JP7069839B2 - 波長変換素子、照明装置及びプロジェクター - Google Patents

Description

本発明は、波長変換素子、照明装置及びプロジェクターに関するものである。

近年、プロジェクターに用いる照明装置として、固体光源から射出される励起光によって励起された蛍光体から発せられた蛍光と、励起光の一部とを混ぜることで白色光を生成する技術が知られている（例えば、下記特許文献１参照）。この照明装置では、例えば、蛍光体の光入射面に形成した凹凸面に反射膜を形成することで励起光の反射率を調整している。

特開２０１４－１９９４０１号公報

しかしながら、上記凹凸面に反射膜を形成する場合において、所望の反射特性を得るように反射層を形成することは難しい。そのため、励起光の反射率を所定の値に調整することが難しく、所望の色光を生成し難かった。

本発明は、上記課題を解決することを目的としたものであり、所望の色光を生成できる、波長変換素子を提供することを目的の１つとする。また、当該波長変換素子を備えた照明装置を提供することを目的の１つとする。また、当該照明装置を備えたプロジェクターを提供することを目的の１つとする。

本発明の第１態様に従えば、励起光が入射される入射面を有し、前記励起光を波長変換して蛍光を生成する波長変換層と、曲面を有し、前記入射面に配置される複数の透光部材と、備え、前記曲面は、前記励起光を反射し、前記蛍光を透過する波長変換素子が提供される。

上記第１態様において、前記透光部材の曲面は、前記入射面に入射する前記励起光の入射方向とは反対方向に突出して設けられているのが好ましい。

上記第１態様において、前記透光部材の曲面は、前記波長変換層の内部に設けられているのが好ましい。

上記第１態様において、前記透光部材は、酸化アルミニウムを含有する材料から構成されるのが好ましい。

上記第１態様において、前記透光部材は球状であるのが好ましい。

本発明の第２態様に従えば、上記第１態様に係る波長変換素子と、前記励起光を射出する光源と、を備える照明装置が提供される。

上記第２態様において、前記波長変換層を支持する基材を所定の回転軸の周りに回転させる回転駆動部をさらに備え、前記波長変換層は、前記回転軸の周りに設けられ、前記透光部材によって規定される前記励起光の反射率が前記回転軸に直交する方向において分布を有するのが好ましい。

上記第２態様において、前記基材を回転軸に直交する方向に移動する移動装置と、反射された前記励起光と前記蛍光とを合成した照明光の光量を検出する検出部と、前記検出部の測定結果に基づいて、前記移動装置を制御する制御装置と、をさらに備えるのが好ましい。

本発明の第３態様に従えば、上記第２態様に係る照明装置と、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写光学系と、を備えるプロジェクターが提供される。

第１実施形態のプロジェクターにおける概略構成図である。 照明装置の概略構成を示す図である。 波長変換素子の要部構成を示す断面図である。 波長変換素子の上面図である。 第２実施形態の照明装置の概略構成を示す図である。 センサーユニットの概略構成を示す図である。 偏光変換素子におけるミラーの配置を示す正面図である。 蛍光体ホイールの要部構成を示す断面図である。 蛍光体ホイールの要部構成を示す上面図である。 色バランスの調整方法を説明するためのフローチャート図である。 励起光の入射位置を移動する別の方法を説明するための図である。 第１変形例に係る波長変換素子３１０の要部構成を示す断面図である。 第２変形例に係る波長変換素子４１０の要部構成を示す断面図である。 第３変形例に係る波長変換素子５１０の要部構成を示す断面図である。 第４変形例に係る波長変換素子６１０の要部構成を示す断面図である。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本実施形態のプロジェクターにおける概略構成図である。
図１に示すように、本実施形態のプロジェクター１は、スクリーンＳＣＲ上にカラー画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１は、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、青色光ＬＢの各色光に対応した３つの光変調装置を用いている。プロジェクター１は、照明装置２の光源として、高輝度・高出力の光が得られる半導体レーザーを用いている。
プロジェクター１は、照明装置２と、色分離光学系３と、赤色光用光変調装置４Ｒと、緑色光用光変調装置４Ｇと、青色光用光変調装置４Ｂと、合成光学系５と、投射光学系６と、を概略備えている。

照明装置２は、白色の照明光ＷＬを色分離光学系３に向けて射出する。照明装置２には、後述する本発明の一つの実施形態である波長変換素子が用いられる。

色分離光学系３は、照明装置２から射出された照明光ＷＬを赤色光ＬＲと緑色光ＬＧと青色光ＬＢとに分離する。色分離光学系３は、第１のダイクロイックミラー７ａと、第２のダイクロイックミラー７ｂと、第１の反射ミラー８ａと、第２の反射ミラー８ｂと、第３の反射ミラー８ｃと、第１のリレーレンズ９ａと、第２のリレーレンズ９ｂと、を備えている。

第１のダイクロイックミラー７ａは、照明装置２から射出された照明光ＷＬを赤色光ＬＲと、緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢと、に分離する機能を有する。第１のダイクロイックミラー７ａは、赤色光ＬＲを透過し、緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢを反射する。第２のダイクロイックミラー７ｂは、第１のダイクロイックミラー７ａで反射した光を緑色光ＬＧと青色光ＬＢとに分離する機能を有する。第２のダイクロイックミラー７ｂは、緑色光ＬＧを反射し、青色光ＬＢを透過する。

第１の反射ミラー８ａは、赤色光ＬＲの光路中に配置されている。第１の反射ミラー８ａは、第１のダイクロイックミラー７ａを透過した赤色光ＬＲを赤色光用光変調装置４Ｒに向けて反射する。第２の反射ミラー８ｂと第３の反射ミラー８ｃとは、青色光ＬＢの光路中に配置されている。第２の反射ミラー８ｂと第３の反射ミラー８ｃとは、第２のダイクロイックミラー７ｂを透過した青色光ＬＢを青色光用光変調装置４Ｂに向けて反射させる。緑色光ＬＧは、第２のダイクロイックミラー７ｂで反射し、緑色光用光変調装置４Ｇに向けて進む。

第１のリレーレンズ９ａと第２のリレーレンズ９ｂとは、青色光ＬＢの光路中における第２のダイクロイックミラー７ｂの光射出側に配置されている。第１のリレーレンズ９ａと第２のリレーレンズ９ｂとは、青色光ＬＢの光路長が赤色光ＬＲや緑色光ＬＧの光路長よりも長くなることに起因した青色光ＬＢの光損失を補償する機能を有している。

赤色光用光変調装置４Ｒは、赤色光ＬＲを画像情報に応じて変調し、赤色光ＬＲに対応した画像光を形成する。緑色光用光変調装置４Ｇは、緑色光ＬＧを画像情報に応じて変調し、緑色光ＬＧに対応した画像光を形成する。青色光用光変調装置４Ｂは、青色光ＬＢを画像情報に応じて変調し、青色光ＬＢに対応した画像光を形成する。

赤色光用光変調装置４Ｒ、緑色光用光変調装置４Ｇ、および青色光用光変調装置４Ｂには、例えば透過型の液晶パネルが用いられる。また、液晶パネルの入射側および射出側には、図示しない一対の偏光板が配置されている。偏光板は、特定の方向の直線偏光光を透過させる。

赤色光用光変調装置４Ｒの入射側には、フィールドレンズ１０Ｒが配置されている。緑色光用光変調装置４Ｇの入射側には、フィールドレンズ１０Ｇが配置されている。青色光用光変調装置４Ｂの入射側には、フィールドレンズ１０Ｂが配置されている。フィールドレンズ１０Ｒは、赤色光用光変調装置４Ｒに入射する赤色光ＬＲを平行化する。フィールドレンズ１０Ｇは、緑色光用光変調装置４Ｇに入射する緑色光ＬＧを平行化する。フィールドレンズ１０Ｂは、青色光用光変調装置４Ｂに入射する青色光ＬＢを平行化する。

合成光学系５は、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、および青色光ＬＢのそれぞれに対応した画像光を合成し、合成された画像光を投射光学系６に向けて射出する。合成光学系５には、例えばクロスダイクロイックプリズムが用いられる。

投射光学系６は、複数の投射レンズを含む投射レンズ群から構成されている。投射光学系６は、合成光学系５により合成された画像光をスクリーンＳＣＲに向けて拡大投射する。これにより、スクリーンＳＣＲ上には、拡大されたカラー画像が表示される。

（照明装置）
続いて、照明装置２について説明する。図２は照明装置２の概略構成を示す図である。
照明装置２は、図２に示すように、アレイ光源１２１と、コリメーター光学系１２２と、アフォーカル光学系１２３と、ホモジナイザ光学系１２４と、偏光分離素子１５０Ａを含む光学素子１２５Ａと、位相差板１２６と、ピックアップ光学系１２７と、インテグレータ光学系１３１と、偏光変換素子１３２と、重畳光学系１３３と、波長変換素子１１０とを備えている。

アレイ光源１２１は、複数の半導体レーザー１２１ａが配列されたものからなる。具体的には、光軸と直交する面内に複数の半導体レーザー１２１ａがアレイ状に並ぶことによって構成されている。半導体レーザー１２１ａの個数は特に限定されない。なお、半導体レーザー１２１ａは、青色（４４０ｎｍ～４７０ｎｍの波長帯にピーク波長を有する光）の励起光ＢＬを射出する。アレイ光源１２１は特許請求の範囲の「光源」に相当する。

本実施形態において、アレイ光源１２１の光軸を光軸ａｘ２とする。また、後述する波長変換素子１１０から射出される光の光軸を光軸ａｘ３とする。光軸ａｘ２と光軸ａｘ３とは同一平面内にあり、且つ互いに直交している。

光軸ａｘ２上においては、アレイ光源１２１と、コリメーター光学系１２２と、アフォーカル光学系１２３と、ホモジナイザ光学系１２４と、光学素子１２５Ａとが、この順に並んで配置されている。一方、光軸ａｘ３上においては、波長変換素子１１０と、ピックアップ光学系１２７と、位相差板１２６と、光学素子１２５Ａと、インテグレータ光学系１３１と、偏光変換素子１３２と、重畳光学系１３３とが、この順に並んで配置されている。

本実施形態において、アレイ光源１２１は、半導体レーザー１２１ａが射出する励起光ＢＬの偏光方向を、偏光分離素子１５０Ａで反射される偏光成分（例えばＳ偏光成分）の偏光方向と一致させるように、各半導体レーザー１２１ａを配置している。このアレイ光源１２１から射出された励起光ＢＬは、コリメーター光学系１２２に入射する。

コリメーター光学系１２２は、アレイ光源１２１から射出された励起光ＢＬを平行光束に変換する。コリメーター光学系１２２は、例えばアレイ状に並んで配置された複数のコリメーターレンズ１２２ａで構成されている。複数のコリメーターレンズ１２２ａは、複数の半導体レーザー１２１ａにそれぞれ対応して配置されている。

このコリメーター光学系１２２を通過することにより平行光に変換された励起光ＢＬは、アフォーカル光学系１２３に入射する。

アフォーカル光学系１２３は、励起光ＢＬのサイズ（スポット径）を調整するものであり、例えば２枚のアフォーカルレンズ１２３ａおよびアフォーカルレンズ１２３ｂから構成されている。そして、このアフォーカル光学系１２３を通過することによりサイズが調整された励起光ＢＬは、ホモジナイザ光学系１２４に入射する。

ホモジナイザ光学系１２４は、被照明領域において励起光ＢＬの光強度分布を均一な状態（いわゆるトップハット分布）に変換するものであり、例えば一対のマルチレンズアレイ１２４ａおよびマルチレンズアレイ１２４ｂからなる。そして、このホモジナイザ光学系１２４からの励起光ＢＬは、光学素子１２５Ａに入射する。

光学素子１２５Ａは、例えば波長選択性を有するダイクロイックプリズムからなり、このダイクロイックプリズムは、光軸ａｘ２に対して４５°の角度をなす傾斜面Ｋを有している。また、この傾斜面Ｋは、光軸ａｘ３に対して４５°の角度をなしている。この傾斜面Ｋには、波長選択性を有する偏光分離素子１５０Ａが設けられている。

偏光分離素子１５０Ａは、この偏光分離素子１５０Ａに入射した第１の波長帯の励起光ＢＬを、この偏光分離素子１５０Ａに対するＳ偏光成分とＰ偏光成分とに分離する偏光分離機能を有している。偏光分離素子１５０Ａは、励起光ＢＬのＳ偏光成分を反射させ、励起光ＢＬ（青色光）のＰ偏光成分を透過させる。

また、偏光分離素子１５０Ａは、この偏光分離素子１５０Ａに入射した光のうち、第１の波長帯とは異なる第２の波長帯の光（蛍光ＹＬ）を、その偏光状態にかかわらず透過させる色分離機能を有している。なお、光学素子１２５Ａとしては、ダイクロイックプリズムのようなプリズム形状のものに限らず、平行平板状のダイクロイックミラーを用いてもよい。

そして、この偏光分離素子１５０Ａに入射した励起光ＢＬは、その偏光方向がＳ偏光成分と一致していることから、Ｓ偏光の励起光ＢＬｓとして、波長変換素子１１０に向かって反射される。

位相差板１２６は、偏光分離素子１５０Ａと波長変換素子１１０の蛍光体１１との間の光路中に配置された１／４波長板からなる。この位相差板１２６に入射するＳ偏光（直線偏光）の励起光ＢＬｓは、円偏光の励起光ＢＬｃに変換された後、ピックアップ光学系１２７に入射する。

ピックアップ光学系１２７は、励起光ＢＬｃを蛍光体１１に向かって集光させるとともに蛍光体１１から射出される光を平行化するものであり、例えばピックアップレンズ１２７ａおよびピックアップレンズ１２７ｂから構成されている。

図３は波長変換素子１１０の要部構成を示す断面図であり、図４は波長変換素子１１０の上面図である。
図３に示すように、波長変換素子１１０は、蛍光体１１と、蛍光体１１を支持する支持体１２と、蛍光体１１と支持体１２との間に設けられた反射部材１３と、透光部材１６と、を有している。蛍光体１１は、複数のＹＡＧ蛍光体粒子が焼結された焼結体であり、励起光ＢＬｓが入射される入射面１１ａを有する。蛍光体１１は、励起光ＢＬｓによって励起され、例えば５００～７００ｎｍの波長域にピーク波長を有する蛍光ＹＬを射出する。蛍光体１１は特許請求の範囲の「波長変換層」に相当する。

蛍光体１１の励起光ＢＬｓが入射する入射面１１ａと反対側に設けられる底面１１ｂは、不図示の接着層を介して支持体１２に固定されている。支持体１２としては熱伝導性に優れたものが好ましく、本実施形態では金属からなる板状部材を用いた。本実施形態では、支持体１２として例えば銅板を用いた。なお、支持体１２の材料としてはアルミニウムを用いても良い。

蛍光体１１で生成された蛍光ＹＬのうち一部の蛍光ＹＬは、反射部材１３によって反射され、蛍光体１１の入射面１１ａから外部に射出される。反射部材１３としては反射率が高いものが好ましく、本実施形態では金属の蒸着膜（反射膜）を用いた。反射膜として、例えば、銀膜またはアルミニウム膜を用いることができる。このようにして、蛍光ＹＬが蛍光体１１からピックアップ光学系１２７に向けて射出される。

本実施形態において、波長変換素子１１０は、入射面１１ａに配置される複数の透光部材１６を備えている。透光部材１６は球状であり、表面全体が曲面となっている。透光部材１６は、入射面１１ａから一部が露出するように、蛍光体１１に埋め込まれている。透光部材１６は、入射面１１ａに入射する励起光ＢＬｓの入射方向と反対方向（蛍光ＹＬが射出される方向）に突出して設けられている。よって、透光部材１６は、入射面１１ａに入射する励起光ＢＬｓの入射方向側が蛍光体１１に埋め込まれている。

透光部材１６は、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）を含有する材料から構成される。酸化アルミニウムを含有する材料としては、例えば、透明サファイア、又は透明アルミナを用いることができる。

本実施形態において、透光部材１６の表面には、ダイクロイック膜１６ａが設けられている。ダイクロイック膜１６ａは、黄色の蛍光ＹＬを透過させ、青色の励起光ＢＬｃを反射する特性を有する。ダイクロイック膜１６ａにおける青色光（励起光ＢＬｃ）の反射率は例えば９９％以上に設定される。

入射面１１ａに入射した励起光ＢＬｃは、入射面１１ａ上に突出する透光部材１６の表面に設けられたダイクロイック膜１６ａによって反射される。ダイクロイック膜１６ａは、透光部材１６の表面形状（曲面形状）に倣う凸状曲面を有するため、ダイクロイック膜１６ａで反射された励起光ＢＬｃは散乱光となる。以下、ダイクロイック膜１６ａで反射された散乱光からなる励起光ＢＬｃを青色散乱光ＢＬｃ１と称す。

以下、入射面１１ａのうち透光部材１６が設けられた領域を第１領域Ｒ１、透光部材１６が設けられていない領域を第２領域Ｒ２と称す。

図４に示すように、第１領域Ｒ１の面積は、励起光ＢＬｓの入射方向から透光部材１６を平面視した際の面積で規定される。本実施形態において、入射面１１ａに占める第１領域Ｒ１の割合（面積比率）は、１５％～２５％の範囲に設定される。なお、上記割合が高くなるほど、青色散乱光ＢＬｃ１の割合が増える。

入射面１１ａに占める第１領域Ｒ１の割合は、入射面１１ａに設けられた透光部材１６の面密度によって規定される。ここで、面密度は、入射面１１ａの平面視における面積と、各透光部材１６が入射面１１ａと交差する面積（入射面１１ａによる透光部材１７の断面積）の合計値との割合（比率）または密度であり、例えば、入射面１１ａに埋め込む透光部材１６の数及び大きさ、或いは入射面１１ａに対する透光部材１６の埋め込み量（埋め込み深さ）によって調整可能である。

本実施形態において、透光部材１６の埋め込み量は、蛍光体１１内に球状の透光部材１６の体積の半分以上が位置する程度に調整される。このようにすれば、入射面１１ａ上に突出する透光部材１６の表面（ダイクロイック膜１６ａ）による青色散乱光ＢＬｃ１の散乱の度合いが大きくなりすぎることを抑制できる。よって、青色散乱光ＢＬｃ１がピックアップ光学系１２７に効率良く取り込まれるので、結果的に、励起光の利用効率を向上できる。

本実施形態において、透光部材１６は入射面１１ａにマトリクス状に配置されるため、青色散乱光ＢＬｃ１は入射面１１ａの全域で略均等に生成される。

一方、入射面１１ａのうち第２領域Ｒ２を介して蛍光体１１内に入射した励起光ＢＬｃは、蛍光ＹＬに変換される。蛍光ＹＬは直接あるいは反射部材１３に反射されることで入射面１１ａに向かう。透光部材１６及びダイクロイック膜１６ａは蛍光ＹＬを透過させるため、蛍光ＹＬは、入射面１１ａのうち第２領域Ｒ２及び第１領域Ｒ１の両方から射出される。そのため、蛍光ＹＬは入射面１１ａの全域から略均等に射出される。

青色散乱光ＢＬｃ１及び蛍光ＹＬはピックアップ光学系１２７に入射することで平行光に変換された後、位相差板１２６を透過する。青色散乱光ＢＬｃ１は、再び位相差板１２６を通過することによって、偏光分離素子１５０ＡにＰ偏光として入射する青色光ＢＬｐに変換される。青色光ＢＬｐは偏光分離素子１５０Ａを透過する。

一方、照明光ＷＬに含まれる蛍光ＹＬは非偏光であるため、位相差板１２６を通過した後も、非偏光のまま偏光分離素子１５０Ａに入射する。そして、この蛍光ＹＬは、偏光分離素子１５０Ａを透過する。

このようにして、偏光分離素子１５０Ａを透過した青色光ＢＬｐ及び黄色の蛍光ＹＬが混ざることによって、照明光（白色光）ＷＬが得られる。この照明光ＷＬは、偏光分離素子１５０Ａを透過した後に、インテグレータ光学系１３１に入射する。

インテグレータ光学系１３１は、入射した照明光ＷＬを複数の小光束に分割する。インテグレータ光学系１３１は、例えば、第１レンズアレイ１３１ａおよび第２レンズアレイ１３１ｂから構成されている。第１レンズアレイ１３１ａおよび第２レンズアレイ１３１ｂは、複数のレンズがアレイ状に配列されたものからなる。

インテグレータ光学系１３１から射出された照明光ＷＬは、偏光変換素子１３２に入射する。偏光変換素子１３２は、照明光ＷＬの偏光方向を揃えるものである。偏光変換素子１３２は、例えば、偏光分離膜と位相差板とミラーとから構成されている。偏光変換素子１３２は、非偏光である蛍光ＹＬの偏光方向と青色光ＢＬ１の偏光方向とを揃えるため、他方の偏光成分を一方の偏光成分に、例えばＰ偏光成分をＳ偏光成分に変換する。

偏光変換素子１３２を通過した照明光ＷＬは、重畳レンズ１３３ａに入射する。重畳レンズ１３３ａは、偏光変換素子１３２から射出された複数の小光束を照明対象物上で互いに重畳させる。これにより、照明対象物を均一に照明することができる。重畳光学系１３３は、第１レンズアレイ１３１ａおよび第２レンズアレイ１３１ｂからなるインテグレータ光学系１３１と重畳レンズ１３３ａとにより構成される。

ところで、一般的に入射面１１ａから射出される蛍光ＹＬの発散角は大きいため、蛍光ＹＬの光束径は大きくなりやすい。本実施形態において、青色散乱光ＢＬｃ１は図３に示したように散乱光として入射面１１ａから射出される。そのため、青色散乱光ＢＬｃ１の光束径は大きくなることで蛍光ＹＬの照度分布に近づく。本実施形態によれば、互いの光束径の大きさの差が小さい青色散乱光ＢＬｃ１（青色光ＢＬｐ）及び蛍光ＹＬを入射面１１ａから射出するので、青色光ＢＬｐ及び蛍光ＹＬを合成した照明光ＷＬは色ムラの少ない白色光となる。

以上説明したように、本実施形態の波長変換素子１１０によれば、蛍光体１１の入射面１１ａに露出する透光部材１６（ダイクロイック膜１６ａ）の割合、すなわち入射面１１ａ上における第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２の比率、を変化させることで青色散乱光ＢＬｃ１の反射率を簡便且つ精度よく調整できる。このように照明光ＷＬを構成する青色散乱光ＢＬｃ１及び蛍光ＹＬの比率を調整できるので、照明光ＷＬの色味（ホワイトバランス）を簡便且つ精度よく調整できる。したがって、本実施形態の波長変換素子１１０によれば、所望の色光（照明光ＷＬ）を生成することができる。

また、本実施形態の波長変換素子１１０によれば、入射面１１ａから突出した透光部材１６の曲面に形成されたダイクロイック膜１６ａによって励起光ＢＬｃを散乱反射させることができる。

さらに、本実施形態の波長変換素子１１０によれば、透光部材１６は、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を含有する材料から構成されているため、蛍光ＹＬを透過する光透過性を有する透光部材１６を提供できる。

さらにまた、本実施形態の波長変換素子１１０によれば、透光部材１６は球状であるため、表面に曲面として球面を有した透光部材１６を提供できるとともに、当該球面に形成されたダイクロイック膜１６ａで反射された励起光ＢＬｃは散乱光となる。

また、本実施形態の照明装置２によれば、上記波長変換素子１１０を備えるので、所望の色味を有する照明光ＷＬを照射できる。また、本実施形態のプロジェクター１によれば、上記照明装置２を備えるので、所望の色味の表示を行うことができる。

本実施形態の波長変換素子１１０は、例えば、ＹＡＧ蛍光体粒子を成形した蛍光体材料に透光部材１６を埋め込み、凹部を形成した後、透光部材１１６を一旦取り出してから焼結する。焼結後、当該凹部に透光部材１６を再度配置して本実施形態の波長変換素子１１０が完成する。

（第２実施形態）
続いて、第２実施形態に係る照明装置について説明する。なお、第１実施形態と共通の部材及び構成については同じ符号を付し、詳細な説明については省略する。

図５は本実施形態の照明装置１０２の概略構成を示す図である。図５に示すように、本実施形態の照明装置１０２は、アレイ光源１２１と、コリメーター光学系１２２と、アフォーカル光学系１２３と、ホモジナイザ光学系１２４と、光学素子１２５Ａと、位相差板１２６と、ピックアップ光学系１２７と、インテグレータ光学系１３１と、偏光変換素子１３２と、重畳光学系１３３と、蛍光体ホイール２１０と、光量モニター用ミラー４２と、センサーユニット（検出部）４３と、移動装置５０と、制御装置ＣＯＮＴとを備えている。

本実施形態において、蛍光体ホイール２１０は、いわゆる反射型の回転蛍光板である。蛍光体ホイール２１０は特許請求の範囲の「波長変換素子」に相当する。

蛍光体ホイール２１０は、円板状からなる基板２１０ａと、基板２１０ａ上に設けられた蛍光体２１１と、蛍光体２１１と基板２１０ａとの間に設けられた反射部材２１３と、基板２１０ａの中心を通る所定の回転軸Ｏの周りに基板２１０ａを回転させるモーター（回転駆動部）５２と、を有している。

蛍光体２１１は回転軸Ｏの周りにリング状に形成されている。本実施形態の蛍光体２１１は、例えば、シリコン等の樹脂バインダーと、該樹脂バインダー中に分散された複数のＹＡＧ蛍光体粒子とからなる。なお、蛍光体粒子の形成材料は、１種であっても良く、２種以上の形成材料を用いて形成された粒子を混合したものを蛍光体粒子として用いても良い。蛍光体２１１は、励起光ＢＬｓによって励起され、例えば５００～７００ｎｍの波長域にピーク波長を有する蛍光ＹＬを射出する。

蛍光体２１１で生成された蛍光ＹＬのうち一部の蛍光ＹＬは、反射部材２１３によって反射され、蛍光体２１１の入射面２１１ａから外部に射出される。反射部材２１３としては反射率が高いものが好ましく、本実施形態では金属の蒸着膜（反射膜）を用いた。反射膜として、例えば、銀膜またはアルミニウム膜を用いることができる。このようにして、蛍光ＹＬが蛍光体２１１からピックアップ光学系１２７に向けて射出される。

基板２１０ａは円板状であるが、該基板２１０ａの形状は円板状に限るものではない。本実施形態において、基板２１０ａは特許請求の範囲の「基材」に相当し、蛍光体２１１は特許請求の範囲の「波長変換層」に相当し、モーター５２は特許請求の範囲の「回転駆動部」に相当する。

基板２１０ａは、プロジェクター１の使用時において所定の回転数で回転する。これにより、蛍光体２１１の特定の領域に対して励起光ＢＬｃが連続的に入射することが抑制されるので、蛍光体２１１の長寿命化が図られる。

本実施形態の照明装置１０２において、インテグレータ光学系１３１と偏光変換素子１３２との間の光路上に、光量モニター用ミラー４２が設けられている。光量モニター用ミラー４２は、ハーフミラーであり、光軸ａｘ３に対して４５°の角度をなすように配置されている。光量モニター用ミラー４２は、入射した光の一部を透過し、残りを反射する。光量モニター用ミラー４２を透過した光は偏光変換素子１３２に入射し、光量モニター用ミラー４２で反射した光はセンサーユニット４３に入射する。

図６はセンサーユニット４３の概略構成を示す図である。図７は偏光変換素子におけるミラーの配置を示す正面図である。
図６に示すように、センサーユニット４３は、第１センサー４３ａと、第２センサー４３ｂと、ダイクロイックミラー４３ｃとを含む。ダイクロイックミラー４３ｃは、誘電体多層膜から構成され、照明光ＷＬのうち蛍光ＹＬを透過させ、照明光ＷＬのうち青色光ＢＬｐを反射する光学特性を有する。

第１センサー４３ａは、光量モニター用ミラー４２で反射された照明光ＷＬのうち、ダイクロイックミラー４３ｃで反射された青色光ＢＬｐの光量を測定する。第２センサー４３ｂは、光量モニター用ミラー４２で反射された照明光ＷＬのうち、ダイクロイックミラー４３ｃを透過した蛍光ＹＬの光量を測定する。第１センサー４３ａおよび第２センサー４３ｂは、制御装置ＣＯＮＴに測定結果を送信する。制御装置ＣＯＮＴは、第１センサー４３ａおよび第２センサー４３ｂの測定結果に基づき、後述のように蛍光体ホイール２１０の移動を制御する。

図７に示すように、光量モニター用ミラー４２は、偏光変換素子１３２の光入射領域Ｒを避けて配置された保持部材４８によって保持されている。偏光変換素子１３２の光入射領域Ｒとは、インテグレータ光学系１３１から射出された複数の小光束各々が入射する領域である。

第２レンズアレイ１３１ｂはアレイ光源１２１と光学的に共役関係にある。そのため、第２レンズアレイ１３１ｂが備える複数のレンズ各々には励起光ＢＬの２次光源像Ｚが形成される。光量モニター用ミラー４２は、第２レンズアレイ１３１ｂに形成される複数の２次光源像Ｚのうち１つの２次光源像Ｚが入射するように配置されている。そのため、被照明領域である赤色光用光変調装置４Ｒ、緑色光用光変調装置４Ｇ、および青色光用光変調装置４Ｂ上において照度ムラが生じることはない。したがって、２次光源像１個分の照度低下を許容できるならば、光量モニター用ミラー４２は、ハーフミラーでなくてもよい。

本実施形態では、光量モニター用ミラー４２がインテグレータ光学系１３１と偏光変換素子１３２との間の光路上に配置された例を示した。この例に代えて、光量モニター用ミラー４２は、偏光変換素子１３２と重畳レンズ１３３ａとの間の光路上に配置されていてもよい。

続いて、蛍光体ホイール２１０について詳しく説明する。図８は蛍光体ホイール２１０の要部構成を示す断面図であり、図９は蛍光体ホイール２１０の要部構成を示す上面図である。
図８に示すように、蛍光体２１１の入射面２１１ａには、複数の透光部材１６が配置されている。本実施形態の蛍光体２１１では、入射面２１１ａに占める透光部材１６の配置領域（図４に示す第１領域Ｒ１）の割合が基板２１０ａの半径方向（回転軸Ｏに直交する方向）に変化している。すなわち、蛍光体ホイール２１０においては、入射面２１１ａに占める透光部材１６の配置領域（図４に示す第１領域Ｒ１）の割合が、回転軸Ｏに直交する方向であって、入射面２１１ａに沿う方向に変化している。

ここで、図９に示すように、蛍光体ホイール２１０は、蛍光体２１１の入射面２１１ａにおいて、基板２１０ａの回転軸Ｏを中心とする複数のリング状領域Ａを含んでいるとする。蛍光体ホイール２１０はモーター５２により回転駆動されるため、励起光ＢＬｃの入射面２１１ａへの入射位置ＩＰは、基板２１０ａの回転軸Ｏの周りに円を描く。

本実施形態において、入射面２１１ａに占める透光部材１６の配置領域（第１領域Ｒ１）の割合（以下、単に割合と称す）は、基板２１０ａの内周側に位置するリング状領域Ａが、基板２１０ａの外周側に位置するリング状領域Ａよりも低くなっている。

具体的に、図９に示す５つのリング状領域Ａ（以下、第１リング状領域Ａ１～第５リング状領域Ａ５と称す）は、上記割合が１０％～３０％の範囲で５％ずつ変化している。すなわち、図９において、基板２１０ａの最も外周側に位置する第１リング状領域Ａ１において、入射面２１１ａの第１リング状領域Ａ１に占める透光部材１６の配置領域（第１領域Ｒ１）の割合は３０％であり、基板２１０ａの最も内周側に位置する第５リング状領域Ａ５において、入射面２１１ａの第５リング状領域Ａ５に占める透光部材１６の配置領域（第１領域Ｒ１）の割合は１０％であり、第１リング状領域Ａ１及び第５リング状領域Ａ５の間に位置する第２リング状領域Ａ２、第３リング状領域Ａ３及び第４リング状領域Ａ４の当該割合はそれぞれ２５％、２０％、１５％となる。第１リング状領域Ａ１～第５リング状領域Ａ５における上記の各割合は、入射面１１ａに設けられる透光部材１６の面密度によって調整される。なお、面密度とは、入射面１１ａの平面視における面積と、各透光部材１６が入射面１１ａと交差する面積（入射面１１ａによる透光部材１６の断面積）の合計値との割合（比率）または密度であり、例えば、入射面１１ａに設ける透光部材１６の数及び大きさ、或いは入射面１１ａに対する透光部材１６の埋め込み量（埋め込み深さ）によって調整可能である。

上記割合が高くなることは、蛍光体ホイール２１０から射出される光に対する青色散乱光ＢＬｃ１の割合が増えることと等価である。すなわち、本実施形態の蛍光体２１１は、図８、９に示すように、入射面２１１ａの内周側から外周側に向かって、励起光ＢＬｃの反射率が増加する反射率分布を有している。よって、入射面２１１ａの内周側（入射面２１１ａの第５リング状領域Ａ５）が、最も励起光ＢＬｃの反射率が低く、入射面２１１ａの外周側（入射面２１１ａの第１リング状領域Ａ１）が、最も励起光ＢＬｃの反射率が高い。なお、図９では、入射面２１１ａにおける励起光ＢＬｃの反射率分布をドットハッチングの粗密で図示した。

本実施形態において、移動装置５０は、光軸ａｘ３と交差する方向に蛍光体ホイール２１０を並進移動させる。すなわち、移動装置５０は、基板２１０ａの回転軸Ｏに直交する方向であって、入射面２１１ａに沿う方向（基板２１０ａの半径方向）に蛍光体ホイール２１０を並進移動させる。移動装置５０は、制御装置ＣＯＮＴによって制御される。制御装置ＣＯＮＴは、上述のようにセンサーユニット４３（第１センサー４３ａおよび第２センサー４３ｂ）から送信された結果に基づいて移動装置５０を駆動する。そして、移動装置５０は、蛍光体ホイール２１０を所定の方向に並進移動させる。

移動装置５０は、励起光ＢＬｃの入射位置ＩＰにおける励起光ＢＬｃの反射率が変化するように、蛍光体ホイール２１０を並進移動させる。

ここで、ある時刻における入射位置ＩＰが第１リング状領域Ａ１に位置しているとする。また、移動装置５０により蛍光体ホイール２１０が所定の方向に並進移動された後、入射位置ＩＰが第２リング状領域Ａ２に位置しているとする。図９では、入射位置ＩＰは第２リング状領域Ａ２に位置している。第１リング状領域Ａ１における励起光ＢＬｃの反射率は第２リング状領域Ａ２における励起光ＢＬｃの反射率より高い。

ここで、プロジェクター使用時の経時変化により半導体レーザー１２１ａから射出される光の量が低下した場合を想定する。この場合に生じる色バランスのずれに対する制御態様を、図１０のフローチャートに基づいて説明する。

半導体レーザー１２１ａの出力が低下すると（図１０のステップＳ１）、それに伴って蛍光体２１１を励起させる励起光ＢＬの光量が低下する。励起光ＢＬの光量が低下することは、励起光ＢＬの光密度（単位面積あたりの光量）が低下することと等価である（図１０のステップＳ２）。蛍光体２１１は、一般的に、入射する励起光の光密度が低下すると、励起光を蛍光光に変換する際の変換効率が上昇する、という特性を有している。したがって、励起光ＢＬの光量が低下したとしても、変換効率の上昇による蛍光ＹＬの増加率が励起光ＢＬの光量低下による蛍光ＹＬの減少率を上回ったとき、蛍光体２１１から射出される蛍光ＹＬの光量は増加する（図１０のステップＳ３）。ここでは、蛍光ＹＬの光量が増加する場合を例にとって説明するが、蛍光ＹＬの光量は減少する場合もある。なお、いずれの場合も色バランスが崩れる。

半導体レーザー１２１ａの出力の低下に伴って、励起光ＢＬｃ及び青色光ＢＬｐの光量はともに低下する。しかしながら、蛍光体２１１の変換効率が上昇しているため、青色光ＢＬｐに対する蛍光ＹＬの光量は相対的に増加する（図１０のステップＳ４）。その結果、青色光ＢＬｐと黄色の蛍光ＹＬとの比率が変化し、経時変化前（プロジェクター使用時の初期状態）に対して照明光ＷＬの色バランスが崩れる（図１０のステップＳ５）。具体的には、青色光ＢＬｐの光量に対する黄色の蛍光ＹＬの光量が相対的に増加するため、照明光ＷＬは黄色味を帯びた白色光に変化する。

本実施形態では、光量モニター用ミラー４２から取り出された光に含まれる青色光ＢＬｐの光量（強度）と黄色の蛍光ＹＬの光量（強度）とが、センサーユニット４３により測定される（図１０のステップＳ６）。センサーユニット４３の測定結果は、制御装置ＣＯＮＴに送信される。

制御装置ＣＯＮＴは、プロジェクター１の使用開始時点の初期の強度値に基づいて決定された、青色光強度と黄色光強度との比（強度比）を基準値として記憶している。制御装置ＣＯＮＴは、センサーユニット４３が検出した現在の強度比と基準値とを比較する。現在の強度比と基準値との差が許容範囲を超えている場合、移動装置５０により蛍光体ホイール２１０を並進移動させることで、強度比が基準値に近づくように、励起光ＢＬｃの入射位置ＩＰを、励起光ＢＬｃの反射率が異なる他の領域へ移動させる（図１０のステップＳ７）。例えば、励起光ＢＬｃの入射位置ＩＰを第１リング状領域Ａ１から第５リング状領域Ａ５のいずれかの間で移動させる。

このように励起光ＢＬｃの入射位置ＩＰにおける反射率を変化させることで、照明光ＷＬを構成する蛍光ＹＬおよび青色光ＢＬｐの光量の割合を調整することができる。
具体的に、青色光ＢＬｐの光量を増やし、黄色光である蛍光ＹＬの光量を減らすためには、透光部材１６により反射される青色散乱光ＢＬｃ１の量を増やせばよい。すなわち、励起光ＢＬｃの反射率が高いリング状領域Ａに入射するように、蛍光体ホイール２１０を並進移動させる。

これにより、透光部材１６により反射される青色散乱光ＢＬｃ１の量が多くなるため、蛍光体２１１から射出される蛍光ＹＬの量が減少して、青色光ＢＬｐの量が相対的に多くなる。これにより、白色光の色バランスが崩れたときと比べて、照明光ＷＬはより白色に近い光となり、色バランスを改善することができる（図１０のステップＳ８）。

一方、青色光ＢＬｐの光量を減らし、黄色光である蛍光ＹＬの光量を増やすためには、透光部材１６により反射された青色散乱光ＢＬｃ１の量を減らせばよい。すなわち、励起光ＢＬｃの反射率が小さいリング状領域Ａに入射するように、蛍光体ホイール２１０を並進移動させる。

これにより、透光部材１６により反射される青色散乱光ＢＬｃ１の量が少なくなるため、蛍光体２１１から射出される蛍光ＹＬの量が増加して、青色光ＢＬｐの量が相対的に少なくなる。これにより、白色光の色バランスが崩れたときと比べて、照明光ＷＬはより白色に近い光となり、色バランスを改善することができる（図１０のステップＳ８）。

上記の説明では、励起光ＢＬｃの反射率が高いリング状領域Ａに励起光ＢＬｃが入射するように蛍光体ホイール２１０を並進移動させることで、青色光ＢＬｐの光量を増やし、蛍光ＹＬの光量を減らした。
しかしながら、上述のように、蛍光体２１１は、入射する励起光の光密度が低下すると、変換効率が上昇する、という特性を有している。そのため、蛍光体２１１へ入射する励起光の量を減らした分だけ蛍光ＹＬの量が減るとは限らない。したがって、励起光ＢＬｃの入射位置の変化量と変化の方向は、蛍光体２１１に現在入射している励起光ＢＬｃの光密度に応じて設定すればよい。

また、色バランスの調整を行うタイミングとして、青色光強度と黄色光強度の測定と蛍光体ホイール２１０の並進移動とは、例えばプロジェクター１の主電源投入直後に行う設定とすることが望ましい。このようにプロジェクター１の主電源投入直後に調整を行う構成であれば、使用者に画像の色味の変化を認識させ難くできる。ただし、色バランスの調整をプロジェクター１の主電源投入直後だけに行ったのでは、プロジェクター１の使用中に色バランスがずれた場合に対応できない。したがって、プロジェクター１の使用中であっても所定の時間間隔で色バランスの調整を行う構成としてもよい。

以上説明したように、本実施形態の蛍光体ホイール２１０によれば、入射面２１１ａにおける所定方向（基板２１０ａの半径方向）に沿って励起光ＢＬｃの反射率分布を有した蛍光体２１１を備えるので、蛍光体２１１に対する励起光ＢＬｃの入射位置ＩＰを調整することで蛍光ＹＬおよび青色光ＢＬｐからなる照明光ＷＬの色味（色バランス）を簡便且つ精度よく調整できる。よって、本実施形態の蛍光体ホイール２１０によれば、所望の色光からなる照明光ＷＬを生成できる。

また、本実施形態の照明装置１０２によれば、基板２１０ａの半径方向に反射率分布が生じているため、励起光ＢＬｃの入射位置を半径方向に移動させることで照明光ＷＬの色バランスを簡便且つ確実に調整することができる。

また、センサーユニット４３が測定した青色光強度と黄色光強度とに基づいて入射面２１１ａに対する励起光ＢＬの入射位置を制御することで、色バランスの変化を小さくすることができる。

また、光量モニター用ミラー４２により複数の２次光源像の一部を取り出して測定を行うため、赤色光用光変調装置４Ｒ、緑色光用光変調装置４Ｇ、および青色光用光変調装置４Ｂ上での照度ムラを生じさせることなく、色バランスの調整を精度良く行うことができる。

また、本実施形態のプロジェクターによれば、上記照明装置１０２を備えるので、色バランスの変化の小さい表示を行うことができる。

なお、本実施形態では、図１１における２点鎖線で示すように、励起光の入射位置ＩＰを基板２１０ａの半径方向に沿って移動させたが、励起光の励起光の入射位置ＩＰの基板２１０ａに対する移動方向はこれに限定されない。例えば、図１１において実線で示したように、入射位置ＩＰと基板２１０ａの中心を通る回転軸Ｏとの距離を変化させるように移動してもよい。入射面２１１ａは、基板２１０ａの半径方向に沿って反射率分布を有するため、回転軸Ｏとの距離が変化すれば、入射位置ＩＰにおける励起光の反射率が変化するからである。なお、図１１においては図を見易くするため、励起光の入射位置ＩＰのスポット径を大きく示している。

ここで、本実施形態の蛍光体２１１の製造方法の一例について説明する。例えば、リング状に成形した、シリコン等の樹脂バインダー中に複数のＹＡＧ蛍光体粒子を分散させた蛍光体材料に透光部材１６を押し込んで所定深さまで埋め込む。具体的に、リング状領域Ａごとに、埋め込む透光部材１６の数及び大きさ、或いは透光部材１６の埋め込み量（埋め込み深さ）を適宜調整する。例えば、埋め込む透光部材１６の大きさを一定とする場合、基板２１０ａの外周側に位置するリング状領域Ａほど埋め込む透光部材１６の数を増やすようにすればよい。
最後に、樹脂バインダーを硬化することで、入射面２１１ａに上記第１リング状領域Ａ１～第５リング状領域Ａ５を有する蛍光体２１１が製造される。

なお、本実施形態では、入射面２１１ａに占める透光部材１６の配置領域（第１領域Ｒ１）の割合は、基板２１０ａの内周側に位置するリング状領域Ａが、基板２１０ａの外周側に位置するリング状領域Ａよりも低くなっているが、リング状領域Ａの形態はこれに限定されない。
すなわち、入射面２１１ａの内周側（入射面２１１ａの第５リング状領域Ａ５）が、最も励起光ＢＬｃの反射率が高く、入射面２１１ａの外周側（入射面２１１ａの第１リング状領域Ａ１）が、最も励起光ＢＬｃの反射率が低くてもよい。
この場合、５つのリング状領域Ａ（第１リング状領域Ａ１～第５リング状領域Ａ５）は、入射面２１１ａの第１リング状領域Ａ１に占める透光部材１６の配置領域（第１領域Ｒ１）の割合は１０％であり、基板２１０ａの最も内周側に位置する第５リング状領域Ａ５において、入射面２１１ａの第５リング状領域Ａ５に占める透光部材１６の配置領域（第１領域Ｒ１）の割合は３０％であり、第１リング状領域Ａ１及び第５リング状領域Ａ５の間に位置する第２リング状領域Ａ２、第３リング状領域Ａ３及び第４リング状領域Ａ４の当該割合はそれぞれ１５％、２０％、２５％となる。

本発明は上記実施形態の内容に限定されることはなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。例えば、上記実施形態及び後述の変形例において、蛍光体の入射面に反射防止膜（ＡＲコート膜）を設けるようにしてもよい。なお、反射防止膜は、入射面のうち透光部材１６が設けられない領域（第２領域Ｒ２）に設けられ、励起光ＢＬｃ及び蛍光ＹＬをいずれも透過する光学特性を有する。

（第１変形例）
続いて、第１変形例に係る波長変換素子について説明する。本変形例は、第１実施形態の波長変換素子１１０の変形例に関するものである。なお、第１実施形態と共通の構成については同じ符号を付し、その詳細については説明を省略する。

図１２は第１変形例に係る波長変換素子３１０の要部構成を示す断面図である。
図１２に示すように、第１変形例に係る波長変換素子３１０は、複数の透光部材１１６を蛍光体１１の入射面１１ａに有している。透光部材１１６は、第１実施形態の透光部材１６と同様の材料から構成される。

透光部材１１６において、表面の一部にダイクロイック膜１６ａが設けられている。ダイクロイック膜１６ａは、透光部材１１６のうち蛍光体１１内に埋め込まれた部分に設けられている。

本変形例において、入射面１１ａに入射した励起光ＢＬｃは蛍光体１１の内部に位置する透光部材１１６の表面に設けられたダイクロイック膜１６ａによって反射される。具体的に、励起光ＢＬｃは、入射面１１ａ上に突出する透光部材１１６を透過してダイクロイック膜１６ａに到達する。ダイクロイック膜１６ａは、透光部材１１６の表面形状に倣う凸状曲面を有するため、ダイクロイック膜１６ａで反射された励起光ＢＬｃは散乱光（青色散乱光ＢＬｃ１）となる。

本変形例において、透光部材１１６の埋め込み量は、入射面１１ａからの突出量が球状の透光部材１１６の半分以下となる程度に調整する。このようにすれば、蛍光体１１内に位置する透光部材１６の表面（ダイクロイック膜１６ａ）による青色散乱光ＢＬｃ１の散乱範囲が大きくなり過ぎることを抑制できる。よって、青色散乱光ＢＬｃ１がピックアップ光学系１２７に効率良く取り込まれるので、励起光の利用効率を向上することができる。

本変形例の波長変換素子３１０は、例えば、以下の方法で作製する。
ＹＡＧ蛍光体粒子を成形した蛍光体材料に透光部材１１６を埋め込み、凹部を形成した後、透光部材１１６を一旦取り出してから焼結する。焼結後、当該凹部に透光部材１１６を再度配置して本変形例の波長変換素子３１０が完成する。
なお、透光部材１１６へのダイクロイック膜１６ａの形成は、例えば、基板上に配置した複数の透光部材１１６にマスクを介してコートすることで行われる。

本変形例の波長変換素子３１０においても、第１実施形態の波長変換素子１１０と同様の効果を奏することができる。なお、本変形例の構成を第２実施形態の蛍光体２１１に適用するようにしてもよい。

（第２変形例）
続いて、第２変形例に係る波長変換素子について説明する。本変形例は、第１実施形態の波長変換素子１１０の別の変形例に関するものである。なお、第１実施形態と共通の構成については同じ符号を付し、その詳細については説明を省略する。

図１３は第２変形例に係る波長変換素子４１０の要部構成を示す断面図である。
図１３に示すように、第２変形例に係る波長変換素子４１０は、複数の透光部材２１６を蛍光体１１の入射面１１ａに有している。透光部材２１６は、第１実施形態の透光部材１６と同様の材料から構成される。

透光部材２１６において、表面の一部にダイクロイック膜１６ａが設けられている。ダイクロイック膜１６ａは、透光部材２１６のうち蛍光体１１の入射面１１ａから露出した部分に設けられている。

本変形例において、入射面１１ａに入射した励起光ＢＬｃは入射面１１ａから突出する透光部材２１６の表面に設けられたダイクロイック膜１６ａによって散乱光（青色散乱光ＢＬｃ１）として反射される。

本変形例の波長変換素子４１０を製造するには、例えば、ＹＡＧ蛍光体粒子を成形した蛍光体材料に透光部材２１６を埋め込んで焼結する。続いて、入射面１１ａに埋め込まれた複数の透光部材２１６に対し、マスクを用いて入射面１１ａから露出する部位に選択的にダイクロイック膜１６ａをコートする。
酸化アルミニウムを含有する透光部材２１６は融点が高いため、蛍光体粒子と一緒に焼成することができる。

本変形例の波長変換素子４１０においても、第１実施形態の波長変換素子１１０と同様の効果を奏することができる。なお、本変形例の構成を第２実施形態の蛍光体２１１に適用するようにしてもよい。

（第３変形例）
続いて、第３変形例に係る波長変換素子について説明する。本変形例は、第１実施形態の波長変換素子１１０の別の変形例に関するものである。なお、第１実施形態と共通の構成については同じ符号を付し、その詳細については説明を省略する。

図１４は第３変形例に係る波長変換素子５１０の要部構成を示す断面図である。
図１４に示すように、第３変形例に係る波長変換素子５１０は、複数の透光部材３１６を蛍光体１１の入射面１１ａに有している。本変形例の透光部材３１６は半球状であり、一方側に曲面部３１６ａを有し、他方側に平坦部３１６ｂを有している。透光部材３１６は、第１実施形態の透光部材１６と同様の材料から構成される。

透光部材３１６は、曲面部３１６ａが蛍光体１１内に埋め込まれるとともに、平坦部３１６ｂが入射面１１ａと面一となっている。本変形例において、透光部材３１６の表面の一部にダイクロイック膜１６ａが設けられている。具体的に、ダイクロイック膜１６ａは、曲面部３１６ａの表面に設けられている。

本変形例において、入射面１１ａに入射した励起光ＢＬｃは蛍光体１１の内部に位置する透光部材３１６の表面に設けられたダイクロイック膜１６ａによって反射される。具体的に、励起光ＢＬｃは、入射面１１ａと面一に配置された透光部材３１６の平坦部３１６ｂを透過してダイクロイック膜１６ａに到達する。ダイクロイック膜１６ａは、透光部材３１６の曲面部３１６ａの表面形状に倣う凸状曲面を有するため、ダイクロイック膜１６ａで反射された励起光ＢＬｃは散乱光（青色散乱光ＢＬｃ１）となる。

本変形例において、透光部材３１６における曲面部３１６ａの大きさは、仮に透光部材３１６が球状であるとした場合、該球状の半分以下に設定される。このようにすれば、蛍光体１１内に位置する曲面部３１６ａの表面（ダイクロイック膜１６ａ）による青色散乱光ＢＬｃ１の散乱範囲が大きくなり過ぎることを抑制できる。よって、青色散乱光ＢＬｃ１がピックアップ光学系１２７に効率良く取り込まれるので、励起光の利用効率を向上することができる。

本変形例の波長変換素子５１０は、第１実施形態の波長変換素子１１０或いは第１変形例に示した波長変換素子３１０を製造した後、透光部材１６或いは透光部材１１６における入射面１１ａから突出する部分を入射面１１ａと面一になるまで研磨することで製造できる。

本変形例の波長変換素子５１０においても、第１実施形態の波長変換素子１１０と同様の効果を奏することができる。なお、本変形例の構成を第２実施形態の蛍光体２１１に適用するようにしてもよい。

（第４変形例）
続いて、第４変形例に係る波長変換素子について説明する。本変形例は、第１実施形態の波長変換素子１１０の別の変形例に関するものである。なお、第１実施形態と共通の構成については同じ符号を付し、その詳細については説明を省略する。

図１５は第４変形例に係る波長変換素子６１０の要部構成を示す断面図である。
図１５に示すように、第４変形例に係る波長変換素子６１０は、複数の透光部材４１６を蛍光体１１の入射面１１ａに有している。本変形例の透光部材４１６は半球状であり、一方側に曲面部４１６ａを有し、他方側に平坦部４１６ｂを有している。透光部材４１６は、第１実施形態の透光部材１６と同様の材料から構成される。

透光部材４１６は、平坦部４１６ｂが蛍光体１１の入射面１１ａに接続されている。本変形例において、透光部材４１６の表面の一部にダイクロイック膜１６ａが設けられている。具体的に、ダイクロイック膜１６ａは、曲面部４１６ａの表面に設けられている。

本変形例において、入射面１１ａに入射した励起光ＢＬｃは入射面１１ａ上に突出する透光部材４１６の表面に設けられたダイクロイック膜１６ａによって散乱光（青色散乱光ＢＬｃ１）として反射される。

本変形例の波長変換素子６１０においても、第１実施形態の波長変換素子１１０と同様の効果を奏することができる。なお、本変形例の構成を第２実施形態の蛍光体２１１に適用するようにしてもよい。

なお、上記実施形態及び変形例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、２，１０２…照明装置、１１ａ，２１１ａ…入射面、１２…モーター（回転駆動部）、１６，１１６，２１６，３１６，４１６…透光部材、４３…センサーユニット（検出部）、５０…移動装置、１１０，３１０，４１０，５１０，６１０…波長変換素子、ＢＬ，ＢＬｃ，ＢＬｓ…励起光、ＣＯＮＴ…制御装置、Ｏ…回転軸、ＷＬ…照明光、ＹＬ…蛍光。

Claims (13)

1. 励起光が入射される入射面を有し、前記励起光を波長変換して蛍光を生成する波長変換層と、
   球状である曲面をそれぞれ有し、前記入射面に互いに離間して配置される複数の透光部材と、
   前記複数の透光部材のそれぞれの前記曲面に設けられ、前記曲面に沿う形状を有する反射膜と、備え、
   前記反射膜は、前記励起光を反射し、前記蛍光を透過する
   波長変換素子。
2. 前記透光部材の前記曲面は、前記入射面に入射する前記励起光の入射方向とは反対方向に突出して設けられている
   請求項１に記載の波長変換素子。
3. 前記透光部材の前記曲面は、前記波長変換層の内部に設けられている
   請求項１に記載の波長変換素子。
4. 前記複数の透光部材は、それぞれ前記入射面から突出しており、
   前記反射膜は、前記透光部材において前記入射面から突出した表面に設けられている
   請求項１に記載の波長変換素子。
5. 前記複数の透光部材は、それぞれ前記入射面から一部が露出するように前記波長変換層に埋め込まれており、
   前記反射膜は、前記透光部材において前記波長変換層に埋め込まれた表面に設けられている
   請求項１に記載の波長変換素子。
6. 前記反射膜は、前記複数の透光部材のそれぞれの表面全体に設けられている
   請求項１に記載の波長変換素子。
7. 前記励起光は、前記入射面において前記複数の透光部材が設けられていない領域から前記波長変換層に入射する
   請求項１乃至６のいずれか一項に記載の波長変換素子。
8. 前記透光部材は、酸化アルミニウムを含有する材料から構成される
   請求項１乃至７のいずれか一項に記載の波長変換素子。
9. 前記透光部材は、球状である
   請求項１乃至８のいずれか一項に記載の波長変換素子。
10. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載の波長変換素子と、
    前記励起光を射出する光源と、を備える
    照明装置。
11. 前記波長変換層を支持する基材を所定の回転軸の周りに回転させる回転駆動部をさらに備え、
    前記波長変換層は、前記回転軸の周りに設けられ、
    前記透光部材によって規定される前記励起光の反射率が前記回転軸に直交する方向において分布を有する
    請求項１０に記載の照明装置。
12. 前記基材を回転軸に直交する方向に移動する移動装置と、
    反射された前記励起光と前記蛍光とを合成した照明光の光量を検出する検出部と、
    前記検出部の測定結果に基づいて、前記移動装置を制御する制御装置と、をさらに備える
    請求項１１に記載の照明装置。
13. 請求項１０乃至１２のいずれか一項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写光学系と、を備える
    プロジェクター。

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