JP2019174512A - 波長変換装置、照明装置およびプロジェクター - Google Patents

Abstract

【課題】熱応力による波長変換層の破損が生じにくい波長変換装置を提供する。【解決手段】本発明の波長変換装置は、第１面を有し、回転軸の周りに回転可能とされた基材と、励起光が照射された際に励起光を励起光の波長帯とは異なる波長帯の光に波長変換するセラミック蛍光体を含む波長変換層と、波長変換層を基材に接合する接合層と、を備える。波長変換層は、回転軸の周囲に開口を有する円環状であって、第１面に対向する第２面を有し、第１面と第２面との間において、波長変換層の幅方向の中心よりもいずれか一方の端部側の領域に接合層が設けられ、接合層が設けられていない領域に空気層が設けられている。【選択図】図４

Description

本発明は、波長変換装置、照明装置およびプロジェクターに関する。

近年、プロジェクター用の照明装置として、回転蛍光板等の波長変換装置を用いた照明装置が提案されている。回転蛍光板は、蛍光体層が設けられた基板が回転した状態で、蛍光体層に励起光が照射されることにより蛍光を発生させ、蛍光を含む照明光を生成する。下記の特許文献１には、回転蛍光板を備えた照明装置が開示されている。この回転蛍光板においては、蛍光体を含む波長変換層が接着剤によって基材に固定されている。

国際公開第２０１７／０７３０３５号

特許文献１の回転蛍光板において、波長変換層に励起光が照射された際に熱が発生して波長変換層の温度が上昇し、波長変換効率が低下する場合がある。そこで、波長変換効率を低下させないように、熱伝導率の高い金属で構成された基材に波長変換層を固定し、基材を回転させることによって波長変換層を冷却する構成が採用される。

ところが、波長変換層の材料としてセラミック蛍光体を用いた場合、セラミック蛍光体と金属との線膨張係数の差が大きいため、波長変換層に熱応力が発生し、波長変換層の破損が生じるおそれがある。近年、プロジェクターの高輝度化や小型化に伴って、波長変換層に照射される励起光の強度が上昇する傾向にある。これにより、波長変換層に生じる熱応力がさらに増大し、上記の問題がより顕著になっている。

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って、熱応力による波長変換層の破損が生じにくい波長変換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、上記の波長変換装置を備え、信頼性に優れた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、上記の照明装置を備え、信頼性に優れたプロジェクターを提供することを目的の一つとする。

上記の目的を達成するために、本発明の一つの態様の波長変換装置は、第１面を有し、回転軸の周りに回転可能とされた基材と、励起光が照射された際に前記励起光を前記励起光の波長帯とは異なる波長帯の光に波長変換するセラミック蛍光体を含む波長変換層と、前記波長変換層を前記基材に接合する接合層と、を備え、前記波長変換層は、前記回転軸の周囲に開口を有する円環状であって、前記第１面に対向する第２面を有し、前記第１面と前記第２面との間において、前記波長変換層の幅方向の中心よりもいずれか一方の端部側の領域に前記接合層が設けられ、前記接合層が設けられていない領域に空気層が設けられていることを特徴とする。

本発明の一つの態様の波長変換装置において、波長変換層は、幅方向の中心よりもいずれか一方の端部側の領域が接合層により基材に接合され、接合層が設けられていない領域が空気層を挟んで基材から離間している。そのため、波長変換層に励起光が照射され、波長変換層が熱膨張しようとする際に、波長変換層のうち、接合層が設けられていない側の領域が自由に変形できる。これにより、波長変換層に生じる熱応力が緩和され、波長変換層の破損が生じにくい波長変換装置を提供することができる。

また、本発明の一つの態様の波長変換装置によれば、波長変換層の破損を抑制できるため、波長変換層を照射する励起光の光量を増やすことができる。また、従来の波長変換装置では、波長変換層の第２面の全ての領域に接合層が設けられ、波長変換層と基材とが接合されていたため、波長変換層に生じる熱応力は接合層の厚さに依存し、波長変換層の破損を抑制するためには接合層の厚さの管理が重要であった。これに対して、本発明の一つの態様の波長変換装置によれば、空気層によって波長変換層に生じる熱応力が緩和されるため、接合層の厚さの管理に余裕を持たせることができる。

本発明の一つの態様の波長変換装置において、前記基材は、金属を含む材料で構成されていてもよい。

基材が金属を含む材料で構成されている場合、基材と波長変換層との線膨張係数の差が大きく、波長変換層に生じる応力がより大きくなるが、本発明の一つの態様の構成によれば、波長変換層の破損を抑制することができる。

本発明の一つの態様の波長変換装置において、前記第２面は、前記開口に沿った内周部と、前記内周部よりも前記幅方向の外側に位置する外周部と、を有し、前記接合層は、前記内周部に設けられ、前記空気層は、前記外周部に設けられていてもよい。

この構成によれば、接合層が外周部に設けられる場合と比べて、接合層に用いる接着材の量を少なくすることができる。また、波長変換層が熱膨張する際には外周部が外側に膨張しやすいが、波長変換層の外周部が基材から離間しているため、波長変換層の熱応力を効果的に低減することができる。

本発明の一つの態様の波長変換装置において、前記第２面は、前記開口に沿った内周部と、前記内周部よりも前記幅方向の外側に位置する外周部と、を有し、前記接合層は、前記外周部に設けられ、前記空気層は、前記内周部に設けられていてもよい。

この構成によれば、接合層が内周部に設けられる場合と比べて、接合面積が広くなる。これにより、波長変換層が基材に強固に接合されるとともに、接合層を介した波長変換層から基材への熱の伝達量が多くなり、波長変換層を効率良く冷却することができる。

本発明の一つの態様の波長変換装置において、前記第１面の法線方向から見て、前記接合層は、前記波長変換層において前記励起光が照射される照射領域とは異なる領域に設けられていてもよい。

この構成によれば、接合層に励起光が直接照射されることが抑制されるため、光による接合層の劣化を抑制することができる。

本発明の一つの態様の波長変換装置は、前記基材を前記回転軸の周りに回転させる回転装置を備えていてもよい。

この構成によれば、回転装置によって、波長変換層上での励起光の照射位置を時間的に変化させることができるため、熱応力による波長変換層の破損をさらに抑制することができる。

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装置と、前記波長変換装置に向けて前記励起光を射出する光源と、を備えたことを特徴とする。

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装置を備えているため、信頼性に優れる。

本発明の一つの態様の照明装置において、前記空気層は、前記励起光の照射領域に対応した位置に設けられ、前記第１面は、前記第２面から射出された光を反射する反射層を備えていてもよい。

この構成によれば、第１面と第２面との間の空間において、励起光の照射領域に対応する位置に空気層が設けられているため、励起光の照射領域に対応する位置に接合層が設けられている場合と比べて、波長変換層と空間との界面の屈折率差が大きくなり、界面（波長変換層の第２面）での反射量が多くなる。その結果、励起光および蛍光の吸収が発生する反射層への到達光量が低下するため、波長変換装置の光取り出し効率が向上する。

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、前記照明装置からの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装置と、を備えたことを特徴とする。

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、信頼性に優れる。

第１実施形態のプロジェクターの概略構成図である。 第１実施形態の波長変換装置の斜視図である。 波長変換装置の平面図である。 図３のIV−IV線に沿う断面図である。 第２実施形態の波長変換装置の断面図である。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１〜図４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。

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（被投射面）上にカラー映像を表示する投射型画像表示装置である。プロジェクターは、赤色光、緑色光、青色光の各色光に対応した３つの光変調装置を備える。プロジェクターは、照明装置の光源として、高輝度・高出力な光が得られる半導体レーザーを備える。

図１は、本実施形態に係るプロジェクター１の光学系を示す概略図である。
図１に示すように、プロジェクター１は、第１照明装置１００と、第２照明装置１０２と、色分離導光光学系２００と、光変調装置４００Ｒと、光変調装置４００Ｇと、光変調装置４００Ｂと、光合成素子５００と、投射光学系６００と、を備えている。
本実施形態の第１照明装置１００は、特許請求の範囲の照明装置に対応する。

第１照明装置１００は、第１光源１０と、コリメート光学系７０と、ダイクロイックミラー８０と、コリメート集光光学系９０と、波長変換装置３０と、第１レンズアレイ１２０と、第２レンズアレイ１３０と、偏光変換素子１４０と、重畳レンズ１５０と、を備えている。

第１光源１０は、励起光として第１の波長帯の青色のレーザー光（発光強度のピーク：約４４５ｎｍ）Ｅを射出する半導体レーザーから構成されている。第１光源１０は、１つの半導体レーザーで構成されていてもよいし、複数の半導体レーザーで構成されていてもよい。第１光源１０は、第１光源１０から射出されるレーザー光の光軸２００ａｘが照明光軸１００ａｘと直交するように配置されている。なお、第１光源１０は、４４５ｎｍ以外の波長、例えば４６０ｎｍの青色レーザー光を射出する半導体レーザーを用いることもできる。
本実施形態の第１光源１０は、特許請求の範囲の光源に対応する。

コリメート光学系７０は、第１レンズ７２と、第２レンズ７４と、を備えている。コリメート光学系７０は、第１光源１０から射出された光を略平行化する。第１レンズ７２および第２レンズ７４は、それぞれ凸レンズで構成されている。

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に至る光路中に、第１光源１０の光軸２００ａｘと照明光軸１００ａｘとの各々に対して４５°の角度で交差する向きに配置されている。ダイクロイックミラー８０は、励起光Ｅを反射させ、赤色光および緑色光を含む黄色の蛍光Ｙを透過させる。

コリメート集光光学系９０は、ダイクロイックミラー８０を透過した励起光Ｅを集光させて波長変換装置３０の波長変換層４２に入射させる機能と、波長変換装置３０から射出された蛍光Ｙ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と、第２レンズ９４と、を備える。第１レンズ９２および第２レンズ９４は、それぞれ凸レンズで構成されている。

第２照明装置１０２は、第２光源７１０と、集光光学系７６０と、拡散板７３２と、コリメート光学系７７０と、を備えている。

第２光源７１０は、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ている。第２光源７１０は、１つの半導体レーザーで構成されていてもよいし、複数の半導体レーザーで構成されていてもよい。

集光光学系７６０は、第１レンズ７６２と、第２レンズ７６４と、を備えている。集光光学系７６０は、第２光源７１０から射出された青色光Ｂを拡散板７３２上もしくは拡散板７３２の近傍に集光させる。第１レンズ７６２および第２レンズ７６４は、凸レンズで構成されている。

拡散板７３２は、第２光源７１０からの青色光Ｂを拡散させ、波長変換装置３０から射出された蛍光Ｙの配光分布に近い配光分布を有する青色光Ｂを生成する。拡散板７３２として、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、を備えている。コリメート光学系７７０は、拡散板７３２から射出された光を略平行化する。第１レンズ７７２および第２レンズ７７４は、それぞれ凸レンズで構成されている。

第２照明装置１０２から射出された青色光Ｂは、ダイクロイックミラー８０で反射され、波長変換装置３０から射出されて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。白色光Ｗは、第１レンズアレイ１２０に入射する。

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レンズ１２２を備えている。複数の第１レンズ１２２は、照明光軸１００ａｘと直交する面内において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レンズ１２２に対応する複数の第２レンズ１３２を有している。第２レンズアレイ１３０は、後段の重畳レンズ１５０とともに、第１レンズアレイ１２０の各第１レンズ１２２の像を光変調装置４００Ｒ、光変調装置４００Ｇ、および光変調装置４００Ｂのそれぞれの画像形成領域近傍に結像させる。複数の第２レンズ１３２は、照明光軸１００ａｘに直交する面内において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、偏光方向が揃った直線偏光光に変換する。

重畳レンズ１５０は、偏光変換素子１４０から射出された各部分光束を集光し、光変調装置４００Ｒ、光変調装置４００Ｇ、および光変調装置４００Ｂのそれぞれ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、および重畳レンズ１５０は、波長変換装置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と、ダイクロイックミラー２２０と、反射ミラー２３０と、反射ミラー２４０と、反射ミラー２５０と、リレーレンズ２６０と、リレーレンズ２７０と、を備えている。色分離導光光学系２００は、第１照明装置１００と第２照明装置１０２とから得られた白色光Ｗを赤色光Ｒと緑色光Ｇと青色光Ｂとに分離し、赤色光Ｒ、緑色光Ｇおよび青色光Ｂを、対応する光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂに導く。

フィールドレンズ３００Ｒは、色分離導光光学系２００と光変調装置４００Ｒとの間に配置されている。フィールドレンズ３００Ｇは、色分離導光光学系２００と光変調装置４００Ｇとの間に配置されている。フィールドレンズ３００Ｂは、色分離導光光学系２００と光変調装置４００Ｂとの間に配置されている。

ダイクロイックミラー２１０は、赤色光成分を透過させ、緑色光成分および青色光成分を反射させる。ダイクロイックミラー２２０は、緑色光成分を反射させ、青色光成分を透過させる。反射ミラー２３０は、赤色光成分を反射させる。反射ミラー２４０および反射ミラー２５０は、青色光成分を反射させる。

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で反射し、フィールドレンズ３００Ｒを透過して赤色光用の光変調装置４００Ｒの画像形成領域に入射する。ダイクロイックミラー２１０で反射した緑色光は、ダイクロイックミラー２２０でさらに反射し、フィールドレンズ３００Ｇを透過して緑色光用の光変調装置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、およびフィールドレンズ３００Ｂを経て青色光用の光変調装置４００Ｂの画像形成領域に入射する。

光変調装置４００Ｒ、光変調装置４００Ｇ、および光変調装置４００Ｂは、入射された色光を画像情報に応じて変調し、画像光を形成する。光変調装置４００Ｒ、光変調装置４００Ｇ、および光変調装置４００Ｂのそれぞれは、液晶ライトバルブから構成されている。図示を省略したが、光変調装置４００Ｒ、光変調装置４００Ｇ、および光変調装置４００Ｂの光入射側に、入射側偏光板がそれぞれ配置されている。光変調装置４００Ｒ、光変調装置４００Ｇ、および光変調装置４００Ｂの光射出側に、射出側偏光板がそれぞれ配置されている。

光合成素子５００は、光変調装置４００Ｒ、光変調装置４００Ｇ、および光変調装置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。光合成素子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すクロスダイクロイックプリズムで構成されている。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。

光合成素子５００から射出されたカラー画像は、投射光学系６００によって拡大投射され、スクリーンＳＣＲ上で画像を形成する。投射光学系６００は、複数の投射レンズ６で構成されている。

以下、波長変換装置３０について説明する。
図２は、波長変換装置３０を示す斜視図である。図３は、波長変換装置３０の平面図である。図４は、図３のIV−IV線に沿う波長変換装置３０の断面図である。
波長変換装置３０は、図１〜図４に示すように、モーター５０と、基材４０と、反射層４１と、波長変換層４２と、接合層３７と、を備える。波長変換装置３０は、励起光Ｅが入射する側と同じ側に向けて蛍光Ｙを射出する。波長変換装置３０は、反射型の回転蛍光板を備えている。

基材４０は、金属を含む材料で構成されている。一例として、基材４０は、アルミニウム、銅等の熱伝導率の高い金属製の基材から構成されている。基材４０は、回転軸３５の周りに回転可能とされている。モーター５０は、基材４０を回転軸３５の周りに回転させる。基材４０は、平面形状が円形の板体であり、寸法の一例として直径が５０ｍｍ〜６０ｍｍ程度に設定され、厚さが１ｍｍ〜２ｍｍ程度に設定される。基材４０は、波長変換層４２が接合層３７を介して接合される第１面４０ａを有している。

波長変換層４２は、回転軸３５の周囲に開口４２ｈを有する円環状の形状を有する。すなわち、波長変換層４２は、基材４０の第１面４０ａ側において、回転軸３５を囲むように設けられている。

図４に示すように、波長変換層４２は、基材４０の第１面４０ａとは反対側の第１面４２ａ（図４における上面）と、基材４０の第１面４０ａと対向する第２面４２ｂ（図４における下面）と、第１面４２ａと第２面４２ｂとを接続する第１側面４２ｃ（図４における右側の側面）と、第１側面４２ｃと対向する第２側面４２ｄ（図４における左側の側面）と、を有している。第１側面４２ｃは、波長変換層４２の内周側の側面である。第２側面４２ｄは、波長変換層４２の外周側の側面である。

波長変換層４２の外径は、基材４０の外径よりも小さく設定されている。波長変換層４２は、励起光Ｅが照射された際に励起光Ｅを励起光Ｅの波長帯とは異なる波長帯の蛍光Ｙに波長変換するセラミック蛍光体を含んでいる。蛍光Ｙは、赤色光および緑色光を含む黄色光である。もしくは、波長変換層４２は、単結晶蛍光体を含んでいてもよい。

波長変換層４２は、例えばイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）系蛍光体を含んでいる。ＹＡＧ：Ｃｅを例にとると、波長変換層４２として、Ｙ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３、ＣｅＯ_３等の構成元素を含む原料粉末を混合して固相反応させた材料、共沈法やソルゲル法等の湿式法により得られるＹ−Ａｌ−Ｏアモルファス粒子、噴霧乾燥法や火炎熱分解法、熱プラズマ法等の気相法により得られるＹＡＧ粒子等を用いることができる。

反射層４１は、基材４０の第１面４０ａに設けられている。反射層４１は、波長変換層４２の第２面４２ｂから射出された蛍光Ｙおよび励起光Ｅを反射する。反射層４１は、例えばアルミニウム、銀等の反射率の高い金属から構成されている。反射層４１は、蛍光Ｙおよび励起光Ｅを高い効率で反射するように設計されている。そのため、平滑な反射層４１を形成するために、基材４０の第１面４０ａは高い平滑度を有している。これにより、反射層４１は、蛍光Ｙおよび励起光Ｅの大部分を図４の上方向（基材４０とは反対側）に向けて反射する。

波長変換層４２にはレーザー光からなる励起光Ｅが入射するため、波長変換層４２において熱が発生する。本実施形態では、モーター５０により基材４０を回転させることで、波長変換層４２における励起光Ｅの入射位置を時間的に変化させている。これにより、波長変換層４２の同じ位置に青色光Ｂが常時照射され、波長変換層４２が局所的に加熱されて劣化することを防止している。図３において、励起光Ｅの入射位置を符号Ｔの円で示す。

図４に示すように、接合層３７は、波長変換層４２を基材４０に接合する。接合層３７は、入射した光の吸収や反射を抑えるために透明な接着材で構成されていることが望ましい。この種の接着材として、例えばエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、無機接着剤等が用いられる。

接合層３７は、基材４０の第１面４０ａと波長変換層４２の第２面４２ｂとの間の空間において、波長変換層４２の幅方向の中心Ｃよりもいずれか一方の端部側の領域に設けられている。第１面４０ａと第２面４２ｂとの間の空間のうち、接合層３７が設けられていない領域には空気層４５が設けられている。なお、本発明において、図３に示すように、波長変換層４２の幅方向Ｗは、円環状の波長変換層４２の径方向に対応する。

波長変換層４２の第２面４２ｂは、開口４２ｈに沿った内周部４２Ｉと、内周部４２Ｉよりも幅方向Ｗの外側に位置する外周部４２Ｊと、を有している。本実施形態において、接合層３７は外周部４２Ｊに設けられ、空気層４５は内周部４２Ｉに設けられている。すなわち、波長変換層４２は、外周部４２Ｊが接合層３７により基材４０に固定されており、内周部４２Ｉが基材４０から離間している。

図３に示すように、基材４０の第１面４０ａの法線方向から見て、接合層３７は、波長変換層４２の励起光Ｅの照射領域Ｔとは異なる領域に設けられている。本実施形態において、接合層３７は、励起光Ｅの照射領域Ｔよりも外側に設けられている。空気層４５は、励起光Ｅの照射領域Ｔに対応した位置に設けられている。

図４に示すように、接合層３７の内側の縁は、波長変換層４２の幅方向Ｗの中心Ｃよりも外側に位置している。また、接合層３７の外側の縁は、波長変換層４２の第２側面４２ｄと同じ位置にあってもよいし、波長変換層４２の第２側面４２ｄよりも内側もしくは外側に位置していてもよい。接合層３７の外側の縁が波長変換層４２の第２側面４２ｄよりも外側に位置している場合には、接合層３７は第２側面４２ｄに接触していてもよい。

本実施形態の波長変換装置３０において、上述したように、波長変換層４２は、外周部４２Ｊが接合層３７により基材４０に接合され、内周部４２Ｉが空気層４５を挟んで基材４０から離間している。すなわち、波長変換層４２は、第１面４０ａと第２面４２ｂとの間の全ての領域では基材４０に接合されていない。そのため、波長変換層４２に励起光Ｅが照射され、波長変換層４２が熱膨張する際に、接合層３７が設けられていない波長変換層４２の内周部４２Ｉが自由に変形できる。これにより、波長変換層４２に生じる熱応力が緩和され、波長変換層４２の剥離や破損が生じにくい波長変換装置３０を提供することができる。

また、本実施形態の波長変換装置３０によれば、波長変換層４２の剥離や破損を抑制できるため、波長変換層４２を照射する励起光Ｅの光量を増やすことができる。また、従来の波長変換装置では、波長変換層の第２面の全ての領域に接合層が設けられ、波長変換層と基材とが接合されていたため、波長変換層に生じる応力は接合層の厚さに依存し、波長変換層の剥離や破損を抑制するために、接合層の厚さの管理が重要であった。これに対し、本実施形態の波長変換装置３０によれば、空気層４５により波長変換層４２に生じる熱応力が緩和されるため、接合層３７の厚さの管理に余裕を持たせることができる。

また、本実施形態の波長変換装置３０において、基材４０はアルミニウム、銅等の熱伝導率の高い金属で構成されているため、波長変換層４２で発生する熱を放散させやすく、波長変換層４２の温度上昇を抑制して高い変換効率を維持することができる。ただし、基材４０が金属で構成されていると、セラミック蛍光体からなる波長変換層４２との間の線膨張係数の差が大きく、波長変換層４２の剥離や破損のおそれが大きくなる。その点、本実施形態によれば、上述したように、波長変換層４２の熱応力を緩和できるため、波長変換層４２の剥離や破損を十分に抑制することができる。

また、本実施形態の波長変換装置３０において、接合層３７は波長変換層４２の外周部４２Ｊに設けられ、空気層４５は内周部４２Ｉに設けられているため、接合層３７が内周部４２Ｉに設けられる場合と比べて、波長変換層４２と基材４０との接合面積が広くなる。これにより、波長変換層４２が基材４０に強固に接合されるとともに、接合層３７を介した波長変換層４２から基材４０への熱の伝達量が多くなり、波長変換層４２を有効に冷却することができる。

また、本実施形態の波長変換装置３０において、接合層３７は波長変換層４２の励起光Ｅの照射領域Ｔから外れた領域に設けられているため、接合層３７に励起光Ｅが直接照射されることが抑制され、励起光Ｅによる接合層３７の劣化を抑制することができる。また、励起光Ｅの照射領域Ｔの直下に空気層４５が設けられているため、励起光Ｅの照射領域Ｔの直下に接合層３７が設けられている場合と比べて、波長変換層４２とその直下の空間との界面の屈折率差が大きくなり、波長変換層４２の第２面４２ｂでの反射量が多くなる。その結果、励起光Ｅおよび蛍光Ｙの吸収が発生する反射層４１への到達光量が低下するため、波長変換装置３０の光取り出し効率が向上する。

また、本実施形態の波長変換装置３０は、基材４０を回転軸３５の周りに回転させるモーター５０を備えているため、波長変換層４２上での励起光Ｅの照射位置を時間的に変化させることができ、熱応力による波長変換層４２の剥離や破損をさらに抑制することができる。

また、本実施形態の第１照明装置１００は、上記の波長変換装置３０を備えているため、信頼性に優れる。

また、本実施形態のプロジェクター１は、上記の第１照明装置１００を備えているため、信頼性に優れる。

［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について、図５を用いて説明する。
第２実施形態のプロジェクターおよび照明装置の構成は第１実施形態と同様であり、波長変換装置の構成が第１実施形態と異なる。そのため、プロジェクターおよび照明装置の全体の説明は省略する。
図５は、第２実施形態の波長変換装置の断面図である。この断面図は図３のIV−IV線の位置に対応する。
図５において、第１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。

図５に示すように、本実施形態の波長変換装置６０において、接合層３７は、基材４０の第１面４０ａと波長変換層４２の第２面４２ｂとの間の空間において、波長変換層４２の幅方向Ｗの中心Ｃよりもいずれか一方の端部側の領域に設けられている。第１面４０ａと第２面４２ｂとの間の空間のうち、接合層３７が設けられていない領域には空気層４５が設けられている。

接合層３７は波長変換層４２の内周部４２Ｉに設けられ、空気層４５は外周部４２Ｊに設けられている。すなわち、波長変換層４２は、内周部４２Ｉが接合層３７によって基材４０に固定されており、外周部４２Ｊが基材４０から離間している。また、平面図の図示を省略するが、基材４０の第１面４０ａの法線方向から見て、接合層３７は、波長変換層４２の励起光Ｅの照射領域Ｔとは異なる領域に設けられており、励起光Ｅの照射領域Ｔよりも内側に位置している。

接合層３７の外側の縁は、波長変換層４２の幅方向Ｗの中心Ｃよりも内側に位置している。また、接合層３７の内側の縁は、波長変換層４２の第１側面４２ｃと同じ位置にあってもよいし、波長変換層４２の第１側面４２ｃよりも内側もしくは外側に位置していてもよい。接合層３７の内側の縁が波長変換層４２の第１側面４２ｃよりも内側に位置している場合、接合層３７が第１側面４２ｃに接触していてもよい。
その他の波長変換装置６０の構成は、第１実施形態と同様である。

本実施形態においても、波長変換層４２の剥離や破損が生じにくい波長変換装置６０を提供できる、等の第１実施形態と同様の効果が得られる。

また、本実施形態の場合、接合層３７は波長変換層４２の内周部４２Ｉに設けられ、空気層４５は外周部４２Ｊに設けられているため、接合層３７が外周部４２Ｊに設けられる場合と比べて、接合層３７を構成する接着材の量を少なくすることができる。また、波長変換層４２が熱膨張する際には外周部４２Ｊが外側に膨張しやすいが、波長変換層４２の外周部４２Ｊが基材４０から離間しているため、波長変換層４２の熱応力を効果的に低減することができる。

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、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、回転蛍光板の基材および接合層はともに光透過性を有する必要がある。

その他、波長変換装置、照明装置、およびプロジェクターの各構成要素の形状、数、配置、材料等の具体的な記載については、上記実施形態に限らず、適宜変更が可能である。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。

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）、３０，６０…波長変換装置、３５…回転軸、３７…接合層、４０…基材、４０ａ…第１面、４１…反射層、４２…波長変換層、４２Ｉ…内周部、４２Ｊ…外周部、４２ｂ…第２面、４２ｈ…開口、４５…空気層、５０…モーター（回転装置）、１００…第１照明装置（照明装置）、４００Ｂ，４００Ｇ，４００Ｒ…光変調装置、６００…投射光学系。

Claims (9)

1. 第１面を有し、回転軸の周りに回転可能とされた基材と、
   励起光が照射された際に前記励起光を前記励起光の波長帯とは異なる波長帯の光に波長変換するセラミック蛍光体を含む波長変換層と、
   前記波長変換層を前記基材に接合する接合層と、
   を備え、
   前記波長変換層は、前記回転軸の周囲に開口を有する円環状であって、前記第１面に対向する第２面を有し、
   前記第１面と前記第２面との間において、前記波長変換層の幅方向の中心よりもいずれか一方の端部側の領域に前記接合層が設けられ、前記接合層が設けられていない領域に空気層が設けられていることを特徴とする波長変換装置。
2. 前記基材は、金属を含む材料で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の波長変換装置。
3. 前記第２面は、前記開口に沿った内周部と、前記内周部よりも前記幅方向の外側に位置する外周部と、を有し、
   前記接合層は、前記内周部に設けられ、
   前記空気層は、前記外周部に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の波長変換装置。
4. 前記第２面は、前記開口に沿った内周部と、前記内周部よりも前記幅方向の外側に位置する外周部と、を有し、
   前記接合層は、前記外周部に設けられ、
   前記空気層は、前記内周部に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の波長変換装置。
5. 前記第１面の法線方向から見て、前記接合層は、前記波長変換層において前記励起光が照射される照射領域とは異なる領域に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の波長変換装置。
6. 前記基材を前記回転軸の周りに回転させる回転装置を備えたことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の波長変換装置。
7. 請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の波長変換装置と、
   前記波長変換装置に向けて前記励起光を射出する光源と、を備えたことを特徴とする照明装置。
8. 前記空気層は、前記励起光の照射領域に対応した位置に設けられ、
   前記第１面は、前記第２面から射出された光を反射する反射層を備えたことを特徴とする請求項７に記載の照明装置。
9. 請求項７または請求項８に記載の照明装置と、
   前記照明装置からの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装置と、を備えたことを特徴とするプロジェクター。

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