JP2020101576A - 光源装置及びプロジェクター - Google Patents

Abstract

【課題】励起光の波長変換効率を高めることができる光源装置及びプロジェクターを提供すること。【解決手段】光源装置は、励起光を出射する光源と、入射される励起光を、励起光の波長と異なる波長を有する変換光に変換する波長変換層と、を備え、波長変換層は、入射される励起光の密度が大きい第１領域と、入射される励起光の密度が小さい第２領域と、を有し、第１領域及び第２領域は、蛍光体、賦活剤及び散乱要素を含み、第１領域の賦活剤濃度は、第２領域の賦活剤濃度より小さい、又は、第１領域の蛍光体濃度は、第２領域の蛍光体濃度より小さい。【選択図】図６

Description

本発明は、光源装置及びプロジェクターに関する。

従来、青色光である励起光を出射する固体光源と、励起光によって励起されて固体光源の発光波長より長波長の蛍光を出射する蛍光体層とを備え、蛍光体層に入射された励起光のうち、一部の励起光と、他の励起光によって励起されて出射される蛍光との混色による白色光を出射する光源装置が知られている。
このような光源装置では、固体光源がＬＥＤ（Light Emitting Diode）である場合、固体光源から出射された励起光は、その全てが光軸方向に沿って蛍光体層に入射するのではなく、光軸方向に対して所定の角度分布をもって蛍光体層に入射する。この場合、蛍光体層において光軸方向に沿って入射した励起光の光路長に対して、光軸方向に対して所定の角度で入射した励起光の光路長が大きくなる。蛍光体層における励起光の光路長が大きい場合には、励起光の光路長が小さい場合に比べて蛍光を生じやすくなる。この結果、蛍光体層の光出射面側から見て、蛍光体層から出射される光は、中心部が青っぽい白色となる一方で、外周部がリング状に黄色っぽい白色となる。すなわち、蛍光体層から出射される白色光には、イエローリングと呼ばれる色むらが発生する。

一方、固体光源が半導体レーザーである場合、固体光源から出射された励起光の略全てが、光軸方向に沿って蛍光体層に入射される。しかしながら、蛍光体層における励起光の光路のうち、一部の励起光の光路は短いが、他の一部の励起光の光路は、励起光が反射及び拡散等によって蛍光体層内を導光するため長くなる。そして、蛍光体層における励起光の光路が長い場合には、蛍光を生じやすくなることから、上記と同様に、蛍光体層から出射される白色光には、イエローリングと呼ばれる色むらが発生する。

上記問題に対し、励起光の照射領域の中心部分から周辺に向かうに従って蛍光の発光強度を減少させる蛍光体層を備えた光源装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
具体的に、特許文献１に記載の光源装置が備える蛍光体層には、赤色蛍光体、黄色蛍光体及び緑色蛍光体のうちの１つ、或いは、これらの混合物が採用されている。詳述すると、蛍光体層には、照射される励起光の中心部分から周辺に向かうに従って蛍光の発光強度が弱まるように、賦活剤濃度の異なる複数種類の蛍光体で構成されている。これにより、特許文献１に記載の光源装置では、蛍光体層から出射される白色光に、イエローリングが発生することを抑制している。
なお、特許文献１には、蛍光体層として、透光性を有する蛍光体セラミックス、すなわち、焼結体中に光の散乱の原因となる気孔（ポア）や粒界の不純物がほとんど存在しないために透光性を有するに至った蛍光体セラミックスを使用することが望ましい旨が記載されている。

特開２０１３−１６８６０２号公報

波長変換素子が、蛍光体及び賦活剤を含む蛍光体層を有する場合、蛍光体層に入射される励起光の密度と、励起光の波長変換効率とは、以下に示す関係がある。なお、波長変換効率は、波長変換素子への励起光の入射光量に対する波長変換素子からの蛍光の出射光量によって示される。
すなわち、励起光密度が小さい場合には、蛍光体層全体の賦活剤濃度又は蛍光体濃度が大きいと、蛍光体層に入射された励起光は、蛍光体粒子及び賦活剤に到達しやすい。このことから、励起光が蛍光に変換されずに散乱要素に入射されて、蛍光体層の外部に出射されてしまう後方散乱（バックスキャッタ）の発生が抑制され、蛍光体層による励起光の波長変換効率は高い。この他、蛍光体層内に入射された励起光が蛍光体粒子及び賦活剤に到達するまでの導波（導光）距離が小さくなることから、蛍光の出射範囲は小さくなるため、蛍光体層から出射された蛍光を光学部品によって取り込みやすくなり、蛍光の利用効率を高めることができる。

しかしながら、本件発明者は、励起光密度が大きい場合には、蛍光体層全体の賦活剤濃度又は蛍光体濃度が大きいと、励起光密度が小さい場合に比べて、蛍光体層による励起光の波長変換効率が低下することを見出した。
これらのことから、入射される励起光の波長変換効率を高めることができる光源装置及びプロジェクターが要望されている。

本発明の第１態様に係る光源装置は、励起光を出射する光源と、入射される前記励起光を、前記励起光の波長と異なる波長を有する変換光に変換する波長変換層と、を備え、前記波長変換層は、入射される前記励起光の密度が大きい第１領域と、入射される前記励起光の密度が小さい第２領域と、を有し、前記第１領域及び前記第２領域は、蛍光体、賦活剤及び散乱要素を含み、前記第１領域の賦活剤濃度は、前記第２領域の賦活剤濃度より小さい、又は、前記第１領域の蛍光体濃度は、前記第２領域の蛍光体濃度より小さいことを特徴とする。

上記第１態様では、前記波長変換層に入射される前記励起光の密度は、前記波長変換層における前記励起光の入射領域の中央から外側に向かって小さくなり、前記第１領域は、前記入射領域の中央側に位置し、前記第２領域は、前記入射領域の外縁側に位置することが好ましい。

上記第１態様では、前記波長変換層における前記励起光の入射領域の中央部における前記励起光のピーク密度は、前記入射領域の外縁部における前記励起光のピーク密度より小さく、前記第２領域は、前記入射領域の中央部に位置し、前記第１領域は、前記入射領域の外縁部に位置することが好ましい。

上記第１態様では、前記波長変換層に対する前記励起光の入射方向に直交する方向であり、前記波長変換層における前記励起光の入射領域の中心を通る方向の１つを第１方向とする場合、前記励起光の密度は、前記入射領域において前記第１方向とは反対方向に向かって小さくなり、前記第１領域は、前記入射領域における前記第１方向に位置し、前記第２領域は、前記入射領域における前記第１方向とは反対方向に位置することが好ましい。

上記第１態様では、前記波長変換層への前記励起光の入射方向に沿う回転軸を中心として前記波長変換層を回転させる回転部を備え、前記波長変換層は、前記回転軸を中心とする環状に構成されていることが好ましい。

上記第１態様では、前記波長変換層に対する前記励起光の入射方向にそれぞれ直交し、前記波長変換層における前記励起光の入射領域の中心を通り、かつ、互いに直交する２つの方向を第１方向及び第２方向とする場合、前記励起光の密度は、前記入射領域において前記第１方向に向かって小さくなり、前記入射領域において前記第２方向に向かって小さくなり、前記第１領域は、前記入射領域における前記第１方向とは反対方向で、かつ、前記第２方向とは反対方向に位置し、前記第２領域は、前記入射領域における前記第１領域以外の領域に位置することが好ましい。

本発明の第２態様に係るプロジェクターは、上記光源装置と、前記光源装置から出射された光を変調する光変調装置と、前記光変調装置によって変調された光を投射する投射光学装置と、を備えることを特徴とする。

第１実施形態におけるプロジェクターの構成を示す模式図。 第１実施形態における光源装置の構成を示す模式図。 第１実施形態における波長変換素子を励起光の入射側から見た平面図。 第１実施形態における波長変換素子の断面の一部を模式的に示す図。 第１実施形態における励起光の密度と波長変換効率との関係を示す図。 第１実施形態における励起光の密度分布と第１領域及び第２領域の配置とを示す図。 第１実施形態の変形における光源装置の構成を示すブロック図。 第１実施形態の変形における第１光源装置の構成を示す模式図。 第１実施形態の変形における波長変換素子の断面の一部を模式的に示す図。 第１実施形態の変形における励起光の密度分布と第１領域及び第２領域の配置とを示す図。 第２実施形態における励起光の密度分布と第１領域及び第２領域の配置とを示す図。 第３実施形態における励起光の密度分布と第１領域及び第２領域の配置とを示す図。 第３実施形態の変形における励起光の密度分布と第１領域及び第２領域の配置とを示す図。 第３実施形態の変形における励起光の密度分布と第１領域及び第２領域の配置とを示す図。 第４実施形態における励起光の密度分布を示す図。 第４実施形態における波長変換層における賦活剤の濃度分布、並びに、第１領域及び第２領域の配置とを示す図。 第５実施形態における励起光の密度分布と第１領域及び第２領域の配置とを示す図。 第６実施形態における励起光の密度分布と第１領域及び第２領域の配置とを示す図。 第７実施形態における励起光の密度分布と第１領域及び第２領域の配置とを示す図。 第８実施形態における波長変換層における蛍光体の濃度分布、並びに、第１領域及び第２領域の配置とを示す図。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図面に基づいて説明する。
［プロジェクターの概略構成］
図１は、本実施形態に係るプロジェクター１の構成を示す模式図である。
本実施形態に係るプロジェクター１は、後述する光源装置４から出射された光を変調して画像情報に応じた画像を形成する画像光を、スクリーン等の被投射面上に拡大投射する画像表示装置である。プロジェクター１は、図１に示すように、外装を構成する外装筐体２と、外装筐体２内に配置される画像投射装置３と、を備える。この他、図示を省略するが、プロジェクター１は、プロジェクター１の動作を制御する制御装置、電子部品に電力を供給する電源装置、及び、冷却対象を冷却する冷却装置を備える。

［外装筐体の構成］
外装筐体２は、それぞれ図示しない天面部及び底面部と、正面部２１、背面部２２、左側面部２３及び右側面部２４を有し、略直方体形状に形成されている。
正面部２１は、後述する投射光学装置３６の一部を露出させる開口部２１１を有しており、投射光学装置３６によって投射される画像光は、開口部２１１を通過する。また、正面部２１は、プロジェクター１内の冷却対象を冷却した冷却気体が外装筐体２の外部に排出される排気口２１２を有する。
右側面部２４は、外装筐体２外の気体を冷却気体として内部に導入する導入口２４１を有する。

［画像投射装置の構成］
画像投射装置３は、上記画像光を形成及び投射する。画像投射装置３は、光源装置４、均一化装置３１、色分離装置３２、リレー装置３３、画像形成装置３４、光学部品用筐体３５及び投射光学装置３６を備える。
なお、光源装置４の構成については、後に詳述する。

均一化装置３１は、光源装置４から出射された光を均一化する。均一化装置３１によって均一化された光は、色分離装置３２及びリレー装置３３を経て、画像形成装置３４の後述する光変調装置３４３の変調領域を照明する。均一化装置３１は、２つのレンズアレイ３１１，３１２、偏光変換素子３１３及び重畳レンズ３１４を備える。
色分離装置３２は、均一化装置３１から入射される光を赤、緑及び青の各色光に分離する。色分離装置３２は、２つのダイクロイックミラー３２１，３２２と、ダイクロイックミラー３２１によって分離された青色光を反射させる反射ミラー３２３と、を備える。

リレー装置３３は、青色光の光路及び緑色光の光路より長い赤色光の光路に設けられ、赤色光の損失を抑制する。リレー装置３３は、入射側レンズ３３１、リレーレンズ３３３、反射ミラー３３２，３３４を備える。
なお、本実施形態では、赤色光の光路にリレー装置３３を設けているが、これに限らず、例えば他の色光より光路が長い色光を青色光とし、青色光の光路上にリレー装置３３を設ける構成としてもよい。

画像形成装置３４は、入射される赤、緑及び青の各色光を変調し、変調された各色光を合成して、投射光学装置３６によって投射される画像光を形成する。画像形成装置３４は、入射される各色光に応じて設けられる３つのフィールドレンズ３４１、３つの入射側偏光板３４２、３つの光変調装置３４３、３つの視野角補償板３４４及び３つの出射側偏光板３４５と、１つの色合成装置３４６と、を備える。
光変調装置３４３は、光源装置４から出射された光を画像情報に応じて変調する。光変調装置３４３は、赤色光を変調する光変調装置３４３Ｒ、緑色光を変調する光変調装置３４３Ｇ、及び、青色光を変調する光変調装置３４３Ｂを含む。本実施形態では、光変調装置３４３は、透過型の液晶パネルによって構成されており、入射側偏光板３４２、光変調装置３４３及び出射側偏光板３４５によって液晶ライトバルブが構成される。
色合成装置３４６は、光変調装置３４３Ｂ，３４３Ｇ，３４３Ｒによって変調された各色光を合成して上記画像光を形成する。本実施形態では、色合成装置３４６は、クロスダイクロイックプリズムによって構成されているが、これに限らず、例えば複数のダイクロイックミラーによって構成することも可能である。

光学部品用筐体３５は、それぞれ上記した均一化装置３１、色分離装置３２、リレー装置３３及び画像形成装置３４を内部に収容する。なお、画像投射装置３には、設計上の光軸である照明光軸Ａｘが設定されており、光学部品用筐体３５は、照明光軸Ａｘにおける所定位置に均一化装置３１、色分離装置３２、リレー装置３３及び画像形成装置３４を保持する。光源装置４及び投射光学装置３６は、照明光軸Ａｘにおける所定位置に配置される。

投射光学装置３６は、画像形成装置３４から入射される画像光を被投射面上に拡大投射する。すなわち、投射光学装置３６は、光変調装置３４３Ｂ，３４３Ｇ，３４３Ｒによって変調された光を投射する。投射光学装置３６は、例えば筒状の鏡筒内に複数のレンズが収納された組レンズとして構成される。

［光源装置の構成］
図２は、光源装置４の構成を示す模式図である。
光源装置４は、光変調装置３４３を照明する照明光ＬＴを均一化装置３１に出射する。光源装置４は、図２に示すように、光源用筐体ＣＡと、光源用筐体ＣＡ内にそれぞれ収容される光源部４１、アフォーカル光学素子４２、ホモジナイザー光学素子４３、偏光分離素子４４、第１集光素子４５、第１位相差素子４６、第２集光素子４７、拡散反射装置４８、第２位相差素子４９及び波長変換装置５と、を備える。
光源用筐体ＣＡは、塵埃等が内部に侵入しづらい密閉筐体である。

光源部４１、アフォーカル光学素子４２、ホモジナイザー光学素子４３、偏光分離素子４４と、第１位相差素子４６、第２集光素子４７及び拡散反射装置４８は、光源装置４に設定された照明光軸Ａｘ１上に配置されている。
波長変換装置５、第１集光素子４５、偏光分離素子４４及び第２位相差素子４９は、光源装置４に設定され、かつ、照明光軸Ａｘ１に直交する照明光軸Ａｘ２上に配置されている。

［光源部の構成］
光源部４１は、光を出射する光源４１１及びコリメーターレンズ４１５を備える。
光源４１１は、それぞれ発光素子としての複数の第１固体光源４１２及び複数の第２固体光源４１３と、支持部材４１４と、を備える。
第１固体光源４１２は、励起光であるｓ偏光の青色光Ｌ１ｓを出射する半導体レーザーである。青色光Ｌ１ｓは、例えば、ピーク波長が４４０ｎｍのレーザー光である。第１固体光源４１２から出射された青色光Ｌ１ｓは、波長変換装置５に入射される。
第２固体光源４１３は、ｐ偏光の青色光Ｌ２ｐを出射する半導体レーザーである。青色光Ｌ２ｐは、例えば、ピーク波長が４６０ｎｍのレーザー光である。第２固体光源４１３から出射された青色光Ｌ２ｐは、拡散反射装置４８に入射される。
支持部材４１４は、照明光軸Ａｘ１に直交する平面にそれぞれアレイ状に配置された複数の第１固体光源４１２及び複数の第２固体光源４１３を支持する。支持部材４１４は、熱伝導性を有する金属製部材である。

第１固体光源４１２から出射された青色光Ｌ１ｓ及び第２固体光源４１３から出射された青色光Ｌ２ｐは、コリメーターレンズ４１５によって平行光束に変換され、アフォーカル光学素子４２に入射される。
なお、本実施形態では、光源４１１は、ｓ偏光の青色光Ｌ１ｓと、ｐ偏光の青色光Ｌ２ｐとを出射する構成である。しかしながら、これに限らず、光源４１１は、偏光方向が同じ直線偏光光である青色光を出射する構成としてもよい。この場合、入射された１種類の直線偏光をｓ偏光及びｐ偏光が含まれる光とする位相差素子を、光源部４１と偏光分離素子４４との間に配置すればよい。

［アフォーカル光学素子及びホモジナイザー光学素子の構成］
アフォーカル光学素子４２は、光源部４１から入射される青色光Ｌ１ｓ，Ｌ２ｐの光束径を調整して、ホモジナイザー光学素子４３に入射させる。アフォーカル光学素子４２は、入射される光を集光するレンズ４２１と、レンズ４２１によって集光された光束を平行化するレンズ４２２とにより構成されている。
ホモジナイザー光学素子４３は、青色光Ｌ１ｓ，Ｌ２ｐの照度分布を均一化する。ホモジナイザー光学素子４３は、一対のマルチレンズアレイ４３１，４３２により構成されている。

［偏光分離素子の構成］
ホモジナイザー光学素子４３を通過した青色光Ｌ１ｓ，Ｌ２ｐは、偏光分離素子４４に入射する。
偏光分離素子４４は、プリズム型の偏光ビームスプリッターであり、入射される光に含まれるｓ偏光成分とｐ偏光成分とを分離する。具体的に、偏光分離素子４４は、ｓ偏光成分を反射させ、ｐ偏光成分を透過させる。また、偏光分離素子４４は、ｓ偏光成分及びｐ偏光成分のいずれの偏光成分であっても、所定波長以上の光を透過させる色分離特性を有する。従って、ｓ偏光の青色光Ｌ１ｓは、偏光分離素子４４にて反射され、第１集光素子４５に入射する。一方、ｐ偏光の青色光Ｌ２ｐは、偏光分離素子４４を透過して、第１位相差素子４６に入射する。

［第１集光素子の構成］
第１集光素子４５は、偏光分離素子４４にて反射された青色光Ｌ１ｓを波長変換装置５に集光する。また、第１集光素子４５は、波長変換装置５から入射される蛍光ＹＬを平行化する。図２の例では、第１集光素子４５は、２つのレンズ４５１，４５２によって構成されているが、第１集光素子４５を構成するレンズの数は問わない。

［波長変換装置の構成］
波長変換装置５は、光が入射されることによって励起され、入射された光の波長とは異なる波長を有する光を第１集光素子４５に出射する。換言すると、波長変換装置５は、入射された光の波長を変換する。
本実施形態では、波長変換装置５は、励起光である青色光Ｌ１ｓの入射に応じて、青色光Ｌ１ｓの波長より長い波長を有する蛍光ＹＬを出射する波長変換素子５１と、所定の回転軸である照明光軸Ａｘ２と平行な回転軸を中心として波長変換素子５１を回転させる回転部ＲＴとを備える。なお、波長変換素子５１の回転軸は、励起光である青色光Ｌ１ｓの入射方向に沿う回転軸である。
これらのうち、波長変換素子５１は、青色光Ｌ１ｓの入射側に蛍光ＹＬを出射する反射型の波長変換素子である。なお、蛍光ＹＬは、例えばピーク波長が５００〜７００ｎｍの光である。
このような波長変換素子５１の構成については、後に詳述する。

波長変換装置５から出射された蛍光ＹＬは、照明光軸Ａｘ２に沿って第１集光素子４５を通過した後、偏光分離素子４４に入射される。そして、蛍光ＹＬは、偏光分離素子４４を照明光軸Ａｘ２に沿って通過し、第２位相差素子４９に入射する。

［第１位相差素子及び第２集光素子の構成］
第１位相差素子４６は、偏光分離素子４４と第２集光素子４７との間に配置されている。第１位相差素子４６は、偏光分離素子４４を通過した青色光Ｌ２ｐを円偏光の青色光Ｌ２ｃに変換する。青色光Ｌ２ｃは、第２集光素子４７に入射される。
第２集光素子４７は、第１位相差素子４６から入射される青色光Ｌ２ｃを拡散反射装置４８に集光する。また、第２集光素子４７は、拡散反射装置４８から入射される青色光Ｌ２ｃを平行化する。なお、第２集光素子４７を構成するレンズの数は、適宜変更可能である。

［拡散反射装置の構成］
拡散反射装置４８は、波長変換装置５から出射される蛍光ＹＬと同様の拡散角で、入射された青色光Ｌ２ｃを拡散反射させる。拡散反射装置４８の構成として、入射された青色光Ｌ２ｃをランバート反射させる反射板と、反射板を照明光軸Ａｘ１と平行な回転軸を中心として回転させる回転装置とを備える構成を例示できる。
拡散反射装置４８にて拡散反射された青色光Ｌ２ｃは、第２集光素子４７を通過した後、第１位相差素子４６に入射される。青色光Ｌ２ｃは、拡散反射装置４８にて反射される際に、回転方向が反対方向の円偏光に変換される。このため、第２集光素子４７を介して第１位相差素子４６に入射された青色光Ｌ２ｃは、偏光分離素子４４から第１位相差素子４６に入射された際のｐ偏光の青色光Ｌ２ｃではなく、ｓ偏光の青色光Ｌ２ｓに変換される。そして、青色光Ｌ２ｓは、偏光分離素子４４にて反射されて、第２位相差素子４９に入射される。すなわち、偏光分離素子４４から第２位相差素子４９に入射される光は、青色光Ｌ２ｓ及び蛍光ＹＬが混在した白色光である。

［第２位相差素子の構成］
第２位相差素子４９は、偏光分離素子４４から入射される白色光をｓ偏光及びｐ偏光が混在する光に変換する。このように変換された白色の照明光ＬＴは、上記した均一化装置３１に入射される。

［波長変換素子の構成］
図３は、波長変換素子５１を励起光の入射側から見た平面図である。図４は、波長変換素子５１の断面の一部を模式的に示す図である。
波長変換素子５１は、図３及び図４に示すように、基材Ｍ１と、基材Ｍ１に保持される波長変換層Ｗ１と、を有する。
なお、以降の説明及び図においては、波長変換層Ｗ１に入射される青色光Ｌ１ｓを、波長変換層Ｗ１に含まれる蛍光体粒子を励起させる励起光と記載する。また、波長変換層Ｗ１に対する励起光の入射方向を＋Ｚ方向とし、＋Ｚ方向とは反対方向を−Ｚ方向とする。

［基材の構成］
基材Ｍ１は、図３に示すように、−Ｚ方向から見て円板状に形成されている。基材Ｍ１は、波長変換層Ｗ１を保持する保持部材である他、波長変換層Ｗ１から伝達される熱を放熱する放熱部材でもある。基材Ｍ１は、図３及び図４に示すように、−Ｚ方向の面である第１面Ｍ１１と、＋Ｚ方向の面であり、第１面Ｍ１１とは反対側の面である第２面Ｍ１２と、を有する。
このような基材Ｍ１は、基材本体Ｍ１Ａと、基材本体Ｍ１Ａに設けられた反射層Ｍ１Ｂと、を備えて構成されている。

基材本体Ｍ１Ａは、例えば銅及びアルミニウムの少なくともいずれかを含む金属材料によって形成された円板状の基板である。
反射層Ｍ１Ｂは、基材本体Ｍ１Ａにおける−Ｚ方向の面の略全面に設けられている。反射層Ｍ１Ｂにおける−Ｚ方向の面は、基材Ｍ１において波長変換層Ｗ１から入射される蛍光を−Ｚ方向に反射させる反射面ＲＳを構成する。すなわち、基材Ｍ１は、反射面ＲＳを有する。反射面ＲＳは、第１面Ｍ１１を構成する。このような反射層Ｍ１Ｂは、例えばアルミニウムや銀等の金属成膜によって基材本体Ｍ１Ａに形成できる。
なお、基材本体Ｍ１Ａにおける−Ｚ方向の面が蛍光を反射させる反射特性を有する場合には、反射層Ｍ１Ｂは、無くてもよい。

［波長変換層の構成］
波長変換層Ｗ１は、入射される励起光を、励起光の波長とは異なる波長を有する光である蛍光に変換して出射する。波長変換層Ｗ１は、図３に示すように、−Ｚ方向から見て、波長変換素子５１の回転軸Ｒｘを中心とする円環状に形成されている。
波長変換層Ｗ１は、図４に示すように、−Ｚ方向の面である第１面Ｗ１１と、＋Ｚ方向の面であり、第１面Ｗ１１とは反対側の面である第２面Ｗ１２と、を有する。第１面Ｗ１１は、励起光ＥＬが入射される入射面であり、蛍光が出射される出射面でもある。また、第２面Ｗ１２は、基材Ｍ１と対向する対向面である。

波長変換層Ｗ１は、励起光が入射されることによって励起され、励起光の波長を変換した蛍光を拡散出射する蛍光体を含有するセラミックにより構成されている。
詳述すると、波長変換層Ｗ１は、蛍光体粒子を含むセラミックである蛍光体セラミックによって構成されている。蛍光体セラミックとしては、例えばガーネット構造を主として有するセラミックが挙げられる。ガーネット構造を有するセラミックとしては、Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２、ＴｂＡｌ_５Ｏ_１２及びＬｕＡｌ_５Ｏ_１２の少なくとも１つを含む組成を例示できる。なお、波長変換層Ｗ１は、ガーネット構造を有するセラミックの他に、プロブスカイト構造又はモノリシック構造を有するセラミックが含まれていてもよい。
また、波長変換層Ｗ１は、発光中心となる不純物である賦活剤ＡＣを含む。賦活剤ＡＣとしては、Ｃｅ、Ｅｕ、Ｐｒ、Ｃｒ、Ｇｄ及びＧａを例示できる。
更に、波長変換層Ｗ１は、散乱要素の１つである気孔を含む。

波長変換層Ｗ１の第１面Ｗ１１に励起光ＥＬが入射されると、波長変換層Ｗ１内の蛍光体粒子及び賦活剤ＡＣによって、波長変換層Ｗ１の内部にて蛍光が拡散出射される。
出射された蛍光のうち、波長変換層Ｗ１の内部を＋Ｚ方向に進行する蛍光は、第２面Ｗ１２を介して反射面ＲＳに入射され、反射面ＲＳにて反射されて、波長変換層Ｗ１内を＋Ｚ方向に進行する。
一方、波長変換層Ｗ１の内部を−Ｚ方向に進行する蛍光は、第１面Ｗ１１から−Ｚ方向に出射される。このように波長変換素子５１は、励起光ＥＬの入射側に蛍光を出射する反射型の波長変換素子である。

上記のように、波長変換層Ｗ１は、波長変換素子５１の回転軸Ｒｘを中心とする円環状に設けられている。波長変換素子５１は、励起光ＥＬが波長変換層Ｗ１の第１面Ｗ１１における一部に入射されるように配置される状態で、回転部ＲＴにより回転されることによって、波長変換層Ｗ１における励起光の入射領域は変位する。これにより、波長変換層Ｗ１の一部の温度が局所的に高くなることを抑制でき、熱によって波長変換層Ｗ１の波長変換効率が低下することが抑制される。

［励起光密度と波長変換効率との関係］
ここで、本件発明者は、波長変換素子に関し、波長変換効率を高めることができる構成を研究する上で、波長変換層に入射される励起光の密度、すなわち、励起光の単位面積当たりの強度が大きくなると、波長変換層による励起光の波長変換効率が低下する現象を発見した。これは、波長変換層に密度が高い励起光が入射されると、励起された電子が酸素欠陥等の欠陥によってトラップされてしまうためと考えられている。
そして、本件発明者は、波長変換層に入射される励起光の密度によっては、賦活剤濃度が大きいと波長変換効率が高くなる場合、及び、賦活剤濃度が小さいと波長変換効率が高くなる場合と、を見出した。

図５は、賦活剤濃度の違いによる励起光密度と波長変換効率との関係の違いを示す図である。
具体的に、賦活剤濃度がα１である波長変換層を第１波長変換層とし、賦活剤濃度がα２である波長変換層を第２波長変換層として、図５に、第１波長変換層における励起光密度と波長変換効率との関係を実線にて示し、第２波長変換層における励起光の密度と波長変換効率との関係を点線にて示す。
ここで、α１は、α２より小さい。また、第１波長変換層及び第２波長変換層のそれぞれにて、蛍光体濃度及び気孔量は同じであり、蛍光体粒子、気孔及び賦活剤は、それぞれ均一に分布しているものとする。

図５に示すように、波長変換層に入射される励起光の密度が大きくなるに従って、波長変換層における励起光の波長変換効率が低下することは、第１波長変換層及び第２波長変換層のそれぞれで同じである。
しかしながら、励起光密度が密度βである点を境にして、第１波長変換層の波長変換効率と、第２波長変換層の波長変換効率とは逆転する。
詳述すると、励起光密度が密度β未満である場合には、第１波長変換層の波長変換効率は、第２波長変換層の波長変換効率より低い。すなわち、励起光密度が密度β未満である場合には、波長変換効率は、賦活剤濃度が大きい方がよい。
一方、励起光密度が密度β以上である場合には、第１波長変換層の波長変換効率は、第２波長変換層の波長変換効率より高い。すなわち、励起光密度が密度β以上である場合には、波長変換効率は、賦活剤濃度が小さい方がよい。
しかしながら、賦活剤濃度が低いと、上記のように、波長変換層内での励起光の導波距離が大きくなるため、波長変換層からの蛍光の出射範囲が大きくなり、エテンデューが悪化する。

このような現象を踏まえ、本実施形態における波長変換層Ｗ１は、入射される励起光の密度に応じて配置され、賦活剤の濃度が異なる複数の領域を備えて構成されている。
詳述すると、波長変換層Ｗ１は、図３及び図４に示すように、賦活剤ＡＣの濃度が小さい第１領域Ａ１と、賦活剤ＡＣの濃度が大きい第２領域Ａ２と、を有する。具体的に、第１領域Ａ１の賦活剤濃度はα１であり、第２領域Ａ２の賦活剤濃度はα２である。なお、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２において、賦活剤は、それぞれの賦活剤濃度で均一に分布している他、蛍光体濃度及び気孔量は、それぞれの領域Ａ１，Ａ２にて同じである。

図６は、励起光の入射領域ＮＡの幅方向における励起光の密度分布と、波長変換層Ｗ１における第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２の配置とを示す図である。詳述すると、図６における上段には、励起光の密度分布が示され、図６における中段には、励起光の密度分布に応じた賦活剤の濃度分布が示されている。また、図６における下段には、波長変換層Ｗ１における第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２の配置が示されている。なお、入射領域ＮＡの幅方向は、上記回転軸Ｒｘを起点とする波長変換層Ｗ１の半径方向である＋Ｒ方向（図３参照）と平行である。
なお、＋Ｒ方向は、＋Ｚ方向に直交し、かつ、回転軸Ｒｘから波長変換素子５１の外側に向かう方向である。また、＋Ｒ方向とは反対方向、すなわち、＋Ｚ方向に直交し、かつ、波長変換素子５１の外側から回転軸Ｒｘに向かう方向を−Ｒ方向とする。

ここで、波長変換層Ｗ１に入射される励起光密度は、図６の上段に示すように、波長変換層Ｗ１における励起光ＥＬの入射領域ＮＡの幅方向の中心Ｃに向かうに従って大きくなる。換言すると、励起光密度は、入射領域ＮＡの幅方向の中心Ｃから外側に向かうに従って小さくなる。
このため、波長変換素子５１では、図６の中段に示すように、入射される励起光の密度が密度β以上である第１入射領域の賦活剤濃度を小さくし、入射される励起光の密度が密度β未満である第２入射領域の賦活剤濃度を大きくするために、図６の下段に示すように、第１入射領域に応じて第１領域Ａ１が配置され、第２入射領域に応じて第２領域Ａ２が配置されている。すなわち、波長変換層Ｗ１の幅方向における中央側に第１領域Ａ１が配置され、波長変換層Ｗ１の幅方向における外縁側に第２領域Ａ２が配置されている。

これにより、波長変換層Ｗ１に入射される励起光ＥＬの密度分布に応じた賦活剤濃度に、波長変換層Ｗ１の賦活剤濃度を設定できる。そして、これにより、波長変換層Ｗ１の全体における波長変換効率を高めることができる他、出射される蛍光の広がりを抑え、エテンデューの悪化を抑制できる。

［波長変換層の製造方法］
波長変換層Ｗ１は、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２を接着等により接合することによって製造できる。この他、波長変換層Ｗ１は、第１領域Ａ１を構成する蛍光体セラミックの構成材料と、第２領域Ａ２を構成する蛍光体セラミックの構成材料とを、印刷等によって基材Ｍ１上に配置した後、これら構成材料を焼結させることによって製造できる。

［第１実施形態の効果］
以上説明した本実施形態に係るプロジェクター１は、以下の効果を奏する。
光源装置４は、励起光を出射する光源４１１と、入射される励起光を、励起光の波長と異なる波長を有する変換光である蛍光に変換する波長変換層Ｗ１と、を備える。波長変換層Ｗ１は、密度が大きい励起光が入射される第１領域Ａ１と、密度が小さい励起光が入射される第２領域Ａ２と、を有し、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２は、蛍光体、賦活剤及び散乱要素を含み、第１領域Ａ１の賦活剤濃度は、第２領域Ａ２の賦活剤濃度より小さい。
このような構成によれば、濃度α１で賦活剤が均一に分布している波長変換層や、濃度α２で賦活剤が均一に分布している波長変換層に比べて、第１領域Ａ１又は第２領域Ａ２における励起光の波長変換効率を高めることができる。従って、波長変換層Ｗ１全体による励起光の波長変換効率を高めることができる。

波長変換層Ｗ１に入射される励起光の密度は、波長変換層Ｗ１における励起光の入射領域ＮＡの中心Ｃから外側に向かって小さくなり、第１領域Ａ１は、入射領域ＮＡの中央側に位置し、第２領域Ａ２は、入射領域ＮＡの外縁側に位置する。
このような構成によれば、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２のうち、賦活剤濃度が大きい第２領域Ａ２が、励起光の入射領域ＮＡの外縁側に位置していることにより、上記後方散乱の発生を抑制できる他、波長変換層Ｗ１からの蛍光の出射範囲を小さくすることができる。従って、エテンデューの悪化を抑制でき、波長変換素子５１に対して蛍光の出射側に位置する第１集光素子４５によって取り込みやすくなるので、波長変換層Ｗ１から出射される光の利用効率を高めることができる。

光源装置４が備える波長変換装置５は、波長変換層Ｗ１への励起光の入射方向に沿う回転軸Ｒｘを中心として波長変換層Ｗ１を有する波長変換素子５１を回転させる回転部ＲＴを備える。そして、波長変換層Ｗ１は、回転軸Ｒｘを中心とする環状に構成されている。
これによれば、波長変換層Ｗ１において励起光が入射される入射領域ＮＡの位置を変位させることができるので、上記のように、波長変換層Ｗ１の一部の温度が局所的に高くなることを抑制できる。従って、熱によって波長変換層Ｗ１の波長変換効率が低下することが抑制される。

［第１実施形態の変形］
波長変換素子５１は、波長変換層Ｗ１にて発生した蛍光を、励起光の入射側に出射する反射型の波長変換素子であった。しかしながら、光源装置に採用される波長変換素子は、反射型の波長変換素子に限らず、励起光の入射方向に沿って蛍光を出射する透過型の波長変換素子であってもよい。
以下、透過型の波長変換素子を有する光源装置について説明する。

図７は、光源装置４Ａの構成を示すブロック図である。
図７に示す光源装置４Ａは、光源装置４と同様に、白色の照明光を均一化装置３１に出射する。光源装置４Ａは、図７に示すように、蛍光を出射する第１光源装置４Ａ１と、青色光を出射する第２光源装置４Ａ４と、光合成装置４Ａ５と、を有する。
これらのうち、光合成装置４Ａ５は、第１光源装置４Ａ１から出射された蛍光と、第２光源装置４Ａ４から出射された青色光とを合成した照明光を均一化装置３１に出射する。

［第１光源装置の構成］
図８は、第１光源装置４Ａ１の構成を示す模式図である。
第１光源装置４Ａ１は、図８に示すように、励起光を出射する光源４Ａ２と、光源４Ａ２から出射された励起光を縮径するアフォーカル光学素子４２と、縮径された励起光の照度分布を均一化するホモジナイザー光学素子４３と、入射される励起光を集光する第１集光素子４５と、励起光の波長を変換する波長変換装置５Ａと、第２集光素子４Ａ３と、を有する。

光源４Ａ２は、励起光を出射する発光素子としての複数の固体光源４Ａ２１を有する。複数の固体光源４Ａ２１から出射された励起光は、アフォーカル光学素子４２、ホモジナイザー光学素子４３、第１集光素子４５を介して波長変換装置５Ａの波長変換素子５１Ａに入射される。なお、固体光源４Ａ２１は、第１固体光源４１２と同じ固体光源であってもよく、第２固体光源４１３と同じ固体光源であってもよい。
第２集光素子４Ａ３は、波長変換装置５Ａに対する励起光の入射方向に沿って波長変換装置５Ａから出射された蛍光を集光し平行化して、光合成装置４Ａ５に出射する。

［波長変換装置の構成］
波長変換装置５Ａは、波長変換素子５１に代えて波長変換素子５１Ａを有する。すなわち、波長変換装置５Ａは、波長変換素子５１Ａと、波長変換素子５１Ａを励起光ＥＬの入射方向に沿う回転軸を中心として回転させる回転部ＲＴとを有する。

［波長変換素子の構成］
図９は、波長変換素子５１Ａの断面の一部を模式的に示す図である。
波長変換素子５１Ａは、図９に示すように、＋Ｚ方向に沿って入射される励起光ＥＬを、励起光ＥＬの波長とは異なる波長の光である蛍光ＹＬに変換し、蛍光ＹＬを＋Ｚ方向に出射する透過型の波長変換素子である。波長変換素子５１Ａは、基材Ｎ１と、上記した波長変換層Ｗ１と、を有する。

基材Ｎ１は、基材Ｍ１と同様に円板状に形成され、波長変換層Ｗ１を＋Ｚ方向にて保持した状態で、回転部ＲＴによって回転軸Ｒｘを中心として回転される。基材Ｎ１は、＋Ｚ方向の面であり、波長変換層Ｗ１と対向する第１面Ｎ１１と、−Ｚ方向の面であり、第１面Ｎ１１とは反対側の面である第２面Ｎ１２と、を有する。
このような基材Ｎ１は、円板状の基材本体Ｎ１Ａと、基材本体Ｎ１Ａに形成された蛍光反射層Ｎ１Ｂと、を有する。

基材本体Ｎ１Ａは、励起光ＥＬを透過可能な透光性材料によって形成されている。第２面Ｎ１２は、基材本体Ｎ１Ａにおける−Ｚ方向の面によって構成される。
蛍光反射層Ｎ１Ｂは、基材本体Ｎ１Ａにおける＋Ｚ方向の面の略全面に設けられている。換言すると、蛍光反射層Ｎ１Ｂは、基材本体Ｎ１Ａにおいて波長変換層Ｗ１と対向する面の略全面に設けられている。蛍光反射層Ｎ１Ｂは、青色光である励起光ＥＬを通過させる一方で、青色光より波長の長い蛍光ＹＬを反射させる光反射特性を有する。そして、蛍光反射層Ｎ１Ｂにおける＋Ｚ方向の面は、波長変換層Ｗ１から入射される蛍光ＹＬを反射させる蛍光反射面ＦＳを構成する。すなわち、基材Ｎ１は、反射面としての蛍光反射面ＦＳを有する。なお、第１面Ｎ１１は、蛍光反射面ＦＳによって構成される。
そして、波長変換層Ｗ１は、第１面Ｗ１１と蛍光反射面ＦＳとが対向するように、基材Ｎ１に保持される。

波長変換層Ｗ１は、波長変換素子５１での場合と同様に、蛍光体粒子、賦活剤及び気孔を含む蛍光体セラミックによって、回転軸Ｒｘを中心とする円環状に形成されている。なお、波長変換素子５１Ａでは、波長変換層Ｗ１における−Ｚ方向の面は、基材Ｎ１と対向するように配置される。そして、基材Ｎ１を通過して波長変換層Ｗ１に入射された励起光ＥＬは、波長変換層Ｗ１内の蛍光体粒子及び賦活剤によって蛍光ＹＬに変換される。
波長変換層Ｗ１内を−Ｚ方向に進行する蛍光ＹＬは、第１面Ｗ１１から蛍光反射層Ｎ１Ｂに入射される。蛍光反射層Ｎ１Ｂに入射された蛍光は、蛍光反射層Ｎ１Ｂによって＋Ｚ方向に反射され、第１面Ｗ１１を介して波長変換層Ｗ１内を＋Ｚ方向に進行する。
波長変換層Ｗ１内を＋Ｚ方向に進行する蛍光ＹＬは、第２面Ｗ１２から＋Ｚ方向に出射される。
すなわち、波長変換素子５１Ａの波長変換層Ｗ１において、第１面Ｗ１１は、励起光ＥＬの入射面であり、第２面Ｗ１２は、蛍光ＹＬの出射面である。

図１０は、波長変換層Ｗ１の入射領域ＮＡの幅方向における励起光の密度分布と、波長変換層Ｗ１における第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２の配置とを示す図である。詳述すると、図１０における上段には、励起光の密度分布が示され、図１０における中段には、励起光の密度分布に応じた賦活剤の濃度分布が示されている。また、図１０における下段には、賦活剤の濃度分布に応じた第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２の配置が示されている。なお、波長変換素子５１Ａにおいても、入射領域ＮＡの幅方向は、回転軸Ｒｘを起点とする波長変換層Ｗ１の半径方向である＋Ｒ方向と平行である。

波長変換素子５１Ａにおいても、波長変換層Ｗ１に入射される励起光の密度は、図１０の上段に示すように、波長変換層Ｗ１における励起光ＥＬの入射領域ＮＡの幅方向の中心Ｃに向かうに従って大きくなる。
このため、波長変換素子５１Ａにおいても、図１０の中段に示すように、入射される励起光の密度が密度β以上である第１入射領域の賦活剤濃度を小さくし、入射される励起光の密度が密度β未満である第２入射領域の賦活剤濃度を大きくするために、図１０の下段に示すように、第１入射領域に応じて第１領域Ａ１が配置され、第２入射領域に応じて第２領域Ａ２が配置されている。

このような波長変換素子５１Ａを有する光源装置４Ａを備えたプロジェクターによっても、波長変換素子５１を有する光源装置４を備えたプロジェクターと同様の効果を奏することができる。
なお、波長変換素子５１Ａでは、蛍光反射層Ｎ１Ｂは、基材本体Ｎ１Ａにおける＋Ｚ方向の面の略全面に設けられていた。しかしながら、蛍光反射層Ｎ１Ｂは、基材本体Ｎ１Ａにおける−Ｚ方向の面に設けられていてもよい。また、蛍光反射層Ｎ１Ｂは、基材本体Ｎ１Ａにおいて波長変換層Ｗ１に応じて設けられていれば、基材本体Ｎ１Ａにおける＋Ｚ方向の面の略全面又は−Ｚ方向の面の略全面に設けられていなくてもよい。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
本実施形態に係るプロジェクターは、第１実施形態にて示したプロジェクター１と同様の構成を備えるが、波長変換層に入射される励起光の密度分布が異なる他、波長変換層における第１領域及び第２領域の配置が異なる。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一又は略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。

図１１は、本実施形態に係るプロジェクターが備える波長変換素子５２に入射される励起光の密度分布と、波長変換素子５２の波長変換層Ｗ２における第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２の配置とを示す図である。詳述すると、図１１における上段には、入射領域ＮＡの幅方向における励起光の密度分布が示され、図１１における中段には、入射領域ＮＡの幅方向における励起光の密度分布に応じた賦活剤の濃度分布が示されている。また、図１１における下段には、波長変換層Ｗ２の断面の一部が模式的に示されている。換言すると、図１１における下段には、賦活剤の濃度分布に応じた第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２の配置が示されている。なお、波長変換素子５２においても、入射領域ＮＡの幅方向は、回転軸Ｒｘを起点とする波長変換層Ｗ２の半径方向である＋Ｒ方向と平行である。

本実施形態に係るプロジェクターは、波長変換素子５１に代えて波長変換素子５２を有する他は、プロジェクター１と同様の構成を有する。すなわち、本実施形態では、光源装置４は、波長変換素子５１に代えて波長変換素子５２を有する。
波長変換素子５２は、図１１の下段に示すように、基材Ｍ１と、基材Ｍ１に対して−Ｚ方向に位置し、基材Ｍ１の反射層Ｍ１Ｂと対向するように基材Ｍ１に保持される波長変換層Ｗ２と、を有する。

波長変換層Ｗ２は、波長変換層Ｗ１と同様に、蛍光体粒子、賦活剤及び散乱要素である気孔を含む蛍光体セラミックにより構成されている。
波長変換層Ｗ２は、波長変換層Ｗ１と同様に、賦活剤濃度が異なる第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２を有し、第１領域Ａ１の賦活剤濃度は、第２領域Ａ２の賦活剤濃度より小さい。そして、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２は、入射される励起光ＥＬの密度に応じて配置されている。第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２の配置については、後に詳述する。

波長変換層Ｗ２における入射領域ＮＡの幅方向における励起光は、図１１の上段に示すように、入射領域ＮＡの幅方向における中心Ｃより外側の部位にピーク密度を有する。すなわち、波長変換層Ｗ２に入射される励起光は、幅方向における中心Ｃにおける密度より外側の部位の密度の方が高くなる光である。
詳述すると、波長変換層Ｗ２に入射される励起光の密度分布は、入射領域ＮＡの幅方向における中央部Ｄ１と、中央部Ｄ１の外側に位置する外縁部Ｄ２とに分けられる。
中央部Ｄ１における励起光の密度は、上記密度β未満の値で略一定である。
外縁部Ｄ２における励起光の密度は、中心Ｃ側から外縁側に向かうに従って中央部Ｄ１における励起光の密度より大きくなって上記密度β以上となった後、上記密度β以下に低下する。

このような励起光の密度分布に対し、図１１の中段に示すように、入射される励起光の密度が密度β以上である第１入射領域の賦活剤濃度を小さくし、入射される励起光の密度が密度β未満である第２入射領域の賦活剤濃度を大きくするために、図１１の下段に示すように、波長変換層Ｗ２では、第１入射領域に応じて第１領域Ａ１が配置され、第２入射領域に応じて第２領域Ａ２が配置されている。
このため、波長変換層Ｗ２の入射領域ＮＡ内には、中央部Ｄ１に位置する１つの第２領域Ａ２と、外縁部Ｄ２に位置して当該１つの第２領域Ａ２を挟む２つの第１領域Ａ１と、幅方向において１つの第２領域Ａ２及び２つの第１領域Ａ１を挟む２つの第２領域Ａ２と、が含まれる。

［第２実施形態の効果］
以上説明した本実施形態に係るプロジェクターによれば、第１実施形態にて示したプロジェクター１と同様の効果を奏することができる他、以下の効果を奏することができる。
波長変換層Ｗ２における励起光の入射領域ＮＡの中央部Ｄ１における励起光のピーク密度は、入射領域ＮＡの外縁部Ｄ２における励起光のピーク密度より小さい。そして、第２領域Ａ２は、入射領域ＮＡの中央部Ｄ１に位置し、第１領域Ａ１は、入射領域ＮＡの外縁部Ｄ２に位置する。
このような構成によれば、外縁部における強度を高めた照明光を出射できる。従って、形成される画像の周縁が暗くなるような輝度むら及び色むらの発生を抑制できる。
そして、このような照明光を出射する光源装置の波長変換層Ｗ２に入射される励起光の密度分布に応じて、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２を配置できるので、波長変換効率が高い波長変換素子５２を構成できる。

［第２実施形態の変形］
波長変換層Ｗ２を有する波長変換素子５２は、反射型の波長変換素子であるが、プロジェクター１に採用される光源装置は、波長変換素子５２と同様の構成を有する透過型の波長変換素子を有する構成であってもよい。すなわち、波長変換層Ｗ１に代えて波長変換層Ｗ２を有する他は、波長変換素子５１Ａと同様の構成を有する透過型の波長変換素子を備えた光源装置４Ａをプロジェクター１に採用してもよい。
このような光源装置４Ａ及びプロジェクター１によっても、第２実施形態にて示した光源装置４及びプロジェクター１と同様の効果を奏することができる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
本実施形態に係るプロジェクターは、第１実施形態にて示したプロジェクター１と同様の構成を備えるが、波長変換層に入射される励起光の密度分布が異なる他、波長変換層における第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２の配置が異なる。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一又は略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。

図１２は、本実施形態に係るプロジェクターが備える波長変換素子５３に入射される励起光の密度分布と、波長変換素子５３の波長変換層Ｗ３における第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２の配置とを示す図である。詳述すると、図１２における上段には、波長変換素子５３の入射領域ＮＡの幅方向における励起光の密度分布が示され、図１２における中段には、励起光の密度分布に応じた賦活剤の濃度分布が示されている。また、図１２における下段には、波長変換層Ｗ３の断面の一部が模式的に示されている。換言すると、図１２における下段には、波長変換層Ｗ３において賦活剤の濃度分布に応じた第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２の配置が示されている。なお、波長変換素子５３においても、入射領域ＮＡの幅方向は、回転軸Ｒｘを起点とする波長変換層Ｗ３の半径方向である＋Ｒ方向と平行である。

本実施形態に係るプロジェクターは、波長変換素子５１に代えて波長変換素子５３を有する他は、プロジェクター１と同様の構成を有する。すなわち、本実施形態では、光源装置４は、波長変換素子５１に代えて波長変換素子５３を有する。
波長変換素子５３は、図１２の下段に示すように、基材Ｍ１と、基材Ｍ１に対して−Ｚ方向に位置し、反射層Ｍ１Ｂと対向するように基材Ｍ１に保持される波長変換層Ｗ３と、を有する。

波長変換層Ｗ３は、波長変換層Ｗ１，Ｗ２と同様に、蛍光体粒子と、賦活剤と、散乱要素である気孔とを含む蛍光体セラミックにより構成されている。
波長変換層Ｗ３も、波長変換層Ｗ１，Ｗ２と同様に、賦活剤濃度が異なる第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２を有し、第１領域Ａ１の賦活剤濃度は、第２領域Ａ２の賦活剤濃度より小さい。そして、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２は、入射される励起光の密度に応じて配置されている。第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２の配置については、後に詳述する。

波長変換層Ｗ３の入射領域ＮＡに入射される励起光の密度は、図１２の上段に示すように、入射領域ＮＡの幅方向における一端（＋Ｒ方向の端部）から他端（−Ｒ方向の端部）に向かって直線的に連続して低下する。詳述すると、入射領域ＮＡの幅方向における一端での励起光の密度は上記密度β以上であるが、一端から他端に向かって下降し、他端に至るまでの間に上記密度β未満となる。そして、入射領域ＮＡの幅方向における他端での励起光の密度は上記密度β未満である。

このような励起光の密度分布に対し、図１２の中段に示すように、入射される励起光の密度が密度β以上である第１入射領域の賦活剤濃度を小さくし、入射される励起光の密度が密度β未満である第２入射領域の賦活剤濃度を大きくするために、図１２の下段に示すように、第１入射領域に応じて第１領域Ａ１が配置され、第２入射領域に応じて第２領域Ａ２が配置されている。
このため、幅方向において入射領域ＮＡ内には、少なくとも１つの第１領域Ａ１と、少なくとも１つの第２領域Ａ２とが配置されている。

なお、図１２の下段においては、波長変換層Ｗ３において、第１領域Ａ１に対して入射領域ＮＡ内に位置する第２領域Ａ２とは反対側の領域（第１領域Ａ１に対する＋Ｒ方向の領域）も第２領域Ａ２とされている。すなわち、波長変換層Ｗ３において励起光の入射領域ＮＡ外の領域は、第２領域Ａ２とされている。これは、波長変換層Ｗ３内を外縁側に進行する励起光を、蛍光体粒子及び賦活剤によって中心Ｃ側にて蛍光に変換することにより、蛍光の出射範囲の広がりを抑制して、上記エテンデューの悪化を抑制するためである。
しかしながら、これに限らず、波長変換層Ｗ３において入射領域ＮＡ外の領域は、第１領域Ａ１であってもよい。

［第３実施形態の効果］
以上説明した本実施形態に係るプロジェクターによれば、第１実施形態にて示したプロジェクター１と同様の効果を奏することができる他、以下の効果を奏することができる。
波長変換層Ｗ３に対する励起光の入射方向である＋Ｚ方向に直交する方向であり、波長変換層Ｗ３における入射領域ＮＡの中心Ｃを通る方向の１つである第１方向を、円環状の波長変換層Ｗ３の半径方向を＋Ｒ方向とする場合、励起光の密度は、入射領域ＮＡにおいて＋Ｒ方向とは反対方向である−Ｒ方向に向かって小さくなる。そして、波長変換層Ｗ３において、第１領域Ａ１は、入射領域ＮＡにおける＋Ｒ方向に位置し、第２領域Ａ２は、入射領域ＮＡにおける−Ｒ方向に位置する。
このような構成によれば、入射される励起光の密度分布に応じて、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２が配置された波長変換層Ｗ３を構成できるので、波長変換効率が高い波長変換素子５３を構成できる。

［第３実施形態の変形］
上記説明では、波長変換素子５３に入射される励起光の密度は、入射領域ＮＡにおいて＋Ｒ方向の端部から−Ｒ方向に向かって直線的に連続して低下するとした。しかしながら、これに限らず、励起光の密度は、入射領域ＮＡにおいて一方から他方に向かって低下すれば、どのように低下してもよい。

図１３は、波長変換素子５３の変形である波長変換素子５３Ａの波長変換層Ｗ３に入射される励起光の密度分布と、波長変換素子５３Ａの波長変換層Ｗ３における第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２の配置とを示す図である。
例えば、図１３の上段に示すように、励起光の密度は、入射領域ＮＡにおいて＋Ｒ方向の端部から−Ｒ方向に向かって上に凸となる凸曲線状に連続的に低下してもよい。

図１４は、波長変換素子５３の変形である波長変換素子５３Ｂの波長変換層Ｗ３に入射される励起光の密度分布と、波長変換素子５３Ｂの波長変換層Ｗ３における第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２の配置を示す図である。
また例えば、図１４の上段に示すように、励起光の密度は、入射領域ＮＡにおいて＋Ｒ方向の端部から−Ｒ方向に向かって下に凸となる凸曲線状に連続的に低下してもよい。

このような励起光の密度分布に対し、図１３の中段及び図１４の中段に示すように、入射領域ＮＡにおいて入射される励起光の密度が密度β以上である第１入射領域の賦活剤濃度を小さくし、入射される励起光の密度が密度β未満である第２入射領域の賦活剤濃度を大きくするために、図１３の下段及び図１４の下段に示すように、波長変換素子５３Ａ，５３Ｂのそれぞれの波長変換層Ｗ３には、第１入射領域に応じて第１領域Ａ１が配置され、第２入射領域に応じて第２領域Ａ２が設けられている。
このような波長変換素子５３Ａ，５３Ｂが採用され、上記密度分布の励起光が入射される場合でも、波長変換素子５３と同様の効果を奏することができる。

また、波長変換層Ｗ３を有する波長変換素子５３は、反射型の波長変換素子であるが、プロジェクター１に採用される光源装置は、波長変換素子５３と同様の構成を有する透過型の波長変換素子を有する構成であってもよい。すなわち、波長変換層Ｗ１に代えて波長変換層Ｗ３を有する他は、波長変換素子５１Ａと同様の構成を有する透過型の波長変換素子を備えた光源装置４Ａをプロジェクター１に採用してもよい。
このような光源装置４Ａ及びプロジェクター１によっても、第３実施形態にて示した光源装置４及びプロジェクター１と同様の効果を奏することができる。

［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について説明する。
本実施形態に係るプロジェクターは、第１実施形態にて示したプロジェクター１と同様の構成を備えるが、波長変換装置の構成が異なる他、波長変換層に入射される励起光の密度分布が異なる。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一又は略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。

図１５は、本実施形態に係るプロジェクターの波長変換素子５４と、波長変換素子５４に入射される励起光の密度分布とを示す図である。
本実施形態にプロジェクターは、波長変換装置５に代えて波長変換装置５Ｂを備える他は、第１実施形態に係るプロジェクター１と同様の構成を有する。すなわち、本実施形態では、光源装置４は、波長変換装置５に代えて波長変換装置５Ｂを有する。
波長変換装置５Ｂは、図１５に示す反射型の波長変換素子５４を備えるが、波長変換装置５と異なり、波長変換素子５４を回転させる回転部ＲＴを備えない。すなわち、波長変換素子５４は、回転されない構成である。

波長変換素子５４に入射される励起光の密度は、図１５に示すように、波長変換素子５４への励起光の入射方向に対して直交し、かつ、互いに直交する２軸において、一端側から他端側に向かって低下する。
以下、上記２軸のうち、入射領域ＮＡの中心Ｃを通り、図１５における左右方向に沿う軸をＸ軸とし、入射領域ＮＡの中心Ｃを通り、図１５における上下方向に沿う軸をＹ軸としたとき、Ｘ軸に沿う右方向を＋Ｘ方向とし、左方向を−Ｘ方向とし、Ｙ軸に沿う上方向を＋Ｙ方向とし、下方向を−Ｙ方向とする。本実施形態では、＋Ｘ方向及び＋Ｙ方向のうち一方の方向は、第１方向及び第２方向の一方に相当し、＋Ｘ方向及び＋Ｙ方向のうち他方の方向は、第１方向及び第２方向の他方に相当する。

Ｙ軸における励起光の密度は、図１５において左側に示されるように、入射領域ＮＡにおける−Ｙ方向の端部から＋Ｙ方向に向かって低下する。そして、入射領域ＮＡにおける−Ｙ方向の端部での励起光の密度は、上記密度β以上であり、＋Ｙ方向の端部での励起光の密度は、上記密度β未満である。なお、図１５の例では、Ｙ軸において、励起光の密度が密度β未満となる位置は中心Ｃであるが、他の位置でもよい。
Ｘ軸における励起光の密度は、図１５において下側に示されるように、入射領域ＮＡにおける−Ｘ方向の端部から＋Ｘ方向に向かって低下する。そして、入射領域ＮＡにおける−Ｘ方向の端部での励起光の密度は、上記密度β以上であり、＋Ｘ方向の端部での励起光の密度は、上記密度β未満である。なお、図１５の例では、Ｘ軸において、励起光の密度が密度β未満となる位置は中心Ｃであるが、他の位置でもよい。

図１６は、波長変換層Ｗ４における賦活剤の濃度分布と、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２の配置とを示す図である。
波長変換層Ｗ４に入射される励起光の密度分布に対し、図１６に示すように、入射される励起光の密度が密度β以上である第１入射領域の賦活剤濃度を小さくし、入射される励起光の密度が密度β未満である第２入射領域の賦活剤濃度を大きくするために、波長変換層Ｗ４では、第１入射領域に応じて第１領域Ａ１が配置され、第２入射領域に応じて第２領域Ａ２が配置されている。すなわち、波長変換層Ｗ４の入射領域ＮＡにおいて、第１領域Ａ１は、−Ｘ方向で−Ｙ方向に位置し、第２領域Ａ２は、第１領域Ａ１以外の領域に位置する。
なお、波長変換層Ｗ４において、入射領域ＮＡ外の領域は、賦活剤濃度が大きい第２領域Ａ２とされているが、賦活剤濃度が小さい第１領域Ａ１であってもよい。

［第４実施形態の効果］
以上説明した本実施形態に係るプロジェクターによれば、第１実施形態にて示したプロジェクター１と同様の効果を奏することができる他、以下の効果を奏することができる。
波長変換層Ｗ４に対する励起光の入射方向である＋Ｚ方向にそれぞれ直交し、波長変換層Ｗ４における励起光の入射領域ＮＡの中心Ｃを通り、かつ、互いに直交する２つの方向を＋Ｘ方向及び＋Ｙ方向とすると、励起光の密度は、入射領域ＮＡにおいて＋Ｘ方向に向かって小さくなるとともに、＋Ｙ方向に向かって小さくなる。そして、第１領域Ａ１は、入射領域ＮＡにおける−Ｘ方向で−Ｙ方向に位置し、第２領域Ａ２は、入射領域ＮＡにおける第１領域Ａ１以外の領域に位置する。
このような構成によれば、入射される励起光の密度分布に応じて、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２が配置された波長変換層Ｗ４を構成できるので、波長変換効率が高い波長変換素子５４を構成できる。

［第４実施形態の変形］
波長変換素子５４の波長変換層Ｗ４に入射される励起光の密度は、Ｘ軸及びＹ軸のそれぞれの軸において、一方の端部から他端に向かって直線的に連続して低下するとした。しかしながら、これに限らず、図１３に示した励起光の密度分布と同様に、Ｘ軸における密度、及び、Ｙ軸における密度は、一端から他端に向かって上に凸曲線状に連続して低下してもよく、図１４に示した励起光の密度分布と同様に、一端から他端に向かって下に凸曲線状に連続して低下してもよい。
例えば、波長変換層Ｗ４に入射される励起光は、密度が−Ｘ方向の端部から＋Ｘ方向に向かって上に凸曲線状に連続して低下し、−Ｙ方向の端部から＋Ｙ方向に向かって上に凸曲線状に連続して低下する光であってもよい。
また例えば、波長変換層Ｗ４に入射される励起光は、密度が−Ｘ方向の端部から＋Ｘ方向に向かって下に凸曲線状に連続して低下し、−Ｙ方向の端部から＋Ｙ方向に向かって下に凸曲線状に連続して低下する光であってもよい。
そして、波長変換層Ｗ４では、励起光の密度分布に応じて第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２が配置されていればよい。

また、波長変換層Ｗ４を有する波長変換素子５４は、反射型の波長変換素子であるが、プロジェクター１に採用される光源装置は、波長変換素子５４と同様の構成を有する透過型の波長変換素子を有する構成であってもよい。すなわち、波長変換層Ｗ１に代えて波長変換層Ｗ４を有する他は、波長変換素子５１Ａと同様の構成を有する透過型の波長変換素子を備えた光源装置４Ａをプロジェクター１に採用してもよい。
このような光源装置４Ａ及びプロジェクター１によっても、第４実施形態にて示した光源装置４及びプロジェクター１と同様の効果を奏することができる。

［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態について説明する。
本実施形態に係るプロジェクターは、第１実施形態にて示したプロジェクター１と同様の構成を備えるが、波長変換層に含まれる散乱要素の密度分布が異なる。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一又は略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。

図１７は、本実施形態に係るプロジェクターが備える波長変換素子５５に入射される励起光の密度分布と、波長変換素子５５の波長変換層Ｗ５における第１領域Ｂ１及び第２領域Ｂ２の配置とを示す図である。詳述すると、図１７における上段には、波長変換素子５５の入射領域ＮＡの幅方向における励起光の密度分布が示され、図１７における中段には、励起光密度分布に応じた蛍光体粒子の濃度分布が示されている。また、図１７における下段には、波長変換層Ｗ５の断面の一部が模式的に示されている。換言すると、図１７における下段には、波長変換層Ｗ５における蛍光体粒子の濃度分布に応じた第１領域Ｂ１及び第２領域Ｂ２の配置が示されている。なお、波長変換素子５５においても、入射領域ＮＡの幅方向は、回転軸Ｒｘを起点とする波長変換層Ｗ５の半径方向である＋Ｒ方向と平行である。

本実施形態に係るプロジェクターは、波長変換素子５１に代えて波長変換素子５５を有する他は、プロジェクター１と同様の構成及び機能を有する。すなわち、本実施形態では、光源装置４は、波長変換素子５１に代えて波長変換素子５５を有する。
波長変換素子５５は、波長変換素子５１と同様に、回転部ＲＴによって励起光の入射方向である＋Ｚ方向に沿う回転軸Ｒｘ（図２及び図３参照）を中心として回転される。波長変換素子５５は、図１７の下段に示すように、基材Ｍ１と、基材Ｍ１に対して−Ｚ方向に位置し、反射層Ｍ１Ｂと対向するように基材Ｍ１に保持される波長変換層Ｗ５と、を有する。

波長変換層Ｗ５は、入射される励起光の波長とは異なる波長を有する光である蛍光を出射する。波長変換層Ｗ５は、波長変換層Ｗ１とは異なり、蛍光体粒子及び賦活剤がバインダーによってバインドされた構成である。波長変換層Ｗ５の内部には、波長変換層Ｗ５の製造過程にて気孔が含有されてもよい。蛍光体粒子及び気孔は、波長変換層Ｗ５において、入射された励起光を散乱させる散乱要素である。
なお、蛍光体粒子としては、ＹＡＧ蛍光体、ＫＳＦ蛍光体、又は、ＳＣＡＳＮ蛍光体等を採用できる。ＹＡＧ蛍光体におけるＹをＬｕ、Ｇｄ又はＧａで置換されたものを採用してもよい。バインダーとしては、Ａｌ_２Ｏ_３等の無機バインダーや、シリコーン樹脂、又は、硝子を採用できる。賦活剤としては、上記のように、Ｃｅ、Ｅｕ、Ｐｒ、Ｃｒ、Ｇｄ及びＧａの少なくとも１つを採用できる。

波長変換層Ｗ５は、入射される励起光の密度分布に応じてそれぞれ配置される第１領域Ｂ１及び第２領域Ｂ２を有する。
第１領域Ｂ１は、入射領域ＮＡにおいて、励起光の密度が相対的に大きい高密度領域に応じて配置される領域である。第２領域Ｂ２は、入射領域ＮＡにおいて、励起光の密度が相対的に小さい低密度領域に応じて配置される領域である。
なお、第１領域Ｂ１における賦活剤濃度と、第２領域Ｂ２における賦活剤濃度とは同じであり、第１領域Ｂ１及び第２領域Ｂ２においては、略均一に賦活剤が分布している。

ここで、高密度領域における散乱要素の密度が大きいと、散乱要素にて散乱されて波長変換層の外部に出射される励起光の光量が多くなり、高密度領域での波長変換効率が低下する。すなわち、高密度領域における散乱要素の密度が大きいと、上記した後方散乱が発生しやすくなり、ひいては、波長変換効率が低下する。
一方、低密度領域における散乱要素の密度、特に、蛍光体密度が小さいと、低密度領域での波長変換効率が低下する。そして、蛍光に変換されない励起光が波長変換層内を伝播し、散乱要素にて散乱されるので、後方散乱が発生しやすくなり、更に波長変換効率が低下する。

これに対し、第１領域Ｂ１における散乱要素の密度分布と、第２領域Ｂ２における散乱要素の密度分布とは異なっている。例えば、第１領域Ｂ１では、散乱要素である蛍光体の濃度が小さいか、或いは、散乱要素である気孔の密度が小さい。一方、第２領域Ｂ２では、蛍光体粒子の濃度が大きいか、或いは、気孔の密度が大きい。
なお、第１領域Ｂ１及び第２領域Ｂ２には、気孔が含まれていなくてもよい。すなわち、第１領域Ｂ１及び第２領域Ｂ２の気孔量は０でもよい。この場合、第１領域Ｂ１及び第２領域Ｂ２は、散乱要素である蛍光体粒子の濃度が異なる。
本実施形態では、第１領域Ｂ１では、蛍光体の濃度が小さく、第２領域Ｂ２では、蛍光体の濃度が大きい。そして、第１領域Ｂ１の気孔量と、第２領域Ｂ２の気孔量とは同じである。

このような波長変換層Ｗ５に入射される励起光の密度分布は、図１７の上段に示されるように、第１実施形態にて示した励起光の密度分布と同じである。
このため、波長変換素子５５では、図１７の中段に示すように、入射される励起光の密度が所定の密度である密度γ以上である高密度領域の蛍光体濃度を小さくし、入射される励起光の密度が密度γ未満である低密度領域の蛍光体濃度を大きくするために、波長変換層Ｗ５では、図１７の下段に示すように、高密度領域に応じて第１領域Ｂ１が位置し、低密度領域に応じて第２領域Ｂ２が位置している。すなわち、波長変換層Ｗ５において、入射される励起光の密度が大きい第１領域Ｂ１では、蛍光体濃度が小さく、入射される励起光の密度が小さい第２領域Ｂ２では、蛍光体濃度が大きい。
これにより、波長変換層Ｗ５では、入射される励起光の密度に応じた密度の散乱要素を分布させることができ、これにより、波長変換層Ｗ５の全体における波長変換効率を高めることができる。

［波長変換層の製造方法］
波長変換層Ｗ５は，上記バインダー及び賦活剤に、必要に応じて助剤及び溶剤を加えたものに蛍光体粒子を濃度が異ならせて加えた第１領域Ｂ１及び第２領域Ｂ２のそれぞれの材料を、スクリーン印刷等によって基材Ｍ１に塗り分けて塗布した後、加熱してバインダーを固化させることによって製造できる。

［第５実施形態の効果］
以上説明した本実施形態に係るプロジェクターによれば、第１実施形態にて示したプロジェクター１と同様の効果を奏することができる。
すなわち、本実施形態での光源装置４は、励起光を出射する光源４１１と、入射される励起光を、励起光の波長と異なる波長を有する変換光である蛍光に変換する波長変換層Ｗ５と、を備える。波長変換層Ｗ５は、入射される励起光の密度が大きい第１領域Ｂ１と、入射される励起光の密度が小さい第２領域Ｂ２と、を有する。第１領域Ｂ１及び第２領域Ｂ２は、蛍光体、賦活剤及び散乱要素を含み、第１領域Ｂ１の蛍光体濃度は、第２領域Ｂ２の蛍光体濃度より小さい。
このような構成によれば、全体で蛍光体濃度が均一な波長変換層が採用される場合に比べて、第１領域Ｂ１又は第２領域Ｂ２での波長変換効率を高めることができる。従って、波長変換層Ｗ５全体による励起光の波長変換効率を高めることができる。

［第５実施形態の変形］
波長変換層Ｗ５を有する波長変換素子５５は、反射型の波長変換素子であるが、プロジェクター１に採用される光源装置は、波長変換素子５５と同様の構成を有する透過型の波長変換素子を有する構成であってもよい。すなわち、波長変換層Ｗ１に代えて波長変換層Ｗ５を有する他は、波長変換素子５１Ａと同様の構成を有する透過型の波長変換素子を備えた光源装置４Ａをプロジェクター１に採用してもよい。
このような光源装置４Ａ及びプロジェクター１によっても、第５実施形態にて示した光源装置４及びプロジェクター１と同様の効果を奏することができる。

［第６実施形態］
次に、本発明の第６実施形態について説明する。
本実施形態に係るプロジェクターは、第２実施形態にて示したプロジェクターと同様の構成を有するが、波長変換層に含まれる散乱要素の密度分布が異なる。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一又は略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。

図１８は、本実施形態に係るプロジェクターが備える波長変換素子５６に入射される励起光の密度分布と、波長変換素子５６の波長変換層Ｗ６における第１領域Ｂ１及び第２領域Ｂ２の配置とを示す図である。詳述すると、図１８における上段には、波長変換層Ｗ６の入射領域ＮＡの幅方向における励起光の密度分布が示され、図１８における中段には、励起光の密度分布に応じた蛍光体の濃度分布が示されている。また、図１８における下段には、波長変換層Ｗ６の断面の一部が模式的に示されている。換言すると、図１８における下段には、波長変換層Ｗ５における蛍光体の濃度分布に応じた第１領域Ｂ１及び第２領域Ｂ２の配置が示されている。なお、波長変換素子５６においても、入射領域ＮＡの幅方向は、回転軸Ｒｘを起点とする波長変換層Ｗ６の半径方向である＋Ｒ方向と平行である。

本実施形態に係るプロジェクターは、波長変換素子５１に代えて波長変換素子５６を有する他は、プロジェクター１と同様の構成及び機能を有する。すなわち、本実施形態では、光源装置４は、波長変換素子５１に代えて波長変換素子５６を有する。
波長変換素子５６は、回転部ＲＴによって励起光の入射方向である＋Ｚ方向に沿う回転軸を中心として回転される。波長変換素子５６は、図１８の下段に示すように、基材Ｍ１と、基材Ｍ１に対して−Ｚ方向に位置し、反射層Ｍ１Ｂと対向するように基材Ｍ１に保持される波長変換層Ｗ６と、を有する。

波長変換層Ｗ６は、波長変換層Ｗ５と同様に、回転軸Ｒｘを中心とする円環状に形成されており、蛍光体粒子及び賦活剤がバインダーによってバインドされた構成を有する。なお、波長変換層Ｗ６には、散乱要素の１つである気孔が含有されていてもよい。
波長変換層Ｗ６は、波長変換層Ｗ５と同様に、散乱要素の密度、詳しくは、蛍光体濃度が異なる第１領域Ｂ１及び第２領域Ｂ２を有し、第１領域Ｂ１における蛍光体濃度は、第２領域Ｂ２における蛍光体濃度より小さい。そして、波長変換層Ｗ６においても、第１領域Ｂ１及び第２領域Ｂ２は、入射される励起光ＥＬの密度分布に応じて配置されている。第１領域Ｂ１及び第２領域Ｂ２の配置については、後に詳述する。
なお、第１領域Ｂ１及び第２領域Ｂ２には、所定の濃度の賦活剤が均一に分布しており、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２において、蛍光体粒子及び気孔は、それぞれの領域に設定された濃度及び密度で均一に分布している。

波長変換層Ｗ６の入射領域ＮＡに入射される励起光の密度分布は、図１８の上段に示すように、第２実施形態にて示した励起光の密度分布と同じである。すなわち、波長変換層Ｗ６の入射領域ＮＡの幅方向における外縁側のピーク密度は、幅方向における中心Ｃのピーク密度より高い。
このような励起光ＥＬの密度分布に対し、図１８の中段に示すように、入射される励起光の密度が密度γ以上である高密度領域における蛍光体濃度を小さくし、入射される励起光の密度が密度γ未満である低密度領域における蛍光体濃度を大きくするために、図１８の下段に示すように、波長変換層Ｗ６では、高密度領域に応じて第１領域Ｂ１が配置され、低密度領域に応じて第２領域Ｂ２が配置されている。
すなわち、波長変換層Ｗ６において、第２領域Ｂ２は、入射領域ＮＡの中央部Ｄ１に位置し、第１領域Ｂ１は、入射領域ＮＡの外縁部Ｄ２に位置する。

これにより、波長変換層Ｗ６において、入射される励起光の密度分布に応じて散乱要素の密度、詳しくは、蛍光体濃度を設定できる。そして、これにより、後方散乱の発生を抑制でき、波長変換層Ｗ６の全体における波長変換効率を高めることができる。
なお、波長変換層Ｗ６は，波長変換層Ｗ５と同様の製造方法によって製造できる。
以上説明した本実施形態に係るプロジェクターによれば、第２実施形態にて示したプロジェクターと同様の効果を奏することができる。

［第６実施形態の変形］
波長変換層Ｗ６を有する波長変換素子５６は、反射型の波長変換素子であるが、プロジェクター１に採用される光源装置は、波長変換素子５６と同様の構成を有する透過型の波長変換素子を有する構成であってもよい。すなわち、波長変換層Ｗ１に代えて波長変換層Ｗ６を有する他は、波長変換素子５１Ａと同様の構成を有する透過型の波長変換素子を備えた光源装置４Ａをプロジェクター１に採用してもよい。
このような光源装置４Ａ及びプロジェクター１によっても、第６実施形態にて示した光源装置４及びプロジェクター１と同様の効果を奏することができる。

［第７実施形態］
次に、本発明の第７実施形態について説明する。
本実施形態に係るプロジェクターは、第３実施形態に係るプロジェクターと同様の構成を有するが、波長変換層に含まれる散乱要素の密度分布が異なる。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一又は略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。

図１９は、本実施形態に係るプロジェクターが備える波長変換素子５７に入射される励起光の密度分布と、波長変換素子５７の波長変換層Ｗ７における第１領域Ｂ１及び第２領域Ｂ２の配置とを示す図である。詳述すると、図１９における上段には、波長変換素子５５の入射領域ＮＡの幅方向における励起光の密度分布が示され、図１９における中段には、励起光の密度分布に応じた蛍光体の濃度分布が示されている。また、図１９における下段には、波長変換層Ｗ７の断面の一部が模式的に示されている。換言すると、図１９における下段には、波長変換層Ｗ５における蛍光体の濃度分布に応じた第１領域Ｂ１及び第２領域Ｂ２の配置が示されている。なお、波長変換素子５７においても、入射領域ＮＡの幅方向は、回転軸Ｒｘを起点とする波長変換層Ｗ７の半径方向である＋Ｒ方向と平行である。

本実施形態に係るプロジェクターは、波長変換素子５１に代えて波長変換素子５７を有する他は、プロジェクター１と同様の構成及び機能を有する。すなわち、本実施形態では、光源装置４は、波長変換素子５１に代えて波長変換素子５７を有する。
波長変換素子５７は、回転部ＲＴによって励起光の入射方向である＋Ｚ方向に沿う回転軸Ｒｘを中心として回転される。波長変換素子５７は、図１９の下段に示すように、基材Ｍ１と、基材Ｍ１に対して−Ｚ方向に位置し、反射層Ｍ１Ｂと対向するように基材Ｍ１に保持される波長変換層Ｗ７と、を有する。

波長変換層Ｗ７は、波長変換層Ｗ５と同様に、蛍光体粒子及び賦活剤がバインダーによってバインドされた構成を有し、波長変換層Ｗ７には、散乱要素の１つである気孔が含有されていてもよい。
そして、波長変換層Ｗ７は、波長変換層Ｗ５と同様に、散乱要素の密度、詳しくは、蛍光体の濃度が異なる第１領域Ｂ１及び第２領域Ｂ２を有し、第１領域Ｂ１における蛍光体濃度は、第２領域Ｂ２における蛍光体濃度より小さい。そして、波長変換層Ｗ７においても、第１領域Ｂ１及び第２領域Ｂ２は、入射される励起光ＥＬの密度分布に応じて配置されている。第１領域Ｂ１及び第２領域Ｂ２の配置については、後に詳述する。

波長変換層Ｗ７の入射領域ＮＡの幅方向における励起光の密度分布は、図１９の上段に示すように、第３実施形態にて示した励起光の密度分布と同じである。すなわち、波長変換層Ｗ７の入射領域ＮＡの幅方向における励起光の密度は、入射領域ＮＡの幅方向における一端から他端に向かって直線的に連続して低下する。
このような励起光ＥＬの密度分布に対し、図１９の中段に示すように、入射される励起光の密度が上記密度γ以上である高密度領域における蛍光体濃度を小さくし、入射される励起光の密度が密度γ未満である低密度領域における蛍光体濃度を大きくするために、図１９の下段に示すように、波長変換層Ｗ７では、高密度領域に応じて第１領域Ｂ１が配置され、低密度領域に応じて第２領域Ｂ２が配置されている。

これにより、波長変換層Ｗ７において、入射される励起光の密度分布に応じた散乱要素、すなわち、蛍光体の濃度にすることができる。そして、これにより、波長変換層Ｗ７の全体における波長変換効率を高めることができる。
なお、波長変換層Ｗ７は，波長変換層Ｗ５と同様の製造方法によって製造できる。
以上説明した本実施形態に係るプロジェクターによれば、第３実施形態にて示したプロジェクターと同様の効果を奏することができる。

［第７実施形態の変形］
第３実施形態の変形にて示したように、波長変換素子５７に入射される励起光の密度は、入射領域ＮＡの幅方向において一方から他方に向かって低下すれば、どのように低下してもよい。
例えば、図１３の上段に示したように、波長変換層Ｗ７に入射される励起光の密度は、入射領域ＮＡの幅方向における一端から他端に向かって上に凸となる凸曲線状に連続的に低下してもよく、図１４の上段に示すように、入射領域ＮＡの幅方向における一端から他端に向かって下に凸となる凸曲線状に連続的に低下してもよい。
このような励起光の密度分布に応じて、入射される励起光の密度が密度γ以上である高密度領域に応じて第１領域Ｂ１が配置され、入射される励起光の密度が密度γ未満である低密度領域に応じて第２領域Ｂ２が配置されていればよい。
このような波長変換層を有する波長変換素子を有する光源装置及びプロジェクターによっても、上記第７実施形態に係る光源装置及びプロジェクターと同様の効果を奏することができる。

また、波長変換層Ｗ７を有する波長変換素子５７は、反射型の波長変換素子であるが、プロジェクター１に採用される光源装置は、波長変換素子５７と同様の構成を有する透過型の波長変換素子を有する構成であってもよい。すなわち、波長変換層Ｗ１に代えて波長変換層Ｗ７を有する他は、波長変換素子５１Ａと同様の構成を有する透過型の波長変換素子を備えた光源装置４Ａをプロジェクター１に採用してもよい。
このような光源装置４Ａ及びプロジェクター１によっても、第６実施形態にて示した光源装置４及びプロジェクター１と同様の効果を奏することができる。

［第８実施形態］
次に、本発明の第８実施形態について説明する。
本実施形態に係るプロジェクターは、第４実施形態に係るプロジェクターと同様の構成を有するが、波長変換層に含まれる散乱要素の密度分布が異なる。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一又は略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。

図２０は、本実施形態に係るプロジェクターが備える波長変換素子５８の波長変換層Ｗ８における第１領域Ｂ１及び第２領域Ｂ２の配置と、蛍光体の濃度分布と、を示す図である。
本実施形態に係るプロジェクターは、波長変換装置５Ｂに代えて波長変換装置５Ｃを有する他は、第４実施形態にて示したプロジェクターと同様の構成及び機能を有する。すなわち、本実施形態では、光源装置４は、波長変換装置５に代えて波長変換装置５Ｃを有する。
波長変換装置５Ｃは、図２０に示す反射型の波長変換素子５８を備えるが、波長変換装置５Ｂと同様に、波長変換素子５８を回転させる回転部ＲＴを備えない。すなわち、波長変換素子５８は、回転されない構成である。
波長変換素子５８は、図２０では図示を省略する基材Ｍ１と、基材Ｍ１に対して−Ｚ方向に位置し、反射層Ｍ１Ｂと対向するように基材Ｍ１に保持される波長変換層Ｗ８と、を有する。

ここで、波長変換層Ｗ８の入射領域ＮＡに入射される励起光の密度分布は、第４実施形態にて示した励起光の密度分布（図１６参照）と同じである。
すなわち、入射領域ＮＡの中心Ｃを通るＹ軸における励起光の密度は、−Ｙ方向の端部から＋Ｙ方向に向かって低下する。そして、入射領域ＮＡにおける−Ｙ方向の端部での励起光の密度は上記密度γ以上であり、＋Ｙ方向の端部での励起光の密度は上記密度γ未満である。なお、励起光の密度が密度γ未満となる位置は、Ｙ軸における中心Ｃでなくてもよい。
一方、入射領域ＮＡの中心Ｃを通るＸ軸における励起光の密度は、−Ｘ方向の端部から＋Ｘ方向に向かって低下する。そして、入射領域ＮＡにおける−Ｘ方向の端部での励起光の密度は上記密度γ以上であり、＋Ｘ方向の端部での励起光の密度は上記密度γ未満である。なお、励起光の密度が密度γ未満となる位置は、Ｘ軸における中心Ｃでなくてもよい。

波長変換層Ｗ８は、波長変換層Ｗ５と同様に、蛍光体粒子及び賦活剤がバインダーによってバインドされた構成を有し、波長変換層Ｗ８には、散乱要素の１つである気孔が含有されていてもよい。
波長変換層Ｗ８は、波長変換層Ｗ５と同様に、散乱要素の密度、詳しくは、蛍光体の濃度が異なる第１領域Ｂ１及び第２領域Ｂ２を有し、第１領域Ｂ１における蛍光体濃度は、第２領域Ｂ２における蛍光体濃度より小さい。なお、上記のように、第１領域Ｂ１の賦活剤濃度と第２領域Ｂ２の賦活剤濃度とは略同じであり、第１領域Ｂ１及び第２領域Ｂ２において、賦活剤は、設定された賦活剤濃度において一様に分布している。

波長変換層Ｗ８に入射される励起光の密度分布に対し、図２０に示すように、入射される励起光の密度が密度γ以上である高密度領域に応じて第１領域Ｂ１が配置され、入射される励起光の密度が密度γ未満である低密度領域に応じて第２領域Ｂ２が配置されている。すなわち、入射される励起光の密度が密度γ以上である第１領域Ｂ１の蛍光体濃度は小さく、入射される励起光の密度が密度γ未満である第２領域Ｂ２の蛍光体濃度は大きい。
これにより、波長変換層Ｗ７において、入射される励起光の密度分布に応じた散乱要素、すなわち、蛍光体の濃度にすることができる。そして、これにより、波長変換層Ｗ７の全体における波長変換効率を高めることができる。
なお、波長変換層Ｗ７は，波長変換層Ｗ５と同様の製造方法によって製造できる。
以上説明した本実施形態に係るプロジェクターによれば、第４実施形態にて示したプロジェクターと同様の効果を奏することができる。

［第８実施形態の変形］
波長変換層Ｗ８に入射される励起光のＸ軸上の密度分布、及び、Ｙ軸上の密度分布は、図１３に示した励起光の密度分布と同様に、一端から他端に向かって上に凸曲線状に連続して低下してもよく、或いは、図１４に示した励起光の密度分布と同様に、一端から他端に向かって下に凸曲線状に連続して低下してもよい。このような励起光の密度分布に応じて、蛍光体濃度が異なる第１領域Ｂ１及び第２領域Ｂ２が配置されればよい。

また、波長変換層Ｗ８を有する波長変換素子５８は、反射型の波長変換素子であるが、プロジェクター１に採用される光源装置は、波長変換素子５８と同様の構成を有する透過型の波長変換素子を有する構成であってもよい。すなわち、波長変換層Ｗ１に代えて波長変換層Ｗ８を有する他は、波長変換素子５１Ａと同様の構成を有する透過型の波長変換素子を備えた光源装置４Ａをプロジェクター１に採用してもよい。
このような光源装置４Ａ及びプロジェクター１によっても、第８実施形態にて示した光源装置及びプロジェクターと同様の効果を奏することができる。

［実施形態の変形］
本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
上記第１〜第３実施形態及び上記第５〜第７実施形態では、波長変換素子は、励起光の入射方向である＋Ｚ方向と平行な回転軸Ｒｘを中心として回転部ＲＴによって回転される構成であった。しかしながら、これに限らず、例えば上記第４及び第８実施形態にて示した波長変換素子５４，５８のように、回転されない構成であってもよい。

この場合、波長変換層に入射される励起光の密度分布は、励起光の入射方向に対してそれぞれ直交し、互いに直交する２軸のうちの一方のみが上記第１〜第３及び第５〜第７実施形態のうちの一実施形態にて示した密度分布であってもよい。また、当該２軸のうち、一方の軸における励起光の密度分布を上記第１〜第３及び第５〜第７実施形態のうちの一実施形態にて示した密度分布とし、他方の軸における励起光の密度分布を上記第１〜第３及び第５〜第７実施形態のうちの一実施形態にて示した密度分布としてもよい。
また、波長変換層に入射される励起光の密度分布は、上記に限定されず、適宜変更可能である。この場合でも、励起光の密度分布に応じて、第１領域Ａ１，Ｂ１及び第２領域Ａ２，Ｂ２が配置されていればよい。

上記第１〜第４実施形態の波長変換層は、入射領域ＮＡにおいて、入射される励起光の密度が大きい領域に位置し、賦活剤濃度が小さい第１領域Ａ１と、入射される励起光の密度が小さい領域に位置し、賦活剤濃度が大きい第２領域Ａ２とを有するとした。また、上記第５〜第８実施形態の波長変換層は、入射領域ＮＡにおいて、入射される励起光の密度が大きい領域に位置し、蛍光体濃度が小さい第１領域Ｂ１と、入射される励起光の密度が小さい領域に位置し、蛍光体濃度が大きい第２領域Ｂ２とを有するとした。しかしながら、これに限らず、波長変換層は、それぞれ入射される励起光の密度に応じて配置され、賦活剤濃度又は蛍光体濃度が異なる３以上の領域を有していてもよい。

上記第５〜第８実施形態では、第１領域Ｂ１と第２領域Ｂ２とで、散乱要素の密度を異ならせるために、気孔の密度は同じで、散乱要素の１つである蛍光体の濃度を異ならせた。しかしながら、これに限らず、第１領域Ｂ１と第２領域Ｂ２とで、蛍光体の濃度に代えて、或いは、加えて、散乱要素の１つである気孔の密度を異ならせてもよい。
例えば、第１領域Ｂ１及び第２領域Ｂ２のそれぞれで蛍光体濃度（蛍光体粒子密度）が同じで、第１領域Ｂ１における気孔密度を第２領域Ｂ２における気孔密度より小さいことによって、第１領域Ｂ１における散乱要素の密度が、第２領域Ｂ２における散乱要素の密度より小さくなっていてもよい。
また例えば、第１領域Ｂ１における蛍光体濃度が第２領域Ｂ２における蛍光体濃度より小さく、第１領域Ｂ１における気孔密度を第２領域Ｂ２における気孔密度より小さいことによって、第１領域Ｂ１における散乱要素の密度が、第２領域Ｂ２における散乱要素の密度より小さくなっていてもよい。

また例えば、第１領域Ｂ１における蛍光体濃度が第２領域Ｂ２における蛍光体濃度より大きく、第１領域Ｂ１における気孔密度が第２領域Ｂ２における気孔密度より小さいことによって、第１領域Ｂ１における散乱要素の密度が、第２領域Ｂ２における散乱要素の密度より小さくなっていてもよい。
また例えば、第１領域Ｂ１における蛍光体濃度が第２領域Ｂ２における蛍光体濃度より小さく、第１領域Ｂ１における気孔密度が第２領域Ｂ２における気孔密度より大きいことによって、第１領域Ｂ１における散乱要素の密度が、第２領域Ｂ２における散乱要素の密度より小さくなっていてもよい。
これらの場合において、気孔量は０でもよい。

上記各実施形態では、プロジェクターは、３つの光変調装置３４３Ｒ，３４３Ｇ，３４３Ｂを備えるとした。しかしながら、これに限らず、２つ以下、あるいは、４つ以上の光変調装置を備えるプロジェクターにも、本発明を適用可能である。

上記各実施形態では、プロジェクターは、光入射面と光出射面とが異なる透過型の液晶パネルを有する光変調装置３４３を備えるとした。しかしながら、これに限らず、光変調装置は、光入射面と光出射面とが同一となる反射型の液晶パネルを有する構成としてもよい。また、入射光束を変調して画像情報に応じた画像を形成可能な光変調装置であれば、マイクロミラーを用いたデバイス、例えば、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）等を利用したものなど、液晶以外の光変調装置を用いてもよい。

上記各実施形態では、光源装置４，４Ａをプロジェクターに適用した例を挙げた。しかしながら、これに限らず、本発明に係る光源装置は、例えば照明器具及び自動車等のヘッドライト等に採用してもよい。

１…プロジェクター、３４３（３４３Ｂ，３４３Ｇ，３４３Ｒ）…光変調装置、３６…投射光学装置、４，４Ａ…光源装置、４１１，４Ａ２…光源、Ａ１，Ｂ１…第１領域、Ａ２，Ｂ２…第２領域、Ｄ１…中央部、Ｄ２…外縁部、Ｍ１，Ｎ１…基材、Ｍ１１，Ｎ１１…第１面、Ｍ１２，Ｎ１２…第２面、ＲＴ…回転部、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４，Ｗ５，Ｗ６，Ｗ７，Ｗ８…波長変換層。

Claims (7)

1. 励起光を出射する光源と、
   入射される前記励起光を、前記励起光の波長と異なる波長を有する変換光に変換する波長変換層と、を備え、
   前記波長変換層は、
   入射される前記励起光の密度が大きい第１領域と、
   入射される前記励起光の密度が小さい第２領域と、を有し、
   前記第１領域及び前記第２領域は、蛍光体、賦活剤及び散乱要素を含み、
   前記第１領域の賦活剤濃度は、前記第２領域の賦活剤濃度より小さい、又は、
   前記第１領域の蛍光体濃度は、前記第２領域の蛍光体濃度より小さいことを特徴とする光源装置。
2. 請求項１に記載の光源装置において、
   前記波長変換層に入射される前記励起光の密度は、前記波長変換層における前記励起光の入射領域の中央から外側に向かって小さくなり、
   前記第１領域は、前記入射領域の中央側に位置し、
   前記第２領域は、前記入射領域の外縁側に位置することを特徴とする光源装置。
3. 請求項１に記載の光源装置において、
   前記波長変換層における前記励起光の入射領域の中央部における前記励起光のピーク密度は、前記入射領域の外縁部における前記励起光のピーク密度より小さく、
   前記第２領域は、前記入射領域の中央部に位置し、
   前記第１領域は、前記入射領域の外縁部に位置することを特徴とする光源装置。
4. 請求項１に記載の光源装置において、
   前記波長変換層に対する前記励起光の入射方向に直交する方向であり、前記波長変換層における前記励起光の入射領域の中心を通る方向の１つを第１方向とする場合、
   前記励起光の密度は、前記入射領域において前記第１方向とは反対方向に向かって小さくなり、
   前記第１領域は、前記入射領域における前記第１方向に位置し、
   前記第２領域は、前記入射領域における前記第１方向とは反対方向に位置することを特徴とする光源装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光源装置において、
   前記波長変換層への前記励起光の入射方向に沿う回転軸を中心として前記波長変換層を回転させる回転部を備え、
   前記波長変換層は、前記回転軸を中心とする環状に構成されていることを特徴とする光源装置。
6. 請求項１に記載の光源装置において、
   前記波長変換層に対する前記励起光の入射方向にそれぞれ直交し、前記波長変換層における前記励起光の入射領域の中心を通り、かつ、互いに直交する２つの方向を第１方向及び第２方向とする場合、
   前記励起光の密度は、
   前記入射領域において前記第１方向に向かって小さくなり、
   前記入射領域において前記第２方向に向かって小さくなり、
   前記第１領域は、前記入射領域における前記第１方向とは反対方向で、かつ、前記第２方向とは反対方向に位置し、
   前記第２領域は、前記入射領域における前記第１領域以外の領域に位置することを特徴とする光源装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の光源装置と、
   前記光源装置から出射された光を変調する光変調装置と、
   前記光変調装置によって変調された光を投射する投射光学装置と、を備えることを特徴とするプロジェクター。