JPWO2016181768A1 - 蛍光体基板、光源装置および投射型表示装置 - Google Patents
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Abstract
本技術の一実施の形態の蛍光体基板は、回転可能に構成された基板と、基板の中央に配置された蛍光体層とを備えている。これにより、蛍光体層および基板のそれぞれの熱膨張に起因する応力により基板に反りが発生した場合に、基板の外縁に、環状の蛍光体層が配置されているときと比べて、蛍光体層の変位量が少ない。
Description
本技術は、蛍光体基板、光源装置および投射型表示装置に関する。
プロジェクタ等の投射型表示装置に用いられる光源として、長寿命であり色域の広い固体光源が注目されている。近年では、固体光源の光を蛍光体に照射することにより蛍光体から発せられる光を利用する光源装置がプロジェクタ等に利用されている。
上記光源装置は、例えば、蛍光体層と、蛍光体層に励起光を照射する固体光源とを備えている。蛍光体層の発光には、輝度飽和や温度消光という現象が存在する。これは、励起光の出力を高くした場合に、蛍光体層での変換損失の一部が熱に変わって蛍光体層が発熱し、蛍光変換効率が下がってしまう現象である。蛍光変換効率が低い状態では、効率のよい明るい光源装置は実現できない。そのため、蛍光体層は、熱伝導性の高い基板の表面に設けられる。
ところで、蛍光体層と、蛍光体層が設けられている基板とは、接着層などを介して互いに固定されていたり、常温接合やオプティカルコンタクトなどによって直接、互いに固定されていたりする。そのため、蛍光体層および基板のそれぞれの熱膨張に起因する応力により基板に反りが発生し、焦点位置がずれてしまう。その結果、蛍光変換効率が悪化してしまうという問題がある。このような問題は、セラミックス蛍光体の温度分布を均一にするために、セラミックス蛍光体の表面に薄膜を設けた特許文献１に記載の発明においても、生じ得る。
したがって、熱膨張に起因する焦点位置のずれを低減することの可能な蛍光体基板、光源装置および投射型表示装置を提供することが望ましい。
本技術の第１の実施形態に係る蛍光体基板は、回転可能に構成された基板と、基板の中央に配置された蛍光体層とを備えている。
本技術の第１の実施形態に係る光源装置は、回転可能に構成された基板と、基板の中央に配置された蛍光体層と、蛍光体層に励起光を照射する光源とを備えている。
本技術の第１の実施形態に係る投射型表示装置は、回転可能に構成された基板と、基板の中央に配置された蛍光体層と、蛍光体層に励起光を照射する光源とを備えている。この投射型表示装置は、さらに、光源から出射された励起光を映像信号に基づいて変調することにより画像光を生成する光変調部と、光変調部で生成された画像光を投射する投射部とを備えている。
本技術の第１の実施形態に係る蛍光体基板、光源装置および投射型表示装置では、基板の中央に蛍光体層が配置されている。これにより、蛍光体層および基板のそれぞれの熱膨
張に起因する応力により基板に反りが発生した場合に、基板の外縁または基板全体に蛍光体層が配置されているときと比べて、蛍光体層の変位量を少なくすることができる。
張に起因する応力により基板に反りが発生した場合に、基板の外縁または基板全体に蛍光体層が配置されているときと比べて、蛍光体層の変位量を少なくすることができる。
本技術の第２の実施形態に係る蛍光体基板は、基板と、基板の中央に配置された蛍光体層とを備えている。蛍光体層は、蛍光体と、蛍光体を保持するバインダとを含んで構成されている。基板およびバインダは、互いに同種の材料によって構成されている。
本技術の第２の実施形態に係る光源装置は、基板と、基板の中央に配置された蛍光体層と、蛍光体層に励起光を照射する光源とを備えている。蛍光体層は、蛍光体と、蛍光体を保持するバインダとを含んで構成されている。基板およびバインダは、互いに同種の材料によって構成されている。
本技術の第２の実施形態に係る投射型表示装置は、基板と、基板の中央に配置された蛍光体層と、蛍光体層に励起光を照射する光源とを備えている。この投射型表示装置は、さらに、光源から出射された励起光を映像信号に基づいて変調することにより画像光を生成する光変調部と、光変調部で生成された画像光を投射する投射部とを備えている。蛍光体層は、蛍光体と、蛍光体を保持するバインダとを含んで構成されている。基板およびバインダは、互いに同種の材料によって構成されている。
本技術の第２の実施形態に係る蛍光体基板、光源装置および投射型表示装置では、基板の中央に蛍光体層が配置されている。これにより、蛍光体層および基板のそれぞれの熱膨張に起因する応力により基板に反りが発生した場合に、基板の外縁または基板全体に蛍光体層が配置されている場合と比べて、蛍光体層の変位量を少なくすることができる。また、本技術では、基板およびバインダが、互いに同種の材料によって構成されている。これにより、蛍光体層および基板のそれぞれの熱膨張に起因する応力により基板に反りが発生した場合に、基板およびバインダが、互いに異なる種類の材料によって構成されているときと比べて、蛍光体層の変位量を少なくすることができる。
本技術の第３の実施形態に係る蛍光体基板は、基板と、基板の中央に配置された蛍光体層とを備えている。基板および蛍光体層は、当該基板および当該蛍光体層の線膨張係数の差が１×１０-6ｃｍ／℃以下となる材料によって構成されている。
本技術の第３の実施形態に係る光源装置は、基板と、基板の中央に配置された蛍光体層と、蛍光体層に励起光を照射する光源とを備えている。基板および蛍光体層は、当該基板および当該蛍光体層の線膨張係数の差が１×１０-6ｃｍ／℃以下となる材料によって構成されている。
本技術の第３の実施形態に係る投射型表示装置は、基板と、基板の中央に配置された蛍光体層と、蛍光体層に励起光を照射する光源とを備えている。この投射型表示装置は、さらに、光源から出射された励起光を映像信号に基づいて変調することにより画像光を生成する光変調部と、光変調部で生成された画像光を投射する投射部とを備えている。基板および蛍光体層は、当該基板および当該蛍光体層の線膨張係数の差が１×１０-6ｃｍ／℃以下となる材料によって構成されている。
本技術の第３の実施形態に係る蛍光体基板、光源装置および投射型表示装置では、基板の中央に蛍光体層が配置されている。これにより、蛍光体層および基板のそれぞれの熱膨張に起因する応力により基板に反りが発生した場合に、基板の外縁または基板全体に蛍光体層が配置されているときと比べて、蛍光体層の変位量を少なくすることができる。また、本技術では、基板および蛍光体層が、基板および蛍光体層の線膨張係数の差が１×１０-6ｃｍ／℃以下となる材料によって構成されている。これにより、基板および蛍光体層が、基板および蛍光体層の線膨張係数の差が１×１０-6ｃｍ／℃を超える材料によって構成されている場合と比べて、蛍光体層の変位量を少なくすることができる。
本技術の第１の実施形態に係る蛍光体基板、光源装置および投射型表示装置によれば、熱膨張に起因する応力によって生じる蛍光体層の変位量を少なくすることができるようにしたので、熱膨張に起因する焦点位置のずれを低減することができる。なお、本技術の効果は、ここに記載された効果に必ずしも限定されず、本明細書中に記載されたいずれの効果であってもよい。
本技術の第２の実施形態に係る蛍光体基板、光源装置および投射型表示装置によれば、熱膨張に起因する応力によって生じる蛍光体層の変位量を少なくすることができるようにしたので、熱膨張に起因する焦点位置のずれを低減することができる。なお、本技術の効果は、ここに記載された効果に必ずしも限定されず、本明細書中に記載されたいずれの効果であってもよい。
本技術の第３の実施形態に係る蛍光体基板、光源装置および投射型表示装置によれば、熱膨張に起因する応力によって生じる蛍光体層の変位量を少なくすることができるようにしたので、熱膨張に起因する焦点位置のずれを低減することができる。なお、本技術の効果は、ここに記載された効果に必ずしも限定されず、本明細書中に記載されたいずれの効果であってもよい。
以下、発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明は本発明の一具体例であって、本発明は以下の態様に限定されるものではない。また、本発明は、各図に示す各構成要素の配置や寸法、寸法比などについても、それらに限定されるものではない。なお、説明は、以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（蛍光体基板、光源装置）
２．第２の実施の形態（蛍光体基板、光源装置）
３．第３の実施の形態（投射型表示装置）
１．第１の実施の形態（蛍光体基板、光源装置）
２．第２の実施の形態（蛍光体基板、光源装置）
３．第３の実施の形態（投射型表示装置）
＜１．第１の実施の形態＞
[構成]
本技術の第１の実施の形態に係る蛍光体基板１の構成について説明する。蛍光体基板１は、本技術の「蛍光体基板」の一具体例に対応する。図１は、本技術の第１の実施の形態に係る蛍光体基板１の断面構成例および平面構成例を表したものである。蛍光体基板１は、例えば、後述の光源装置２の光変換部２Ａ（図８参照）に適用可能なものである。蛍光体基板１は、基板２０および蛍光体層１０を備えている。
[構成]
本技術の第１の実施の形態に係る蛍光体基板１の構成について説明する。蛍光体基板１は、本技術の「蛍光体基板」の一具体例に対応する。図１は、本技術の第１の実施の形態に係る蛍光体基板１の断面構成例および平面構成例を表したものである。蛍光体基板１は、例えば、後述の光源装置２の光変換部２Ａ（図８参照）に適用可能なものである。蛍光体基板１は、基板２０および蛍光体層１０を備えている。
基板２０は、回転可能に構成されており、例えば、回転対称となっている。基板２０は、後述のアタッチメント４２を介してシャフト４１に取り付けられたときに、例えば、後述のシャフト４１の回転軸ＡＸ１を中心に回転対称となるような形状となっている。基板２０は、例えば、図１（Ｂ）に示したように円板形状となっている。基板２０は、熱伝導率の高い材料によって構成されており、例えば、金属・合金系材料、セラミックス系材料、セラミックス金属混合系、サファイア等の結晶類、ダイヤモンド、またはガラスなどによって構成されている。ここで、金属・合金系材料としては、例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ、ＣｕＷなどが挙げられる。セラミックス系材料としては、例えば、ＳｉＣ、ＡｌＮ、Ａｌ2Ｏ3、Ｓｉ3Ｎ4、ＺｒＯ2，Ｙ2Ｏ3などが挙げられる。セラミックス金属混合系としては、例えば、ＳｉＣ−Ａｌ、ＳｉＣ−Ｍｇ、ＳｉＣ−Ｓｉなどが挙げられる。
基板２０の直径Ｄ２は、例えば、２０ｍｍ以上、１００ｍｍ以下となっている。基板２０の厚さは、例えば、０．３ｍｍ以上、２．０ｍｍ以下となっている。基板２０は、単層で構成されていてもよいし、複数の層で構成されていてもよい。基板２０が単層で構成されている場合、基板２０が反射率の高い材料によって構成されていることが好ましい。基板２０が複数の層で構成されている場合、基板２０の上面を構成する層が反射率の高い材料によって構成されていることが好ましい。
蛍光体層１０は、基板２０の中央に配置されている。蛍光体層１０は、例えば、図１（Ｂ）に示したように円板形状となっており、基板１０と同心円状に配置されている。蛍光体層１０は、特定の波長の光が入射すると、その特定の波長の光（入射光）によって励起されて、入射光の波長とは異なる波長域の光を発するものである。蛍光体層１０は、例えば、約４４５ｎｍの中心波長を持つ青色光によって励起されて黄色の蛍光（黄色光）を発する蛍光物質を含んでいる。蛍光体層１０は、例えば、青色光が入射すると、青色光の一部を、黄色光に変換するようになっている。蛍光体層１０に含まれる蛍光物質は、例えば、ＹＡＧ系蛍光体（例えばＹ3Ａｌ5Ｏ12）である。ＹＡＧ系蛍光体は、約４４５ｎｍの中心波長を持つ青色光によって励起されて黄色の蛍光（黄色光）を発する蛍光物質の１つである。蛍光体層１０に含まれる蛍光物質がＹＡＧ系蛍光体である場合に、ＹＡＧ系蛍光体にＣｅがドープされていてもよい。
蛍光体層１０は、ＹＡＧ系蛍光体以外の酸化物蛍光体を含んで構成されていてもよい。蛍光体層１０は、酸化物蛍光体以外の蛍光体を含んで構成されていてもよく、例えば、酸窒化物蛍光体、窒化物系蛍光体、硫化物蛍光体、または、シリケート系蛍光体を含んで構成されていてもよい。ここで、酸窒化物蛍光体は、例えば、ＢＳＯＮ蛍光体（例えばＢａ3Ｓｉ6Ｏ12Ｎ2：Ｅｕ2+）である。窒化物系蛍光体は、例えば、ＣＡＳＮ蛍光体(例えばＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ)、または、ＳｉＡｌＯＮ蛍光体である。硫化物蛍光体は、例えば、ＳＧＳ蛍光体(例えばＳｒＧａ2Ｓ4：Ｅｕ)である。シリケート系蛍光体は、例えば、ＴＥＯＳ蛍光体(例えばＳｉ（ＯＣ2Ｈ5）4)である。
蛍光体層１０は、例えば、粉体の蛍光体と、粉体の蛍光体を保持するバインダとを含んで構成されている。蛍光体層１０は、例えば、粉体の蛍光体と、粉体の蛍光体を無機材料で固めたものであってもよい。蛍光体層１０は、例えば、粉体の蛍光体と、粉体の蛍光体を保持するバインダとを含んだものを基板２０上に塗布することにより形成されたものであってもよい。蛍光体層１０は、例えば、粉体の蛍光体と、粉体の蛍光体を保持するバインダ（例えばセラミックス材料）とを含んだものを焼結することにより形成されたものであってもよい。なお、蛍光体層１０に含まれる粉体の蛍光体は、例えば、上述した各種蛍光体である。蛍光体層１０は、蛍光体材料で構成された多結晶板であってもよい。多結晶板は、蛍光体材料で構成された多結晶材を板状に加工することにより形成される。
基板２０および蛍光体層１０は、基板２０および蛍光体層１０の線膨張係数の差が１ｍあたり、１×１０-6ｃｍ／℃以下となる材料によって構成されていることが好ましい。蛍光体層１０が、ＣｅドープのＹＡＧ系蛍光体で構成された多結晶板である場合、蛍光体層１０の線膨張係数は、１ｍあたり、約８．０ｘ１０-6ｍ／℃となる。基板２０が、チタン合金で構成されている場合、基板２０の線膨張係数は、１ｍあたり、約８．４ｘ１０-6ｍ／℃となる。従って、蛍光体層１０が、ＣｅドープのＹＡＧ系蛍光体で構成された多結晶板であり、かつ、基板２０が、チタン合金で構成されている場合には、基板２０および蛍光体層１０の線膨張係数の差は、１ｍあたり、０．４×１０-6ｃｍ／℃となる。つまり、蛍光体層１０が、セラミックス材料によって構成された多結晶板であり、かつ、基板２０が、チタン合金で構成されている場合には、基板２０および蛍光体層１０の線膨張係数の差が、１ｍあたり、１×１０-6ｃｍ／℃以下となる。
基板２０が、線膨張係数の大きな材料、例えば、アルミニウム（１ｍあたり、２３ｘ１０-6ｃｍ／℃）、ステンレス（１ｍあたり、１７ｘ１０-6ｃｍ／℃）、銅（１ｍあたり、１７ｘ１０-6ｃｍ／℃）で構成されている場合には、基板２０および蛍光体層１０の線膨張係数の差は、１ｍあたり、１×１０-6ｃｍ／℃よりもはるかに大きな値となる。
例えば、蛍光体層１０をセラミックス材料で構成し、基板２０をアルミニウムで構成したとする。さらに、例えば、蛍光体層１０の直径を２０μｍとし、室温２０℃にて、蛍光体層１０の温度を２００℃にし、基板２０の温度を１５０℃としたとする。このときの膨張量は、それぞれ、
蛍光体層１０： １４．４μｍ
基板２０： ２９．９μｍ
となり、膨張量の差が、概略１５．５μｍとなる。
蛍光体層１０： １４．４μｍ
基板２０： ２９．９μｍ
となり、膨張量の差が、概略１５．５μｍとなる。
一方、例えば、蛍光体層１０をセラミックス材料で構成し、基板２０をチタン合金で構成したとする。さらに、例えば、蛍光体層１０の直径を２０μｍとし、室温２０℃にて、蛍光体層１０の温度を２００℃にし、基板２０の温度を１５０℃としたとする。このときの膨張量は、それぞれ、
蛍光体層１０： １４．４μｍ
基板２０： １０．９μｍ
となり、膨張量の差が、概略３．５μｍとなり、上記の膨張量の１／５にまで小さくなっている。
蛍光体層１０： １４．４μｍ
基板２０： １０．９μｍ
となり、膨張量の差が、概略３．５μｍとなり、上記の膨張量の１／５にまで小さくなっている。
基板２０および蛍光体層１０に含まれるバインダは、互いに同種の材料によって構成されていることが好ましく、例えば、セラミックス材料を含んで構成されていてもよい。この場合、基板２０および蛍光体層１０の線膨張係数の差は、必然的に、１×１０-6ｃｍ／℃以下となる。
蛍光体層１０の直径Ｄ１は、例えば、３ｍｍ以上、６０ｍｍ以下となっている。基板２０の直径Ｄ２が２０ｍｍとなっているときに、蛍光体層１０の直径Ｄ１は、例えば、３ｍｍとなっている。基板２０の直径Ｄ２が１００ｍｍとなっているときに、蛍光体層１０の直径Ｄ１は、例えば、６０ｍｍとなっている。蛍光体層１０は、単層で構成されていてもよいし、複数の層で構成されていてもよい。蛍光体層１０が複数の層で構成されている場合、蛍光体層１０のうち、基板２０側の面（下面）を構成する層が反射率の高い材料を含んで構成されていてもよい。また、蛍光体基板１は、例えば、図２に示したように、蛍光体層１０と、基板２０との間に、反射率の高い材料を含んで構成された反射層１１を備えていてもよい。基板２０および蛍光体層１０に含まれるバインダがセラミックス材料を含んで構成されている場合、反射層１１は、反射率の高い粉体の金属材料と、バインダとしてのセラミックス材料とを含んで構成されていてもよい。
蛍光体基板１は、さらに、例えば、図１、図２に示したように、基板２０と蛍光体層１０との間に、基板２０および蛍光体層１０を互いに固定する固定層３０を備えていてもよい。固定層３０は、例えば、有機材、または、無機材によって構成されている。固定層３０として用いられる有機材は、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、または、フッ素樹脂である。固定層３０として用いられる無機材は、例えば、半田、フリットガラス、ケイ酸塩ガラス、シリカ接着剤、アルミナ接着剤、または、セラミック系接着剤である。
なお、例えば、図３Ａに示したように、蛍光体基板１において、固定層３０が省略されていてもよい。この場合、蛍光体層１０は、固定層３０を介さずに、基板２０に直接、固定されている。この場合に、基板２０および蛍光体層１０に含まれるバインダがセラミックス材料を含んで構成されていてもよい。このとき、基板２０および蛍光体層１０は、例えば、セラミックス材料を含む複数の層を互いに貼り合わせた状態で焼結することにより形成されたものであってもよい。
また、例えば、図３Ｂに示したように、蛍光体基板１において、固定層３０が省略されていてもよい。この場合、蛍光体層１０は、固定層３０を介さず、反射層１１を介して基板２０に固定されている。この場合に、基板２０および蛍光体層１０に含まれるバインダがセラミックス材料を含んで構成され、反射層１１が、反射率の高い粉体の金属材料と、バインダとしてのセラミックス材料とを含んで構成されていてもよい。このとき、基板２０、反射層１１および蛍光体層１０は、例えば、セラミックス材料を含む複数の層を互いに貼り合わせた状態で焼結することにより形成されたものであってもよい。
蛍光体基板１において、固定層３０が省略されている場合に、基板２０と蛍光体層１０とは、例えば、常温接合またはオプティカルコンタクトによって互いに接合されていてもよい。また、蛍光体基板１において、固定層３０が省略されている場合に、基板２０と反射層１１とは、例えば、常温接合またはオプティカルコンタクトによって互いに接合されていてもよい。また、蛍光体基板１において、固定層３０が省略されている場合に、蛍光体層１０と反射層１１とは、例えば、常温接合またはオプティカルコンタクトによって互いに接合されていてもよい。
常温接合には、表面活性化結合と、原子拡散接合とが存在する。表面活性化結合とは、物質の接合面を真空中で表面処理し、活性化することで、接着剤や熱、圧力などを加えずに２つの物質を接合する接合方法を指している。アルゴンスパッタなどにより、物質の接合面に存在する酸化物や不純物を除去することで、物質の接合面が活性化される。原子拡散接合とは、物質の接合面に超高真空中で微細結晶膜を形成し、２つの薄膜を真空中で重ね合わせることで、常温、無加圧、無電圧で２つの物質を接合する接合方法を指している。オプティカルコンタクトとは、精密研磨された平面同士を密着させることにより、平面の分子に相互作用を働かせ、平面の分子を内部の分子のように安定させる接合方法を指している。
蛍光体基板１は、例えば、図４に示したように、基板２０の裏面（基板２０のうち、蛍光体層１０とは反対側の面）に、熱伝導性の比較的高い材料によって構成された放熱部５０をさらに備えていてもよい。放熱部５０は、例えば、所定の方向に延在する複数のフィンによって構成されている。フィンは、例えば、アルミニウムなどの比較的熱伝導性が高く、軽量な金属によって構成されている。
蛍光体基板１において、基板２０は、例えば、図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃに示したように、基板２０の中央に凹部２０Ａを有していてもよい。凹部２０Ａの直径（内径）は、蛍光体層１０の直径Ｄ１と等しいか、またはそれよりの大きくなっており、蛍光体層１０は、凹部２０Ａ内に配置されている。基板２０において、凹部２０Ａの底部に相当する箇所は、凹部２０Ａが形成されている分だけ薄くなっていてもよい。基板２０において、凹部２０Ａの底部に相当する箇所が、凹部２０Ａの形成されていない箇所と同等の厚さとなっていてもよい。
蛍光体層１０は、例えば、図５Ａに示したように、凹部２０Ａの底面に、固定層３０を介して固定されていてもよい。蛍光体層１０は、例えば、図５Ｂに示したように、凹部２０Ａの底面に、固定層３０を介さずに、直接、固定されてもよい。蛍光体層１０は、例えば、図５Ｃに示したように、凹部２０Ａの底面に、反射層１１を介して固定されてもよい。凹部２０Ａの内面と、蛍光体層１０との屈折率が互いに異なっていることが好ましい。この場合には、凹部２０Ａの内面が、蛍光体層１０から発せられた光を反射させる反射面として機能する。蛍光体層１０の上面が、基板２０の上面と同一面内に配置されていてもよいし、基板２０の上面とは異なる面内に配置されていてもよい。
蛍光体基板１において、蛍光体層１０が凹部２０Ａの底面に、固定層３０を介さずに、直接、固定されている場合、基板２０および蛍光体層１０に含まれるバインダがセラミックス材料を含んで構成されていてもよい。このとき、基板２０および蛍光体層１０は、例えば、セラミックス材料を含む複数の層を互いに貼り合わせた状態で焼結することにより形成されたものであってもよい。
また、蛍光体基板１において、蛍光体層１０が凹部２０Ａの底面に、反射層１１を介して固定されている場合、基板２０および蛍光体層１０に含まれるバインダがセラミックス材料を含んで構成され、反射層１１が、反射率の高い粉体の金属材料と、バインダとしてのセラミックス材料とを含んで構成されていてもよい。このとき、基板２０、反射層１１および蛍光体層１０は、例えば、セラミックス材料を含む複数の層を互いに貼り合わせた状態で焼結することにより形成されたものであってもよい。
なお、蛍光体層１０は、例えば、図６に示したように、蛍光体層１０の中央に開口１０Ｈを有するリング形状となっていてもよい。このとき、蛍光体層１０の直径（外径）は、上述したＤ１と等しくなっている。蛍光体層１０の内径（開口１０Ｈの直径）は、蛍光体層１０に照射する励起光の照射領域（後述の光照射領域１０Ｂ（図１０参照））の内径よりも小さくなっている。
図７は、蛍光体基板１に、アタッチメント４２を介してモータのシャフト４１が取り付けられているときの、蛍光体基板１、アタッチメント４２およびシャフト４１の断面構成例を表したものである。なお、図７には、図１に記載の蛍光体基板１に、アタッチメント４２を介してモータのシャフト４１が取り付けられている様子が例示されている。
アタッチメント４２は、蛍光体基板１と、モータのシャフト４１の先端とを互いに接続するためのものである。アタッチメント４２は、回転可能に構成されており、例えば、回転対称となっている。アタッチメント４２はシャフト４１に取り付けられたときに、例えば、シャフト４１の回転軸ＡＸ１を中心に回転対称となるような形状となっている。アタッチメント４２は、基板２０のうち、蛍光体層１０の直下の部分を避けるようにして、基板２０に固定される。アタッチメント４２は、例えば、円板形状となっており、円板の中央に凹部４２Ａを有するとともに、円板の外縁に、ネジ４３を挿通させるための複数の開口４２Ｂを有している。基板２０は、アタッチメント４２が基板２０に取り付けられたときに、各開口４２Ｂと対応する箇所に開口２１を有している。ネジ４３が開口４２Ｂおよび開口２１に挿通されることにより、アタッチメント４２が基板２０に固定される。
（光源装置２）
次に、上記蛍光体基板１を備えた光源装置２について説明する。図８は、上述の蛍光体基板１を用いた光源装置２の概略構成例を表したものである。光源装置２は、上述の蛍光体基板１を光変換部２Ａに適用したものである。具体的には、光源装置２は、光変換部２Ａおよび光源部２Ｂを備えている。
次に、上記蛍光体基板１を備えた光源装置２について説明する。図８は、上述の蛍光体基板１を用いた光源装置２の概略構成例を表したものである。光源装置２は、上述の蛍光体基板１を光変換部２Ａに適用したものである。具体的には、光源装置２は、光変換部２Ａおよび光源部２Ｂを備えている。
光源部２Ｂは、光変換部２Ａに対して励起光Ｌ１を照射するためのものである。光源部２Ｂが、本技術の「光源」の一具体例に対応する。光源部２Ｂは、例えば、２つの光源１１１と、集光ミラー１１２，１１３，１１４と、ダイクロイックミラー１１５とを有している。各光源１１１は、蛍光体層１０を励起させるのに適した波長範囲内に発光強度のピーク波長を有する光（励起光Ｌ１）を出射するようになっている。蛍光体層１０が、４００ｎｍ〜５００ｎｍの波長範囲内の波長を有する光（青色光）によって励起されて黄色の蛍光を発する蛍光物質を含んでいるとする。この場合、各光源１１１は、例えば、４００ｎｍ〜５００ｎｍの波長範囲内に、発光強度のピーク波長を有する青色光を、励起光Ｌ１として出射する半導体レーザまたは発光ダイオードを含んで構成されている。
集光ミラー１１２，１１３は、例えば、凹面反射鏡であり、２つの光源１１１から出射された光（励起光Ｌ１）を、集光ミラー１１４に向けて反射するとともに集光するようになっている。集光ミラー１１４は、例えば、凸面反射鏡であり、集光ミラー１１２，１１３からの反射光を略平行な光にして、蛍光体層１０に向けて反射するようになっている。
ダイクロイックミラー１１５は、所定の波長域の色光を選択的に反射し、それ以外の波長域の光を透過させるようになっている。ダイクロイックミラー１１５は、２つの光源１１１から出射された光（励起光Ｌ１）を透過し、蛍光体層１０から出射された光（蛍光Ｌ２）を反射するようになっている。ダイクロイックミラー１１５は、また、後述の光源１１７から出射された光Ｌ３を透過するようになっている。ここで、ダイクロイックミラー１１５で反射された後の蛍光Ｌ２の進行方向と、光Ｌ３の進行方向とは、互いに等しくなっている。従って、ダイクロイックミラー１１５は、蛍光Ｌ２と光Ｌ３とを互いに混合し、混合光を所定の方向に出射するようになっている。光Ｌ３は、励起光Ｌ１と共通の波長範囲内に発光強度のピーク波長を有する光である。励起光Ｌ１が４００ｎｍ〜５００ｎｍの波長範囲内に、発光強度のピーク波長を有する青色光である場合、光Ｌ３も、４００ｎｍ〜５００ｎｍの波長範囲内に、発光強度のピーク波長を有する青色光である。
光源部２Ｂは、光変換部２Ａから出力された光（蛍光Ｌ２）に混ぜ合わせることにより白色光Ｌｗを生成することの可能な光Ｌ３を生成するためのものでもある。光源部２Ｂは、さらに、例えば、１つの光源１１７と、集光レンズ１１６とを有している。光源１１７は、光Ｌ３を出射するようになっている。光源１１７は、光Ｌ３を出射する半導体レーザまたは発光ダイオードを含んで構成されている。集光レンズ１１６は、ダイクロイックミラー１１５で生成された混合光（白色光Ｌｗ）を集光し、他の光学システムに向けて出射するようになっている。
光変換部２Ａは、光源部２Ｂに対して、励起光Ｌ１の波長範囲とは異なる波長範囲内に、発光強度のピークを有する蛍光Ｌ２を出力するためのものである。光変換部２Ａは、光源部２Ｂから出射された光を励起光Ｌ１として蛍光Ｌ２を光源部２Ｂに出力するようになっている。光変換部２Ａは、蛍光体基板１と、アタッチメント４２を介して蛍光体基板１と連結されたモータ１２１と、蛍光体基板１の上面と所定の間隙を介して対向する位置に配置された集光レンズ１２２とを有している。集光レンズ１２２は、光源部２Ｂから入力された励起光Ｌ１を集光して、蛍光体層１０のうち所定の位置を照射するためのものである。集光レンズ１２２は、例えば、レンズ１２２ａおよびレンズ１２２ｂを含んで構成されている。
図９、図１０は、光源装置２における、蛍光体基板１への励起光Ｌ１の照射の一例を表したものである。集光レンズ１２２は、集光レンズ１２２で集光された後の励起光Ｌ１が蛍光体層１０の上面の外縁を照射するように構成されている。ここで、蛍光体層１０が回転していないときに、蛍光体層１０において、励起光Ｌ１によって照射される部分を光照射点１０Ａとする。蛍光体層１０が励起光Ｌ１によって照射される際には、蛍光体層１０は、基板２０と共に回転軸ＡＸ１を中心として回転するので、励起光Ｌ１は、蛍光体層１０が回転している間、蛍光体層１０の上面の外縁を環状に照射する。従って、光照射点１０Ａは、蛍光体層１０が回転している間、蛍光体層１０の上面の外縁を移動する。なお、図１０の光照射領域１０Ｂが、蛍光体層１０の上面において、光照射点１０Ａが通過する環状の領域に相当する。
ところで、励起光Ｌ１のエネルギー分布がガウシアン分布となっているとする。この場合、励起光Ｌ１のビーム径は、中心強度の１／ｅ2（＝１３．５％）以上の強度を持つ光束の直径に相当する。ここで、光照射点１０Ａの直径が、励起光Ｌ１のビーム径に等しいとする。このとき、光照射領域１０Ｂの線幅は、光照射点１０Ａの直径と等しいので、光照射領域１０Ｂの線幅は、励起光Ｌ１のビーム径に等しくなる。
ここで、励起光Ｌ１の全エネルギーの９９．９％以上が、励起光Ｌ１のビーム径の１．５２倍の直径の光束の中にある。従って、集光レンズ１２２が、励起光Ｌ１のビーム径（光照射点１０Ａの直径）の１．５２倍の直径の光束が蛍光体層１０の上面を照射するように、配置されていることが好ましい。励起光Ｌ１のビーム径（光照射点１０Ａの直径）が、光変換効率などの観点から３ｍｍとなっているとする。このとき、集光レンズ１２２は、蛍光体層１０の上面の端縁から、２．２８ｍｍ（＝３ｍｍ×１．５２／２）以上離れた位置に光照射点１０Ａの中心が位置するように、配置されていることが好ましい。
なお、集光レンズ１２２が、蛍光体層１０の上面の端縁から、２．２８ｍｍ（＝３ｍｍ×１．５２／２）だけ離れた位置に、光照射点１０Ａの中心が位置するように、配置されていてもよい。このとき、励起光Ｌ１のビーム径（光照射点１０Ａの直径）の１．５２倍の直径の光束は、蛍光体層１０の上面の端縁と、蛍光体層１０の上面の端縁から４．５６ｍｍ（＝２．２８ｍｍ×２）離れた位置との間の帯状の領域を照射することになる。従って、この場合には、蛍光体層１０のうち、蛍光体層１０の上面の端縁から４．５６ｍｍよりも遠く離れた部分は、励起光Ｌ２の生成には寄与していないことになる。そのため、蛍光体層１０は、励起光Ｌ２の生成に寄与する部分だけで構成されていてもよく、例えば、図１１、図１２に示したように、開口１０Ｈを有する環形状となっていてもよい。このとき、蛍光体層１０の線幅は、励起光Ｌ１のビーム径（光照射点１０Ａの直径）の１．５２倍の直径よりも大きくなっている。励起光Ｌ１のビーム径（光照射点１０Ａの直径）が、光変換効率などの観点から３ｍｍとなっている場合には、蛍光体層１０の線幅は、４．５６ｍｍよりも大きくなっている。
[効果]
次に、本実施の形態の蛍光体基板１および光源装置２の効果について説明する。
次に、本実施の形態の蛍光体基板１および光源装置２の効果について説明する。
通常、蛍光体層の発光には、輝度飽和や温度消光という現象が存在する。これは、励起光の出力を高くした場合に、蛍光体層での変換損失の一部が熱に変わって蛍光体層が発熱し、蛍光変換効率が下がってしまう現象である。蛍光変換効率が低い状態では、効率のよい明るい光源装置は実現できない。そのため、蛍光体層は、熱伝導性の高い基板の表面に設けられる。
ところで、蛍光体層と、蛍光体層が設けられている基板とは、接着層などを介して互いに固定されていたり、常温接合やオプティカルコンタクトなどによって直接、互いに固定されていたりする。そのため、蛍光体層および基板のそれぞれの熱膨張に起因する応力により基板に反りが発生し、励起光の焦点位置がずれてしまった場合には、蛍光変換効率が悪化する虞がある。
しかし、本実施の形態では、基板２０の中央に蛍光体層１０が配置されている。これにより、蛍光体層１０および基板２０のそれぞれの熱膨張に起因する応力により基板２０に反りが発生した場合であっても、基板の外縁、または基板全体に蛍光体層が配置されている場合と比べて、蛍光体層１０の変位量を少なくすることができる。その結果、熱膨張に起因する焦点位置のずれを低減することができる。
また、本実施の形態において、基板２０および蛍光体層１０に含まれるバインダが、互いに同種の材料によって構成されている場合には、蛍光体層１０および基板２０のそれぞれの熱膨張に起因する応力により基板２０に反りが発生・BR>オた場合に、基板および蛍光体層に含まれるバインダが、互いに異なる種類の材料によって構成されているときと比べて、蛍光体層１０の変位量を少なくすることができる。その結果、熱膨張に起因する焦点位置のずれを低減することができる。また、蛍光体層１０の変位量を少なくすることができることから、蛍光体層１０が薄く、破損しやすい構成となっている場合であっても、蛍光体層１０が破損するおそれを低減することができる。
また、本実施の形態において、基板２０および蛍光体層１０が、基板２０および蛍光体層１０の線膨張係数の差が１×１０-6ｃｍ／℃以下となる材料によって構成されている場合には、基板および蛍光体層が、基板および蛍光体層１０の線膨張係数の差が１×１０-6ｃｍ／℃を超える材料によって構成されている場合と比べて、蛍光体層１０の変位量を少なくすることができる。その結果、熱膨張に起因する焦点位置のずれを低減することができる。また、蛍光体層１０の変位量を少なくすることができることから、蛍光体層１０が薄く、破損しやすい構成となっている場合であっても、蛍光体層１０が破損するおそれを低減することができる。
以下に、本技術の他の実施の形態について説明する。なお、以下では、上記実施の形態の蛍光体基板１と共通する構成要素に対しては、同一の符号が付与される。さらに、上記実施の形態の蛍光体基板１と共通する構成要素についての説明は、適宜、省略されるものとする。
＜３．第２の実施の形態＞
次に、本技術の第２の実施の形態に係る蛍光体基板３について説明する。蛍光体基板３は、本技術の「蛍光体基板」の一具体例に対応する。図１３は、本技術の第２の実施の形態に係る蛍光体基板３の断面構成例および平面構成例を表したものである。蛍光体基板３は、例えば、後述の光源装置４の光変換部４Ａ（図１８参照）に適用可能なものである。蛍光体基板３は、基板７０および蛍光体層６０を備えている。
次に、本技術の第２の実施の形態に係る蛍光体基板３について説明する。蛍光体基板３は、本技術の「蛍光体基板」の一具体例に対応する。図１３は、本技術の第２の実施の形態に係る蛍光体基板３の断面構成例および平面構成例を表したものである。蛍光体基板３は、例えば、後述の光源装置４の光変換部４Ａ（図１８参照）に適用可能なものである。蛍光体基板３は、基板７０および蛍光体層６０を備えている。
基板７０は、例えば、図１３（Ｂ）に示したように方形状となっている。基板７０は、方形状以外の形状となっていてもよく、例えば、円板形状、楕円形状、または多角形状となっていてもよい。基板７０は、熱伝導率の高い材料によって構成されており、例えば、金属・合金系材料、セラミックス系材料、セラミックス金属混合系、サファイア等の結晶類、ダイヤモンド、またはガラスなどによって構成されている。ここで、金属・合金系材料としては、例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ、ＣｕＷなどが挙げられる。セラミックス系材料としては、例えば、ＳｉＣ、ＡｌＮ、Ａｌ2Ｏ3、Ｓｉ3Ｎ4、ＺｒＯ2，Ｙ2Ｏ3などが挙げられる。セラミックス金属混合系としては、例えば、ＳｉＣ−Ａｌ、ＳｉＣ−Ｍｇ、ＳｉＣ−Ｓｉなどが挙げられる。
基板７０は、単層で構成されていてもよいし、複数の層で構成されていてもよい。基板７０が単層で構成されている場合、基板７０が反射率の高い材料によって構成されていることが好ましい。基板７０が複数の層で構成されている場合、基板７０の上面を構成する層が反射率の高い材料によって構成されていることが好ましい。
蛍光体層６０は、基板７０の中央に配置されている。蛍光体層６０は、例えば、図１３（Ｂ）に示したように円板形状となっている。なお、蛍光体層６０は、円板形状以外の形状となっていてもよく、例えば、楕円形状、方形状、または多角形状となっていてもよい。蛍光体層６０は、特定の波長の光が入射すると、その特定の波長の光（入射光）によって励起されて、入射光の波長とは異なる波長域の光を発するものである。蛍光体層６０は、例えば、約４４５ｎｍの中心波長を持つ青色光によって励起されて黄色の蛍光（黄色光）を発する蛍光物質を含んでいる。蛍光体層６０は、例えば、青色光が入射すると、青色光の一部を、黄色光に変換するようになっている。蛍光体層６０に含まれる蛍光物質は、例えば、ＹＡＧ系蛍光体（例えばＹ3Ａｌ5Ｏ12）である。ＹＡＧ系蛍光体は、約４４５ｎｍの中心波長を持つ青色光によって励起されて黄色の蛍光（黄色光）を発する蛍光物質の１つである。蛍光体層６０に含まれる蛍光物質がＹＡＧ系蛍光体である場合に、ＹＡＧ系蛍光体にＣｅがドープされていてもよい。
蛍光体層６０は、ＹＡＧ系蛍光体以外の酸化物蛍光体を含んで構成されていてもよい。蛍光体層６０は、酸化物蛍光体以外の蛍光体を含んで構成されていてもよく、例えば、酸窒化物蛍光体、窒化物系蛍光体、硫化物蛍光体、または、シリケート系蛍光体を含んで構成されていてもよい。ここで、酸窒化物蛍光体は、例えば、ＢＳＯＮ蛍光体（例えばＢａ3Ｓｉ6Ｏ12Ｎ2：Ｅｕ2+）である。窒化物系蛍光体は、例えば、ＣＡＳＮ蛍光体(例えばＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ)、または、ＳｉＡｌＯＮ蛍光体である。硫化物蛍光体は、例えば、ＳＧＳ蛍光体(例えばＳｒＧａ2Ｓ4：Ｅｕ)である。シリケート系蛍光体は、例えば、ＴＥＯＳ蛍光体(例えばＳｉ（ＯＣ2Ｈ5）4)である。
蛍光体層６０は、例えば、粉体の蛍光体と、粉体の蛍光体を保持するバインダとを含んで構成されている。蛍光体層６０は、例えば、粉体の蛍光体と、粉体の蛍光体を無機材料で固めたものであってもよい。蛍光体層６０は、例えば、粉体の蛍光体と、粉体の蛍光体を保持するバインダとを含んだものを基板２０上に塗布することにより形成されたものであってもよい。蛍光体層６０は、例えば、粉体の蛍光体と、粉体の蛍光体を保持するバインダ（例えばセラミックス材料）とを含んだものを焼結することにより形成されたものであってもよい。なお、蛍光体層６０に含まれる粉体の蛍光体は、例えば、上述した各種蛍光体である。蛍光体層６０は、蛍光体材料で構成された多結晶板であってもよい。多結晶板は、蛍光体材料で構成された多結晶材を板状に加工することにより形成される。
基板７０および蛍光体層６０は、基板７０および蛍光体層６０の線膨張係数の差が１ｍあたり、１×１０-6ｃｍ／℃以下となる材料によって構成されていることが好ましい。蛍光体層６０が、ＣｅドープのＹＡＧ系蛍光体で構成された多結晶板である場合、蛍光体層６０の線膨張係数は、１ｍあたり、約８．０ｘ１０-6ｍ／℃となる。基板７０が、チタン合金で構成されている場合、基板７０の線膨張係数は、１ｍあたり、約８．４ｘ１０-6ｍ／℃となる。従って、蛍光体層６０が、ＣｅドープのＹＡＧ系蛍光体で構成された多結晶板であり、かつ、基板７０が、チタン合金で構成されている場合には、基板７０および蛍光体層６０の線膨張係数の差は、１ｍあたり、０．４×１０-6ｃｍ／℃となる。つまり、蛍光体層６０が、セラミックス材料によって構成された多結晶板であり、かつ、基板７０が、チタン合金で構成されている場合には、基板７０および蛍光体層６０の線膨張係数の差が、１ｍあたり、１×１０-6ｃｍ／℃以下となる。
基板７０および蛍光体層６０に含まれるバインダは、互いに同種の材料によって構成されていることが好ましく、例えば、セラミックス材料を含んで構成されていてもよい。この場合、基板７０および蛍光体層６０の線膨張係数の差は、必然的に、１×１０-6ｃｍ／℃以下となる。
蛍光体層６０の直径Ｄ３は、例えば、３ｍｍ以上、６０ｍｍ以下となっている。蛍光体層６０は、単層で構成されていてもよいし、複数の層で構成されていてもよい。蛍光体層６０が複数の層で構成されている場合、蛍光体層６０のうち、基板７０側の面（下面）を構成する層が反射率の高い材料を含んで構成されていてもよい。また、蛍光体基板３は、例えば、図１４に示したように、蛍光体層６０と、基板７０との間に、反射率の高い材料を含んで構成された反射層６１を備えていてもよい。基板７０および蛍光体層６０に含まれるバインダがセラミックス材料を含んで構成されている場合、反射層６１は、反射率の高い粉体の金属材料と、バインダとしてのセラミックス材料とを含んで構成されていてもよい。
蛍光体基板３は、さらに、例えば、図１３、図１４に示したように、基板７０と蛍光体層６０との間に、基板７０および蛍光体層６０を互いに固定する固定層８０を備えていてもよい。固定層８０は、例えば、有機材、または、無機材によって構成されている。固定層８０として用いられる有機材は、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、または、フッ素樹脂である。固定層８０として用いられる無機材は、例えば、半田、フリットガラス、ケイ酸塩ガラス、シリカ接着剤、アルミナ接着剤、または、セラミック系接着剤である。
なお、例えば、図１５Ａに示したように、蛍光体基板３において、固定層８０が省略されていてもよい。この場合、蛍光体層６０は、固定層８０を介さずに、基板７０に直接、固定されている。この場合に、基板７０および蛍光体層６０に含まれるバインダがセラミックス材料を含んで構成されていてもよい。このとき、基板７０および蛍光体層６０は、例えば、セラミックス材料を含む複数の層を互いに貼り合わせた状態で焼結することにより形成されたものであってもよい。
また、例えば、図１５Ｂに示したように、蛍光体基板３において、固定層８０が省略されていてもよい。この場合、蛍光体層６０は、固定層８０を介さず、反射層６１を介して基板７０に固定されている。この場合に、基板７０および蛍光体層６０に含まれるバインダがセラミックス材料を含んで構成され、反射層６１が、反射率の高い粉体の金属材料と、バインダとしてのセラミックス材料とを含んで構成されていてもよい。このとき、基板７０、反射層６１および蛍光体層６０は、例えば、セラミックス材料を含む複数の層を互いに貼り合わせた状態で焼結することにより形成されたものであってもよい。
蛍光体基板３において、固定層８０が省略されている場合に、基板７０と蛍光体層６０とは、例えば、常温接合またはオプティカルコンタクトによって互いに接合されていてもよい。また、蛍光体基板３において、固定層８０が省略されている場合に、基板７０と反射層６１とは、例えば、常温接合またはオプティカルコンタクトによって互いに接合されていてもよい。また、蛍光体基板３において、固定層８０が省略されている場合に、蛍光体層６０と反射層６１とは、例えば、常温接合またはオプティカルコンタクトによって互いに接合されていてもよい。
蛍光体基板３は、例えば、図１６に示したように、基板７０の裏面（基板７０のうち、蛍光体層６０とは反対側の面）に、熱伝導性の比較的高い材料によって構成された放熱部５０をさらに備えていてもよい。放熱部５０は、例えば、所定の方向に延在する複数のフィンによって構成されている。フィンは、例えば、アルミニウムなどの比較的熱伝導性が高く、軽量な金属によって構成されている。
図１７は、蛍光体基板３に、台座部９１が取り付けられているときの、蛍光体基板３および台座部９１の断面構成例を表したものである。なお、図１７には、図１３に記載の蛍光体基板３に台座部９１が取り付けられている様子が例示されている。
台座部９１は、基板７０のうち、蛍光体層６０の直下の部分を避けるようにして、基板７０に固定される。台座部９１の上部は、例えば、円板形状となっており、円板の中央に凹部９１Ａを有するとともに、円板の外縁に、ネジ９２を挿通させるための複数の開口９１Ｂを有している。基板７０は、台座部９１が基板７０に取り付けられたときに、各開口９１Ｂと対応する箇所に開口７１を有している。ネジ９２が開口９１Ｂおよび開口７１に挿通されることにより、台座部９１が基板７０に固定される。
（光源装置４）
次に、上記蛍光体基板３を備えた光源装置４について説明する。図１８は、上述の蛍光体基板３を用いた光源装置４の概略構成例を表したものである。光源装置４は、上述の蛍光体基板３を光変換部４Ａに適用したものである。具体的には、光源装置４は、光変換部４Ａおよび光源部２Ｂを備えている。光源部２Ｂは、光変換部４Ａに対して励起光Ｌ１を照射するためのものである。光源部２Ｂが、本技術の「光源」の一具体例に対応する。
次に、上記蛍光体基板３を備えた光源装置４について説明する。図１８は、上述の蛍光体基板３を用いた光源装置４の概略構成例を表したものである。光源装置４は、上述の蛍光体基板３を光変換部４Ａに適用したものである。具体的には、光源装置４は、光変換部４Ａおよび光源部２Ｂを備えている。光源部２Ｂは、光変換部４Ａに対して励起光Ｌ１を照射するためのものである。光源部２Ｂが、本技術の「光源」の一具体例に対応する。
光変換部４Ａは、光源部２Ｂに対して、励起光Ｌ１の波長範囲とは異なる波長範囲内に、発光強度のピークを有する蛍光Ｌ２を出力するためのものである。光変換部４Ａは、光源部２Ｂから出射された光を励起光Ｌ１として蛍光Ｌ２を光源部２Ｂに出力するようになっている。光変換部４Ａは、光変換部２Ａにおいて、蛍光体基板１の代わりに、蛍光体基板３を有している。光変換部４Ａは、さらに、光変換部２Ａにおいて、アタッチメント４２およびモータ１２１の代わりに、台座部９１を有している。
図１９、図２０は、光源装置４における、蛍光体基板３への励起光Ｌ１の照射の一例を表したものである。集光レンズ１２２は、集光レンズ１２２で集光された後の励起光Ｌ１が蛍光体層６０の上面の中央を照射するように構成されている。ここで、蛍光体層６０は常時、回転しないので、蛍光体層１０において、励起光Ｌ１によって照射される部分は、蛍光体層６０の上面の中央部分である。蛍光体層１０において、励起光Ｌ１によって照射される部分を光照射点６０Ａとする。蛍光体層６０が励起光Ｌ１によって照射される際には、蛍光体層６０は、基板７０と共に回転軸ＡＸ１を中心として回転するので、励起光Ｌ１は、蛍光体層６０が回転している間、蛍光体層６０の上面の外縁を環状に照射する。従って、光照射点６０Ａは、蛍光体層６０が回転している間、蛍光体層６０の上面の外縁を移動する。なお、図１７の光照射領域６０Ｂが、蛍光体層６０の上面において、光照射点６０Ａが通過する環状の領域に相当する。
ところで、励起光Ｌ１のエネルギー分布がガウシアン分布となっているとする。この場合、励起光Ｌ１のビーム径は、中心強度の１／ｅ2（＝１３．５％）以上の強度を持つ光束の直径に相当する。以下では、光照射点６０Ａの直径が、励起光Ｌ１のビーム径に等しいとする。ここで、励起光Ｌ１の全エネルギーの９９．９％以上が、励起光Ｌ１のビーム径の１．５２倍の直径の光束の中にある。従って、蛍光体層６０は、励起光Ｌ１のビーム径（光照射点６０Ａの直径）の１．５２倍の直径を有していることが好ましい。励起光Ｌ１のビーム径（光照射点６０Ａの直径）が、光変換効率などの観点から３ｍｍとなっているとする。このとき、蛍光体層６０は、４．５６ｍｍ（＝３ｍｍ×１．５２）以上の直径となっていることが好ましい。
[効果]
次に、本実施の形態の蛍光体基板３および光源装置４の効果について説明する。
次に、本実施の形態の蛍光体基板３および光源装置４の効果について説明する。
本実施の形態では、基板７０の中央に蛍光体層６０が配置されている。これにより、蛍光体層６０および基板７０のそれぞれの熱膨張に起因する応力により基板７０に反りが発生した場合であっても、基板の外縁、または基板全体に蛍光体層が配置されている場合と比べて、蛍光体層６０の変位量を少なくすることができる。その結果、熱膨張に起因する焦点位置のずれを低減することができる。
また、本実施の形態において、基板７０および蛍光体層６０に含まれるバインダが、互いに同種の材料によって構成されている場合には、蛍光体層６０および基板７０のそれぞれの熱膨張に起因する応力により基板７０に反りが発生した場合に、基板および蛍光体層に含まれるバインダが、互いに異なる種類の材料によって構成されているときと比べて、蛍光体層６０の変位量を少なくすることができる。その結果、熱膨張に起因する焦点位置のずれを低減することができる。また、蛍光体層６０の変位量を少なくすることができることから、蛍光体層６０が薄く、破損しやすい構成となっている場合であっても、蛍光体層６０が破損するおそれを低減することができる。
また、本実施の形態において、基板７０および蛍光体層６０が、基板７０および蛍光体層６０の線膨張係数の差が１×１０-6ｃｍ／℃以下となる材料によって構成されている場合には、基板および蛍光体層が、基板および蛍光体層の線膨張係数の差が１×１０-6ｃｍ／℃を超える材料によって構成されている場合と比べて、蛍光体層６０の変位量を少なくすることができる。その結果、熱膨張に起因する焦点位置のずれを低減することができる。また、蛍光体層６０の変位量を少なくすることができることから、蛍光体層６０が薄く、破損しやすい構成となっている場合であっても、蛍光体層６０が破損するおそれを低減することができる。
＜３．第３の実施の形態＞
[構成]
次に、本技術の第３の実施の形態に係るプロジェクタ５について説明する。プロジェクタ５は、本技術の「投射型表示装置」の一具体例に対応する。図２１は、本技術の第３の実施の形態に係るプロジェクタ５の概略面構成例を表したものである。プロジェクタ５は、上述の光源装置２または上述の光源装置４を備えている。プロジェクタ５は、さらに、画像生成システム６および投射光学系７を備えている。
[構成]
次に、本技術の第３の実施の形態に係るプロジェクタ５について説明する。プロジェクタ５は、本技術の「投射型表示装置」の一具体例に対応する。図２１は、本技術の第３の実施の形態に係るプロジェクタ５の概略面構成例を表したものである。プロジェクタ５は、上述の光源装置２または上述の光源装置４を備えている。プロジェクタ５は、さらに、画像生成システム６および投射光学系７を備えている。
画像生成システム６は、上述の光源装置２または上述の光源装置４から出射された光（白色光Ｌｗ）を映像信号に基づいて変調することにより複数色の画像光を生成し、生成した複数色の画像光を合成した上で、投影光学系７に出射するようになっている。画像生成システム６は、照明光学系６１０、画像生成部６２０および画像合成部６３０を有している。投射光学系７は、画像生成システム６から出射された画像光（合成された画像光）をスクリーンなどに投射するようになっている。画像生成システム６は、本技術の「光変調部」の一具体例に対応する。投射光学系７は、本技術の「投射部」の一具体例に対応する。
照明光学系６１０は、上述の光源装置２または上述の光源装置４から出射された光（白色光Ｌｗ）を複数の色光に分解するものである。照明光学系６１０は、例えば、インテグレータ素子６１１、偏光変換素子６１２、集光レンズ６１３、ダイクロイックミラー６１４，６１５およびミラー６１６〜６１８を有している。インテグレータ素子６１１は、例えば、フライアイレンズ６１１ａおよびフライアイレンズ６１１ｂを有している。フライアイレンズ６１１ａは、２次元配置された複数のマイクロレンズを有している。フライアイレンズ６１１ｂも、２次元配置された複数のマイクロレンズを有している。フライアイレンズ６１１ａは、上述の光源装置２または上述の光源装置４から出射された光（白色光Ｌｗ）を複数の光束に分割し、フライアイレンズ６１１ｂにおける各マイクロレンズに結像させるようになっている。フライアイレンズ６１１ｂは、二次光源として機能し、輝度の揃った複数の平行光を、偏光変換素子６１２に入射させるようになっている。ダイクロイックミラー６１４，６１５は、所定の波長域の色光を選択的に反射し、それ以外の波長域の光を透過させるようになっている。ダイクロイックミラー６１４は、例えば、赤色光を選択的に反射するようになっている。ダイクロイックミラー６１５は、例えば、緑色光を選択的に反射するようになっている。
画像生成部６２０は、外部から入力された各色に対応する映像信号に基づいて、照明光学系６１０によって分解された各色光を変調し、各色の画像光を生成するものである。画像生成部６２０は、例えば、赤色光用のライトバルブ６２１、緑色光用のライトバルブ６２２、青色光用のライトバルブ６２３を有している。赤色光用のライトバルブ６２１は、外部から入力された赤色に対応する映像信号に基づいて、照明光学系６１０から入力された赤色光を変調し、赤色の画像光を生成するものである。緑色光用のライトバルブ６２２は、外部から入力された緑色に対応する映像信号に基づいて、照明光学系６１０から入力された緑色光を変調し、緑色の画像光を生成するものである。青色光用のライトバルブ６２３は、外部から入力された青色に対応する映像信号に基づいて、照明光学系６１０から入力された青色光を変調し、青色の画像光を生成するものである。
画像合成部６３０は、画像生成部６２０で生成された各色の画像光を合成し、カラー画像光を生成するものである。
[効果]
次に、本実施の形態のプロジェクタ５の効果について説明する。
次に、本実施の形態のプロジェクタ５の効果について説明する。
本実施の形態では、光源として、上記実施の形態の光源装置２または上記実施の形態の光源装置４が用いられている。これにより、上記実施の形態の光源装置２または上記実施の形態の光源装置４において、熱膨張に起因する焦点位置のずれを低減することができるので、プロジェクタ５から出射されるカラー画像光の輝度が所望の値よりも低くなるのを抑制することができる。
以上、３つの実施の形態を挙げて本技術を説明したが、本技術は上記各実施の形態に限定されるものではなく、種々変形が可能である。なお、本明細書中に記載された効果は、あくまで例示である。本技術の効果は、本明細書中に記載された効果に限定されるものではない。本技術が、本明細書中に記載された効果以外の効果を持っていてもよい。
例えば、上記実施の形態では、本技術をプロジェクタ５の光源装置に適用する例が説明されていたが、例えば、本技術を照明装置に適用することももちろん可能である。照明装置としては、例えば、車両等のヘッドライドなどが挙げられる。
また、例えば、本技術は以下のような構成を取ることができる。
（１）
回転可能に構成された基板と、
前記基板の中央に配置された蛍光体層と
を備えた
蛍光体基板。
（２）
前記基板および前記蛍光体層は、円板形状となっており、
前記蛍光体層は、前記基板と同心円状に配置されている
（１）に記載の蛍光体基板。
（３）
前記基板は、円板形状となっており、
前記蛍光体層は、環形状となっており、前記基板と同心円状に配置されている
（１）に記載の蛍光体基板。
（４）
前記蛍光体層は、蛍光体と、前記蛍光体を保持するバインダとを含んで構成されている
（１）ないし（３）のいずれか１つに記載の蛍光体基板。
（５）
前記基板および前記バインダは、互いに同種の材料によって構成されている
（４）に記載の蛍光体基板。
（６）
前記基板および前記バインダは、ともに、セラミックス材料を含んで構成されている
（５）に記載の蛍光体基板。
（７）
前記基板および前記蛍光体層は、セラミックス材料を含む複数の層を互いに貼り合わせた状態で焼結することにより形成されたものである
（６）に記載の蛍光体基板。
（８）
前記基板は、中央に凹部を有し、
前記蛍光体層は、前記凹部内に配置されている
（１）ないし（７）のいずれか１つに記載の蛍光体基板。
（９）
前記基板および前記蛍光体層は、当該基板および当該蛍光体層の線膨張係数の差が１×１０-6ｃｍ／℃以下となる材料によって構成されている
（３）に記載の蛍光体基板。
（１０）
前記基板は、チタン合金によって構成され、
前記蛍光体層は、セラミックス材料によって構成された多結晶板である
（９）に記載の蛍光体基板。
（１１）
基板と、
前記基板の中央に配置された蛍光体層と
を備え、
前記蛍光体層は、蛍光体と、前記蛍光体を保持するバインダとを含んで構成され、
前記基板および前記バインダは、互いに同種の材料によって構成されている
蛍光体基板。
（１２）
前記基板および前記バインダは、ともに、セラミックス材料を含んで構成されている
（１１）に記載の蛍光体基板。
（１３）
前記基板および前記蛍光体層は、セラミックス材料を含む複数の層を互いに貼り合わせた状態で焼結することにより形成されたものである
（１２）に記載の蛍光体基板。
（１４）
基板と、
前記基板の中央に配置された蛍光体層と
を備え、
前記基板および前記蛍光体層は、当該基板および当該蛍光体層の線膨張係数の差が１×１０-6ｃｍ／℃以下となる材料によって構成されている
蛍光体基板。
（１５）
前記基板は、チタン合金によって構成され、
前記蛍光体層は、セラミックス材料によって構成された多結晶板である
（１４）に記載の蛍光体基板。
（１６）
回転可能に構成された基板と、
前記基板の中央に配置された蛍光体層と、
前記蛍光体層に励起光を照射する光源と
を備えた
光源装置。
（１７）
前記蛍光体層は、蛍光体と、前記蛍光体を保持するバインダとを含んで構成され、
前記基板および前記バインダは、互いに同種の材料によって構成されている
（１６）に記載の光源装置。
（１８）
前記基板および前記蛍光体層は、当該基板および当該蛍光体層の線膨張係数の差が１×１０-6ｃｍ／℃以下となる材料によって構成されている
（１６）に記載の光源装置。
（１９）
基板と、
前記基板の中央に配置された蛍光体層と、
前記蛍光体層に励起光を照射する光源と
を備え、
前記蛍光体層は、蛍光体と、前記蛍光体を保持するバインダとを含んで構成され、
前記基板および前記バインダは、互いに同種の材料によって構成されている
光源装置。
（２０）
基板と、
前記基板の中央に配置された蛍光体層と、
前記蛍光体層に励起光を照射する光源と
を備え、
前記基板および前記蛍光体層は、当該基板および当該蛍光体層の線膨張係数の差が１×１０-6ｃｍ／℃以下となる材料によって構成されている
光源装置。
（２１）
回転可能に構成された基板と、
前記基板の中央に配置された蛍光体層と、
前記蛍光体層に励起光を照射する光源と、
前記光源から出射された前記励起光を映像信号に基づいて変調することにより画像光を
生成する光変調部と、
前記光変調部で生成された前記画像光を投射する投射部と
を備えた
投射型表示装置。
（２２）
前記蛍光体層は、蛍光体と、前記蛍光体を保持するバインダとを含んで構成され、
前記基板および前記バインダは、互いに同種の材料によって構成されている
（２１）に記載の投射型表示装置。
（２３）
前記基板および前記蛍光体層は、当該基板および当該蛍光体層の線膨張係数の差が１×１０-6ｃｍ／℃以下となる材料によって構成されている
（２１）に記載の投射型表示装置。
（２４）
基板と、
前記基板の中央に配置された蛍光体層と、
前記蛍光体層に励起光を照射する光源と、
前記光源から出射された前記励起光を映像信号に基づいて変調することにより画像光を生成する光変調部と、
前記光変調部で生成された前記画像光を投射する投射部と
を備え、
前記蛍光体層は、蛍光体と、前記蛍光体を保持するバインダとを含んで構成され、
前記基板および前記バインダは、互いに同種の材料によって構成されている
投射型表示装置。
（２５）
基板と、
前記基板の中央に配置された蛍光体層と、
前記蛍光体層に励起光を照射する光源と、
前記光源から出射された前記励起光を映像信号に基づいて変調することにより画像光を生成する光変調部と、
前記光変調部で生成された前記画像光を投射する投射部と
を備え、
前記基板および前記蛍光体層は、当該基板および当該蛍光体層の線膨張係数の差が１×１０-6ｃｍ／℃以下となる材料によって構成されている
投射型表示装置。
（１）
回転可能に構成された基板と、
前記基板の中央に配置された蛍光体層と
を備えた
蛍光体基板。
（２）
前記基板および前記蛍光体層は、円板形状となっており、
前記蛍光体層は、前記基板と同心円状に配置されている
（１）に記載の蛍光体基板。
（３）
前記基板は、円板形状となっており、
前記蛍光体層は、環形状となっており、前記基板と同心円状に配置されている
（１）に記載の蛍光体基板。
（４）
前記蛍光体層は、蛍光体と、前記蛍光体を保持するバインダとを含んで構成されている
（１）ないし（３）のいずれか１つに記載の蛍光体基板。
（５）
前記基板および前記バインダは、互いに同種の材料によって構成されている
（４）に記載の蛍光体基板。
（６）
前記基板および前記バインダは、ともに、セラミックス材料を含んで構成されている
（５）に記載の蛍光体基板。
（７）
前記基板および前記蛍光体層は、セラミックス材料を含む複数の層を互いに貼り合わせた状態で焼結することにより形成されたものである
（６）に記載の蛍光体基板。
（８）
前記基板は、中央に凹部を有し、
前記蛍光体層は、前記凹部内に配置されている
（１）ないし（７）のいずれか１つに記載の蛍光体基板。
（９）
前記基板および前記蛍光体層は、当該基板および当該蛍光体層の線膨張係数の差が１×１０-6ｃｍ／℃以下となる材料によって構成されている
（３）に記載の蛍光体基板。
（１０）
前記基板は、チタン合金によって構成され、
前記蛍光体層は、セラミックス材料によって構成された多結晶板である
（９）に記載の蛍光体基板。
（１１）
基板と、
前記基板の中央に配置された蛍光体層と
を備え、
前記蛍光体層は、蛍光体と、前記蛍光体を保持するバインダとを含んで構成され、
前記基板および前記バインダは、互いに同種の材料によって構成されている
蛍光体基板。
（１２）
前記基板および前記バインダは、ともに、セラミックス材料を含んで構成されている
（１１）に記載の蛍光体基板。
（１３）
前記基板および前記蛍光体層は、セラミックス材料を含む複数の層を互いに貼り合わせた状態で焼結することにより形成されたものである
（１２）に記載の蛍光体基板。
（１４）
基板と、
前記基板の中央に配置された蛍光体層と
を備え、
前記基板および前記蛍光体層は、当該基板および当該蛍光体層の線膨張係数の差が１×１０-6ｃｍ／℃以下となる材料によって構成されている
蛍光体基板。
（１５）
前記基板は、チタン合金によって構成され、
前記蛍光体層は、セラミックス材料によって構成された多結晶板である
（１４）に記載の蛍光体基板。
（１６）
回転可能に構成された基板と、
前記基板の中央に配置された蛍光体層と、
前記蛍光体層に励起光を照射する光源と
を備えた
光源装置。
（１７）
前記蛍光体層は、蛍光体と、前記蛍光体を保持するバインダとを含んで構成され、
前記基板および前記バインダは、互いに同種の材料によって構成されている
（１６）に記載の光源装置。
（１８）
前記基板および前記蛍光体層は、当該基板および当該蛍光体層の線膨張係数の差が１×１０-6ｃｍ／℃以下となる材料によって構成されている
（１６）に記載の光源装置。
（１９）
基板と、
前記基板の中央に配置された蛍光体層と、
前記蛍光体層に励起光を照射する光源と
を備え、
前記蛍光体層は、蛍光体と、前記蛍光体を保持するバインダとを含んで構成され、
前記基板および前記バインダは、互いに同種の材料によって構成されている
光源装置。
（２０）
基板と、
前記基板の中央に配置された蛍光体層と、
前記蛍光体層に励起光を照射する光源と
を備え、
前記基板および前記蛍光体層は、当該基板および当該蛍光体層の線膨張係数の差が１×１０-6ｃｍ／℃以下となる材料によって構成されている
光源装置。
（２１）
回転可能に構成された基板と、
前記基板の中央に配置された蛍光体層と、
前記蛍光体層に励起光を照射する光源と、
前記光源から出射された前記励起光を映像信号に基づいて変調することにより画像光を
生成する光変調部と、
前記光変調部で生成された前記画像光を投射する投射部と
を備えた
投射型表示装置。
（２２）
前記蛍光体層は、蛍光体と、前記蛍光体を保持するバインダとを含んで構成され、
前記基板および前記バインダは、互いに同種の材料によって構成されている
（２１）に記載の投射型表示装置。
（２３）
前記基板および前記蛍光体層は、当該基板および当該蛍光体層の線膨張係数の差が１×１０-6ｃｍ／℃以下となる材料によって構成されている
（２１）に記載の投射型表示装置。
（２４）
基板と、
前記基板の中央に配置された蛍光体層と、
前記蛍光体層に励起光を照射する光源と、
前記光源から出射された前記励起光を映像信号に基づいて変調することにより画像光を生成する光変調部と、
前記光変調部で生成された前記画像光を投射する投射部と
を備え、
前記蛍光体層は、蛍光体と、前記蛍光体を保持するバインダとを含んで構成され、
前記基板および前記バインダは、互いに同種の材料によって構成されている
投射型表示装置。
（２５）
基板と、
前記基板の中央に配置された蛍光体層と、
前記蛍光体層に励起光を照射する光源と、
前記光源から出射された前記励起光を映像信号に基づいて変調することにより画像光を生成する光変調部と、
前記光変調部で生成された前記画像光を投射する投射部と
を備え、
前記基板および前記蛍光体層は、当該基板および当該蛍光体層の線膨張係数の差が１×１０-6ｃｍ／℃以下となる材料によって構成されている
投射型表示装置。
本出願は、日本国特許庁において２０１５年５月１４日に出願された日本特許出願番号第２０１５−０９９２０９号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願のすべての内容を参照によって本出願に援用する。
当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。
Claims (20)
- 回転可能に構成された基板と、
前記基板の中央に配置された蛍光体層と
を備えた
蛍光体基板。 - 前記基板および前記蛍光体層は、円板形状となっており、
前記蛍光体層は、前記基板と同心円状に配置されている
請求項１に記載の蛍光体基板。 - 前記基板は、円板形状となっており、
前記蛍光体層は、環形状となっており、前記基板と同心円状に配置されている
請求項１に記載の蛍光体基板。 - 前記蛍光体層は、蛍光体と、前記蛍光体を保持するバインダとを含んで構成されている
請求項１に記載の蛍光体基板。 - 前記基板および前記バインダは、互いに同種の材料によって構成されている
請求項４に記載の蛍光体基板。 - 前記基板および前記バインダは、ともに、セラミックス材料を含んで構成されている
請求項５に記載の蛍光体基板。 - 前記基板および前記蛍光体層は、セラミックス材料を含む複数の層を互いに貼り合わせた状態で焼結することにより形成されたものである
請求項６に記載の蛍光体基板。 - 前記基板は、中央に凹部を有し、
前記蛍光体層は、前記凹部内に配置されている
請求項７に記載の蛍光体基板。 - 前記基板および前記蛍光体層は、当該基板および当該蛍光体層の線膨張係数の差が１×１０-6ｃｍ／℃以下となる材料によって構成されている
請求項３に記載の蛍光体基板。 - 前記基板は、チタン合金によって構成され、
前記蛍光体層は、セラミックス材料によって構成された多結晶板である
請求項９に記載の蛍光体基板。 - 回転可能に構成された基板と、
前記基板の中央に配置された蛍光体層と、
前記蛍光体層に励起光を照射する光源と
を備えた
光源装置。 - 前記蛍光体層は、蛍光体と、前記蛍光体を保持するバインダとを含んで構成され、
前記基板および前記バインダは、互いに同種の材料によって構成されている
請求項１１に記載の光源装置。 - 前記基板および前記蛍光体層は、当該基板および当該蛍光体層の線膨張係数の差が１×１０-6ｃｍ／℃以下となる材料によって構成されている
請求項１１に記載の光源装置。 - 基板と、
前記基板の中央に配置された蛍光体層と、
前記蛍光体層に励起光を照射する光源と
を備え、
前記蛍光体層は、蛍光体と、前記蛍光体を保持するバインダとを含んで構成され、
前記基板および前記バインダは、互いに同種の材料によって構成されている
光源装置。 - 基板と、
前記基板の中央に配置された蛍光体層と、
前記蛍光体層に励起光を照射する光源と
を備え、
前記基板および前記蛍光体層は、当該基板および当該蛍光体層の線膨張係数の差が１×１０-6ｃｍ／℃以下となる材料によって構成されている
光源装置。 - 回転可能に構成された基板と、
前記基板の中央に配置された蛍光体層と、
前記蛍光体層に励起光を照射する光源と、
前記光源から出射された前記励起光を映像信号に基づいて変調することにより画像光を生成する光変調部と、
前記光変調部で生成された前記画像光を投射する投射部と
を備えた
投射型表示装置。 - 前記蛍光体層は、蛍光体と、前記蛍光体を保持するバインダとを含んで構成され、
前記基板および前記バインダは、互いに同種の材料によって構成されている
請求項１６に記載の投射型表示装置。 - 前記基板および前記蛍光体層は、当該基板および当該蛍光体層の線膨張係数の差が１×１０-6ｃｍ／℃以下となる材料によって構成されている
請求項１６に記載の投射型表示装置。 - 基板と、
前記基板の中央に配置された蛍光体層と、
前記蛍光体層に励起光を照射する光源と、
前記光源から出射された前記励起光を映像信号に基づいて変調することにより画像光を生成する光変調部と、
前記光変調部で生成された前記画像光を投射する投射部と
を備え、
前記蛍光体層は、蛍光体と、前記蛍光体を保持するバインダとを含んで構成され、
前記基板および前記バインダは、互いに同種の材料によって構成されている
投射型表示装置。 - 基板と、
前記基板の中央に配置された蛍光体層と、
前記蛍光体層に励起光を照射する光源と、
前記光源から出射された前記励起光を映像信号に基づいて変調することにより画像光を生成する光変調部と、
前記光変調部で生成された前記画像光を投射する投射部と
を備え、
前記基板および前記蛍光体層は、当該基板および当該蛍光体層の線膨張係数の差が１×１０-6ｃｍ／℃以下となる材料によって構成されている
投射型表示装置。
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