、隣り合う蛍光体片の端部同士の蛍光特性の差が比較的大きくなる。ここで、蛍光特性とは、例えば、青色光Ｅによって励起された際の蛍光発光量を意味する。

本実施形態の蛍光体片４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃは、上述のようにセラミック蛍光体材料１４２において一体化されていた時の順番で配置されるため、セラミック蛍光体材料１４２における周方向での蛍光特性の変化がそのまま引き継がれている。

図７はセラミック蛍光体材料１４２の周方向における蛍光特性の変化を示した図である。図７に示すように、セラミック蛍光体材料１４２の蛍光特性の変化が連続的な変化幅Ｈ１を有したものとなっている。

したがって、図７に示すように、隣り合う蛍光体片４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃの端部同士の蛍光特性の差は非常に小さいものとなることから、隣り合う端部同士の蛍光特性は略同一とみなすことができる。

つまり、本実施形態において、隣り合う蛍光体片４２Ａ，４２Ｂの端部４２Ａ２，４２Ｂ１各々（図５参照）の蛍光特性は略同一となる。同様に、隣り合う蛍光体片４２Ｂ，４２Ｃの端部４２Ｂ２，４２Ｃ１各々（図５参照）の蛍光特性は略同一となり、隣り合う蛍光体片４２Ｃ，４２Ａの端部４２Ｃ２，４２Ａ１各々（図５参照）の蛍光特性は略同一となる。

また、比較例の蛍光体素子は、例えば、隣り合う蛍光体片の端部同士の光散乱特性の差が比較的大きくなる。ここで、光散乱特性とは、例えば、蛍光体中に含まれる気孔の含有量を意味する。

本実施形態の蛍光体片４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃは、上述のようにセラミック蛍光体材料１４２において一体化されていた時の順番で配置されるため、セラミック蛍光体材料１４２における周方向での光散乱特性の変化がそのまま引き継がれている。

図８はセラミック蛍光体材料１４２の周方向における光散乱特性の変化を示した図である。図８に示すように、セラミック蛍光体材料１４２の光散乱特性の変化が連続的な変化幅Ｈ２を有したものとなっている。

したがって、図８に示すように、隣り合う蛍光体片４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃの端部同士の光散乱特性の差は非常に小さいものとなることから、隣り合う端部同士の光散乱特性は略同一とみなすことができる。

つまり、本実施形態において、隣り合う蛍光体片４２Ａ，４２Ｂの端部４２Ａ２，４２Ｂ１各々（図５参照）の光散乱特性は略同一となる。同様に、隣り合う蛍光体片４２Ｂ，４２Ｃの端部４２Ｂ２，４２Ｃ１各々（図５参照）の光散乱特性は略同一となり、隣り合う蛍光体片４２Ｃ，４２Ａの端部４２Ｃ２，４２Ａ１各々（図５参照）の光散乱特性は略同一となる。

以上のように本実施形態の回転蛍光板３０によれば、組み立て時にかかる負荷、蛍光生成時に生じる熱応力、或いはソリによる円板４０の変形の影響を蛍光体素子４２が受け難くすることができる。よって、脆性を有するセラミック蛍光体材料からなる蛍光体素子４２の破損を抑制できる。

また、本実施形態の回転蛍光板３０では、円板４０の回転に伴って蛍光体素子４２に対する青色光Ｅの入射位置が変化している。
これに対し、隣り合う蛍光体片４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃの端部同士の蛍光特性及び光散乱特性が略同一となっているため、蛍光体片４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃの境界において蛍光の発光量がばらつくことが無い。
よって、回転蛍光板３０は、色ムラ及び明るさムラが低減された蛍光Ｙを生成できる。

図１に戻って、第１レンズアレイ１２０は、ダイクロイックミラー８０からの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１２２を有する。複数の第１小レンズ１２２は、照明光軸１００ａｘと直交する面内にマトリクス状に配列されている。

第２レンズアレイ１３０は、第１レンズアレイ１２０の複数の第１小レンズ１２２に対応する複数の第２小レンズ１３２を有する。第２レンズアレイ１３０は、重畳レンズ１５０とともに、第１レンズアレイ１２０の各第１小レンズ１２２の像を液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域近傍に結像させる。複数の第２小レンズ１３２は照明光軸１００ａｘに直交する面内にマトリクス状に配列されている。

偏光変換素子１４０は、第１レンズアレイ１２０により分割された各部分光束を、直線偏光光に変換する。偏光変換素子１４０は、偏光分離層と、反射層と、位相差板とを有している。偏光分離層は、回転蛍光板３０からの光に含まれる偏光成分のうち一方の直線偏光成分をそのまま透過させるとともに他方の直線偏光成分を反射層に向けて反射させる。
反射層は、偏光分離層で反射された他方の直線偏光成分を照明光軸１００ａｘに平行な方向に反射する。位相差板は、反射層で反射された他方の直線偏光成分を一方の直線偏光成分に変換する。

重畳レンズ１５０は、偏光変換素子１４０からの各部分光束を集光して液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域近傍で互いに重畳させる。第１レンズアレイ１２０、第２レンズアレイ１３０及び重畳レンズ１５０は、回転蛍光板３０からの光の面内光強度分布を均一にするインテグレーター光学系を構成する。

色分離導光光学系２００は、ダイクロイックミラー２１０，２２０、反射ミラー２３０，２４０，２５０及びリレーレンズ２６０，２７０を備える。色分離導光光学系２００は、第１照明装置１００および第２照明装置１０２からの白色光Ｗを赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ及び青色光ＬＢに分離し、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ及び青色光ＬＢをそれぞれが対応する液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂに導光する。
色分離導光光学系２００と、液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂとの間には、フィールドレンズ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂが配置されている。

ダイクロイックミラー２１０は、赤色光成分を通過させ、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である。
ダイクロイックミラー２２０は、緑色光成分を反射して、青色光成分を通過させるダイクロイックミラーである。
反射ミラー２３０は、赤色光成分を反射する反射ミラーである。
反射ミラー２４０，２５０は青色光成分を反射する反射ミラーである。

ダイクロイックミラー２１０を通過した赤色光は、反射ミラー２３０で反射され、フィールドレンズ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、ダイクロイックミラー２２０でさらに反射され、フィールドレンズ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。
ダイクロイックミラー２２０を通過した青色光は、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、フィールドレンズ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。

液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ各々は、入射された色光を画像情報に応じて変調して各色光に対応する画像を形成するものである。なお、図示を省略したが、各フィールドレンズ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂと各液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂとの間には、それぞれ入射側偏光板が配置され、各液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，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る。

クロスダイクロイックプリズム５００は、各液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂから射出された各画像光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、直角プリズム同士を貼り合わせた略Ｘ字状の界面には、誘電体多層膜が形成されている。

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。

以上述べたように、本実施形態によれば、応力の影響を受け難く、破損（割れ）が抑制された蛍光体素子４２を備えた回転蛍光板３０を実現できる。
この回転蛍光板３０は、色ムラ及び明るさムラが低減された蛍光Ｙを生成するので、該回転蛍光板３０を含む第１照明装置１００によれば、色ムラ及び明るさムラが低減された白色光Ｗを生成できる。
また、第１照明装置１００を備えたプロジェクター１は、耐久性に優れ、明るく良質な画像を表示することができる信頼性の高いものとなる。

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、蛍光体素子４２が三つの蛍光体片４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃから構成される場合を例に挙げたが、蛍光体素子４２が四つ以上の蛍光体片から構成されていても良い。

また、上記実施形態では、反射型の回転蛍光板を備えた照明装置の例を挙げたが、透過型の回転蛍光板を備えた照明装置であってもよい。この場合、回転蛍光板の基材は光透過性を有するガラス等から構成される。ガラスは表面に反射膜等を設けることでソリが生じることがある。そこで、本発明を採用すれば、ソリが生じたガラス基材からなる回転蛍光板においても蛍光体素子４２の破損を抑制することができる。

上記実施形態では、３つの液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂを備えるプロジェクター１を例示したが、１つの光変調装置でカラー映像を表示するプロジェクターに適用することも可能である。また、光変調装置として、デジタルミラーデバイスを用いたプロジェクターに適用してもよい。

また、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。

１…プロジェクター、１０…第１光源（光源）、３０…回転蛍光板（波長変換装置）、４０…円板（基材）、４２…蛍光体素子（セラミック蛍光体層）、４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ…蛍光体片、４２Ａ１，４２Ｂ１，４２Ｃ１，４２Ａ２，４２Ｂ２，４２Ｃ２…端部、５０…モーター（回転装置）、１００…第１照明装置（照明装置）、４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ…液晶光変調装置（光変調装置）、６００…投写光学系。

Claims (7)

1. 回転装置と、
   前記回転装置により回転する基材と、
   前記基材に接着されるセラミック蛍光体層と、を備え、
   前記セラミック蛍光体層は、複数の蛍光体片からなり、
   前記複数の蛍光体片は、前記蛍光体片の端部のうち、隣り合う前記端部において、各々の蛍光特性が略同一である
   波長変換装置。
2. 前記複数の蛍光体片は、前記蛍光体片の端部のうち、隣り合う前記端部において、各々の高さが略同一である
   請求項１に記載の波長変換装置。
3. 前記複数の蛍光体片は光散乱特性を有し、前記蛍光体片の端部のうち、隣り合う前記端部において、各々の光散乱特性が略同一である
   請求項１又は２に記載の波長変換装置。
4. 回転装置と、
   前記回転装置により回転する基材と、
   前記基材に接着されるセラミック蛍光体層と、を備え、
   前記セラミック蛍光体層は、複数に分割された蛍光体片からなり、
   前記複数の蛍光体片は、一つのセラミック蛍光体材料を分割し、分割前と同一の配置で前記基材に接着されている
   波長変換装置。
5. 回転装置と、前記回転装置により回転する基材と、前記基材に接着されるセラミック蛍光体層と、を備える波長変換装置の製造方法において、
   一つのセラミック蛍光体材料を分割して複数の蛍光体片を形成する分割工程と、
   前記複数の蛍光体片を分割前と同一の配置で前記基材に接着して前記セラミック蛍光体層を形成する接着工程と、を含む
   波長変換装置の製造方法。
6. 光源と、
   前記光源から射出された光を受けて異なる波長帯の光を射出する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の波長変換装置と、を備える
   照明装置。
7. 請求項６に記載の照明装置と、
   前記照明装置からの照明光を画像情報に応じて変調することにより画像光を形成する光変調装置と、
   前記画像光を投射する投射光学系と、を備える
   プロジェクター。

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