JP6723939B2 - Wavelength conversion element, light source device, and image projection device - Google Patents
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Description
本発明は、励起光を波長変換して蛍光光を生成する波長変換素子に関し、特に画像投射装置（プロジェクタ）の光源装置への使用に適するものに関する。 The present invention relates to a wavelength conversion element that converts excitation light into wavelengths to generate fluorescent light, and particularly relates to a wavelength conversion element suitable for use as a light source device of an image projection apparatus (projector).
上記のような波長変換素子または光源装置として、レーザ光等の励起光の一部を該励起光とは波長（色）が異なる蛍光光に変換し、該蛍光光と蛍光体による波長変換がなされなかった、つまりは励起光と同波長を有する非変換光との合成光を生成するものがある。非変換光は、励起光のうち拡散体の粒子によって蛍光体に到達することなく拡散（反射）された光である。 As the wavelength conversion element or the light source device as described above, a part of excitation light such as laser light is converted into fluorescent light having a wavelength (color) different from that of the excitation light, and wavelength conversion is performed by the fluorescent light and the phosphor. There is one that does not exist, that is, it generates synthetic light of unconverted light having the same wavelength as the excitation light. The non-converted light is light of the excitation light that is diffused (reflected) by the particles of the diffuser without reaching the phosphor.
特許文献１には、蛍光体とこれを保持するための樹脂に対して、拡散体として熱伝導率の高いフィラー（微粒子）を加えることにより、蛍光体の放熱をも促進して波長変換効率を向上させるようにした波長変換素子が開示されている。また、特許文献２には、蛍光体粒子に無機酸化物粒子を付着させることにより、蛍光体粒子内からの蛍光光の取り出し効率を向上させるようにした波長変換素子が開示されている。 In Patent Document 1, by adding a filler (fine particles) having a high thermal conductivity as a diffuser to a phosphor and a resin for holding the phosphor, heat dissipation of the phosphor is also promoted to improve wavelength conversion efficiency. A wavelength conversion element improved is disclosed. Further, Patent Document 2 discloses a wavelength conversion element in which inorganic oxide particles are attached to phosphor particles to improve the efficiency of extracting fluorescent light from the inside of the phosphor particles.
しかしながら、特許文献１の波長変換素子では、樹脂が高熱伝導率の粒子を包むように配置されており、該素子を単に用いるだけでは熱伝導率を高くして蛍光体を冷却するまでの効果を得ることは難しい。このため、この波長変換素子を用いた光源装置において明るさ向上の効果を期待し難い。 However, in the wavelength conversion element of Patent Document 1, the resin is arranged so as to wrap the particles having high thermal conductivity, and the mere use of the element has the effect of increasing the thermal conductivity and cooling the phosphor. It's difficult. Therefore, it is difficult to expect the effect of improving the brightness in the light source device using this wavelength conversion element.
一方、特許文献２の波長変換素子では、原理的には蛍光体粒子からの光取り出し効率の向上は期待できるが、実際には無機酸化物粒子が付着した蛍光体粒子を樹脂（バインダー）に均一に混ぜ込む撹拌工程において無機酸化物粒子が蛍光体粒子から離れてしまう。また、無機酸化物粒子が蛍光体粒子から離れずとも、それら粒子の間に小さな気泡が嵌まり込む場合がある。これらの場合には明るさ向上の効果は低くなる。 On the other hand, in the wavelength conversion element of Patent Document 2, in principle, improvement of the light extraction efficiency from the phosphor particles can be expected, but in reality, the phosphor particles to which the inorganic oxide particles are attached are uniformly dispersed in the resin (binder). Inorganic oxide particles are separated from the phosphor particles in the stirring step of mixing with. Even if the inorganic oxide particles are not separated from the phosphor particles, small bubbles may be fitted between the particles. In these cases, the effect of improving the brightness is low.
本発明は、簡易な構成によって従来よりも蛍光光の取り出し効率、つまりは蛍光光の発光効率を向上させることができるようにした波長変換素子およびこれを用いた光源装置、さらに該光源装置を用いた画像投射装置を提供する。 The present invention provides a wavelength conversion element and a light source device using the same, which can improve the extraction efficiency of fluorescent light, that is, the emission efficiency of fluorescent light by a simple structure, and a light source device using the same. The image projection device is provided.
本発明の一側面としての波長変換素子は、照射される照射光を波長変換して蛍光光を発生する。該波長変換素子は、複数の蛍光体粒子と、複数の拡散体粒子と、複数の蛍光体粒子と複数の拡散体粒子を含むバインダーとを有する。そして、拡散体粒子の最小粒径が、蛍光光の波長の１／４以上４倍以下であり、バインダーおよび上記複数の拡散体粒子の合計体積に対する該複数の拡散体粒子の体積の割合が２５％以上６０％未満であり、上記蛍光光の波長における上記蛍光体粒子の屈折率が１．７以上２．０以下であり、該蛍光光の波長における上記バインダーの屈折率が１．４以上１．８以下であり、該蛍光体粒子の屈折率が該バインダーの屈折率より高く、上記拡散体粒子の屈折率が該蛍光体粒子の屈折率と該バインダーの屈折率との間の屈折率であることを特徴とする。 The wavelength conversion element according to one aspect of the present invention wavelength-converts the irradiation light to be irradiated to generate fluorescent light. The wavelength conversion element has a plurality of phosphor particles, a plurality of diffuser particles, and a binder including the plurality of phosphor particles and the plurality of diffuser particles. The minimum particle size of the diffuser particles is 1/4 or more and 4 times or less the wavelength of the fluorescent light, and the ratio of the volume of the plurality of diffuser particles to the total volume of the binder and the plurality of diffuser particles is 25. Ri% to 60% less der, the fluorescent light refractive index of the phosphor particles at a wavelength of 1.7 or more and 2.0 or less, the refractive index of the binder at the wavelength of the fluorescent light is 1.4 or more 1.8 or less, the refractive index of the phosphor particles is higher than the refractive index of the binder, and the refractive index of the diffuser particles is between the refractive index of the phosphor particles and the refractive index of the binder. and wherein the der Rukoto.
また、本発明の他の一側面としての波長変換素子は、照射される照射光を波長変換して蛍光光を発生する。該波長変換素子は、複数の蛍光体粒子と、複数の拡散体粒子と、複数の蛍光体粒子と複数の拡散体粒子を含むバインダーとを有する。そして、上記蛍光光の波長における上記蛍光体粒子の屈折率が１．７以上２．０以下であり、該蛍光光の波長における上記バインダーの屈折率が１．４以上１．８以下であり、上記蛍光体粒子の屈折率が該バインダーの屈折率より高く、上記拡散体粒子の屈折率が該蛍光体粒子の屈折率と該バインダーの屈折率との間の屈折率である。拡散体粒子の最小粒径をＤとし、バインダーおよび上記複数の拡散体粒子の合計体積に対する該複数の拡散体粒子の体積の割合をＸとし、蛍光体粒子と拡散体粒子との距離ｄを、 A wavelength conversion element according to another aspect of the present invention wavelength-converts the irradiation light to be irradiated to generate fluorescent light . The wavelength conversion element has a plurality of phosphor particles, a plurality of diffuser particles, and a binder including the plurality of phosphor particles and the plurality of diffuser particles. The refractive index of the phosphor particles at the wavelength of the fluorescent light is 1.7 or more and 2.0 or less, and the refractive index of the binder at the wavelength of the fluorescent light is 1.4 or more and 1.8 or less, The refractive index of the phosphor particles is higher than the refractive index of the binder, and the refractive index of the diffuser particles is a refractive index between the refractive index of the phosphor particles and the binder. The minimum particle size of the diffuser particles is D, the ratio of the volume of the plurality of diffuser particles to the total volume of the binder and the plurality of diffuser particles is X, and the distance d between the phosphor particles and the diffuser particles is
とするとき、距離ｄが６００ｎｍ以下であることを特徴とする。 And the distance d is 600 nm or less.
なお、照射光を発する光源と上記波長変換素子とを有する光源装置、さらに該光源装置からの合成光と光変調素子とを用いて画像を投射する光学系を有する画像投射装置も、本発明の他の一側面を構成する。 A light source device having a light source for emitting irradiation light and the wavelength conversion element, and an image projection device having an optical system for projecting an image using the combined light from the light source device and the light modulation element are also included in the present invention. It constitutes another aspect.
本発明によれば、拡散体粒子の最小粒径、バインダーと拡散体粒子の合計体積に対する拡散体粒子の体積の割合、さらには蛍光体と拡散体粒子間の距離等が所定の条件を満たすことで、簡単な構成で蛍光光の発光効率が高い波長変換素子を実現することができる。そして、この波長変換素子を用いることで、従来よりも明るさが向上した光源装置、さらにはより明るい画像を投射可能な画像投射装置を実現することができる。 According to the present invention, the minimum particle size of the diffuser particles, the ratio of the volume of the diffuser particles to the total volume of the binder and the diffuser particles, further, the distance between the phosphor and the diffuser particles, etc. satisfy the predetermined conditions. Thus, it is possible to realize a wavelength conversion element having a high emission efficiency of fluorescent light with a simple configuration. Then, by using this wavelength conversion element, it is possible to realize a light source device having improved brightness as compared with the conventional one and further an image projection device capable of projecting a brighter image.
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
前述した特許文献２にて開示された波長変換素子のように、蛍光体内に吸収されていた光を取り出すために蛍光体の表面に無機酸化物等の微小粒子を付着させることは有効である。ただし、このように蛍光体に微小粒子を付着させなくても、つまりは微小粒子（本実施例では拡散体粒子）が蛍光体に対して離間していても、以下のように蛍光光を蛍光体内から取り出すことができる。 As in the wavelength conversion element disclosed in Patent Document 2 described above, it is effective to attach fine particles such as an inorganic oxide to the surface of the phosphor in order to extract the light absorbed in the phosphor. However, even if the fine particles are not attached to the fluorescent material in this manner, that is, even if the fine particles (diffuser particles in this embodiment) are separated from the fluorescent material, the fluorescent light is emitted as follows. It can be removed from the body.
蛍光体内に存在する蛍光光は、該蛍光体の表面で内部全反射する際にその表面の近傍で一旦、エバネッセント光として蛍光体の外部に漏れ出る（染み出す）。このエバネッセント光を、これが蛍光体内に戻る前に取り出せばよい。すなわち、蛍光体の表面の近傍に微小粒子を配置することで、蛍光体内に戻る前のエバネッセント光を捉えてその進行方向を変えることにより、蛍光体の表面での内部全反射によって蛍光体外に出射してこない光を減少させる。これにより、蛍光光の取り出し効率を向上させることができる。 Fluorescent light existing in the fluorescent substance once leaks (exudes) to the outside of the fluorescent substance as evanescent light in the vicinity of the surface when it is totally internally reflected on the surface of the fluorescent substance. This evanescent light may be extracted before it returns to the phosphor. That is, by arranging fine particles in the vicinity of the surface of the phosphor, the evanescent light before returning to the phosphor is caught and the traveling direction is changed, so that it is emitted to the outside of the phosphor by total internal reflection on the surface of the phosphor. Reduce the light that does not come. Thereby, the extraction efficiency of the fluorescent light can be improved.
図１には、後述する本発明の具体的な実施例において説明する波長変換素子を用いた画像投射装置（プロジェクタ）２００の構成を示している。１０１は光源としての青色レーザダイオード（ＬＤ）であり、１０２は波長変換素子である。１０３はダイクロイックミラーであり、１０４は色分解合成光学系および光変調素子としての液晶パネルを含むパネル部である。なお、光変調素子として、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）を用いてもよい。１０５は投射レンズである。 FIG. 1 shows a configuration of an image projection apparatus (projector) 200 using a wavelength conversion element described in a specific embodiment of the present invention described later. Reference numeral 101 is a blue laser diode (LD) as a light source, and 102 is a wavelength conversion element. Reference numeral 103 is a dichroic mirror, and 104 is a panel unit including a color separation/synthesis optical system and a liquid crystal panel as a light modulation element. A digital micromirror device (DMD) may be used as the light modulation element. Reference numeral 105 is a projection lens.
青色ＬＤ１０１から発せられた青色レーザは、ダイクロイックミラー１０３で反射されて励起光として波長変換素子１０２に照射される。波長変換素子１０２は、不図示の基板と該基板上に設けられた蛍光体層とを有する。蛍光体層は、励起光の一部を波長変換して蛍光光としての黄色光を発生させ、該黄色光と励起光と同波長の非変換光である青色光との合成光である白色光を生成し放出する。青色ＬＤ１０１および波長変換素子１０２（ダイクロイックミラー１０３を含めてもよい）により光源装置が構成される。 The blue laser emitted from the blue LD 101 is reflected by the dichroic mirror 103 and is applied to the wavelength conversion element 102 as excitation light. The wavelength conversion element 102 has a substrate (not shown) and a phosphor layer provided on the substrate. The phosphor layer is a white light that is a combined light of the yellow light and the blue light that is the unconverted light having the same wavelength as the excitation light by generating a yellow light as the fluorescent light by wavelength-converting a part of the excitation light. Generate and release. The blue LD 101 and the wavelength conversion element 102 (which may include the dichroic mirror 103) constitute a light source device.
白色光は、ダイクロイックミラー１０３を透過またはダイクロイックミラー１０３の周辺を通過してパネル部１０４に入射する。パネル部１０４の色分解合成光学系は白色光をＲＧＢの３つの色光に分離して色光ごとに設けられた液晶パネルに導く。液晶パネルで画像変調された３つの色光は色分解合成光学系で合成され、投射レンズ１０５によって外部に設けられた不図示のスクリーン等の投射面に投射される。これにより、投射画像としてのカラー画像が表示される。 White light passes through the dichroic mirror 103 or passes around the dichroic mirror 103 and is incident on the panel unit 104. The color separation/combination optical system of the panel unit 104 separates white light into three color lights of RGB and guides them to a liquid crystal panel provided for each color light. The three color lights image-modulated by the liquid crystal panel are combined by a color separation/combination optical system and projected by a projection lens 105 onto a projection surface such as a screen (not shown) provided outside. As a result, a color image as a projection image is displayed.
図２（ａ）には、本実施例の波長変換素子１０２に設けられた蛍光体層の構成を示している。図２（ｂ）には本実施例に対する比較例としての蛍光体層の構成を示している。１は複数の蛍光体粒子であり、２は複数の拡散体粒子である。図では拡散体粒子２を蛍光体粒子１に比べて小さい粒子として示している。３はこれら複数の蛍光体粒子１および拡散体粒子２を含有するバインダーである。４，５，６は蛍光光の光路を示している。 FIG. 2A shows the structure of the phosphor layer provided in the wavelength conversion element 102 of this embodiment. FIG. 2B shows the structure of a phosphor layer as a comparative example with respect to this example. Reference numeral 1 is a plurality of phosphor particles, and 2 is a plurality of diffuser particles. In the figure, the diffuser particles 2 are shown as particles smaller than the phosphor particles 1. 3 is a binder containing the plurality of phosphor particles 1 and the plurality of diffuser particles 2. Reference numerals 4, 5 and 6 denote the optical paths of fluorescent light.
まず、本実施例において蛍光体粒子１内から蛍光光を取り出す原理について説明する。図２（ｂ）の比較例は、図２（ｂ）に示す本実施例に比べてバインダー３内における拡散体粒子２の濃度が低い場合を示す。この場合、蛍光体粒子１内で発生した蛍光光は、光路４に示すように蛍光体粒子１の表面（粒子界面）に直角近くの角度で入射して蛍光体粒子１外に出射する光と、光路６に示すように粒子界面で内部全反射して蛍光体粒子１内に留まる（吸収される）光とに分かれる。蛍光体粒子１内で光路４での角度と光路６での角度との間の角度で粒子界面に到達した蛍光光は、その角度に応じた透過率と反射率で一部が外部に出射し、残りが蛍光体粒子１に吸収される。蛍光体粒子１により吸収された蛍光光がそのまま熱に変換されることで、蛍光光のロスが発生する。つまり、蛍光光の取り出し効率が低下する。 First, the principle of extracting fluorescent light from the inside of the phosphor particles 1 in this embodiment will be described. The comparative example of FIG. 2B shows a case where the concentration of the diffuser particles 2 in the binder 3 is lower than that of the present example shown in FIG. 2B. In this case, the fluorescent light generated in the phosphor particles 1 is incident on the surface (particle interface) of the phosphor particles 1 at an angle near a right angle and is emitted to the outside of the phosphor particles 1 as shown in the optical path 4. , Light that is totally internally reflected at the particle interface and stays (is absorbed) in the phosphor particles 1 as shown in the optical path 6. The fluorescent light that reaches the particle interface within the phosphor particles 1 at an angle between the angle in the optical path 4 and the angle in the optical path 6 is partially emitted to the outside with the transmittance and the reflectance according to the angle. , The rest is absorbed by the phosphor particles 1. The fluorescent light absorbed by the phosphor particles 1 is converted into heat as it is, so that a loss of fluorescent light occurs. That is, the extraction efficiency of the fluorescent light decreases.
図２（ａ）に示す本実施例では、拡散体粒子２の濃度を後述する条件を満足するように高めることで、蛍光体粒子１の近傍に平均的に拡散体粒子２を配置する。これにより、光路５に示すように蛍光体粒子１内において内部全反射する角度で粒子界面に到達した蛍光光も、光トンネル効果によって該蛍光体粒子１の近傍に存在する拡散体粒子２に伝搬する。こうして蛍光体粒子１からその近傍に存在する拡散体粒子２を介して蛍光光を取り出すことにより、蛍光光の取り出し効率、つまりは波長変換素子１０２における蛍光光の発光効率を向上させることができる。 In the present example shown in FIG. 2A, the concentration of the diffuser particles 2 is increased so as to satisfy the conditions described later, so that the diffuser particles 2 are arranged in the vicinity of the phosphor particles 1 on average. As a result, the fluorescent light that reaches the particle interface at the angle of total internal reflection within the phosphor particles 1 as shown in the optical path 5 also propagates to the diffuser particles 2 existing in the vicinity of the phosphor particles 1 due to the light tunnel effect. To do. By thus extracting the fluorescent light from the phosphor particles 1 via the diffuser particles 2 existing in the vicinity thereof, the extraction efficiency of the fluorescent light, that is, the emission efficiency of the fluorescent light in the wavelength conversion element 102 can be improved.
以下、本実施例の波長変換素子１０２における蛍光体粒子（以下、蛍光体という）、拡散体粒子（以下、拡散体という）、バインダーおよび基板（図３（ａ），（ｂ）参照）について説明する。
＜蛍光体＞
蛍光体としては、励起光の波長を変換して蛍光光を発生させる特性を有する材料であれば、特に制限はない。一般には、波長が約４４０ｎｍから約４７０ｎｍの青色光により励起される無機材料が多く用いられ、本実施例でもこれを用いることができる。例えば、図１に示した波長変換素子１０２のように黄色蛍光光を発生させる蛍光体としては、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋およびＣａｘ（Ｓｉ，Ａｌ）１２（Ｏ，Ｎ）１６：Ｅｕ２＋等が用いられる。なお、Ｃａｘ（Ｓｉ，Ａｌ）１２（Ｏ，Ｎ）１６：Ｅｕ２＋は、一般に、αサイアロン蛍光体と称され、発光色は黄色〜橙色である。
Hereinafter, the phosphor particles (hereinafter, referred to as phosphor), the diffuser particles (hereinafter, referred to as diffuser), the binder and the substrate (see FIGS. 3A and 3B) in the wavelength conversion element 102 of the present embodiment will be described. To do.
<Phosphor>
The phosphor is not particularly limited as long as it is a material having a characteristic of converting the wavelength of excitation light to generate fluorescent light. In general, many inorganic materials that are excited by blue light having a wavelength of about 440 nm to about 470 nm are used, and this can be used in this embodiment as well. For example, as the phosphor that emits yellow fluorescent light like the wavelength conversion element 102 shown in FIG. 1, Y3Al5O12:Ce3+, (Sr,Ba)2SiO4:Eu2+ and Cax(Si,Al)12(O,N). 16: Eu2+ or the like is used. Note that Cax(Si,Al)12(O,N)16:Eu2+ is generally referred to as an α-sialon phosphor, and its emission color is yellow to orange.
また、赤色蛍光光を発生させる蛍光体としては、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、（Ｃａ，Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、Ｃａ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋、（Ｃａ，Ｓｒ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋、ＫＳｉＦ６：Ｍｎ４＋およびＫＴｉＦ６：Ｍｎ４＋等が用いられる。 Further, as a phosphor for generating red fluorescent light, CaAlSiN3:Eu2+, (Ca,Sr)AlSiN3:Eu2+, Ca2Si5N8:Eu2+, (Ca,Sr)2Si5N8:Eu2+, KSiF6:Mn4+, KTiF6:Mn4+ and the like are used. ..
さらに、緑色蛍光光を発生する蛍光体として、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、（Ｌｕ，Ｙ）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、Ｙ３（Ｇａ，Ａｌ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、Ｃａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ３＋、ＣａＳｃ２Ｏ４：Ｅｕ２＋、（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｂａ３Ｓｉ６Ｏ１２Ｎ２：Ｅｕ２＋、（Ｓｉ，Ａｌ）６（Ｏ，Ｎ）８：Ｅｕ２＋およびＳｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ２＋等を用いることができる。 Further, as phosphors that emit green fluorescent light, Lu3Al5O12:Ce3+, (Lu,Y)3Al5O12:Ce3+, Y3(Ga,Al)5O12:Ce3+, Ca3Sc2Si3O12:Ce3+, CaSc2O4:Eu2+, (Ba,Sr)2SiO4: Eu2+, Ba3Si6O12N2:Eu2+, (Si,Al)6(O,N)8:Eu2+ and Sr4Al14O25:Eu2+ can be used.
粒子としての蛍光体は、その粒径が１μｍ以上１００μｍ以下のものよく用いられており、本実施例でもこのようなサイズの蛍光体粒子を用いることが可能である。また、粒径が１μｍ以下のナノ蛍光体粒子を用いてもよく、このようなナノ蛍光体粒子を用いた場合でも蛍光光の発光効率向上の効果が得られる。ただし、蛍光体の平均粒径は、次に説明する拡散体の平均粒径よりも大きいことが望ましい。 A phosphor having a particle size of 1 μm or more and 100 μm or less is often used as a particle, and a phosphor particle having such a size can also be used in this embodiment. Further, nanophosphor particles having a particle diameter of 1 μm or less may be used, and even when such nanophosphor particles are used, the effect of improving the emission efficiency of fluorescent light can be obtained. However, it is desirable that the average particle size of the phosphor is larger than the average particle size of the diffuser described below.
なお、実施例では、粒子のサイズを説明する上で「粒径」、「平均粒径」および「最小粒径」を用いる。「粒径」とは、同一体積で球に換算したときの直径である。平均粒径は、全粒子の最小粒径と最大粒径の平均値である。なお、最小粒径を全粒子の粒径のばらつき（標準偏差）がσであるときの「平均粒径−３σ」とし、最大粒径を「平均粒径＋３σ」としてもよい。「最小粒径」、「最大粒径」および「平均粒径」は、全粒子の粒径を測定しなくても、統計的に推定することができる。 In the examples, "particle size", "average particle size" and "minimum particle size" are used to describe the size of particles. "Particle size" is the diameter of the same volume converted into spheres. The average particle size is an average value of the minimum particle size and the maximum particle size of all particles. The minimum particle size may be “average particle size−3σ” when the particle size variation (standard deviation) of all particles is σ, and the maximum particle size may be “average particle size+3σ”. The “minimum particle size”, “maximum particle size” and “average particle size” can be statistically estimated without measuring the particle size of all particles.
蛍光体の屈折率は、蛍光光の波長において、１．７以上２．０以下であることが望ましい。
＜拡散体＞
拡散体は、光学ガラス、硫酸バリウム、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ダイヤモンド等の可視光の吸収率が低い透光性を有する粒子（粉体）が用いられ、本実施例でも、これらを用いることができる。屈折率を考慮して光学ガラスの粒子を用いてもよい。例えば、ＦＳ５（屈折率＝１．６７５）やＦＳ１５（屈折率＝１．６９８）等、蛍光体の屈折率とバインダーの屈折率との間の屈折率を有する光学ガラスの粒子を用いたり、同様な屈折率を有する硫酸バリウムを用いたりするとよい。
The refractive index of the phosphor is preferably 1.7 or more and 2.0 or less at the wavelength of fluorescent light.
<Diffuser>
As the diffuser, translucent particles (powder) having a low absorption rate of visible light such as optical glass, barium sulfate, TiO2, Al2O3, and diamond are used, and these can also be used in this embodiment. Particles of optical glass may be used in consideration of the refractive index. For example, FS5 (refractive index=1.675), FS15 (refractive index=1.698), or other optical glass particles having a refractive index between that of the phosphor and that of the binder may be used. It is preferable to use barium sulfate having a high refractive index.
拡散体の粒径については、その最小粒径が蛍光光の波長の１／４以上４倍以下であることが望ましい。この範囲から外れる最小粒径の拡散体を用いても、蛍光体から蛍光光をうまく取り出すことができず、蛍光光の発光効率を向上させることができない。例えば、蛍光光が黄色光である場合には、拡散体の最小粒径は２μｍ以下であることが望ましく、拡散体の平均粒径は０．１μｍ以上５μｍ以下であることが望ましい。
＜バインダー＞
バインダーは、蛍光体と拡散体を固定するために用いられ、有機系バインダーと無機系バインダーに大別される。いずれも蛍光体を塊として扱うための繋ぎ材として用い、基板を用いる場合には基板上への固定材となる。基板を用いない場合は、蛍光体層を固化するための繋ぎ材となる。有機系バインダーとしては、耐熱性の観点から、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂が多く用いられる。また、無機系バインダーとしては、低融点硝子フリットや東亜合成株式会社製のアロンセラミック（登録商標）等の耐熱性セラミック接着材等がある。気泡が入り難く体積収縮も少ない低融点硝子フリットが多く用いられる。本実施例でも、これらのバインダーを用いることができる。
With regard to the particle size of the diffuser, it is desirable that the minimum particle size is ¼ or more and 4 times or less the wavelength of the fluorescent light. Even if a diffuser having a minimum particle diameter outside this range is used, fluorescent light cannot be extracted well from the fluorescent material, and the luminous efficiency of fluorescent light cannot be improved. For example, when the fluorescent light is yellow light, the minimum particle size of the diffuser is preferably 2 μm or less, and the average particle size of the diffuser is preferably 0.1 μm or more and 5 μm or less.
<Binder>
The binder is used to fix the phosphor and the diffuser, and is roughly classified into an organic binder and an inorganic binder. Each of them is used as a connecting material for treating the phosphor as a lump, and when a substrate is used, it serves as a fixing material on the substrate. When the substrate is not used, it serves as a connecting material for solidifying the phosphor layer. From the viewpoint of heat resistance, silicone resins and epoxy resins are often used as organic binders. Examples of the inorganic binder include a low-melting glass frit and a heat-resistant ceramic adhesive such as Aaron Ceramic (registered trademark) manufactured by Toagosei Co., Ltd. Low melting point glass frit is often used because it is difficult for air bubbles to enter and has a small volume shrinkage. Also in this embodiment, these binders can be used.
バインダーの屈折率は、蛍光光の波長において、１．４以上１．６以下であることが望ましい。また、拡散体粒子の屈折率は、蛍光体の屈折率とバインダーの屈折率との間の屈折率であることが望ましい。この際、蛍光光の波長における蛍光体と拡散体との屈折率差は０．３以下であることが望ましく、またバインダーと拡散体との屈折率差は０．１以上であることが望ましい。さらに、蛍光体および拡散体を含むバインダーの合計厚みは、５０μｍ以上２００μｍ以下であることが望ましい。
＜基板＞
本実施例では、蛍光体層を固定保持する基板を用いてもよい。図３（ａ），（ｂ）には、蛍光体層１０と基板８との関係を示す。１２は励起光であり、１４は蛍光光である。図３（ａ）には、励起光１２を、透光性を有する基板８の裏面側から入射させて該基板８を透過させ、表面側に設けられた蛍光体層１０に照射することで蛍光光１４を取り出す透過タイプを示している。この透過タイプでは、蛍光体で発生した熱を放熱する観点から、熱伝導率が高い透光性材料であるダイヤモンドやサファイアで作られた基板を用いるとよい。
The refractive index of the binder is preferably 1.4 or more and 1.6 or less at the wavelength of fluorescent light. Further, it is desirable that the refractive index of the diffuser particles be a refractive index between that of the phosphor and that of the binder. At this time, the difference in refractive index between the phosphor and the diffuser at the wavelength of the fluorescent light is preferably 0.3 or less, and the difference in refractive index between the binder and the diffuser is preferably 0.1 or more. Furthermore, the total thickness of the binder including the phosphor and the diffuser is preferably 50 μm or more and 200 μm or less.
<Substrate>
In this embodiment, a substrate that holds the phosphor layer fixed may be used. 3A and 3B show the relationship between the phosphor layer 10 and the substrate 8. 12 is excitation light, and 14 is fluorescent light. In FIG. 3A, the excitation light 12 is incident from the back surface side of the transparent substrate 8 to pass through the substrate 8 and irradiate the phosphor layer 10 provided on the front surface side to generate fluorescence. A transmission type for extracting the light 14 is shown. In this transmissive type, from the viewpoint of radiating the heat generated by the phosphor, it is preferable to use a substrate made of diamond or sapphire, which is a translucent material having high thermal conductivity.
図３（ｂ）には、励起光１２を基板８とは反対側から蛍光体層１０に照射して、励起光照射側に直接放出される蛍光光１４と基板８での反射を経て励起光照射側に放出される蛍光光１４とを取り出す反射タイプを示している。この反射タイプでは、基板８は可視光を透過せずに反射する金属等により作ることが好ましく、特にＡｌ、Ｃｕ、グラファイト等の熱伝導率が高い基板を用いるとよい。
＜拡散体の濃度と粒径＞
前述した蛍光光の取り出し効率（発光効率）向上の効果を得るためには、拡散体を蛍光体に対して特定の距離まで近づける必要がある。立方体において蛍光体が配置された空間を差し引いた残りの空間をバインダーと拡散体で満たすとする。拡散体（粒子）の最小粒径をＤとし、拡散体間の距離をｄとする。ここで、蛍光体と拡散体との間の距離は、この拡散体間の距離ｄに等しいとみなすことができる。すなわち、蛍光体と拡散体との間の距離ｄは以下のように表すことができる。
In FIG. 3B, the phosphor layer 10 is irradiated with the excitation light 12 from the side opposite to the substrate 8, and the fluorescence light 14 emitted directly to the excitation light irradiation side is reflected by the substrate 8 to generate the excitation light. A reflection type that extracts the fluorescent light 14 emitted to the irradiation side is shown. In this reflection type, the substrate 8 is preferably made of a metal or the like that reflects visible light without transmitting it, and particularly, a substrate having a high thermal conductivity such as Al, Cu or graphite is preferably used.
<Diffuser concentration and particle size>
In order to obtain the effect of improving the extraction efficiency (emission efficiency) of the fluorescent light described above, it is necessary to bring the diffuser closer to the phosphor to a specific distance. It is assumed that the remaining space of the cube minus the space in which the phosphors are arranged is filled with the binder and the diffuser. Let D be the minimum particle size of the diffusers (particles), and d be the distance between the diffusers. Here, the distance between the phosphor and the diffuser can be regarded as equal to the distance d between the diffusers. That is, the distance d between the phosphor and the diffuser can be expressed as follows.
上記残りの空間の体積（単位体積）は、
Ｖ＝（Ｄ＋ｄ）３
と表せる。また、全拡散体（複数の拡散体粒子）の体積は、
The volume (unit volume) of the remaining space is
V=(D+d) 3
Can be expressed as Also, the volume of all diffusers (plural diffuser particles) is
と表せる。 Can be expressed as
このため、全拡散体とバインダーの合計体積に対する全拡散体の体積の割合、すなわち拡散体の濃度Ｘは、 Therefore, the ratio of the volume of all the diffusers to the total volume of all the diffusers and the binder, that is, the concentration X of the diffuser is
と表せる。
これより、距離ｄは、
Can be expressed as
From this, the distance d is
というように、濃度Ｘと拡散体の最小粒径Ｄを用いて表せる。 In this way, it can be expressed using the concentration X and the minimum particle size D of the diffuser.
蛍光光の取り出し効率向上の効果が得られる距離ｄは拡散体の濃度と密接に関連し、励起光が青色光で蛍光光が黄色である場合には該距離ｄが６００ｎｍ以下となることで上記効果が得られる。例えば、後述する実施例１，２で説明する拡散体Ａ，Ｃを用いる場合には、濃度Ｘがパーセント表記で２５％以上であると距離ｄが６００ｎｍ以下になる。 The distance d at which the effect of improving the extraction efficiency of the fluorescent light is obtained is closely related to the concentration of the diffuser, and when the excitation light is blue light and the fluorescent light is yellow, the distance d becomes 600 nm or less, The effect is obtained. For example, when using the diffusers A and C described in Examples 1 and 2 described later, the distance d is 600 nm or less when the concentration X is 25% or more in percent notation.
なお、距離ｄが５００ｎｍ以下であればより蛍光光の取り出し効率が向上し、距離ｄが３００ｎｍ以下であればさらに蛍光光の取り出し効率が高まる。 If the distance d is 500 nm or less, the extraction efficiency of fluorescent light is further improved, and if the distance d is 300 nm or less, the extraction efficiency of fluorescent light is further enhanced.
以下、具体的な実施例（実験例）について説明する。なお、以下の説明では濃度Ｘを×１００によりパーセント表記する。 Specific examples (experimental examples) will be described below. In the following description, the density X will be expressed as a percentage by x100.
図４には、実施例１における拡散体の濃度Ｘ（％）と蛍光光の発光効率との関係を示す。実施例１では、蛍光体としてＹＡＧ：Ｅｕ蛍光体を用いた。蛍光体の平均粒径は１０μｍであり、最小粒径５μｍであった。基板として１ｍｍ厚のＡｌ基板を用いた。また、拡散体の材料として硫酸バリウムを用いた。拡散体として、平均粒径が２μｍで最小粒径が１μｍの拡散体Ａと、平均粒径が６μｍで最小粒径が３μｍの拡散体Ｂの２種類を用いた。拡散体の濃度は、２０％、３０％、４０％および６０％とした。 FIG. 4 shows the relationship between the concentration X (%) of the diffuser and the emission efficiency of fluorescent light in Example 1. In Example 1, a YAG:Eu phosphor was used as the phosphor. The average particle size of the phosphor was 10 μm, and the minimum particle size was 5 μm. A 1 mm thick Al substrate was used as the substrate. In addition, barium sulfate was used as the material of the diffuser. Two types of diffusers were used: a diffuser A having an average particle size of 2 μm and a minimum particle size of 1 μm, and a diffuser B having an average particle size of 6 μm and a minimum particle size of 3 μm. The diffuser concentrations were 20%, 30%, 40% and 60%.
バインダーの材料としては、信越化学工業株式会社製のエポキシ樹脂を用いた。拡散体とバインダーに、これらの合計体積１に対して０．５の体積比の蛍光体を混合したペーストを作成し、撹拌、脱泡した後、Ａｌ基板上に印刷して、２００℃のオーブンで硬化させた。こうして作成した蛍光体層のサンプルの評価を、４５５ｎｍの青色レーザを励起光として用いて行った。 An epoxy resin manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. was used as the binder material. A paste is prepared by mixing a phosphor and a binder in a volume ratio of 0.5 with respect to a total volume of 1 of these, and after stirring and defoaming, printing is performed on an Al substrate, and an oven at 200° C. is used. Cured. The phosphor layer sample thus prepared was evaluated using a blue laser of 455 nm as excitation light.
光源としては、日亜化学工業株式会社製の青色ＬＤを用い、３０Ｗ／ｍｍ２の照射強度で蛍光体層に照射した際の黄色蛍光光の発光効率を確認したところ、図４に示す結果が得られた。 As a light source, a blue LD manufactured by Nichia Corporation was used, and the luminous efficiency of yellow fluorescent light when the phosphor layer was irradiated with an irradiation intensity of 30 W/mm 2 was confirmed. Was obtained.
拡散体Ａを用いた場合には、その濃度が３０％と４０％の場合で発光効率向上の効果が得られ、２０％および６０％では効果は得られなかった。また、濃度６０％の場合は、固体の比率が高いため、製造プロセスの段階で単層塗布をするのが困難であり、表面の凹凸性をレベリング等で平坦化することができず、表面反射が増加したことで効率低下につながった。 When the diffuser A was used, the effect of improving the luminous efficiency was obtained when the concentration was 30% and 40%, and the effect was not obtained when the concentration was 20% and 60%. Also, when the concentration is 60%, it is difficult to apply a single layer at the stage of the manufacturing process because the ratio of solids is high, and the unevenness of the surface cannot be flattened by leveling, etc. Increased, which led to lower efficiency.
拡散体Ａの最小粒径１μｍは、黄色蛍光光の波長の１／４以上４倍以下である。一方、最小粒径が蛍光光の波長の４倍より大きい３μｍである拡散体Ｂを用いた場合には、その濃度にかかわらず発光効率向上の効果は得られなかった。これらのことから、拡散体の最小粒径が蛍光光の波長の１／４以上４倍以下であり、かつバインダーおよび全拡散体の合計体積に対する全拡散体の体積の割合（濃度）が２５％以上６０％未満であるときに、発光効率向上の効果が得られると考えられる。 The minimum particle size of 1 μm of the diffuser A is 1/4 or more and 4 times or less of the wavelength of the yellow fluorescent light. On the other hand, when the diffuser B having a minimum particle diameter of 3 μm, which is larger than four times the wavelength of the fluorescent light, is used, the effect of improving the luminous efficiency cannot be obtained regardless of the concentration. From these facts, the minimum particle size of the diffuser is 1/4 or more and 4 times or less of the wavelength of the fluorescent light, and the ratio (concentration) of the volume of all the diffusers to the total volume of the binder and all the diffusers is 25%. When it is at least 60%, it is considered that the effect of improving the luminous efficiency can be obtained.
なお、拡散体の最小粒径が蛍光光の波長の１／４以上４倍以下であり、かつバインダーおよび全拡散体の合計体積に対する全拡散体の体積の割合が２５％以上６０％未満であるという条件は、励起光が青色光で蛍光光が黄色光である場合以外の場合にも適用され得る。 The minimum particle size of the diffuser is 1/4 or more and 4 times or less of the wavelength of the fluorescent light, and the ratio of the volume of all the diffusers to the total volume of the binder and all the diffusers is 25% or more and less than 60%. The condition can be applied to cases other than the case where the excitation light is blue light and the fluorescence light is yellow light.
拡散体Ａの最小粒径１μｍで平均粒径が２μｍと濃度３０％とから上記式１を用いて距離ｄ（＝ｄ０）を求めると、ｄ０＝４０７ｎｍとなる。本実施例における、代表的な光トンネル効果による光の透過率の変化を図５に示す。この図から、光トンネル効果が有意に現れるのがｄ／λ＝０．５のときである。蛍光光の波長（あるいは主波長）は５５０ｎｍ程度であるので、ｄ／λ＝０．５ではｄ＝２７５ｎｍ程度となる。 If the distance d (=d0) is calculated from the minimum particle size of the diffuser A of 1 μm and the average particle size of 2 μm and the concentration of 30% by using the above formula 1, then d0=407 nm. FIG. 5 shows a change in light transmittance due to a typical light tunnel effect in this embodiment. From this figure, the light tunnel effect appears significantly when d/λ=0.5. Since the wavelength (or main wavelength) of the fluorescent light is about 550 nm, when d/λ=0.5, it is about d=275 nm.
実際に蛍光体層サンプルの断面ＳＥＭ像を観察すると、隣接する拡散体粒子がすべて同じ間隔で並んでいるわけではなく、ｄ０／２から２・ｄ０までの間の距離でばらついて配置されている。このことから、ｄ０／２≒ｄとみなすことができ、ｄ０／２≒ｄ＝２０４ｎｍであるため、式１で与えられる距離ｄによって発光効率向上の効果が得られることが分かる。 When actually observing the cross-sectional SEM image of the phosphor layer sample, not all the adjacent diffuser particles are arranged at the same intervals, but they are arranged at a distance of d0/2 to 2·d0. .. From this, it can be considered that d0/2≈d, and d0/2≈d=204 nm. Therefore, it is understood that the effect of improving the light emission efficiency can be obtained by the distance d given by Expression 1.
図６の左図には、実施例２における拡散体の濃度Ｘ（％）と蛍光光の発光効率との関係を示す。ここでは、実施例１にて説明した拡散体Ａ，Ｂに加えて、平均粒径が１μｍで最小粒径が０．５μｍの拡散体Ｃも用いた。発光効率が１％（０．０１）以上向上した範囲を太字で示す。この範囲は、右図に示すように、式１で計算した距離ｄが３００ｎｍ以下となる範囲である。 The left diagram of FIG. 6 shows the relationship between the concentration X (%) of the diffuser and the emission efficiency of fluorescent light in Example 2. Here, in addition to the diffusers A and B described in Example 1, a diffuser C having an average particle size of 1 μm and a minimum particle size of 0.5 μm was also used. The range in which the luminous efficiency is improved by 1% (0.01) or more is shown in bold type. This range is a range in which the distance d calculated by Equation 1 is 300 nm or less, as shown in the right figure.
実施例３では、全蛍光体と全拡散体の合計体積１に対して、全蛍光体の体積比を０．５以上１．５以下の間で、０．５、０．７５、１、１．２５、１．５と変えることにより、蛍光体層から発せられる励起光と蛍光光の発光量比を調整することができる。これにより、良好な白色の色度を得ることができた。 In Example 3, with respect to the total volume 1 of all phosphors and all diffusers, the volume ratio of all phosphors was 0.5 or more and 1.5 or less. It is possible to adjust the emission amount ratio of the excitation light and the fluorescent light emitted from the phosphor layer by changing the ratio to .25 or 1.5. Thereby, good white chromaticity could be obtained.
実施例４では、バインダーの材料として、低融点硝子を用いた。この場合、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂と異なり、低粘度状態を経ることがないため、蛍光体および拡散体の粒子の均一な分散性を容易に得ることができ、高い発光効率の蛍光体層を作成することができた。 In Example 4, low melting point glass was used as the binder material. In this case, unlike a silicone resin or an epoxy resin, since it does not go through a low-viscosity state, it is possible to easily obtain uniform dispersibility of the particles of the phosphor and the diffuser, and create a phosphor layer with high luminous efficiency. We were able to.
実施例５では、拡散体として、平均粒径が０．１μｍ以上５μｍのものを用いた。この場合、良好な光拡散性と発光効率の向上効果がともに得られた。 In Example 5, a diffuser having an average particle size of 0.1 μm or more and 5 μm was used. In this case, both good light diffusivity and the effect of improving the luminous efficiency were obtained.
実施例６では、蛍光体の材料として屈折率が１．８２のＹＡＧ−Ｃｅを用い、バインダーの材料として屈折率１．４３のシリコーン樹脂を用いた。また、拡散体の材料として屈折率１．６４の硫酸バリウムを用いた。このような材料を選定することで、実施例１に比べて、明るさの絶対値において２０％明るい光を放出する蛍光体層を作成することができた。 In Example 6, YAG-Ce having a refractive index of 1.82 was used as the phosphor material, and silicone resin having a refractive index of 1.43 was used as the binder material. Further, barium sulfate having a refractive index of 1.64 was used as the material of the diffuser. By selecting such a material, it was possible to form a phosphor layer that emits light that is 20% brighter in absolute value of brightness than in Example 1.
実施例７では、蛍光体、拡散体およびバインダーが同一体積比で混合された蛍光体層をホイール状（円環状または円盤状）に配置した。この蛍光体層を周方向に回転させ、その周方向の一部に励起光を照射した。これにより、熱による明るさや色の変化を抑えて蛍光体層から光を放出させることができた。具体的には、厚み１００μｍで直径１０ｃｍの蛍光体ホイールにおいて、明るさの変動を３％程度に抑えることができた。これに対して、拡散材体を含まない蛍光体層を用いた場合や、バインダーに蛍光体粒子を混合したと層とバインダーに拡散体粒子を混合した層とを２層に分けた場合は、明るさの変動が１２％程度となった。 In Example 7, the phosphor layer in which the phosphor, the diffuser, and the binder were mixed in the same volume ratio was arranged in a wheel shape (annular shape or disk shape). This phosphor layer was rotated in the circumferential direction and a part of the circumferential direction was irradiated with excitation light. As a result, light could be emitted from the phosphor layer while suppressing changes in brightness and color due to heat. Specifically, in a phosphor wheel having a thickness of 100 μm and a diameter of 10 cm, the fluctuation in brightness could be suppressed to about 3%. On the other hand, when a phosphor layer containing no diffusing material is used, or when a layer in which the binder is mixed with the phosphor particles and a layer in which the binder is mixed with the diffuser particles are divided into two layers, The fluctuation in brightness was about 12%.
実施例８では、バインダーに蛍光体粒子と拡散体粒子を混合したものを印刷により基板上に配置（塗布）することで蛍光体層を形成した。これにより、バインダーに蛍光体粒子を混合したものとバインダーに拡散体粒子を混合したものとを２回に分けて塗布する場合に比べて印刷プロセスが１回で済み、ローコスト化ができる。 In Example 8, a phosphor layer was formed by arranging (coating) a mixture of the binder with phosphor particles and diffuser particles on a substrate by printing. As a result, the printing process can be performed only once compared with the case where the binder mixed with the phosphor particles and the binder mixed with the diffuser particles are applied twice, and the cost can be reduced.
実施例９では、透光性を有する多結晶蛍光体（プレート状の蛍光体）上に、実施例１，２で説明した拡散体の濃度を有する拡散体層（シリコーン樹脂バインダーに拡散体粒子を混合したもの）を形成した。この場合、多結晶蛍光体の上に拡散体を含まないシリコーン樹脂バインダーを塗布した場合に比べて、蛍光光の取り出し効率が４％向上した。同様の結果が、多結晶蛍光体だけでなく、単結晶蛍光体を用いた場合にも得られた。 In Example 9, a diffuser layer having the concentration of the diffuser described in Examples 1 and 2 (a diffuser particle in a silicone resin binder is coated with the diffuser particles is provided on the translucent polycrystalline phosphor (plate-like phosphor)). Mixed). In this case, the extraction efficiency of the fluorescent light was improved by 4% as compared with the case where the diffuser-free silicone resin binder was applied onto the polycrystalline phosphor. Similar results were obtained not only when using a polycrystalline phosphor but also when using a single crystal phosphor.
以上説明したように、上記実施例によれば、簡単な構成で蛍光光の発光効率が高い波長変換素子を実現することができる。そして、この波長変換素子を用いることで、従来よりも明るさが向上した光源装置、さらにはより明るい画像を投射可能なプロジェクタを実現することができる。 As described above, according to the above-described embodiment, it is possible to realize a wavelength conversion element having a high fluorescent light emission efficiency with a simple configuration. Then, by using this wavelength conversion element, it is possible to realize a light source device having improved brightness as compared with a conventional one and further a projector capable of projecting a brighter image.
以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。 The embodiments described above are merely representative examples, and various modifications and changes can be made to the embodiments when implementing the present invention.
１ 蛍光体（粒子）
２ 拡散体（粒子）
３ バインダー
８ 基板
１０ 蛍光体層
1 Phosphor (particle)
2 Diffuser (particle)
3 Binder 8 Substrate 10 Phosphor layer
Claims (13)
複数の蛍光体粒子と、
複数の拡散体粒子と、
前記複数の蛍光体粒子と前記複数の拡散体粒子を含むバインダーと、を有し、
前記拡散体粒子の最小粒径が、前記蛍光光の波長の１／４以上４倍以下であり、
前記バインダーおよび前記複数の拡散体粒子の合計体積に対する前記複数の拡散体粒子の体積の割合が、２５％以上６０％未満であり、
前記蛍光光の波長における前記蛍光体粒子の屈折率が１．７以上２．０以下であり、
前記蛍光光の波長における前記バインダーの屈折率が１．４以上１．８以下であり、
前記蛍光体粒子の屈折率が前記バインダーの屈折率より高く、前記拡散体粒子の屈折率が前記蛍光体粒子の屈折率と前記バインダーの屈折率との間の屈折率であることを特徴とする波長変換素子。 A wavelength conversion element that converts the wavelength of the emitted irradiation light to generate fluorescent light,
A plurality of phosphor particles,
A plurality of diffuser particles,
A binder containing the plurality of phosphor particles and the plurality of diffuser particles,
The minimum particle size of the diffuser particles is 1/4 or more and 4 times or less of the wavelength of the fluorescent light,
Ratio of the volume of the plurality of diffuser particles to the total volume of the binder and the plurality of diffuser particles, Ri less than 60% der 25% or more,
The refractive index of the phosphor particles at the wavelength of the fluorescent light is 1.7 or more and 2.0 or less,
The refractive index of the binder at the wavelength of the fluorescent light is 1.4 or more and 1.8 or less,
The refractive index of the phosphor particles is higher than the refractive index of the binder, and wherein the refractive index der Rukoto between the refractive index and the refractive index of the binder of the refractive index of the diffusion particles is the phosphor particles Wavelength conversion element.
複数の蛍光体粒子と、
複数の拡散体粒子と、
前記複数の蛍光体粒子と前記複数の拡散体粒子を含むバインダーと、を有し、
前記蛍光光の波長における前記蛍光体粒子の屈折率が１．７以上２．０以下であり、
前記蛍光光の波長における前記バインダーの屈折率が１．４以上１．８以下であり、
前記蛍光体粒子の屈折率が前記バインダーの屈折率より高く、前記拡散体粒子の屈折率が前記蛍光体粒子の屈折率と前記バインダーの屈折率との間の屈折率であり、
前記拡散体粒子の最小粒径をＤとし、前記バインダーおよび前記複数の拡散体粒子の合計体積に対する前記複数の拡散体粒子の体積の割合をＸとし、前記蛍光体粒子と前記拡散体粒子との距離ｄを、
とするとき、距離ｄが６００ｎｍ以下であることを特徴とする波長変換素子。 A wavelength conversion element that converts the wavelength of the emitted irradiation light to generate fluorescent light ,
A plurality of phosphor particles,
A plurality of diffuser particles,
A binder containing the plurality of phosphor particles and the plurality of diffuser particles,
The refractive index of the phosphor particles at the wavelength of the fluorescent light is 1.7 or more and 2.0 or less,
The refractive index of the binder at the wavelength of the fluorescent light is 1.4 or more and 1.8 or less,
The refractive index of the phosphor particles is higher than the refractive index of the binder, the refractive index of the diffuser particles is a refractive index between the refractive index of the phosphor particles and the binder,
The minimum particle size of the diffuser particles is D, the ratio of the volume of the plurality of diffuser particles to the total volume of the binder and the plurality of diffuser particles is X, and the phosphor particles and the diffuser particles are Distance d
The wavelength conversion element is characterized in that the distance d is 600 nm or less.
前記蛍光体粒子の平均粒径が、前記拡散体粒子の平均粒径よりも大きいことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の波長変換素子。 When the average value of the maximum particle size and the minimum particle size of the particles is called the average particle size,
The wavelength conversion element according to any one of claims 1 to 4, wherein an average particle diameter of the phosphor particles is larger than an average particle diameter of the diffuser particles.
前記拡散体粒子の平均粒径が、０．１μｍ以上１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の波長変換素子。 When the average value of the maximum particle size and the minimum particle size of the particles is called the average particle size,
The wavelength conversion element according to claim 1, wherein an average particle diameter of the diffuser particles is 0.1 μm or more and 10 μm or less.
請求項１から１１のいずれか一項に記載の波長変換素子とを有することを特徴とする光源装置。 A light source that emits the irradiation light,
A light source device comprising the wavelength conversion element according to any one of claims 1 to 11 .
該光源装置からの前記蛍光光と光変調素子とを用いて画像を投射する光学系とを有することを特徴とする画像投射装置。 A light source device according to claim 12 ;
An image projection apparatus comprising: an optical system for projecting an image using the fluorescent light from the light source device and a light modulation element.
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