WO2020044999A1 - 波長変換素子および光源モジュールならびに投射型表示装置 - Google Patents

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conversion element
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light
refrigerant
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正太 西
出志 小林
佑樹 前田
正裕 石毛
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ソニー株式会社
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    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating

Definitions

  • the present disclosure relates to a wavelength conversion element and a light source module using phosphor particles, and a projection display apparatus including the same.
  • Patent Literature 1 discloses a phosphor wheel that improves the cooling efficiency of the phosphor by enclosing a coolant together with the phosphor in a sealed housing provided on a rotating substrate.
  • a wavelength conversion element includes a plurality of phosphor particles, a phosphor layer having voids therein, a coolant for cooling the phosphor layer, and a coolant provided in contact with the phosphor layer, And a housing for enclosing the phosphor layer, the refrigerant, and the refrigerant transport member.
  • a light source module includes the light source unit and the wavelength conversion element according to the embodiment of the present disclosure as a wavelength conversion element that emits fluorescence when excited by excitation light from the light source unit. .
  • a projection display device includes a light source module having a wavelength conversion element, a light modulation element that modulates light emitted from the light source module, and a projection optical system that projects light from the light modulation element. It is provided with.
  • the light source module mounted on the projection display device has the same components as the light source module according to the embodiment of the present disclosure.
  • the wavelength conversion element according to an embodiment of the present disclosure, the light source module according to an embodiment, and the projection display device according to an embodiment include a phosphor layer including a plurality of phosphor particles and having a gap inside, and a phosphor layer.
  • a coolant to be cooled and a coolant transport member provided in contact with the phosphor layer and circulating the coolant are sealed in the housing. Thereby, the refrigerant efficiently circulates in the phosphor layer.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a configuration of a wavelength conversion element according to a first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a schematic plan view of the wavelength conversion element shown in FIG. 1. It is a flowchart of the manufacturing process of a phosphor layer.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of a configuration of a light source module having the wavelength conversion element illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an example of a configuration of a projector including the light source module illustrated in FIG.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a configuration of a wavelength conversion element according to a second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a schematic plan view of the wavelength conversion element shown in FIG.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a configuration of a wavelength conversion element according to a third embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 9 is a schematic plan view illustrating an example of a refrigerant transport member illustrated in FIG. 8.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a configuration of a wavelength conversion element according to a first modification of the present disclosure.
  • FIG. 13 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a configuration of a wavelength conversion element according to Modification 2 of the present disclosure.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a configuration of a wavelength conversion element according to Modification 3 of the present disclosure.
  • FIG. 13 is a schematic plan view of the wavelength conversion element shown in FIG.
  • FIG. 13 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a configuration of a wavelength conversion element according to Modification 4 of the present disclosure.
  • 15 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a configuration of a wavelength conversion element according to Modification Example 5 of the present disclosure.
  • 13 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a configuration of a wavelength conversion element according to Modification 6 of the present disclosure.
  • 15 is a schematic cross-sectional view illustrating another example of the configuration of the wavelength conversion element according to Modification 6 of the present disclosure.
  • FIG. 14 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a configuration of a wavelength conversion element according to Modification 7 of the present disclosure.
  • FIG. 14 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a configuration of a wavelength conversion element according to a fourth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 20 is a schematic diagram illustrating another example of a configuration of a main part of the wavelength conversion element illustrated in FIG. 19.
  • FIG. 20 is an enlarged schematic diagram illustrating a configuration of a main part of the wavelength conversion element illustrated in FIG. 19.
  • FIG. 21 is an enlarged schematic diagram of a configuration of a main part of the wavelength conversion element illustrated in FIG. 20.
  • FIG. 20 is a schematic sectional view illustrating another example of the configuration of the wavelength conversion element illustrated in FIG. 19.
  • FIG. 20 is a schematic sectional view illustrating another example of the configuration of the wavelength conversion element illustrated in FIG. 19.
  • FIG. 20 is a schematic sectional view illustrating another example of the configuration of the wavelength conversion element illustrated in FIG. 19.
  • FIG. 14 is a schematic cross-sectional view illustrating another example of the configuration of the wavelength conversion element according to the fourth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 25 is a schematic cross-sectional view illustrating another example of the configuration of the wavelength conversion element illustrated in FIG. 24.
  • FIG. 25 is a schematic cross-sectional view illustrating another example of the configuration of the wavelength conversion element illustrated in FIG. 24.
  • FIG. 14 is a schematic cross-sectional view illustrating another example of the configuration of the wavelength conversion element according to the fourth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 28 is a schematic sectional view illustrating another example of the configuration of the wavelength conversion element illustrated in FIG. 27.
  • FIG. 5 is a characteristic diagram illustrating a relationship between an excitation light amount and a fluorescence output of the wavelength conversion element according to the present disclosure.
  • FIG. 9 is a schematic diagram illustrating another example of a configuration of a light source module having the wavelength conversion element illustrated in FIG. 1 and the like.
  • FIG. 9 is a schematic diagram illustrating another example of a configuration of a light source module having the wavelength conversion element illustrated in FIG. 1 and the like.
  • FIG. 9 is a schematic diagram illustrating another example of a configuration of a light source module having the wavelength conversion element illustrated in FIG. 1 and the like.
  • FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an example of a configuration of a projector including the light source module illustrated in FIG. 4 and the like.
  • Second Embodiment Example in which a space is provided between the side surface of the phosphor layer laminated on the refrigerant transport member and the side surface of the housing.
  • Third Embodiment Example in which a refrigerant transport member having a flow path on a surface on which a phosphor layer is laminated
  • Modification 4-1 Example of a transmission type wavelength conversion element using a refrigerant transport member having an open-cell porous structure
  • Modification 2 Example of a transmission type wavelength conversion element using a refrigerant transporting member having a flow path on the surface where the phosphor layer is laminated
  • Modification 3 (Example of a reflective wavelength conversion element that can rotate around a rotation axis) 4-4.
  • Modification 4 Example of a transmissive wavelength conversion element that can rotate around a rotation axis) 4-5.
  • Modification 5 (Example in which a light source is further arranged on the back of the housing) 4-6.
  • Modification 6 Example in which the side wall of the housing part is an inclined surface
  • Modification 7 (Example in which the storage unit is further covered with a cooling member) 5.
  • Fourth embodiment (example in which phosphor layer and cover glass are in contact with or joined to each other) 5-1. Configuration with reflection type wavelength conversion element 5-2. Configuration with transmission wavelength conversion element 5-3. Other configurations 5-4. Action and effect 6.
  • Modification (other examples of light source module and projector)
  • FIG. 1 schematically illustrates an example of a cross-sectional configuration of a wavelength conversion element (wavelength conversion element 1A) according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 schematically illustrates a planar configuration of the wavelength conversion element 1A illustrated in FIG. 1, and
  • FIG. 1 illustrates a cross-sectional configuration taken along a line II illustrated in FIG.
  • the wavelength conversion element 1A is an example of a wavelength conversion element 1 (see FIGS. 4 and 5) that configures a light source module (light source module 100) of a projection display device (projector 1000) described later, for example.
  • the wavelength conversion element 1 ⁇ / b> A of the present embodiment has a configuration in which the phosphor layer 11 and the refrigerant transport member 12 stacked on each other are sealed in the housing 20 together with the refrigerant 13. It is directly cooled by latent heat of vaporization.
  • the wavelength conversion element 1 ⁇ / b> A of the present embodiment has the phosphor layer 11 and the refrigerant transport member 12 stacked and sealed together with the refrigerant 13 in the housing 20, and the phosphor layer 11 is vaporized by the refrigerant 13. It has a so-called two-phase cooling structure that is directly cooled by latent heat.
  • the housing 20 has, for example, a housing 21 for housing the phosphor layer 11, the refrigerant transport member 12, and the refrigerant 13, and has light transmittance, and seals an internal space of the housing 21 by being combined with the housing 21. And a cover glass 22.
  • the housing 20 is further provided with a heat radiating member 23 on the back of the housing 21.
  • the phosphor layer 11 contains a plurality of phosphor particles.
  • the phosphor layer 11 is preferably formed as, for example, an open-cell porous layer.
  • the size of the pores (average pore diameter) will be described in detail later, but is preferably smaller than the average pore diameter of the refrigerant transport member 12 also formed as an open-cell porous layer, for example, 10 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less.
  • the phosphor layer 11 is preferably formed in a plate shape, for example, and is made of, for example, a so-called ceramic phosphor or a binder-type porous phosphor.
  • the phosphor particles are particulate phosphors that absorb the excitation light EL emitted from the light source unit 110 described below and emit the fluorescence FL.
  • a fluorescent substance which emits yellow fluorescence (light in a wavelength range between a red wavelength range and a green wavelength range) when excited by a laser beam in a blue wavelength range (eg, 400 nm to 470 nm) is used. ing.
  • a fluorescent substance for example, a YAG (yttrium aluminum garnet) -based material may be mentioned.
  • the average particle size of the phosphor particles is, for example, 10 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the phosphor layer 11 may further include semiconductor nanoparticles such as quantum dots, organic dyes, and the like.
  • the refrigerant transport member 12 is for transporting the refrigerant 13 to the phosphor layer 11.
  • the coolant transport member 12 is preferably formed as an open-cell porous layer, similarly to the phosphor layer 11.
  • the average pore diameter of the refrigerant transport member 12 is preferably larger than the average pore diameter of the phosphor layer 11.
  • the wavelength conversion element 1A of the present embodiment reflects the fluorescence FL emitted from the phosphor layer 11 by irradiation with the excitation light EL, for example, in the same direction as the incident direction of the excitation light EL, and takes out the fluorescence FL. It is a wavelength conversion element.
  • the refrigerant transport member 12 preferably further has light reflectivity, and for example, it is preferable to use an inorganic material such as a metal material or a ceramic material. Examples of the constituent material of the refrigerant transport member 12 include aluminum (Al), copper (Cu), molybdenum (Mo), tungsten (W), cobalt (Co), chromium (Cr), platinum (Pt), and tantalum (Ta).
  • the refrigerant transport member 12 is made of, for example, a ceramic sintered body, a sintered metal, or a porous metal made of the above-described material.
  • the coolant 13 circulates between the phosphor layer 11 and the coolant transport member 12 to cool phosphor particles heated by the irradiation of the excitation light EL, as shown in FIG. 1, for example. .
  • the refrigerant 13 for example, it is preferable to use a liquid having a large latent heat.
  • the refrigerant 13 circulates through a gap formed inside the phosphor layer 11 and the refrigerant transport member 12, it is preferable that the viscosity is low.
  • Specific examples of the refrigerant 13 include water, acetone, methanol, naphthalene, and benzene.
  • the housing 20 has one surface made of a light transmissive material, and can form a closed space inside.
  • the housing 20 includes a housing 21 for housing the phosphor layer 11, the coolant transport member 12 and the coolant 13, and a cover glass 22 that forms a closed space by combining with the housing 21.
  • the surface formed by the cover glass 22 corresponds to the one surface.
  • the phosphor layer 11 and the refrigerant transport member 12 are housed in the housing section 21 such that the phosphor layer 11 faces the cover glass 22 side.
  • the housing 20 is made of, for example, the following materials.
  • the housing 21 is made of, for example, aluminum, copper, stainless steel, low carbon steel, and alloy materials thereof.
  • cover glass 22 for example, soda glass, quartz, sapphire glass, crystal, or the like is used in addition to the glass substrate.
  • a resin such as polyethylene terephthalate (PET), silicone resin, polycarbonate, and acrylic can be used.
  • a heat radiating member 23 is provided on a surface opposite to the one surface of the housing 20, that is, on a back surface of the housing portion 21.
  • the heat dissipating member 23 cools the housing 21. Thereby, the vapor of the refrigerant is condensed and phase-changed into a liquid in the storage portion 21, and is transported to the phosphor layer 11 by the refrigerant transport member 12.
  • a plurality of heat dissipating fins can be used as shown in FIG. 1, but it is not limited thereto.
  • a Peltier element or a water-cooled element may be used as the heat radiation member 23, for example.
  • the wavelength conversion element 1A has a two-phase structure in which the laminated phosphor layer 11 and the refrigerant transport member 12 are sealed together with the refrigerant 13 in the housing 20 forming an enclosed space therein.
  • the phosphor layer 11 is directly cooled by the latent heat of vaporization of the refrigerant 13.
  • Capillary force is expressed by the following equation.
  • the equivalent capillary radius of the refrigerant transport member 12 is proportional to the average pore diameter.
  • the average pore diameter of the refrigerant transport member 12 is larger than the average pore diameter of the phosphor layer 11. It is desirable. Further, as can be seen from Expression (1), the capillary force of the phosphor layer 11 and the refrigerant transport member 12 increases as the contact angle decreases. Therefore, it is desirable that the materials forming the phosphor layer 11 and the coolant transport member 12 have wettability.
  • the capillary force of the refrigerant transport member 12 causes the refrigerant 13 to be sucked up to the irradiation position (light emitting portion) of the excitation light EL against gravity.
  • the capillary force P of the refrigerant transport member 12 satisfies P ⁇ head difference R 0 (mmH 2 O). Is desirable.
  • this is not limited to the case of rotating and using as in a wavelength conversion element 1F described later.
  • FIG. 3 is a flowchart of the manufacturing process of the sintered phosphor.
  • the particle size of the phosphor particles is controlled by the phosphor classification (step S101).
  • the phosphor particles and the binder are mixed (Step S102).
  • the uniaxial press is performed by controlling the press pressure (step S103).
  • step S104 sintering is performed (step S105).
  • the phosphor layer 11 made of the sintered phosphor is formed.
  • the average pore diameter of the sintered phosphor can be adjusted to a desired value by controlling the phosphor classification in step S101, the pressing pressure in the uniaxial press in step S103, and the sintering temperature in step S105.
  • a cooling cycle of the wavelength conversion element 1A of the present embodiment will be described.
  • the phosphor layer 11 when the phosphor layer 11 is irradiated with the excitation light EL, the phosphor generates heat.
  • the refrigerant 13 is vaporized by the heat and at the same time deprives the latent heat.
  • the excitation light EL when applied to the central part of the phosphor layer 11, the vaporized refrigerant 13 becomes vapor and moves to the outer peripheral side of the phosphor layer 11.
  • the steam that has moved to the outer peripheral side releases latent heat via the inner wall of the storage section 21 and is again liquefied.
  • the liquefied refrigerant 13 is transported to the phosphor layer 11 by the capillary force of the refrigerant transport member 12 and moves to the heat generating portion of the phosphor layer 11 by the capillary force of the phosphor layer 11. By repeating this, the heat generated by the irradiation of the excitation light EL is discharged to the refrigerant transport member 12.
  • FIG. 4 is a schematic diagram illustrating the entire configuration of the light source module 100A.
  • the light source module 100A includes the wavelength conversion element 1 such as the wavelength conversion element 1A, a light source unit 110, a polarizing beam splitter (PBS) 112, a quarter-wave plate 113, and a condensing optical system 114.
  • Each member constituting the light source module 100A is a light (combined light Lw) emitted from the wavelength conversion element 1 in the order of the condensing optical system 114, the quarter-wave plate 113, and the PBS 112 from the wavelength conversion element 1 side.
  • the light source unit 110 is arranged in a direction orthogonal to the optical path of the combined light Lw and at a position facing one light incident surface of the PBS 112.
  • the light source unit 110 has a solid state light emitting element that emits light of a predetermined wavelength.
  • a semiconductor laser device that oscillates excitation light EL (for example, blue laser light with a wavelength of 445 nm or 455 nm) is used as the solid-state light emitting device.
  • the excitation light EL is emitted.
  • the light source unit 110 is configured by a semiconductor laser element
  • a configuration may be adopted in which the excitation light EL having a predetermined output is obtained by one semiconductor laser element, but the emitted lights from a plurality of semiconductor laser elements are multiplexed.
  • the wavelength of the excitation light EL is not limited to the above numerical value, and any wavelength can be used as long as the wavelength is within a wavelength band of light called blue light.
  • the PBS 112 separates the excitation light EL input from the light source unit 110 and the combined light Lw input from the wavelength conversion element 1. Specifically, the PBS 112 reflects the excitation light EL incident from the light source unit 110 toward the ⁇ wavelength plate 113. In addition, the PBS 112 transmits the combined light Lw that has been transmitted from the wavelength conversion element 1 through the condenser optical system 114 and the quarter-wave plate 113, and the transmitted combined light Lw is transmitted to the illumination optical system 200 (described later). Is incident on.
  • the ⁇ wavelength plate 113 is a phase difference element that generates a phase difference of ⁇ / 2 with respect to incident light, and converts linearly polarized light into circularly polarized light when the incident light is linearly polarized light. In the case of polarized light, it converts circularly polarized light into linearly polarized light.
  • the linearly polarized excitation light EL emitted from the PBS 112 is converted by the quarter-wave plate 113 into circularly polarized excitation light EL.
  • the circularly polarized excitation light component included in the multiplexed light Lw emitted from the wavelength conversion element 1 is converted into linearly polarized light by the ⁇ wavelength plate 113.
  • the condensing optical system 114 condenses the excitation light EL emitted from the ⁇ wavelength plate 113 to a predetermined spot diameter, and emits the collected excitation light EL toward the wavelength conversion element 1. .
  • the condensing optical system 114 converts the combined light Lw emitted from the wavelength conversion element 1 into parallel light, and emits the parallel light toward the ⁇ wavelength plate 113.
  • the condensing optical system 114 may be configured by, for example, one collimating lens, or may be configured to convert incident light into parallel light by using a plurality of lenses.
  • the configuration of the optical member that separates the excitation light EL incident from the light source unit 110 and the combined light Lw emitted from the wavelength conversion element 1 is not limited to the PBS 112, and the above-described light separation operation can be performed. Any optical member can be used.
  • FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an overall configuration of a projector 1000 including, for example, the light source module 100A illustrated in FIG. 4 as an example of the light source module 100 configuring the light source optical system.
  • a reflective 3LCD type projector that modulates light with a reflective liquid crystal panel (LCD) will be described as an example.
  • the wavelength conversion element 1 can be applied to a projector using a transmissive liquid crystal panel or a digital micro-mirror device (DMD) instead of the reflective liquid crystal panel.
  • DMD digital micro-mirror device
  • the projector 1000 includes the light source module 100, the illumination optical system 200, the image forming unit 300, and the projection optical system 400 (projection optical system) in this order.
  • the illumination optical system 200 includes, for example, a fly-eye lens 210 (210A, 210B), a polarization conversion element 220, a lens 230, dichroic mirrors 240A, 240B, and reflection mirrors 250A, 250B from a position close to the light source module 100. It has lenses 260A and 260B, a dichroic mirror 270, and polarizing plates 280A to 280C.
  • the fly-eye lens 210 (210A, 210B) is for homogenizing the illuminance distribution of the white light from the light source module 100.
  • the polarization conversion element 220 functions to align the polarization axis of the incident light in a predetermined direction. For example, light other than P-polarized light is converted to P-polarized light.
  • the lens 230 condenses the light from the polarization conversion element 220 toward the dichroic mirrors 240A and 240B.
  • the dichroic mirrors 240A and 240B selectively reflect light in a predetermined wavelength range and selectively transmit light in other wavelength ranges.
  • the dichroic mirror 240A mainly reflects red light in the direction of the reflection mirror 250A.
  • the dichroic mirror 240B mainly reflects blue light toward the reflection mirror 250B. Therefore, the green light mainly passes through both the dichroic mirrors 240A and 240B and travels toward the reflective polarizing plate 310C (described later) of the image forming unit 300.
  • the reflecting mirror 250A reflects light (mainly red light) from the dichroic mirror 240A toward the lens 260A, and the reflecting mirror 250B reflects light (mainly blue light) from the dichroic mirror 240B toward the lens 260B. I do.
  • the lens 260A transmits light (mainly red light) from the reflection mirror 250A and collects the light on the dichroic mirror 270.
  • the lens 260B transmits the light (mainly blue light) from the reflection mirror 250B and collects the light on the dichroic mirror 270.
  • the dichroic mirror 270 selectively reflects green light and selectively transmits light in other wavelength ranges.
  • the red light component of the light from the lens 260A is transmitted.
  • the green light component is reflected toward the polarizing plate 280C.
  • Each of the polarizing plates 280A to 280C includes a polarizer having a polarization axis in a predetermined direction. For example, when the light is converted into P-polarized light by the polarization conversion element 220, the polarizing plates 280A to 280C transmit P-polarized light and reflect S-polarized light.
  • the image forming unit 300 includes the reflective polarizing plates 310A to 310C, the reflective liquid crystal panels 320A to 320C (light modulation elements), and the dichroic prism 330.
  • the reflective polarizing plates 310A to 310C transmit light having the same polarization axis (for example, P-polarized light) as the polarization axis of the polarized light from the polarizing plates 280A to 280C, and transmit light having other polarization axes (S-polarized light). It is reflective. Specifically, the reflective polarizing plate 310A transmits the P-polarized red light from the polarizing plate 280A in the direction of the reflective liquid crystal panel 320A. The reflective polarizer 310B transmits the P-polarized blue light from the polarizer 280B in the direction of the reflective liquid crystal panel 320B.
  • P-polarized light for example, P-polarized light
  • the reflective polarizer 310C transmits the P-polarized green light from the polarizer 280C in the direction of the reflective liquid crystal panel 320C.
  • the P-polarized green light that has passed through both the dichroic mirrors 240A and 240B and entered the reflective polarizing plate 310C passes through the reflective polarizing plate 310C and enters the dichroic prism 330 as it is.
  • the reflective polarizing plate 310A reflects the S-polarized red light from the reflective liquid crystal panel 320A and makes the red light enter the dichroic prism 330.
  • the reflective polarizing plate 310B reflects the S-polarized blue light from the reflective liquid crystal panel 320B and makes the blue light enter the dichroic prism 330.
  • the reflective polarizing plate 310C reflects the S-polarized green light from the reflective liquid crystal panel 320C and makes the green light enter the dichroic prism 330.
  • the reflective liquid crystal panels 320A to 320C perform spatial modulation of red light, blue light, or green light, respectively.
  • the dichroic prism 330 combines the incident red light, blue light, and green light and emits the light toward the projection optical system 400.
  • the projection optical system 400 has lenses L410 to L450 and a mirror M400.
  • the projection optical system 400 enlarges the light emitted from the image forming unit 300 and projects it on a screen 500 or the like.
  • the excitation light EL is oscillated from the light source unit 110 toward the PBS. After being reflected by the PBS 112, the excitation light EL passes through the ⁇ wavelength plate 113 and the condensing optical system 114 in this order, and irradiates the wavelength conversion element 1.
  • the wavelength conversion element 1 for example, the wavelength conversion element 1A
  • a part of the excitation light EL blue light
  • the fluorescent light FL emitted in the phosphor layer 11 is diffused together with a part of the excitation light EL not absorbed in the phosphor layer 11 and reflected toward the light collecting optical system 114.
  • the fluorescent light FL and a part of the excitation light EL are multiplexed in the wavelength conversion element 1 to generate white light, and the white light (combined light Lw) is emitted toward the condensing optical system 114.
  • the combined light Lw passes through the condensing optical system 114, the quarter-wave plate 113, and the PBS 112 and enters the illumination optical system 200.
  • the combined light Lw (white light) incident from the light source module 100 sequentially passes through the fly-eye lens 210 (210A, 210B), the polarization conversion element 220, and the lens 230, and then reaches the dichroic mirrors 240A, 240B. .
  • Red light is mainly reflected by the dichroic mirror 240A, and this red light sequentially passes through the reflection mirror 250A, the lens 260A, the dichroic mirror 270, the polarizing plate 280A, and the reflective polarizing plate 310A, and reaches the reflective liquid crystal panel 320A.
  • the red light is spatially modulated by the reflective liquid crystal panel 320A, then reflected by the reflective polarizing plate 310A, and enters the dichroic prism 330.
  • the green light component is reflected by the dichroic mirror 270 and sequentially transmitted through the polarizing plate 280C and the reflective polarizing plate 310C.
  • the blue light is mainly reflected by the dichroic mirror 240B and enters the dichroic prism 330 through the same process.
  • the green light transmitted through the dichroic mirrors 240A and 240B also enters the dichroic prism 330.
  • the red light, the blue light and the green light that have entered the dichroic prism 330 are emitted to the projection optical system 400 as image light after being synthesized.
  • the projection optical system 400 enlarges the image light from the image forming unit 300 and projects it on a screen 500 or the like.
  • a white light source is used to project an image.
  • this white light source a laser light source that is small, has a long life, and quickly rises and falls has been widely used.
  • a semiconductor laser is mainly used as a laser light source, but the semiconductor laser has low luminous efficiency of RG among RGB light sources required for a white light source.
  • a phosphor laser light source that obtains white light by combining a blue laser and yellow excitation light obtained by exciting a phosphor with the blue laser is widely used.
  • the phosphor has a problem of temperature quenching in which the luminous efficiency decreases as the temperature rises.
  • the phosphor is disposed on a rotatable wheel, and by rotating the wheel, heat generated by laser excitation is diffused to suppress a rise in the temperature of the phosphor. .
  • a phosphor wheel has been developed in which a refrigerant is sealed together with a phosphor in a sealed housing provided on a rotating substrate to improve the cooling efficiency of the phosphor.
  • the phosphor portion has a sealed structure, and a cooling liquid is sealed therein.
  • the cooling liquid is vaporized by the heat generated by the excitation light, liquefied in the subsequent condensing section, and circulated in the sealed structure by centrifugal force and capillary force generated in the phosphor.
  • this cooling method is based on a phosphor wheel that rotates a phosphor provided on the wheel, and is not suitable for miniaturization. Further, in this phosphor wheel, a flow path (gas phase flow path) is provided between the condensing portion and the phosphor layer, and the light extraction efficiency may be reduced in the reflection type phosphor wheel. Furthermore, because of the rotary type, the heat-generating portion of the phosphor layer is located at the outer periphery, and the cooling portion is located at the center, which limits the degree of freedom in design.
  • the phosphor layer 11 and the coolant transport member 12 each including a plurality of phosphor particles, each having a gap therein, are stacked, and are combined with the coolant 13. , And enclosed in the housing 20.
  • the coolant 13 in the phosphor layer 11 is directly cooled by the latent heat due to the evaporation of the refrigerant 13.
  • the heat transport using latent heat has about 10 times the heat transport capacity of copper. Therefore, the cooling efficiency of the phosphor layer 11 can be improved.
  • each of the phosphor layers 11 and the refrigerant transport members 12 stacked together with the refrigerant 13 is sealed in the housing 20 while having a cavity therein.
  • the refrigerant 13 efficiently circulates through the phosphor layer 11 and the phosphor layer 11 is directly cooled by the latent heat of the evaporation of the refrigerant 13. Therefore, the cooling efficiency of the phosphor layer 11 is improved, and the heat radiation characteristics of the wavelength conversion element 1A can be improved.
  • the above-described gas-phase flow path is not provided between the light-reflection member and the reflection member, the light extraction efficiency can be improved. Furthermore, in the above-described phosphor wheel, since the refrigerant is condensed by the reflection member, light may be scattered by droplets on the reflection member. However, in this embodiment, the reflection member is different from the aggregation portion because the reflection member is different from the aggregation portion. In addition, the occurrence of light scattering by the droplet is solved.
  • the coolant 13 circulates between the phosphor layer 11 and the coolant transport member 12 by the capillary force generated by the gap between the phosphor layer 11 and the coolant transport member 12, so that the coolant 13 It is possible to circulate the refrigerant without forming the phosphor layer 11 and the refrigerant transport member 12 on the substrate. Therefore, as in the present embodiment, it is possible to configure a non-rotation type wavelength conversion element, and it is possible to reduce the size of the phosphor laser light source.
  • the wavelength conversion element 1A of the present embodiment it is possible to efficiently reduce the peak temperature of the heat spot of the phosphor layer 11 irradiated with the excitation light EL by improving the heat radiation characteristics. Therefore, the luminous efficiency of the phosphor particles constituting the phosphor layer 11 can be improved. From the above, it is possible to provide a small and high-output wavelength conversion element 1A, and a light source module 100 and a projector 1000 including the same.
  • FIG. 6 schematically illustrates an example of a cross-sectional configuration of a wavelength conversion element (wavelength conversion element 1B) according to the second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 schematically illustrates a planar configuration of the wavelength conversion element 1B illustrated in FIG. 6, and FIG. 6 illustrates a cross-sectional configuration taken along line II-II illustrated in FIG.
  • This wavelength conversion element 1B is an example of the wavelength conversion element 1 constituting the light source module (light source module 100) of the projection display device (projector 1000) as in the first embodiment.
  • the phosphor layer 31 has a smaller diameter than the refrigerant transport member 12, and the side surface of the phosphor layer 31 and the side wall of the housing 20 The difference from the first embodiment is that a space (space 32S) is provided between them.
  • the space is provided between the side surface of the phosphor layer 31 and the side wall of the housing 20, as described above.
  • the refrigerant 13 vaporized in the phosphor layer 11 is discharged as a vapor into the space 32S.
  • the vapor discharged into the space 32S releases latent heat in the refrigerant transport member 12 and is liquefied again.
  • the refrigerant 13 vaporized in the phosphor layer 31 Then, the air is discharged to the space 32S on the side surface of the phosphor layer 31 where the flow path resistance is small. That is, since the flow of the steam becomes faster, the heat transport efficiency of the refrigerant 13 is improved. Therefore, it is possible to further improve the heat radiation efficiency in the wavelength conversion element 1B.
  • FIG. 8 schematically illustrates an example of a cross-sectional configuration of a wavelength conversion element (wavelength conversion element 1C) according to the third embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 9 schematically illustrates an example of a planar configuration of the refrigerant transport member 32 illustrated in FIG. Note that the cross section of the refrigerant transport member 32 in FIG. 8 is taken along the line III-III shown in FIG.
  • This wavelength conversion element 1C is an example of the wavelength conversion element 1 constituting the light source module (light source module 100) of the projection display device (projector 1000), as in the first embodiment.
  • the phosphor layer 31 and the coolant transport member 32 stacked on each other are sealed in the housing 20 together with the coolant 13, and the coolant transport member 32 is
  • the second embodiment is different from the second embodiment in that it is constituted by a metal plate having a fine flow path 32X formed on the contact surface thereof.
  • the refrigerant transport member 32 is for transporting the refrigerant 13 to the phosphor layer 31.
  • the fine channel 32X is formed on the surface in contact with the phosphor layer 31.
  • a groove extending radially from the center to the outer periphery of the coolant transport member 32 as a flow path 32X on the surface S1 (contact surface with the phosphor layer 31) of the coolant transport member 32, for example, as shown in FIG. Are formed by fine processing.
  • the flow path 32X is formed at a width and a depth of, for example, several tens of ⁇ m, thereby generating a capillary force.
  • the flow path 32X is formed so that the capillary force of the refrigerant transport member 32 is smaller than the capillary force of the phosphor layer 31, as in the first embodiment.
  • FIG. 9 shows an example of the flow path 32 ⁇ / b> X extending radially from the center to the outer periphery of the refrigerant transport member 32, but is not limited thereto. For example, it may be formed in a lattice shape or a spiral shape.
  • a material having high wettability and high hydrophilicity for the metal plate constituting the refrigerant transport member 32.
  • Al aluminum
  • a substrate made of the inorganic material mentioned as a constituent material of the cooling medium transport member 12 such as a copper (Cu) substrate can be used. In this case, it is preferable to form a highly reflective film on the surface.
  • the metal plate having the channel 32X of a predetermined size on the surface in contact with the phosphor layer 31 can be used, as described in the second embodiment. The same effect as described above can be obtained.
  • the flow channel 32X may be formed directly in the housing 21.
  • the housing 21 also serves as a refrigerant transport member, and the refrigerant transport member 32 can be omitted. Thereby, the number of constituent members of the wavelength conversion element 1C can be reduced, and the wavelength conversion element 1C can be downsized (thinned).
  • FIG. 10 schematically illustrates a cross-sectional configuration of a wavelength conversion element 1D according to Modification 1 of the present disclosure.
  • This wavelength conversion element 1D is an example of the wavelength conversion element 1 constituting the light source module (light source module 100) of the projection display (projector 1000), as in the first embodiment.
  • the wavelength conversion element 1D of this modification is a so-called transmission type in which the fluorescence FL emitted from the phosphor layer 31 passes through the phosphor layer 31 and is extracted from the surface opposite to the surface irradiated with the excitation light EL. It is a wavelength conversion element.
  • an opening 12 ⁇ / b> H is provided in the coolant transporting member 12 in a region corresponding to a position where the phosphor layer 31 is irradiated with the excitation light EL.
  • the housing 40 is composed of a rear cover 41A and a side wall 41B, and the rear cover 41A is composed of a light transmissive material.
  • the side wall 41B may be formed using the material raised in the accommodation section 21, or may be formed using the same material as the cover glass 42 and the rear cover 41A.
  • the fluorescent light FL generated in the fluorescent material layer 31 passes through the opening 12H, passes through the rear cover 41A, and is extracted.
  • the heat radiating member 43 is provided in a region that does not hinder the extraction of the fluorescent light FL, for example, as illustrated in FIG.
  • FIG. 11 schematically illustrates a cross-sectional configuration of a wavelength conversion element 1E according to Modification 2 of the present disclosure.
  • This wavelength conversion element 1E is an example of the wavelength conversion element 1 constituting the light source module (light source module 100) of the projection display device (projector 1000), as in the first embodiment.
  • the wavelength conversion element 1E according to the present modification is a so-called transmission type wavelength conversion element, similarly to the above-described first modification, and has the same structure as that of the phosphor layer 31 as the refrigerant transport member, as in the third embodiment.
  • the difference from the first modification is that a refrigerant transport member 32 having a fine flow path 32X formed on the contact surface is used.
  • the coolant transport member 32 has an opening 32H in a region corresponding to the position where the phosphor layer 31 is irradiated with the excitation light EL, similarly to the coolant transport member 12 in the first modification.
  • the fluorescent light FL emitted from the phosphor layer 31 passes through the phosphor layer 31 and is extracted from the surface opposite to the surface irradiated with the excitation light EL. It is not necessary to have light reflectivity.
  • the refrigerant transport member 32 may be formed using a material having light transmittance, such as a glass substrate, in addition to the above materials.
  • the openings 12H and 32H are provided in the regions of the refrigerant transport members 12 and 32 corresponding to the irradiation positions of the excitation light EL to the phosphor layers 31, respectively, and the accommodating portions are provided.
  • the rear cover 41A of 41 is made of a material having optical transparency. Thereby, it becomes possible to configure the transmission type wavelength conversion elements 1D and 1E having the same effects as those of the second embodiment.
  • the surface of the rear cover 41A that engages with the openings 12H and 32H is preferably subjected to a water-repellent treatment or a hydrophilic treatment to have a water-repellent or hydrophilic property. This prevents the droplets from adhering or fogging to the rear cover 41A in the openings 12H and 32H through which the fluorescent light FL passes, thereby suppressing a decrease in the transmittance of the fluorescent light FL.
  • FIG. 12 schematically illustrates an example of a cross-sectional configuration of a wavelength conversion element (wavelength conversion element 1F) according to Modification 3 of the present disclosure.
  • FIG. 13 schematically illustrates a planar configuration of the wavelength conversion element 1F illustrated in FIG. 12, and
  • FIG. 12 illustrates a cross-sectional configuration taken along line IV-IV illustrated in FIG.
  • This wavelength conversion element 1F is an example of the wavelength conversion element 1 constituting the light source module (light source module 100) of the projection display device (projector 1000), as in the first embodiment and the like.
  • the wavelength conversion element 1F of this modification is a so-called reflection-type phosphor wheel that is rotatable about a rotation axis (for example, the axis J51).
  • the phosphor layer 61 is formed continuously in the rotation circumferential direction of the refrigerant transporting member 12 having a circular shape, for example, as shown in FIG. In other words, the phosphor layer 61 is formed, for example, in an annular shape.
  • the housing 20 of this modification is a wheel member, and the housing 20 is provided with, for example, a motor 52.
  • the motor 52 drives the wavelength conversion element 1F to rotate at a predetermined rotation speed.
  • the motor 52 drives the wavelength conversion element 1F such that the phosphor layer 61 rotates in a plane orthogonal to the irradiation direction of the excitation light EL emitted from the light source unit 110.
  • the irradiation position of the excitation light EL of the wavelength conversion element 1F temporally changes (moves) at a speed corresponding to the rotation speed in a plane orthogonal to the irradiation direction of the excitation light.
  • the phosphor wheel is disposed on the heat dissipating member 23 side in FIG.
  • the refrigerant adheres to the glass surface which is present and lowers the transmittance of the glass surface.
  • a reflecting member is provided on the heat radiating member 23 side, there is a possibility that the reflectance may decrease due to the adhesion of the refrigerant.
  • the cooling of the steam is performed at the center of rotation in consideration of the centrifugal force.
  • the area effective for cooling the steam is reduced, and it is difficult to obtain sufficient cooling efficiency. Further, since the space for the vapor passage is provided between the light emitting portion and the reflecting plate, there is a possibility that the efficiency of extracting the fluorescent light emitted from the phosphor layer may be reduced.
  • the vaporized refrigerant 13 is liquefied on the inner wall surface of the storage unit 21, so that the adhesion of the droplets to the cover glass 22 is reduced, and the transmittance of the cover glass 22 is reduced. Be improved.
  • FIG. 14 schematically illustrates an example of a cross-sectional configuration of a wavelength conversion element (wavelength conversion element 1G) according to Modification 4 of the present disclosure.
  • This wavelength conversion element 1G is an example of the wavelength conversion element 1 constituting the light source module (light source module 100) of the projection display device (projector 1000), as in the first embodiment and the like.
  • the wavelength conversion element 1G of this modification is a so-called transmissive phosphor wheel that can rotate about a rotation axis (for example, the axis J51).
  • the opening 62H is provided in the coolant transporting member 62 in a region corresponding to the position where the phosphor layer 61 is irradiated with the excitation light EL, similarly to the coolant transporting member 12 in the first variation.
  • the housing 40 for enclosing the phosphor layer 61 and the refrigerant transport member 62 has the same configuration as that of the first modification, and the rear cover 41A is made of a light-transmitting material.
  • the cooling unit integrated with the opening 62H in other words, the surface of the rear cover 41A that is in contact with the opening 62H is subjected to a water-repellent treatment or a hydrophilic treatment to have a water-repellent or hydrophilic property. This makes it possible to suppress a decrease in the transmittance of the fluorescent light FL that passes through the opening 62H.
  • the present technology can be applied to a rotation type wavelength conversion element, and can improve cooling efficiency and light extraction efficiency.
  • FIG. 15 schematically illustrates an example of a cross-sectional configuration of a wavelength conversion element (wavelength conversion element 1H) according to Modification Example 5 of the present disclosure.
  • This wavelength conversion element 1H is an example of the wavelength conversion element 1 constituting the light source module (light source module 100) of the projection display device (projector 1000), as in the first embodiment and the like.
  • the wavelength conversion element 1H of this modification is, for example, a so-called transmission type wavelength conversion element similar to the wavelength conversion element 1D shown in the first modification, and is a back surface of the housing 40 (specifically, a back surface of the rear cover 41A). ) Is provided with a housing section 44 housing the light source section 110. That is, the wavelength conversion element 1H is integrated with the light source unit 110.
  • the housing section 44 housing the light source section 110 is provided on the back surface of the rear cover 41A.
  • the light source unit 110 is a solid-state light emitting element that emits light of a predetermined wavelength, and uses a semiconductor laser element that oscillates excitation light EL (for example, blue laser light with a wavelength of 445 nm or 455 nm).
  • the housing portion 44 is made of, for example, aluminum, copper, stainless steel, low-carbon steel, or an alloy thereof, as in the housing portion 21.
  • the excitation light EL is focused to a predetermined spot diameter and emitted toward the phosphor layer 31. It is preferable to arrange a lens.
  • the accommodating section 44 accommodating the light source section 110 is disposed on the rear surface of the rear cover 41A, and is integrated with the light source section 110. Accordingly, in addition to the effects of the second embodiment, the light-collecting optical system 114 can be compared with a case where the light source units 110 are independently arranged, for example, as in the light source module 100A shown in FIG. There is an effect that it is possible to reduce the number of constituent lenses.
  • FIG. 16 schematically illustrates an example of a cross-sectional configuration of a wavelength conversion element (wavelength conversion element 1I) according to Modification 6 of the present disclosure.
  • This wavelength conversion element 1I is an example of the wavelength conversion element 1 included in the light source module (light source module 100) of the projection display device (projector 1000), as in the first embodiment and the like.
  • the wavelength conversion element 1I of this modification is a so-called reflective phosphor wheel that can rotate around the rotation axis (for example, the axis J51) shown in Modification 3 above.
  • the third embodiment is different from the third modification in that the second embodiment has a slope.
  • a space (space 62S) is provided between the outer periphery of the phosphor layer 61 and the side wall 21W of the housing 21.
  • the side wall 21W of the storage section 21 is inclined, it is possible to control the moving direction of the refrigerant sealed in the housing 20 using the rotational centrifugal force.
  • the space 62S is provided between the outer periphery of the phosphor layer 61 and the side wall 21W, so that the flow of the refrigerant (vapor) vaporized in the phosphor layer 61 is increased. Therefore, the refrigerant can be efficiently moved to the refrigerant transport member 12 side, and the cooling efficiency and the light extraction efficiency can be further improved.
  • the configuration of this modification can be applied to a so-called transmission type phosphor wheel, such as a wavelength conversion element 1J shown in FIG. 17, and a reflection type phosphor wheel (wavelength conversion element 1I). Similarly to the above, the cooling efficiency and the light extraction efficiency can be further improved.
  • FIG. 18 schematically illustrates an example of a cross-sectional configuration of a wavelength conversion element (wavelength conversion element 1K) according to Modification 7 of the present disclosure.
  • This wavelength conversion element 1K is an example of the wavelength conversion element 1 constituting the light source module (light source module 100) of the projection display device (projector 1000), as in the first embodiment and the like.
  • the wavelength conversion element 1K of the present modification is different from the first embodiment in that the outer wall and the back surface of the housing 20 are covered with the cooling member 24.
  • the outer wall and the back surface of the housing 20 are covered with the cooling member 24 as described above.
  • the cooling member 24 is made of, for example, a metal such as copper (Cu), aluminum (Al), molybdenum (Mo), or tungsten (W), or an alloy containing the above metal.
  • the cooling member 24 is made of ceramics such as silicon carbide (SiC) or aluminum nitride (AlN), or a metal mixture containing the above ceramic material.
  • the outer wall and the back surface of the housing 20 are covered with the cooling member 24, and therefore, similar to the case where the heat dissipating member 23 is provided as in the first embodiment and the like.
  • the refrigerant in the storage section 21 can be changed in phase from vapor to liquid.
  • the wavelength conversion in which the phosphor layer 11 formed as an open-cell porous layer and the refrigerant transport member 12 are sealed in the housing 20 is used.
  • the element 1 the wavelength conversion elements 1A to 1K
  • the phosphor layer 11 is in contact with or bonded to at least the cover glass 22.
  • the wavelength conversion elements 1L to 1N of the present embodiment will be described for each configuration.
  • FIG. 19 schematically illustrates an example of a cross-sectional configuration of a wavelength conversion element (a wavelength conversion element 1L) according to the fourth embodiment of the present disclosure.
  • This wavelength conversion element 1L is an example of the wavelength conversion element 1 constituting the light source module (light source module 100) of the projection display device (projector 1000) as in the first embodiment and the like.
  • the wavelength conversion element 1L is a so-called reflection type wavelength conversion element like the wavelength conversion elements 1A to 1C and the like.
  • the phosphor layer 31 of the wavelength conversion element 1L has a smaller diameter than the refrigerant transport member 12, similarly to the wavelength conversion element 1B in the second embodiment, and the side surface of the phosphor layer 31 and the A space (space 32S) is provided between the side walls.
  • the phosphor layer 31 has a pair of opposing surfaces (a surface 31S1 (first surface) and a surface 31S2 (second surface)).
  • the surface 31S1 is on the cover glass 22, and the surface 31S2 is a refrigerant transport member. 12 respectively.
  • the surface 31S1 is a flat surface or, as shown in FIG.
  • the 20 has a convex portion 31X on a part of the surface 31S1, and the entire surface 31S1 of the phosphor layer 31 or at least a part (convex portion).
  • the part 3X) is in contact with or joined to the surface 22S of the cover glass 22.
  • contact means a state in which a plurality of phosphor particles constituting a phosphor layer 31 described later are in contact with the cover glass 22.
  • “Joining” refers to a state in which the surface molecules of the phosphor particles and at least a part of the surface molecules of the cover glass are connected and integrated by a molecular bond such as a covalent bond, an ionic bond, or a metal bond, or the phosphor particles and the cover It means a state in which glass and a binder material such as a glass material and a resin material are combined and integrated.
  • FIG. 21A is an enlarged view of a contact portion when the entire surface 31S1 of the phosphor layer 31 is in contact with the surface 22S of the cover glass 22.
  • FIG. 21B is an enlarged view of a contact portion when the projection 31X of the surface 31S1 of the phosphor layer 31 is in contact with the surface 22S of the cover glass 22.
  • the phosphor layer 31 includes a plurality of phosphor particles (phosphor particles 31A), and the plurality of phosphor particles 31A are preferably in contact with or joined to the surface 22S of the cover glass 22. Also, as shown in FIG.
  • the convex portion 31X formed on the surface 31S1 of the phosphor layer 31 contacts or joins the surface 22S of the cover glass 22 the convex portion 31X emits light from the phosphor layer 31. It is preferable to match the region, that is, the irradiation position (light emitting portion) of the excitation light EL. This prevents the droplets from adhering to the surface 22S of the cover glass 22 and prevents light scattering by the droplets.
  • FIG. 19 shows an example in which the surface 31S1 of the phosphor layer 31 and the surface 22S of the cover glass 22 are in contact with or joined to each other, and the surface 31S2 of the phosphor layer 31 faces the refrigerant transport member 12.
  • the surface 31S2 of the phosphor layer 31 and the bottom surface (the surface 21S; another surface) of the housing 21 may be in contact with or joined to each other.
  • the wavelength conversion element 1L of the present embodiment can be applied to a so-called reflection-type phosphor wheel that can rotate around a rotation axis (for example, the axis J51). .
  • FIG. 24 schematically illustrates an example of a cross-sectional configuration of a wavelength conversion element (wavelength conversion element 1M) according to the fourth embodiment of the present disclosure.
  • This wavelength conversion element 1M is an example of the wavelength conversion element 1 constituting the light source module (light source module 100) of the projection display device (projector 1000), as in the first embodiment and the like.
  • the wavelength conversion element 1M is a so-called transmission type wavelength conversion element like the wavelength conversion elements 1D and 1E.
  • the phosphor layer 31 of the wavelength conversion element 1M has a smaller diameter than the coolant transport member 12, similarly to the wavelength conversion element 1D in the first modification, and the gap between the side surface of the phosphor layer 31 and the side wall of the housing 40 is different. A space (space 32S) is provided between them.
  • the coolant transport member 12 is provided with an opening 12H in a region corresponding to a position where the phosphor layer 31 is irradiated with the excitation light EL.
  • the surface 31S1 and the surface 42S of the cover glass 42 are in contact with or joined to each other, and the surface 31S2 is also in contact with or joined to the bottom surface (the surface 41S) of the housing portion 41 (specifically, the rear cover 41A). are doing.
  • the surface 31S1 of the phosphor layer 31 and the surface 42S of the cover glass 42 are in contact with or joined to each other, and the surface 31S2 of the phosphor layer 31 irradiates the phosphor layer 31 with the excitation light EL. It is in contact with or joined to the surface 41S of the rear cover 41A via an opening 12H provided in a region corresponding to the position.
  • FIG. 24 shows an example in which the excitation light EL is incident from the rear cover 41A side and the fluorescent light FL is emitted from the cover glass 42 side, but is not limited thereto.
  • the excitation light EL may be incident from the cover glass 42 side
  • the fluorescent light FL may be emitted from the rear cover 41A side.
  • the wavelength conversion element 1M of the present embodiment can be applied to a so-called transmission type phosphor wheel that can rotate around a rotation axis (for example, the axis J51).
  • the wavelength conversion element 1M of the present embodiment may have a configuration in which a housing section 44 housing the light source section 110 is provided on the rear surface of the rear cover 41A.
  • the wavelength conversion element 1 (for example, the wavelength conversion element) using the ceramics sintered body or the refrigerant transporting member (for example, the refrigerant transporting member 12) formed of a sintered metal or a porous metal.
  • the refrigerant transport member may be configured using, for example, the following materials.
  • FIG. 27 schematically illustrates an example of a cross-sectional configuration of a wavelength conversion element (wavelength conversion element 1N) according to the fourth embodiment of the present disclosure.
  • This wavelength conversion element 1N is, for example, a reflection-type wavelength conversion element in which the refrigerant transport member 72 is configured using a plurality of particles 72A having light reflectivity.
  • the light-reflective particles 72A include metals such as barium sulfate (BaSO 4 ), titanium oxide (TiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), and glass-coated aluminum.
  • the plurality of particles 72A are localized in contact with the inner wall of the housing 20, specifically, the surface 21S and the side wall 21W of the housing 21 and the surface 22S of the cover glass 22.
  • a space 32 ⁇ / b> S is provided in the center of the housing 20.
  • the refrigerant 13 is circulated to the phosphor layer 31 through a gap inside the refrigerant transport member 72 provided along the inner wall of the housing 20, and the refrigerant 13 vaporized in the phosphor layer 31 is located at the center of the housing 20. It is discharged to the formed space 32S.
  • the wavelength conversion element 1N of the present embodiment can configure a transmission-type wavelength conversion element by configuring the refrigerant transport member 72 using light-transmitting particles.
  • the particles having optical transparency include SiO 2 -based glass and alumina (Al 2 O 3 ).
  • the surface 42S of the cover glass 42 and the surface 41S of the rear cover 41A are provided on the surface 42S of the cover glass 42 instead of the phosphor particles 32A constituting the phosphor layer 31.
  • the particles constituting the refrigerant transport member 72 may be in contact with each other.
  • the refrigerant transport member 72 may be configured using a fibrous structure 72B in addition to the plurality of particles 72A.
  • FIG. 28 schematically illustrates a cross-sectional configuration of a wavelength conversion element 1 ⁇ / b> N including a refrigerant transport member 72 formed of a fibrous structure 72 ⁇ / b> B.
  • the material of the fibrous structure 72B include metal such as stainless steel, resin, glass and ceramics.
  • a wavelength conversion element 1 for example, a wavelength conversion element 1A
  • the refrigerant 13 that has taken heat from the phosphor layer 11 and vaporized may liquefy and adhere as droplets when coming into contact with the cover glass 22. These droplets act as scatterers when the excitation light EL and the fluorescent light FL pass through the cover glass 22, and may reduce the utilization efficiency of the excitation light EL and the fluorescent light FL.
  • the wavelength conversion elements 1L to 1N of the present embodiment at least a part of the surface 31S1 of the phosphor layer 31 and the surface 21S of the cover glass 22 (or the surface 42S of the cover glass 42). They were in contact or joined. This prevents the excitation light EL and the fluorescence FL from adhering to the droplet on the optical path.
  • FIG. 29 is a characteristic diagram showing the relationship between the excitation light amount (W) of the wavelength conversion element 1L and the fluorescence output (W), for example.
  • W excitation light amount
  • W fluorescence output
  • FIG. 29 shows the relationship between the amount of excitation light of the wavelength conversion element 1A and the fluorescence output in the first embodiment.
  • the surface 31S1 of the phosphor layer 31 and the surface 22S of the cover glass 22 are different.
  • a decrease in the fluorescence output (W) due to a certain amount of excitation light (W) was not confirmed. That is, in the wavelength conversion elements 1L to 1N of the present embodiment, it is possible to prevent a reduction in light use efficiency.
  • the refrigerant transport member 72 is configured by using a plurality of particles 72A having light reflectivity or light transmissivity or a fibrous structure 72B. Further, the coolant transport member 72 is arranged along the inner wall of the housing 20. Thereby, in addition to the above-described effects, it is possible to reduce a performance difference due to a posture such as an angle.
  • FIG. 30 is a schematic diagram illustrating another example (light source module 100B) of the light source module 100A described in the first embodiment.
  • the light source module 100B is used, for example, as the light source module 100 of the projector 1000 shown in FIG.
  • the light source module 100B includes the wavelength conversion element 1, the light source unit 110, the dichroic mirror 115, and the light condensing optical system 114.
  • Each of the members constituting the light source module 100C receives light (combined light Lw) emitted from the wavelength conversion element 1 in the order of the condensing optical system 114, the ⁇ wavelength plate 113, and the PBS 112 from the wavelength conversion element 1 side. It is located on the optical path.
  • the light source unit 110 is arranged in a direction orthogonal to the optical path of the multiplexed light Lw and at a position where the excitation light EL is reflected toward the wavelength conversion element 1 by the dichroic mirror 115.
  • FIG. 30 is a schematic diagram illustrating another example (light source module 100C) of the light source module 100A described in the first embodiment.
  • the light source module 100C is used, for example, as the light source module 100 of the projector 1000 shown in FIG.
  • the light source module 100 ⁇ / b> C includes the wavelength conversion element 1, the light source unit 110, the dichroic mirror 115, the ⁇ ⁇ wavelength plate 113, and the light collecting optical system 114.
  • the members constituting the light source module 100C include light (combined light Lw) emitted from the wavelength conversion element 1 in the order of the condensing optical system 114, the quarter-wave plate 113, and the dichroic mirror 115 from the wavelength conversion element 1 side. ) On the optical path.
  • a dichroic mirror 116 is further disposed on the front surface of the wavelength conversion element 1 (for example, on the cover glass 22), so that a part of the excitation light EL (blue light) is reflected. The reflected excitation light EL (blue light) is combined with the fluorescent light FL (yellow light) to generate white light.
  • FIG. 32 is a schematic diagram illustrating another example (light source module 100D) of the light source module 100A described in the first embodiment.
  • the light source module 100D is used, for example, as the light source module 100 of the projector 1000 shown in FIG.
  • the light source module 100D includes the above-described wavelength conversion element 1 (for example, the wavelength conversion element 1A), a diffusion plate 621, a light source section 610 that emits excitation light or laser light, lenses 612 to 615, a dichroic mirror 616, And a mirror 617.
  • the diffusion plate 621 is rotatably supported by a shaft J621.
  • the light source unit 610 has a first laser group 610A and a second laser group 610B.
  • the first laser group 610A is a semiconductor laser element 611A that oscillates excitation light (for example, a wavelength of 445 nm or 455 nm), and the second laser group 610B is a semiconductor laser element 611B that oscillates a blue laser light (for example, a wavelength of 465 nm). It is one that is arranged in plural.
  • the excitation light oscillated from the first laser group 610A is referred to as EL1
  • the blue laser light oscillated from the second laser group 610B (hereinafter, simply referred to as blue light) is referred to as EL2.
  • the wavelength conversion element 1 is disposed such that the excitation light EL1 that has transmitted through the lens 612, the dichroic mirror 616, and the lens 613 from the first laser group 610A in order is incident on the phosphor layer 11. ing.
  • the fluorescent light FL from the wavelength conversion element 1 is reflected by the dichroic mirror 616, and then passes through the lens 614 to the outside, that is, to the illumination optical system 200.
  • the diffusion plate 621 diffuses the blue light EL2 from the second laser group 610B via the reflection mirror 617.
  • the blue light EL2 diffused by the diffusion plate 621 passes through the lens 615 and the dichroic mirror 616, and then passes through the lens 614 to the outside, that is, to the illumination optical system 200.
  • FIG. 33 is a schematic diagram illustrating an example of the configuration of a transmission type 3LCD type projection display device (projector 1000) that performs light modulation by a transmission type liquid crystal panel.
  • the projector 1000 includes, for example, a light source module 100, an image generation system 700 having an illumination optical system 710 and an image generation unit 730, and a projection optical system 800.
  • the illumination optical system 710 includes, for example, an integrator element 711, a polarization conversion element 712, and a condenser lens 713.
  • the integrator element 711 includes a first fly-eye lens 711A having a plurality of microlenses arranged two-dimensionally and a second fly-eye having a plurality of microlenses arranged one by one corresponding to each of the microlenses.
  • An eye lens 711B is included.
  • the light (parallel light) incident on the integrator element 711 from the light source module 100 is divided into a plurality of light beams by the microlenses of the first fly-eye lens 711A, and is coupled to the corresponding microlenses of the second fly-eye lens 711B. Imaged.
  • Each of the microlenses of the second fly-eye lens 711B functions as a secondary light source, and irradiates the polarization conversion element 712 with a plurality of parallel lights having uniform brightness as incident light.
  • the integrator element 711 has a function of adjusting incident light emitted from the light source module 100 to the polarization conversion element 712 into a uniform luminance distribution as a whole.
  • the polarization conversion element 712 has a function of making the polarization state of incident light incident via the integrator element 711 and the like uniform.
  • the polarization conversion element 712 emits outgoing light including blue light Lb, green light Lg, and red light Lr via, for example, a lens disposed on the light emitting side of the light source module 100.
  • the illumination optical system 710 further includes a dichroic mirror 714 and a dichroic mirror 715, a mirror 716, a mirror 717 and a mirror 718, a relay lens 719 and a relay lens 720, a field lens 721R, a field lens 721G and a field lens 721B, and an image generation unit 730.
  • a dichroic mirror 714 and a dichroic mirror 715 a mirror 716, a mirror 717 and a mirror 718, a relay lens 719 and a relay lens 720, a field lens 721R, a field lens 721G and a field lens 721B, and an image generation unit 730.
  • a dichroic prism 732 Of liquid crystal panels 731R, 731G and 731B, and a dichroic prism 732.
  • the dichroic mirror 714 and the dichroic mirror 715 have a property of selectively reflecting color light in a predetermined wavelength range and transmitting light in other wavelength ranges.
  • the dichroic mirror 714 selectively reflects the red light Lr.
  • the dichroic mirror 715 selectively reflects the green light Lg among the green light Lg and the blue light Lb transmitted through the dichroic mirror 714.
  • the remaining blue light Lb passes through the dichroic mirror 715.
  • the light for example, white combined light Lw
  • the light for example, white combined light Lw
  • the separated red light Lr is reflected by the mirror 716, collimated by passing through the field lens 721R, and then enters the liquid crystal panel 731R for modulation of red light.
  • the green light Lg is collimated by passing through the field lens 721G, and then enters the liquid crystal panel 731G for modulating the green light.
  • the blue light Lb is reflected by the mirror 717 through the relay lens 719, and further reflected by the mirror 718 through the relay lens 720.
  • the blue light Lb reflected by the mirror 718 is collimated by passing through the field lens 721B, and then enters the liquid crystal panel 731B for modulating the blue light Lb.
  • the liquid crystal panels 731R, 731G, and 731B are electrically connected to a signal source (not shown) (not shown) that supplies an image signal including image information.
  • the liquid crystal panels 731R, 731G, and 731B modulate incident light for each pixel based on the supplied image signals of each color, and generate a red image, a green image, and a blue image, respectively.
  • the modulated light of each color (formed image) enters the dichroic prism 732 and is synthesized.
  • the dichroic prism 732 superimposes and combines the light of each color that has entered from three directions, and emits the light toward the projection optical system 800.
  • the projection optical system 800 has, for example, a plurality of lenses and the like.
  • the projection optical system 800 enlarges the light emitted from the image generation system 700 and projects it on the screen 500.
  • the first to fourth embodiments and the first to seventh modifications can be combined with each other.
  • the wavelength conversion element 1 (the wavelength conversion elements 1A to 1N), the light source module 100, and the like according to the present technology may be used in a device that is not a projection display device.
  • the light source module 100 of the present disclosure may be used for lighting purposes, and is applicable to, for example, a headlight of a car or a light source for lighting up.
  • a housing includes a plurality of phosphor particles, a phosphor layer having a void therein, a coolant that cools the phosphor layer, and a coolant that is provided in contact with the phosphor layer, and a coolant is provided. Since the refrigerant transport member that circulates the air is sealed, the phosphor layer is efficiently cooled by the refrigerant. Therefore, the heat radiation characteristics of the wavelength conversion element can be improved.
  • the effects described here are not necessarily limited, and may be any of the effects described in the present disclosure.
  • a phosphor layer including a plurality of phosphor particles and having a void inside, A refrigerant for cooling the phosphor layer, A refrigerant transport member provided in contact with the phosphor layer and circulating the refrigerant, A wavelength conversion element comprising: a housing for enclosing the phosphor layer, the refrigerant, and the refrigerant transport member.
  • the refrigerant circulates by capillary force generated in the phosphor layer and the refrigerant transport member, The wavelength conversion element according to (1), wherein a capillary force in the phosphor layer is larger than a capillary force in the refrigerant transport member.
  • the phosphor layer and the refrigerant transport member each have an open-cell porous structure, The wavelength conversion element according to any one of (1) to (8), wherein the average pore diameter of the phosphor layer is smaller than the average pore diameter of the refrigerant transport member.
  • the phosphor layer is disposed on one surface side having a light transmitting property of the housing, The wavelength conversion element according to any one of (12) to (15), wherein the refrigerant transport member is disposed on another surface of the housing facing the one surface.
  • the refrigerant transport member has an opening, The wavelength conversion element according to (16), wherein the other surface of the housing that engages with the opening has water repellency or hydrophilicity.
  • Equation 1 P ⁇ head difference R 0 (mmH 2 O) (1) (R 0 : distance from the light emitting portion in the phosphor layer to the inner side wall of the housing)
  • the phosphor layer has a first surface facing the one surface and a second surface facing the first surface, and at least a part of the first surface is in contact with the one surface.
  • the wavelength conversion element according to any one of (12) to (18), which is bonded is bonded.
  • the phosphor layer has a first surface facing the one surface and a second surface facing the first surface, At least a portion of the first surface contacts or joins the one surface, The wavelength conversion element according to any one of (13) to (22), wherein at least a part of the second surface is in contact with or bonded to the other surface.
  • the refrigerant transport member has an opening, The wavelength conversion element according to (23), wherein the second surface is in contact with or bonded to the other surface via the opening.
  • a light source section A wavelength conversion element that emits fluorescence when excited by excitation light from the light source unit, The wavelength conversion element, A phosphor layer including a plurality of phosphor particles and having a void inside, A refrigerant for cooling the phosphor layer, A refrigerant transport member provided in contact with the phosphor layer and circulating the refrigerant, A light source module comprising: a housing for enclosing the phosphor layer, the refrigerant, and the refrigerant transport member.
  • a light source module A light modulation element that modulates light emitted from the light source module, Having a projection optical system for projecting light from the light modulation element, The light source module, A light source section, A wavelength conversion element that emits fluorescence when excited by excitation light from the light source unit, The wavelength conversion element, A phosphor layer including a plurality of phosphor particles and having a void inside, A refrigerant for cooling the phosphor layer, A refrigerant transport member provided in contact with the phosphor layer and circulating the refrigerant, A projection type display device comprising: a phosphor layer, a housing for enclosing the refrigerant and the refrigerant transport member.

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Abstract

本開示の一実施形態の波長変換素子は、複数の蛍光体粒子を含み、内部に空隙を有する蛍光体層と、蛍光体層を冷却する冷媒と、蛍光体層に接して設けられると共に、冷媒を循環させる冷媒輸送部材と、蛍光体層、冷媒および冷媒輸送部材を封入する筐体とを備える。

Description

波長変換素子および光源モジュールならびに投射型表示装置
　本開示は、蛍光体粒子を用いた波長変換素子および光源モジュールならびにこれを備えた投射型表示装置に関する。
　一般的な蛍光体光源では、蛍光体をホイール上に固定し、そのホイールを回転させることでレーザ照射により発生する熱を放熱する方式が用いられている。更に、例えば特許文献１では、回転基板上に設けられた密封筐体内に蛍光体と共に冷媒を封入することで蛍光体の冷却効率を向上させる蛍光体ホイールが開示されている。
特開２０１７－２７６８５号公報
　このように、蛍光体を光源とする波長変換素子では蛍光体の冷却効率、即ち、放熱特性の向上が求められている。
　放熱特性を向上させることが可能な波長変換素子および光源モジュールならびに投射型表示装置を提供することが望ましい。
　本開示の一実施形態の波長変換素子は、複数の蛍光体粒子を含み、内部に空隙を有する蛍光体層と、蛍光体層を冷却する冷媒と、蛍光体層に接して設けられると共に、冷媒を循環させる冷媒輸送部材と、蛍光体層、冷媒および冷媒輸送部材を封入する筐体とを備えたものである。
　本開示の一実施形態の光源モジュールは、光源部と、光源部からの励起光により励起されて蛍光を発する波長変換素子として、上記本開示の一実施形態の波長変換素子を備えたものである。
　本開示の一実施形態の投射型表示装置は、波長変換素子を有する光源モジュールと、光源モジュールから射出される光を変調する光変調素子と、光変調素子からの光を投射する投射光学系とを備えるものである。この投射型表示装置に搭載された光源モジュールは、上記本開示の一実施形態の光源モジュールと同一の構成要素を有している。
　本開示の一実施形態の波長変換素子および一実施形態の光源モジュールならびに一実施形態の投射型表示装置では、複数の蛍光体粒子を含み、内部に空隙を有する蛍光体層と、蛍光体層を冷却する冷媒と、蛍光体層に接して設けられると共に、冷媒を循環させる冷媒輸送部材とを筐体に封入する。これにより、冷媒が蛍光体層内に効率よく循環する。
本開示の第１の実施の形態に係る波長変換素子の構成の一例を表す断面模式図である。 図１に示した波長変換素子の平面模式図である。 蛍光体層の製造工程の流れ図である。 図１に示した波長変換素子を有する光源モジュールの構成の一例を表す概略図である。 図４に示した光源モジュールを備えたプロジェクタの構成の一例を表す概略図である。 本開示の第２の実施の形態に係る波長変換素子の構成の一例を表す断面模式図である。 図６に示した波長変換素子の平面模式図である。 本開示の第３の実施の形態に係る波長変換素子の構成の一例を表す断面模式図である。 図８に示した冷媒輸送部材の一例を表す平面模式図である。 本開示の変形例１に係る波長変換素子の構成の一例を表す断面模式図である。 本開示の変形例２に係る波長変換素子の構成の一例を表す断面模式図である。 本開示の変形例３に係る波長変換素子の構成の一例を表す断面模式図である。 図１２に示した波長変換素子の平面模式図である。 本開示の変形例４に係る波長変換素子の構成の一例を表す断面模式図である。 本開示の変形例５に係る波長変換素子の構成の一例を表す断面模式図である。 本開示の変形例６に係る波長変換素子の構成の一例を表す断面模式図である。 本開示の変形例６に係る波長変換素子の構成の他の例を表す断面模式図である。 本開示の変形例７に係る波長変換素子の構成の一例を表す断面模式図である。 本開示の第４の実施の形態に係る波長変換素子の構成の一例を表す断面模式図である。 図１９に示した波長変換素子の要部の構成の他の例を表す模式図である。 図１９に示した波長変換素子の要部の構成の拡大模式図である。 図２０に示した波長変換素子の要部の構成の拡大模式図である。 図１９に示した波長変換素子の構成の他の例を表す断面模式図である。 図１９に示した波長変換素子の構成の他の例を表す断面模式図である。 本開示の第４の実施の形態に係る波長変換素子の構成の他の例を表す断面模式図である。 図２４に示した波長変換素子の構成の他の例を表す断面模式図である。 図２４に示した波長変換素子の構成の他の例を表す断面模式図である。 本開示の第４の実施の形態に係る波長変換素子の構成の他の例を表す断面模式図である。 図２７に示した波長変換素子の構成の他の例を表す断面模式図である。 本開示の波長変換素子の励起光量と蛍光出力との関係を表す特性図である。 図１等に示した波長変換素子を有する光源モジュールの構成の他の例を表す概略図である。 図１等に示した波長変換素子を有する光源モジュールの構成の他の例を表す概略図である。 図１等に示した波長変換素子を有する光源モジュールの構成の他の例を表す概略図である。 図４等に示した光源モジュールを備えたプロジェクタの構成の一例を表す概略図である。
　以下、本開示における実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明は本開示の一具体例であって、本開示は以下の態様に限定されるものではない。また、本開示は、各図に示す各構成要素の配置や寸法、寸法比等についても、それらに限定されるものではない。なお、説明する順序は、下記の通りである。
　１．第１の実施の形態
　　（積層された蛍光体層および冷媒輸送部材を冷媒と共に筐体に封入した例）
　　１－１．波長変換素子の構成
　　１－２．光源モジュールの構成
　　１－３．プロジェクタの構成
　　１－４．作用・効果
　２．第２の実施の形態
　　（冷媒輸送部材に積層された蛍光体層の側面と筐体の側面との間に空間を設けた例）
　３．第３の実施の形態
　　（蛍光体層との積層面に流路を有する冷媒輸送部材を用いた例）
　４．変形例
　　４－１．変形例１
　　（連泡式の多孔質構造を有する冷媒輸送部材を用いた透過型の波長変換素子の例）
　　４－２．変形例２
　　（蛍光体層との積層面に流路を有する冷媒輸送部材を用いた透過型の波長変換素子の例）
　　４－３．変形例３
　　（回転軸を中心に回転可能な反射型の波長変換素子の例）
　　４－４．変形例４
　　（回転軸を中心に回転可能な透過型の波長変換素子の例）
　　４－５．変形例５
　　（収容部の背面にさらに光源を配置した例）
　　４－６．変形例６
　　（収容部の側壁を傾斜面とした例）
　　４－７．変形例７
　　（収容部をさらに冷却部材で覆った例）
　５．第４の実施の形態
　　（蛍光体層とカバーガラスとが接触または接合している例）
　　５－１．反射型波長変換素子での構成
　　５－２．透過型波長変換素子での構成
　　５－３．その他の構成
　　５－４．作用・効果
　６．変形例（光源モジュールおよびプロジェクタの他の例）
＜１．第１の実施の形態＞
　図１は、本開示の第１の実施の形態に係る波長変換素子（波長変換素子１Ａ）の断面構成の一例を模式的に表したものである。図２は、図１に示した波長変換素子１Ａの平面構成を模式的に表したものであり、図１は、図２に示したＩ－Ｉ線における断面構成を表している。この波長変換素子１Ａは、例えば、後述する投射型表示装置（プロジェクタ１０００）の光源モジュール（光源モジュール１００）を構成する波長変換素子１（図４，５参照）の一例である。本実施の形態の波長変換素子１Ａは、互いに積層された蛍光体層１１および冷媒輸送部材１２が、冷媒１３と共に筐体２０内に封入された構成を有し、蛍光体層１１が冷媒１３の気化潜熱により直接冷却されるものである。
（１－１．波長変換素子の構成）
　本実施の形態の波長変換素子１Ａは、上記のように、蛍光体層１１と冷媒輸送部材１２とが積層され、冷媒１３と共に筐体２０内に封入され、蛍光体層１１が冷媒１３の気化潜熱により直接冷却されるいわゆる二相式冷却構造を有するものである。筐体２０は、例えば、蛍光体層１１、冷媒輸送部材１２および冷媒１３を収容する収容部２１と、光透過性を有すると共に、収容部２１と組み合わせることで収容部２１の内部空間を密封するカバーガラス２２とから構成されている。筐体２０には、さらに収容部２１の背面に放熱部材２３が配設されている。
　蛍光体層１１は、複数の蛍光体粒子を含むものである。蛍光体層１１は、例えば連泡式の多孔質層として形成されていることが好ましい。その孔の大きさ（平均気孔径）は、詳細は後述するが、同じく連泡式の多孔質層として形成される冷媒輸送部材１２の平均気孔径よりも小さいことが好ましく、例えば１０μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましい。蛍光体層１１は、例えば、プレート状に形成されていることが好ましく、例えば、所謂セラミックス蛍光体やバインダ式の多孔質蛍光体によって構成されている。
　蛍光体粒子は、後述する光源部１１０から照射される励起光ＥＬを吸収して蛍光ＦＬを発する粒子状の蛍光体である。蛍光体粒子としては、例えば、青色波長域（例えば４００ｎｍ～４７０ｎｍ）のレーザ光により励起されて黄色の蛍光（赤色波長域から緑色波長域の間の波長域の光）を発する蛍光物質が用いられている。このような蛍光物質として、例えばＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系材料が挙げられる。蛍光体粒子の平均粒径は、例えば、１０μｍ以上１００μｍ以下である。蛍光体層１１は、さらに、量子ドット等の半導体ナノ粒子や有機色素等を含んでいてもよい。
　冷媒輸送部材１２は、冷媒１３を蛍光体層１１へ運ぶためのものである。冷媒輸送部材１２は、蛍光体層１１と同様に、連泡式の多孔質層として形成されていることが好ましい。冷媒輸送部材１２の平均気孔径は、蛍光体層１１の平均気孔径よりも大きいことが好ましい。
　本実施の形態の波長変換素子１Ａは、励起光ＥＬの照射によって蛍光体層１１で発せられた蛍光ＦＬを、励起光ＥＬの入射方向と、例えば同一方向に反射して取り出す、所謂反射型の波長変換素子である。このため、冷媒輸送部材１２は、さらに光反射性を有することが好ましく、例えば金属材料やセラミックス材料等の無機材料を用いることが好ましい。冷媒輸送部材１２の構成材料としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ），銅（Ｃｕ），モリブデン（Ｍｏ），タングステン（Ｗ），コバルト（Ｃｏ），クロム（Ｃｒ），白金（Ｐｔ），タンタル（Ｔａ），リチウム（Ｌｉ），ジルコニウム（Ｚｒ），ルテニウム（Ｒｕ），ロジウム（Ｒｈ）またはパラジウム（Ｐｄ）等の単体金属、またはこれらを１種以上含む合金が挙げられる。冷媒輸送部材１２は、例えば上記材料からなる、セラミックス焼結体、焼結金属またはポーラス金属によって構成されている。
　冷媒１３は、例えば図１に示したように、蛍光体層１１と冷媒輸送部材１２との間を循環して、励起光ＥＬの照射によって加熱された蛍光体粒子を冷却するためのものである。冷媒１３は、例えば潜熱が大きな液体を用いることが好ましい。また、冷媒１３は、蛍光体層１１および冷媒輸送部材１２内部に形成されている空隙を介して循環するため、粘度が低いことが好ましい。具体的な冷媒１３としては、例えば水、アセトン、メタノール、ナフタリンおよびベンゼン等が挙げられる。
　筐体２０は、一の面が光透過性を有する材料により構成され、内部に密閉された空間を形成可能なものである。筐体２０は、蛍光体層１１、冷媒輸送部材１２および冷媒１３を収容する収容部２１と、収容部２１と組み合わせることで密閉された空間を形成するカバーガラス２２とから構成されている。このカバーガラス２２によって形成される面が上記一の面に相当する。蛍光体層１１および冷媒輸送部材１２は、蛍光体層１１がカバーガラス２２側に面するように収容部２１に収容されている。筐体２０は、例えば以下の材料を用いて構成されている。収容部２１には、例えばアルミニウム、銅、ステンレス、低炭素鋼およびそれらの合金材料等が用いられている。カバーガラス２２には、ガラス基板の他、例えばソーダガラス、石英、サファイアガラスおよび水晶等が用いられている。また、光源部１１０から出射されるレーザ光の出力が低い場合には、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、シリコーン樹脂、ポリカーボネートおよびアクリル等の樹脂等を用いることができる。
　筐体２０の一の面とは反対側の面、即ち、収容部２１の背面には、放熱部材２３が設けられている。放熱部材２３は収容部２１を冷却するものである。これにより、収容部２１の内では、冷媒の蒸気が凝縮して液体へと相変化し、冷媒輸送部材１２によって蛍光体層１１へ輸送される。放熱部材２３としては、例えば図１に示したように複数の放熱フィンを用いることができるがこれに限らない。例えば、放熱部材２３としては、例えばペルチェ素子や水冷素子を用いるようにしてもよい。
　本実施の形態の波長変換素子１Ａは、上述したように、内部に密閉空間を形成する筐体２０内において冷媒１３と共に、積層された蛍光体層１１および冷媒輸送部材１２が封入された二相式冷却構造を有するものであり、蛍光体層１１は冷媒１３の気化潜熱によって直接冷却される。冷媒１３を冷媒輸送部材１２から蛍光体層１１へ循環させるためには、蛍光体層１１で発生する毛管力が冷媒輸送部材１２で発生する毛管力よりも大きいことが望ましい。毛管力は、下記式で表される。

（数１）Ｐ＝２Ｔｃｏｓθ／ρｇｒ・・・・・（１）

（Ｐ：毛管力、Ｔ：表面直力、θ：接触角、ρ：液体の密度、ｇ：重力加速度、ｒ：毛細管半径）
　冷媒輸送部材１２の相当毛細管半径は、平均気孔径に比例している。蛍光体層１１の毛管力を冷媒輸送部材１２の毛管力よりも大きくするためには、上記式（１）から、冷媒輸送部材１２における平均気孔径が蛍光体層１１の平均気孔径よりも大きいことが望ましい。また、式（１）からわかるように、蛍光体層１１および冷媒輸送部材１２の毛管力は、接触角が小さい方が大きくなる。よって、蛍光体層１１および冷媒輸送部材１２を構成する材料は濡れ性を有することが望ましい。
　なお、本実施の形態の波長変換素子１Ａを垂直に立てて使用する場合には、冷媒輸送部材１２の毛管力は、冷媒１３を励起光ＥＬの照射位置（発光部）まで重力に逆らって吸い上げる必要がある。よって、発光部から最外周部（収容部２１の内側側面）までの距離をＲ0とした場合の冷媒輸送部材１２の毛管力Ｐは、Ｐ≧水頭差Ｒ0（ｍｍＨ2Ｏ）となることが望ましい。但し、後述する波長変換素子１Ｆのように回転させて用いる場合には、この限りではない。
　蛍光体層１１および冷媒輸送部材１２をそれぞれ焼結体で形成する場合には、焼結体の製造工程における所定のパラメータを制御することで所望の平均気孔径を得ることができる。以下に、焼結蛍光体を例に説明する。図３は焼結蛍光体の製造工程の流れ図である。まず、蛍光体分級によって蛍光体粒子の粒径を制御する（ステップＳ１０１）。続いて、蛍光体粒子とバインダとを混合する（ステップＳ１０２）。次に、プレス圧を制御して一軸プレスを行う（ステップＳ１０３）。続いて、脱脂を行ったのち（ステップＳ１０４）、焼結する（ステップＳ１０５）。以上により、焼結蛍光体からなる蛍光体層１１が形成される。焼結蛍光体の平均気孔径は、ステップＳ１０１の蛍光体分級、ステップＳ１０３の一軸プレスにおけるプレス圧およびステップＳ１０５の焼結温度を制御することで所望の値に調整することができる。
　本実施の形態の波長変換素子１Ａの冷却サイクルについて説明する。まず、蛍光体層１１に励起光ＥＬが照射されると蛍光体が発熱する。冷媒１３は、その熱によって気化すると同時に潜熱を奪う。図１に示したように、励起光ＥＬが蛍光体層１１の中央部分に照射される場合、気化した冷媒１３は蒸気となって蛍光体層１１の外周側へ移動する。外周側へ移動した蒸気は、収容部２１の内壁を介して潜熱を放出し、再び液化する。液化した冷媒１３は、冷媒輸送部材１２の毛管力よって、蛍光体層１１に輸送され、蛍光体層１１の毛管力によって、蛍光体層１１の発熱部へと移動する。これを繰り返すことで、励起光ＥＬの照射によって発生した熱が冷媒輸送部材１２に排出される。
（１－２．光源モジュールの構成）
　図４は、光源モジュール１００Ａの全体構成を表す概略図である。光源モジュール１００Ａは、上記波長変換素子１Ａ等の波長変換素子１と、光源部１１０と、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１１２と、１／４波長板１１３と、集光光学系１１４とを有する。光源モジュール１００Ａを構成する各部材は、波長変換素子１側から、集光光学系１１４、１／４波長板１１３およびＰＢＳ１１２の順に、波長変換素子１から射出される光（合波光Ｌｗ）の光路上に配置されている。光源部１１０は、合波光Ｌｗの光路と直交する方向で、且つ、ＰＢＳ１１２の１つの光入射面に対向する位置に配置されている。
　光源部１１０は、所定の波長の光を射出する固体発光素子を有する。本実施の形態では、固体発光素子として、励起光ＥＬ（例えば、波長４４５ｎｍまたは４５５ｎｍの青色レーザ光）を発振する半導体レーザ素子が用いられており、光源部１１０かたは、直線偏光（Ｓ偏光）の励起光ＥＬが射出される。
　なお、半導体レーザ素子で光源部１１０を構成する場合には、１つの半導体レーザ素子で所定の出力の励起光ＥＬを得る構成としてもよいが、複数の半導体レーザ素子からの出射光を合波して所定の出力の励起光ＥＬを得る構成としてもよい。更に、励起光ＥＬの波長は、上記数値に限定されず、青色光と呼ばれる光の波長帯域内の波長であれば任意の波長を用いることができる。
　ＰＢＳ１１２は、光源部１１０から入射される励起光ＥＬと、波長変換素子１から入射される合波光Ｌｗとを分離するものである。具体的には、ＰＢＳ１１２は、光源部１１０から入射した励起光ＥＬを１／４波長板１１３に向かって反射するものである。また、ＰＢＳ１１２は、波長変換素子１から集光光学系１１４および１／４波長板１１３を透過して入射した合波光Ｌｗを透過し、透過された合波光Ｌｗは照明光学系２００（後出）に入射される。
　１／４波長板１１３は、入射光に対してπ／２の位相差を生じさせる位相差素子であり、入射光が直線偏光の場合には直線偏光を円偏光に変換し、入射光が円偏光の場合には円偏光を直線偏光に変換するものである。本実施の形態では、ＰＢＳ１１２から射出される直線偏光の励起光ＥＬは、１／４波長板１１３によって円偏光の励起光ＥＬに変換される。また、波長変換素子１から射出される合波光Ｌｗに含まれる円偏光の励起光成分は、１／４波長板１１３によって直線偏光に変換される。
　集光光学系１１４は、１／４波長板１１３から射出された励起光ＥＬを所定のスポット径に集光し、集光された励起光ＥＬを波長変換素子１に向けて射出するものである。また、集光光学系１１４は、波長変換素子１から射出される合波光Ｌｗを平行光に変換し、その平行光を１／４波長板１１３に向けて射出するものである。なお、集光光学系１１４は、例えば、１枚のコリメートレンズで構成してもよいし、複数のレンズを用いて入射光を平行光に変換する構成としてもよい。
　なお、光源部１１０から入射される励起光ＥＬと、波長変換素子１から出射される合波光Ｌｗとを分離する光学部材の構成としては、ＰＢＳ１１２に限定されず、上述した光の分離動作を可能にする構成で張れば、任意の光学部材を用いることができる。
（１－３．プロジェクタの構成）
　次に、本開示の投射型表示装置（プロジェクタ１０００）について説明する。図５は、光源光学系を構成する光源モジュール１００の一例として、例えば図４に示した光源モジュール１００Ａを備えたプロジェクタ１０００の全体構成を表した概略図である。なお、以下では、反射型の液晶パネル（ＬＣＤ）により光変調を行う反射型３ＬＣＤ方式のプロジェクタを例示して説明する。なお、波長変換素子１は、反射型液晶パネルの代わりに、透過型液晶パネルやデジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ：Digital Micro-mirror Device）等を用いたプロジェクタにも適用され得る。透過型液晶パネルを用いたプロジェクタについては後述する。
　プロジェクタ１０００は、図５に示したように、光源モジュール１００と、照明光学系２００と、画像形成部３００と、投影光学系４００（投射光学系）とを順に備えている。
　照明光学系２００は、例えば、光源モジュール１００に近い位置からフライアイレンズ２１０（２１０Ａ，２１０Ｂ）と、偏光変換素子２２０と、レンズ２３０と、ダイクロイックミラー２４０Ａ，２４０Ｂと、反射ミラー２５０Ａ，２５０Ｂと、レンズ２６０Ａ，２６０Ｂと、ダイクロイックミラー２７０と、偏光板２８０Ａ～２８０Ｃとを有している。
　フライアイレンズ２１０（２１０Ａ，２１０Ｂ）は、光源モジュール１００からの白色光の照度分布の均質化を図るものである。偏光変換素子２２０は、入射光の偏光軸を所定方向に揃えるように機能するものである。例えば、Ｐ偏光以外の光をＰ偏光に変換する。レンズ２３０は、偏光変換素子２２０からの光をダイクロイックミラー２４０Ａ，２４０Ｂへ向けて集光する。ダイクロイックミラー２４０Ａ，２４０Ｂは、所定の波長域の光を選択的に反射し、それ以外の波長域の光を選択的に透過させるものである。例えば、ダイクロイックミラー２４０Ａは、主に赤色光を反射ミラー２５０Ａの方向へ反射させる。また、ダイクロイックミラー２４０Ｂは、主に青色光を反射ミラー２５０Ｂの方向へ反射させる。したがって、主に緑色光がダイクロイックミラー２４０Ａ，２４０Ｂの双方を透過し、画像形成部３００の反射型偏光板３１０Ｃ（後出）へ向かうこととなる。反射ミラー２５０Ａは、ダイクロイックミラー２４０Ａからの光（主に赤色光）をレンズ２６０Ａに向けて反射し、反射ミラー２５０Ｂは、ダイクロイックミラー２４０Ｂからの光（主に青色光）をレンズ２６０Ｂに向けて反射する。レンズ２６０Ａは、反射ミラー２５０Ａからの光（主に赤色光）を透過し、ダイクロイックミラー２７０へ集光させる。レンズ２６０Ｂは、反射ミラー２５０Ｂからの光（主に青色光）を透過し、ダイクロイックミラー２７０へ集光させる。ダイクロイックミラー２７０は、緑色光を選択的に反射すると共にそれ以外の波長域の光を選択的に透過するものである。ここでは、レンズ２６０Ａからの光のうち赤色光成分を透過する。レンズ２６０Ａからの光に緑色光成分が含まれる場合、その緑色光成分を偏光板２８０Ｃへ向けて反射する。偏光板２８０Ａ～２８０Ｃは、所定方向の偏光軸を有する偏光子を含んでいる。例えば、偏光変換素子２２０においてＰ偏光に変換されている場合、偏光板２８０Ａ～２８０ＣはＰ偏光の光を透過し、Ｓ偏光の光を反射する。
　画像形成部３００は、反射型偏光板３１０Ａ～３１０Ｃと、反射型液晶パネル３２０Ａ～３２０Ｃ（光変調素子）と、ダイクロイックプリズム３３０とを有する。
　反射型偏光板３１０Ａ～３１０Ｃは、それぞれ、偏光板２８０Ａ～２８０Ｃからの偏光光の偏光軸と同じ偏光軸の光（例えばＰ偏光）を透過し、それ以外の偏光軸の光（Ｓ偏光）を反射するものである。具体的には、反射型偏光板３１０Ａは、偏光板２８０ＡからのＰ偏光の赤色光を反射型液晶パネル３２０Ａの方向へ透過させる。反射型偏光板３１０Ｂは、偏光板２８０ＢからのＰ偏光の青色光を反射型液晶パネル３２０Ｂの方向へ透過させる。反射型偏光板３１０Ｃは、偏光板２８０ＣからのＰ偏光の緑色光を反射型液晶パネル３２０Ｃの方向へ透過させる。また、ダイクロイックミラー２４０Ａ，２４０Ｂの双方を透過して反射型偏光板３１０Ｃに入射したＰ偏光の緑色光は、そのまま反射型偏光板３１０Ｃを透過してダイクロイックプリズム３３０に入射する。更に、反射型偏光板３１０Ａは、反射型液晶パネル３２０ＡからのＳ偏光の赤色光を反射してダイクロイックプリズム３３０に入射させる。反射型偏光板３１０Ｂは、反射型液晶パネル３２０ＢからのＳ偏光の青色光を反射してダイクロイックプリズム３３０に入射させる。反射型偏光板３１０Ｃは、反射型液晶パネル３２０ＣからのＳ偏光の緑色光を反射してダイクロイックプリズム３３０に入射させる。
　反射型液晶パネル３２０Ａ～３２０Ｃは、それぞれ、赤色光、青色光または緑色光の空間変調を行うものである。
　ダイクロイックプリズム３３０は、入射される赤色光、青色光および緑色光を合成し、投影光学系４００へ向けて射出するものである。
　投影光学系４００は、レンズＬ４１０～Ｌ４５０と、ミラーＭ４００とを有する。投影光学系４００は、画像形成部３００からの出射光を拡大してスクリーン５００等へ投射する。
（光源モジュールおよびプロジェクタの動作）
　続いて、図４および図５を参照して、光源モジュール１００（例えば、光源モジュール１００Ａ）を含めたプロジェクタ１０００の動作について説明する。
　まず、光源部１１０からＰＢＳに向けて励起光ＥＬが発振される。励起光ＥＬは、ＰＢＳ１１２によって反射されたのち、１／４波長板１１３および集光光学系１１４をこの順に透過して波長変換素子１に照射される。
　波長変換素子１（例えば、波長変換素子１Ａ）では、蛍光体層１１において励起光ＥＬ（青色光）の一部が吸収され、所定の波長帯域の光（蛍光ＦＬ；黄色光）に変換される。蛍光体層１１において発光した蛍光ＦＬは、蛍光体層１１において吸収されない励起光ＥＬの一部と共に拡散されて集光光学系１１４側に反射される。その結果、波長変換素子１内において、蛍光ＦＬおよび一部の励起光ＥＬが合波されて白色光が生成され、この白色光（合波光Ｌｗ）が集光光学系１１４に向かって出射される。
　この後、合波光Ｌｗは、集光光学系１１４、１／４波長板１１３およびＰＢＳ１１２を透過して照明光学系２００に入射される。
　光源モジュール１００から入射される合波光Ｌｗ（白色光）は、フライアイレンズ２１０（２１０Ａ，２１０Ｂ）と、偏光変換素子２２０と、レンズ２３０とを順次透過したのち、ダイクロイックミラー２４０Ａ，２４０Ｂに到達する。
　ダイクロイックミラー２４０Ａにより主に赤色光が反射され、この赤色光は反射ミラー２５０Ａ、レンズ２６０Ａ、ダイクロイックミラー２７０、偏光板２８０Ａおよび反射型偏光板３１０Ａを順次透過し、反射型液晶パネル３２０Ａへ到達する。この赤色光は反射型液晶パネル３２０Ａにおいて空間変調されたのち、反射型偏光板３１０Ａにおいて反射されてダイクロイックプリズム３３０に入射する。なお、ダイクロイックミラー２４０Ａにより反射ミラー２５０Ａへ反射された光に緑色光成分が含まれる場合には、その緑色光成分はダイクロイックミラー２７０により反射されて偏光板２８０Ｃおよび反射型偏光板３１０Ｃを順次透過し、反射型液晶パネル３２０Ｃへ到達する。ダイクロイックミラー２４０Ｂでは主に青色光が反射され、同様の過程を経てダイクロイックプリズム３３０に入射する。ダイクロイックミラー２４０Ａ，２４０Ｂを透過した緑色光もまたダイクロイックプリズム３３０に入射する。
　ダイクロイックプリズム３３０に入射した赤色光、青色光および緑色光は、合成されたのち映像光として投影光学系４００へ向けて射出される。投影光学系４００は、画像形成部３００からの映像光を拡大してスクリーン５００等へ投射する。
（１－４．作用・効果）
　一般的な投射型表示装置では、映像を投射するために白色光源が用いられている。近年、この白色光源として、小型且つ長寿命で立ち上がりおよび立下りの早いレーザ光源が広く用いられるようになっている。レーザ光源としては主に半導体レーザが用いられているが、半導体レーザは、白色光源に必要なＲＧＢ光源のうち、ＲＧの発光効率が低い。このため、青色レーザと、青色レーザで蛍光体を励起することで得られる黄色の励起光とを合波することにより白色光を得る蛍光体レーザ光源が広く用いられている。但し、蛍光体には温度上昇に伴い発光効率が低下する温度消光という課題がある。これに対して、一般的な蛍光体レーザ光源では、蛍光体を回転可能なホイール上に配置し、ホイールを回転させることでレーザ励起による発熱を拡散させて蛍光体の温度上昇を抑制している。
　しかしながら、近年、投射型表示装置に対してさらなる輝度の向上が求められており、半導体レーザの出力の増加傾向が続いている。また、ポータブルプロジェクタ等の携帯型の小型プロジェクタ市場も立ち上がってきており、光源の高輝度化および小型化の両立が求められている。
　光源の高輝度化を実現するためには、蛍光体の温度消光を低減するために冷却効率の向上が考えられる。前述したように、回転基板上に設けられた密封筐体内に蛍光体と共に冷媒を封入することで蛍光体の冷却効率を向上させる蛍光体ホイールが開発されている。この蛍光体ホイールでは、蛍光体部分を密閉構造とし、その中に冷却液を封入している。冷却液は励起光による発熱で気化され、その後の凝縮部で液化されて遠心力と蛍光体内で発生する毛管力とにより密閉構造内を循環するようになっている。ところが、この冷却方式はホイール上に設けられた蛍光体を回転させる蛍光体ホイールが前提となっており、小型化には不向きである。また、この蛍光体ホイールでは、凝縮部と蛍光体層との間に流動路（気相流路）が設けられており、反射型の蛍光体ホイールでは光取り出し効率が低下する虞がある。更に、回転式であるため、蛍光体層の発熱部は外周部となるため、冷却部は中心部となり、設計の自由度が制限される。
　これに対して、本実施の形態の波長変換素子１Ａでは、複数の蛍光体粒子を含むと共に、それぞれ、内部に空隙を有する蛍光体層１１および冷媒輸送部材１２を積層し、これを冷媒１３と共に、筐体２０に封入するようにした。これにより、冷媒１３を蛍光体層１１内に効率よく循環させることが可能となる。ここで、蛍光体層１１は、冷媒１３の蒸発による潜熱によって直接冷却される。潜熱を利用した熱輸送は、銅の約１０倍の熱輸送能力が有する。よって、蛍光体層１１の冷却効率を向上させることが可能となる。
　以上により、本実施の形態の波長変換素子１Ａでは、筐体２０内に、それぞれ、内部に空隙を有すると共に、互いに積層された蛍光体層１１および冷媒輸送部材１２を冷媒１３と共に封入するようにしたので、冷媒１３が蛍光体層１１内を効率よく循環するようになると共に、冷媒１３の蒸発による潜熱によって蛍光体層１１が直接冷却されるようになる。よって、蛍光体層１１の冷却効率が向上し、波長変換素子１Ａにおける放熱特性を向上させることが可能となる。
　また、上述したような気相流路を反射部材との間に設けないため、光取り出し効率を向上させることができる。更に、上記蛍光体ホイールでは、反射部材で冷媒の凝縮を行うため、反射部材上で液滴による光の散乱が起こる虞があるが、本実施の形態では、反射部材と凝集部とは異なるため、液滴による光の散乱の発生が解決される。
　更にまた、上述したように、冷媒１３は、蛍光体層１１および冷媒輸送部材１２の空隙により発生する毛管力により、蛍光体層１１と冷媒輸送部材１２との間を循環するため、回転ホイール上に蛍光体層１１および冷媒輸送部材１２を形成しなくても冷媒の循環が可能となる。よって、本実施の形態のように、非回転型の波長変換素子を構成することが可能となり、蛍光体レーザ光源の小型化を図ることが可能となる。
　更に、本実施の形態の波長変換素子１Ａでは、放熱特性の向上により、励起光ＥＬが照射される蛍光体層１１のヒートスポットのピーク温度を効率よく低減することが可能となる。よって、蛍光体層１１を構成する蛍光体粒子の発光効率を向上させることが可能となる。以上のことから、小型且つ高出力な波長変換素子１Ａおよびこれを備えた光源モジュール１００ならびにプロジェクタ１０００を提供することが可能となる。
　次に、第２～第４の実施の形態および変形例について説明する。以下では、上記第１の実施の形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜その説明を省略する。
＜２．第２の実施の形態＞
　図６は、本開示の第２の実施の形態に係る波長変換素子（波長変換素子１Ｂ）の断面構成の一例を模式的に表したものである。図７は、図６に示した波長変換素子１Ｂの平面構成を模式的に表したものであり、図６は、図７に示したＩＩ－ＩＩ線における断面構成を表している。この波長変換素子１Ｂは、上記第１の実施の形態と同様に、投射型表示装置（プロジェクタ１０００）の光源モジュール（光源モジュール１００）を構成する波長変換素子１の一例である。本実施の形態の波長変換素子１Ｂは、図７に示したように、蛍光体層３１は冷媒輸送部材１２よりも小さな径を有し、蛍光体層３１の側面と筐体２０の側壁との間に空間（空間３２Ｓ）が設けられている点が上記第１の実施の形態とは異なる。
　本実施の形態の波長変換素子１Ｂは、上記のように、蛍光体層３１の側面と筐体２０の側壁との間に空間が設けられている。これにより、上述した波長変換素子１Ａの冷却サイクルにおいて、蛍光体層１１において気化した冷媒１３は、蒸気となって空間３２Ｓに排出される。空間３２Ｓに排出された蒸気は、冷媒輸送部材１２において潜熱を放出し、再び液化する。
　以上のように、本実施の形態では、筐体２０内に封入された蛍光体層３１と筐体２０の側壁との間に空間３２Ｓを設けることにより、蛍光体層３１において気化した冷媒１３は、蛍光体層３１の側面の流路抵抗が少ない空間３２Ｓに排出されるようになる。即ち、蒸気の流れが高速になるため、冷媒１３による熱輸送効率が向上する。よって、波長変換素子１Ｂにおける放熱効率をさらに向上させることが可能となる。
＜３．第３の実施の形態＞
　図８は、本開示の第３の実施の形態に係る波長変換素子（波長変換素子１Ｃ）の断面構成の一例を模式的に表したものである。図９は、図８に示した冷媒輸送部材３２の平面構成の一例を模式的に表したものである。なお、図８における冷媒輸送部材３２の断面は、図９に示したＩＩＩ－ＩＩＩ線におけるものとする。この波長変換素子１Ｃは、上記第１の実施の形態と同様に、投射型表示装置（プロジェクタ１０００）の光源モジュール（光源モジュール１００）を構成する波長変換素子１の一例である。本実施の形態の波長変換素子１Ｃは、互いに積層された蛍光体層３１および冷媒輸送部材３２が冷媒１３と共に筐体２０内に封入されたものであり、冷媒輸送部材３２が蛍光体層３１との接面に微細な流路３２Ｘが形成された金属板によって構成されている点が上記第２の実施の形態とは異なる。
　冷媒輸送部材３２は、冷媒１３を蛍光体層３１へ運ぶためのものであり、上記のように、蛍光体層３１との接面に微細な流路３２Ｘが形成されている。冷媒輸送部材３２の表面Ｓ１（蛍光体層３１との接面）には、流路３２Ｘとして、例えば図９に示したように、冷媒輸送部材３２の中央から外周に向かって放射状に延伸する溝が微細加工によって形成されている。この流路３２Ｘは、幅および深さ共に、例えば数十μｍレベルで形成されており、これにより、毛管力が発生する。なお、冷媒輸送部材３２の毛管力は、上記第１の実施の形態と同様に、蛍光体層３１の毛管力よりも小さくなるように流路３２Ｘを形成する。また、図９では、冷媒輸送部材３２の中央から外周へ放射状に延伸する流路３２Ｘの例を示したがこれに限らない。例えば、格子状や渦巻き状に形成されていてもよい。
　冷媒輸送部材３２を構成する金属板は、濡れ性および親水性が高い材料を用いることが好ましい。また、光反射層として用いることを考慮すると、例えばアルミニウム（Ａｌ）基板を用いることが好ましい。この他、銅（Ｃｕ）基板等、上記冷媒輸送部材１２の構成材料として挙げた無機材料からなる基板を用いることができるが、その際には、表面に高反射膜を形成することが好ましい。
　以上のように、本実施の形態では、冷媒輸送部材３２として、蛍光体層３１との接面に所定の大きさの流路３２Ｘを有する金属板を用いることでも、上記第２の実施の形態と同様の効果を得ることが可能となる。
　なお、流路３２Ｘは、収容部２１に直接形成するようにしてもよい。その場合には、収容部２１が冷媒輸送部材を兼ねることとなり、冷媒輸送部材３２は省略することができる。これにより、波長変換素子１Ｃの構成部材を削減することができると共に、波長変換素子１Ｃを小型化（薄型化）することが可能となる。
＜４．変形例＞
（４－１．変形例１）
　図１０は、本開示の変形例１に係る波長変換素子１Ｄの断面構成を模式的に表したものである。この波長変換素子１Ｄは、上記第１の実施の形態と同様に、投射型表示装置（プロジェクタ１０００）の光源モジュール（光源モジュール１００）を構成する波長変換素子１の一例である。本変形例の波長変換素子１Ｄは、蛍光体層３１で発せられた蛍光ＦＬが蛍光体層３１を透過して、励起光ＥＬの照射面とは反対側の面から取り出される、所謂透過型の波長変換素子である。
　本変形例では、冷媒輸送部材１２には、蛍光体層３１への励起光ＥＬの照射位置に対応する領域に開口１２Ｈが設けられている。筐体４０は、リアカバー４１Ａと、側壁４１Ｂとから構成されており、リアカバー４１Ａは光透過性を有する材料により構成されている。側壁４１Ｂは、上記収容部２１で上げた材料を用いて形成してもよいし、カバーガラス４２およびリアカバー４１Ａと同様の材料を用いて形成してもよい。これにより、蛍光体層３１で発生られた蛍光ＦＬは、この開口１２Ｈを通り、リアカバー４１Ａを透過して取り出される。放熱部材４３は、例えば図１０に示したように、蛍光ＦＬの取り出しを妨げない領域に設けられている。
（４－２．変形例２）
　図１１は、本開示の変形例２に係る波長変換素子１Ｅの断面構成を模式的に表したものである。この波長変換素子１Ｅは、上記第１の実施の形態と同様に、投射型表示装置（プロジェクタ１０００）の光源モジュール（光源モジュール１００）を構成する波長変換素子１の一例である。本変形例の波長変換素子１Ｅは、上記変形例１と同様に、所謂透過型の波長変換素子であり、冷媒輸送部材として、上記第３の実施の形態と同様に、蛍光体層３１との接面に微細な流路３２Ｘが形成された冷媒輸送部材３２が用いられている点が、上記変形例１とは異なる。
　冷媒輸送部材３２には、上記変形例１における冷媒輸送部材１２と同様に、蛍光体層３１への励起光ＥＬの照射位置に対応する領域に開口３２Ｈが設けられている。また、本変形例では、蛍光体層３１で発せられた蛍光ＦＬは蛍光体層３１を透過して、励起光ＥＬの照射面とは反対側の面から取り出されるため、冷媒輸送部材３２は、必ずしも光反射性を有する必要はない。このため、冷媒輸送部材３２は、上記材料の他に、例えばガラス基板等の光透過性を有する材料を用いて形成するようにしてもよい。
　以上のように、変形例１，２では、冷媒輸送部材１２，３２の、蛍光体層３１への励起光ＥＬの照射位置に対応する領域に、それぞれ、開口１２Ｈ，３２Ｈを設けると共に、収容部４１のリアカバー４１Ａを、光透過性を有する材料を用いて構成するようにした。これにより、上記第２の実施の形態と同様の効果を有する透過型の波長変換素子１Ｄ，１Ｅを構成することが可能となる。
　なお、開口１２Ｈ，３２Ｈと当椄するリアカバー４１Ａ面は、撥水処理または親水処理が施され、撥水性または親水性を有することが好ましい。これにより、蛍光ＦＬが透過する開口１２Ｈ，３２Ｈ内のリアカバー４１Ａへの液滴の付着や曇りが防止され、蛍光ＦＬの透過率の低下を抑制することが可能となる。
（４－３．変形例３）
　図１２は、本開示の変形例３に係る波長変換素子（波長変換素子１Ｆ）の断面構成の一例を模式的に表したものである。図１３は、図１２に示した波長変換素子１Ｆの平面構成を模式的に表したものであり、図１２は、図１３に示したＩＶ－ＩＶ線における断面構成を表している。この波長変換素子１Ｆは、上記第１の実施の形態等と同様に、投射型表示装置（プロジェクタ１０００）の光源モジュール（光源モジュール１００）を構成する波長変換素子１の一例である。本変形例の波長変換素子１Ｆは、回転軸（例えば、軸Ｊ５１）を中心に回転可能な、所謂反射型の蛍光体ホイールである。
　本変形例では、蛍光体層６１は、例えば図１３に示したように、円形状を有する冷媒輸送部材１２の回転円周方向に連続して形成されている。換言すると、蛍光体層６１は、例えば円環状に形成されている。
　本変形例の筐体２０はホイール部材であり、筐体２０には、例えばモータ５２が取り付けられている。モータ５２は、波長変換素子１Ｆを所定の回転数で回転駆動するためのものである。モータ５２は、光源部１１０から射出される励起光ＥＬの照射方向に直交する面内で蛍光体層６１が回転するように波長変換素子１Ｆを駆動する。これにより、波長変換素子１Ｆの励起光ＥＬの照射位置が、励起光の照射方向に直交する面内において回転数に対応した速度で時間的に変化（移動）する。
　前述したような、回転基板上に設けられた密封筐体内に蛍光体と共に冷媒を封入することで蛍光体の冷却効率を向上させる蛍光体ホイールでは、例えば図１２の放熱部材２３側に配置されているガラス面に冷媒が付着し、ガラス面の透過率を低下させる虞がある。また、放熱部材２３側に反射部材が設けられている場合には、冷媒の付着により反射率が低下する虞がある。また、この蛍光体ホイールでは、遠心力を考慮して蒸気の冷却は回転中心としているため、蒸気の冷却に有効な面積が小さくなり、十分な冷却効率を得ることが難しい。更に、発光部と反射板との間には蒸気通路用の空間が設けられているため、蛍光体層において発せられた蛍光の取り出し効率が低下する虞がある。
　これに対して、本変形例では、気化された冷媒１３は収容部２１の内壁面で液化されるため、カバーガラス２２への液滴の付着が低減され、カバーガラス２２の透過率の低下が改善される。
（４－４．変形例４）
　図１４は、本開示の変形例４に係る波長変換素子（波長変換素子１Ｇ）の断面構成の一例を模式的に表したものである。この波長変換素子１Ｇは、上記第１の実施の形態等と同様に、投射型表示装置（プロジェクタ１０００）の光源モジュール（光源モジュール１００）を構成する波長変換素子１の一例である。本変形例の波長変換素子１Ｇは、回転軸（例えば、軸Ｊ５１）を中心に回転可能な、所謂透過型の蛍光体ホイールである。
　本変形例では、冷媒輸送部材６２には、上記変形例１における冷媒輸送部材１２と同様に、蛍光体層６１への励起光ＥＬの照射位置に対応する領域に開口６２Ｈが設けられている。また、蛍光体層６１および冷媒輸送部材６２を封入する筐体４０は、上記変形例１と同様の構成を有し、リアカバー４１Ａは光透過性を有する材料によって構成されている。なお、開口６２Ｈと当椄する冷却部、換言すると、開口６２Ｈと接するリアカバー４１Ａ面は、撥水処理または親水処理が施され、撥水性または親水性を有することが好ましい。これにより、開口６２Ｈを透過する蛍光ＦＬの透過率の低下を抑制することが可能となる。
　以上のように本技術は、回転型の波長変換素子にも適用することができ、冷却効率および光取り出し効率を向上させることが可能となる。
（４－５．変形例５）
　図１５は、本開示の変形例５に係る波長変換素子（波長変換素子１Ｈ）の断面構成の一例を模式的に表したものである。この波長変換素子１Ｈは、上記第１の実施の形態等と同様に、投射型表示装置（プロジェクタ１０００）の光源モジュール（光源モジュール１００）を構成する波長変換素子１の一例である。本変形例の波長変換素子１Ｈは、例えば上記変形例１に示した波長変換素子１Ｄと同様に所謂透過型の波長変換素子であり、筐体４０の背面（具体的には、リアカバー４１Ａの背面）に光源部１１０を収容した収容部４４が配設されたものである。即ち、波長変換素子１Ｈは、光源部１１０と一体化されたものである。
　本変形例では、上記のように、リアカバー４１Ａの背面に光源部１１０を収容した収容部４４が配設されている。光源部１１０は、所定の波長の光を射出する固体発光素子であり、励起光ＥＬ（例えば、波長４４５ｎｍまたは４５５ｎｍの青色レーザ光）を発振する半導体レーザ素子が用いられている。収容部４４は、上記収容部２１と同様に、例えばアルミニウム、銅、ステンレス、低炭素鋼およびそれらの合金材料等が用いられている。光源部１１０とリアカバー４１Ａとの間（例えば、リアカバー４１Ａの背面）には、図示していないが、励起光ＥＬを所定のスポット径に集光して蛍光体層３１に向けて出射する集光レンズを配置することが好ましい。
　以上のように、本変形例では、リアカバー４１Ａの背面に光源部１１０を収容した収容部４４を配設し、光源部１１０と一体化した。これにより、上記第２の実施の形態の効果に加えて、例えば図４に示した光源モジュール１００Ａのように、光源部１１０を独立して配置した場合と比較して、集光光学系１１４を構成するレンズの枚数を削減することが可能となるという効果を奏する。
（４－６．変形例６）
　図１６は、本開示の変形例６に係る波長変換素子（波長変換素子１Ｉ）の断面構成の一例を模式的に表したものである。この波長変換素子１Ｉは、上記第１の実施の形態等と同様に、投射型表示装置（プロジェクタ１０００）の光源モジュール（光源モジュール１００）を構成する波長変換素子１の一例である。本変形例の波長変換素子１Ｉは、例えば上記変形例３に示した回転軸（例えば、軸Ｊ５１）を中心に回転可能な、所謂反射型の蛍光体ホイールであり、収容部２１の側壁２１Ｗが傾斜を有する点が、上記変形例３とは異なる。また、蛍光体層６１の外周と、収容部２１の側壁２１Ｗとの間には、空間（空間６２Ｓ）が設けられている。
　以上のように、本変形例では、収容部２１の側壁２１Ｗを傾斜させるようにしたので、回転遠心力を利用して筐体２０内に封入された冷媒の移動方向を制御することが可能となる。また、本変形例では、蛍光体層６１の外周と側壁２１Ｗとの間に空間６２Ｓを設けるようにしたので、蛍光体層６１において気化した冷媒（蒸気）の流れが高速になる。よって、冷媒を冷媒輸送部材１２側へ効率よく移動させることが可能となり、冷却効率および光取り出し効率をさらに向上させることが可能となる。
　なお、本変形例の構成は、例えば図１７に示した波長変換素子１Ｊのように、所謂透過型の蛍光体ホイールにも適用することができ、反射型の蛍光体ホイール（波長変換素子１Ｉ）と同様に、冷却効率および光取り出し効率をさらに向上させることが可能となる。
（４－７．変形例７）
　図１８は、本開示の変形例７に係る波長変換素子（波長変換素子１Ｋ）の断面構成の一例を模式的に表したものである。この波長変換素子１Ｋは、上記第１の実施の形態等と同様に、投射型表示装置（プロジェクタ１０００）の光源モジュール（光源モジュール１００）を構成する波長変換素子１の一例である。本変形例の波長変換素子１Ｋは、筐体２０の外側壁および背面を冷却部材２４で覆った点が、上記第１の実施の形態とは異なる。
　本変形例では、上記のように、筐体２０の外側壁および背面が冷却部材２４によって覆われている。冷却部材２４は、例えば、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）またはタングステン（Ｗ）等の金属、もしくは、上記金属含む合金によって構成されている。この他、冷却部材２４は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）または窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等のセラミックス、もしくは、上記セラミックス材料を含む金属混合材によって構成されている。
　以上のように、本変形例では、筐体２０の外側壁および背面を冷却部材２４で覆うようにしたので、上記第１の実施の形態等のように放熱部材２３を設けた場合と同様に、収容部２１内における冷媒を蒸気から液体へ相変化させることが可能となる。
＜５．第４の実施の形態＞
　上記第１～第３の実施の形態および変形例１～７では、例えば筐体２０内に、連泡式の多孔質層として形成された蛍光体層１１および冷媒輸送部材１２を封入した波長変換素子１（波長変換素子１Ａ～１Ｋ）を示したが、蛍光体層１１は、少なくともカバーガラス２２と接触または接合していることが好ましい。以下、各構成別に本実施の形態の波長変換素子１Ｌ～１Ｎについて説明する。
（５－１．反射型波長変換素子での構成）
　図１９は、本開示の第４の実施の形態に係る波長変換素子（波長変換素子１Ｌ）の断面構成の一例を模式的に表したものである。この波長変換素子１Ｌは、上記第１の実施の形態等と同様に、投射型表示装置（プロジェクタ１０００）の光源モジュール（光源モジュール１００）を構成する波長変換素子１の一例である。波長変換素子１Ｌは、上記波長変換素子１Ａ～１Ｃ等と同様に所謂反射型の波長変換素子である。
　波長変換素子１Ｌの蛍光体層３１は、上記第２の実施の形態における波長変換素子１Ｂと同様に、冷媒輸送部材１２よりも小さな径を有し、蛍光体層３１の側面と筐体２０の側壁との間に空間（空間３２Ｓ）が設けられている。また、蛍光体層３１は、対向する一対の面（面３１Ｓ１（第１の面）および面３１Ｓ２（第２の面））を有し、面３１Ｓ１はカバーガラス２２に、面３１Ｓ２は冷媒輸送部材１２に、それぞれ面している。本実施の形態では、面３１Ｓ１は平坦面、または、図２０に示したように面３１Ｓ１の一部に凸部３１Ｘを有し、蛍光体層３１の面３１Ｓ１の全面または、少なくとも一部（凸部３Ｘ）がカバーガラス２２の面２２Ｓと接触または接合している。なお、「接触」とは、後述する蛍光体層３１を構成する複数の蛍光体粒子とカバーガラス２２とが接している状態を意味する。「接合」とは、蛍光体粒子の表面分子とカバーガラスの表面分子の少なくとも一部とが共有結合、イオン結合または金属結合等の分子結合で繋がり一体化している状態、もしくは蛍光体粒子とカバーガラスとがガラス材料や樹脂材料等のバインダ材で結合し一体化している状態を意味する。
　図２１Ａは、蛍光体層３１の面３１Ｓ１の全面がカバーガラス２２の面２２Ｓと接している場合の接触部分を拡大して表したものである。図２１Ｂは、蛍光体層３１の面３１Ｓ１の凸部３１Ｘがカバーガラス２２の面２２Ｓと接している場合の接触部分を拡大して表したものである。蛍光体層３１は、複数の蛍光体粒子（蛍光体粒子３１Ａ）を含んでおり、この複数の蛍光体粒子３１Ａがカバーガラス２２の面２２Ｓと接触または接合していることが好ましい。また、図２１Ｂに示したように、蛍光体層３１の面３１Ｓ１に形成された凸部３１Ｘがカバーガラス２２の面２２Ｓと接触または接合する場合には、凸部３１Ｘは蛍光体層３１の発光領域、即ち、励起光ＥＬの照射位置（発光部）と合致していることが好ましい。これにより、カバーガラス２２の面２２Ｓへの液滴に付着が防止され、液滴による光散乱を防ぐことが可能となる。
　また、図１９では、蛍光体層３１の面３１Ｓ１とカバーガラス２２の面２２Ｓとが接触または接合し、蛍光体層３１の面３１Ｓ２は冷媒輸送部材１２に面している例を示したがこれに限らない。例えば、図２２に示したように、さらに、蛍光体層３１の面３１Ｓ２と収容部２１の底面（面２１Ｓ；他の面）とが接触または接合していてもよい。更に、本実施の形態の波長変換素子１Ｌは、図２３に示したように、回転軸（例えば、軸Ｊ５１）を中心に回転可能な、所謂反射型の蛍光体ホイールにも適用することができる。
（５－２．透過型波長変換素子での構成）
　図２４は、本開示の第４の実施の形態に係る波長変換素子（波長変換素子１Ｍ）の断面構成の一例を模式的に表したものである。この波長変換素子１Ｍは、上記第１の実施の形態等と同様に、投射型表示装置（プロジェクタ１０００）の光源モジュール（光源モジュール１００）を構成する波長変換素子１の一例である。波長変換素子１Ｍは、上記波長変換素子１Ｄ，１Ｅ等と同様に所謂透過型の波長変換素子である。
　波長変換素子１Ｍの蛍光体層３１は、上記変形例１における波長変換素子１Ｄと同様に、冷媒輸送部材１２よりも小さな径を有し、蛍光体層３１の側面と筐体４０の側壁との間に空間（空間３２Ｓ）が設けられている。また、冷媒輸送部材１２には、蛍光体層３１への励起光ＥＬの照射位置に対応する領域に開口１２Ｈが設けられている。蛍光体層３１は、面３１Ｓ１とカバーガラス４２の面４２Ｓとが接触または接合していると共に、面３１Ｓ２と収容部４１（具体的には、リアカバー４１Ａ）の底面（面４１Ｓ）とも接触または接合している。換言すると、例えば、蛍光体層３１は、面３１Ｓ１とカバーガラス４２の面４２Ｓとが接触または接合していると共に、蛍光体層３１の面３１Ｓ２は、蛍光体層３１への励起光ＥＬの照射位置に対応する領域に設けられた開口１２Ｈを介してリアカバー４１Ａの面４１Ｓと接触または接合している。
　なお、図２４では、リアカバー４１Ａ側から励起光ＥＬが入射し、カバーガラス４２側から蛍光ＦＬが出射される例を示したが、これに限らない。例えば、カバーガラス４２側から励起光ＥＬが入射し、リアカバー４１Ａ側から蛍光ＦＬが出射されるようにしてもよい。
　また、本実施の形態の波長変換素子１Ｍは、図２５に示したように、回転軸（例えば、軸Ｊ５１）を中心に回転可能な、所謂透過型の蛍光体ホイールにも適用することができる。更に、本実施の形態の波長変換素子１Ｍは、図２６に示したように、リアカバー４１Ａの背面に光源部１１０を収容した収容部４４が配設した構成としてもよい。
（５－３．その他の構成）
　更に、上記第１の実施の形態等では、セラミックス焼結体や、焼結金属またはポーラス金属によって構成された冷媒輸送部材（例えば、冷媒輸送部材１２）を用いた波長変換素子１（例えば、波長変換素子１Ａ）を示したが、冷媒輸送部材は、例えば以下の材料を用いた構成としてもよい。
　図２７は、本開示の第４の実施の形態に係る波長変換素子（波長変換素子１Ｎ）の断面構成の一例を模式的に表したものである。この波長変換素子１Ｎは、例えば光反射性を有する複数の粒子７２Ａを用いて冷媒輸送部材７２を構成した反射型の波長変換素子である。光反射性を有する粒子７２Ａとしては、例えば、硫酸バリウム（ＢａＳＯ4）、酸化チタン（ＴｉＯ2）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、ガラスコーティングされたアルミニウム等の金属等が挙げられる。本実施の形態の冷媒輸送部材７２は、複数の粒子７２Ａが筐体２０の内壁、具体的には、収容部２１の面２１Ｓおよび側壁２１Ｗならびにカバーガラス２２の面２２Ｓに接して局在しており、筐体２０の中央に空間３２Ｓが設けられている。冷媒１３は、筐体２０の内壁に沿って設けられた冷媒輸送部材７２内部の空隙を介して蛍光体層３１へ循環され、蛍光体層３１において気化した冷媒１３は、筐体２０の中央に形成された空間３２Ｓに排出される。
　なお、本実施の形態の波長変換素子１Ｎは、光透過性を有する粒子を用いて冷媒輸送部材７２を構成することで、透過型の波長変換素子を構成することができる。光透過性を有する粒子としては、例えば、ＳｉＯ2系のガラスや、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等が挙げられる。光透過性を有する粒子を用いて冷媒輸送部材７２を構成する場合には、カバーガラス４２の面４２Ｓおよびリアカバー４１Ａの面４１Ｓには、蛍光体層３１を構成する蛍光体粒子３２Ａの代わりに、冷媒輸送部材７２を構成する粒子が接していても構わない。
　また、冷媒輸送部材７２は、複数の粒子７２Ａの他に、繊維状構造体７２Ｂを用いて構成してもよい。図２８は、繊維状構造体７２Ｂからなる冷媒輸送部材７２を備えた波長変換素子１Ｎの断面構成を模式的に表したものである。繊維状構造体７２Ｂの材料としては、例えば、ステンレス等の金属、樹脂、ガラスまたはセラミックス等が挙げられる。
（５－４．作用・効果）
　上記第１～第３の実施の形態および変形例１～７では、例えば、筐体２０内に、それぞれ、内部に空隙を有すると共に、互いに積層された蛍光体層１１および冷媒輸送部材１２を冷媒１３と共に封入し、冷媒１３を、蛍光体層１１と冷媒輸送部材１２との間を循環させて蛍光体層１１を直接冷媒１３で冷却させる波長変換素子１（例えば、波長変換素子１Ａ）を説明した。しかしながら、上記波長変換素子１では、蛍光体層１１から熱を奪い気化した冷媒１３が、カバーガラス２２に接した際に液化して液滴として付着する場合がある。この液滴は、励起光ＥＬや蛍光ＦＬがカバーガラス２２を通過する際に散乱体として作用し、励起光ＥＬおよび蛍光ＦＬの利用効率を低下させる虞がある。
　これに対して、本実施の形態の波長変換素子１Ｌ～１Ｎでは、少なくとも、蛍光体層３１の面３１Ｓ１の少なくとも一部と、カバーガラス２２の面２１Ｓ（またはカバーガラス４２の面４２Ｓ）とが接触または接合しているようにした。これにより、励起光ＥＬや蛍光ＦＬの光路上への液滴に付着が防止される。
　図２９は、例えば、波長変換素子１Ｌの励起光量（Ｗ）と蛍光出力（Ｗ）との関係を表した特性図である。比較例として、上記第１の実施の形態における波長変換素子１Ａの励起光量と蛍光出力との関係も示している。図２９からわかるように、蛍光体層３１の面３１Ｓ１とカバーガラス２２の面２２Ｓとを接触または接合させた波長変換素子１Ｌは、蛍光体層３１の面３１Ｓ１とカバーガラス２２の面２２Ｓとが必ずしも接していない波長変換素子１Ａと比較して、一定上の励起光量（Ｗ）による蛍光出力（Ｗ）の低下は確認されなかった。即ち、本実施の形態の波長変換素子１Ｌ～１Ｎでは、光の利用効率の低下を防ぐことが可能となる。
　また、本実施の形態の波長変換素子１Ｎでは、冷媒輸送部材７２を光反射性あるいは光透過性を有する複数の粒子７２Ａや、繊維状構造体７２Ｂを用いて構成するようにした。更に、冷媒輸送部材７２を筐体２０の内壁に沿って配設するようにした。これにより、上記効果に加えて、角度等の姿勢による性能差を低減できるようになる。
＜６．変形例＞
（光源モジュールの他の構成例１）
　図３０は、上記第１の実施の形態で示した光源モジュール１００Ａの他の例（光源モジュール１００Ｂ）を表した概略図である。光源モジュール１００Ｂは、例えば、図５に示したプロジェクタ１０００の光源モジュール１００として用いられるものである。
　光源モジュール１００Ｂは、波長変換素子１と、光源部１１０と、ダイクロイックミラー１１５と、集光光学系１１４とを有する。上記光源モジュール１００Ｃを構成する各部材は、波長変換素子１側から、集光光学系１１４、１／４波長板１１３およびＰＢＳ１１２の順に、波長変換素子１から射出される光（合波光Ｌｗ）の光路上に配置されている。光源部１１０は、合波光Ｌｗの光路と直交する方向で、且つ、ダイクロイックミラー１１５において励起光ＥＬが波長変換素子１に向かって反射される位置に配置されている。
（光源モジュールの他の構成例２）
　図３０は、上記第１の実施の形態で示した光源モジュール１００Ａの他の例（光源モジュール１００Ｃ）を表した概略図である。光源モジュール１００Ｃは、例えば、図５に示したプロジェクタ１０００の光源モジュール１００として用いられるものである。
　光源モジュール１００Ｃは、波長変換素子１と、光源部１１０と、ダイクロイックミラー１１５と、１／４波長板１１３と、集光光学系１１４とを有する。上記光源モジュール１００Ｃを構成する各部材は、波長変換素子１側から、集光光学系１１４、１／４波長板１１３およびダイクロイックミラー１１５の順に、波長変換素子１から射出される光（合波光Ｌｗ）の光路上に配置されている。波長変換素子１の前面（例えば、カバーガラス２２上）には、さらに、ダイクロイックミラー１１６が配置されており、これにより、励起光ＥＬ（青色光）の一部が反射される。反射された励起光ＥＬ（青色光）は、蛍光ＦＬ（黄色光）と合波されて白色光を生成する。
（光源モジュールの他の構成例３）
　図３２は、上記第１の実施の形態で示した光源モジュール１００Ａの他の例（光源モジュール１００Ｄ）を表した概略図である。光源モジュール１００Ｄは、例えば、図５に示したプロジェクタ１０００の光源モジュール１００として用いられるものである。
　光源モジュール１００Ｄは、上述した波長変換素子１（例えば、波長変換素子１Ａ）と、拡散板６２１と、励起光またはレーザ光を発する光源部６１０と、レンズ６１２～６１５と、ダイクロイックミラー６１６と、反射ミラー６１７とを有する。拡散板６２１は、軸Ｊ６２１により回転可能に支持されている。光源部６１０は、第１のレーザ群６１０Ａと第２のレーザ群６１０Ｂとを有する。第１のレーザ群６１０Ａは励起光（例えば、波長４４５ｎｍまたは４５５ｎｍ）を発振する半導体レーザ素子６１１Ａが、第２のレーザ群６１０Ｂは青色レーザ光（例えば、波長４６５ｎｍ）を発振する半導体レーザ素子６１１Ｂが複数配列されたものである。ここでは便宜上、第１のレーザ群６１０Ａから発振される励起光をＥＬ１とし、第２のレーザ群６１０Ｂから発振される青色レーザ光（以下、単に青色光とする）をＥＬ２とする。
　光源モジュール１００Ｄでは、波長変換素子１は、第１のレーザ群６１０Ａからレンズ６１２と、ダイクロイックミラー６１６と、レンズ６１３とを順に透過した励起光ＥＬ１が蛍光体層１１に入射されるように配置されている。波長変換素子１からの蛍光ＦＬはダイクロイックミラー６１６で反射されたのち、レンズ６１４を透過して外部、即ち、照明光学系２００へ向かうようになっている。拡散板６２１は、第２のレーザ群６１０Ｂから反射ミラー６１７を経由した青色光ＥＬ２を拡散させるものである。拡散板６２１で拡散された青色光ＥＬ２は、レンズ６１５およびダイクロイックミラー６１６を透過したのち、レンズ６１４を透過して外部、即ち照明光学系２００へ向かうようになっている。
（プロジェクタの他の構成例）
　図３３は、透過型の液晶パネルにより光変調を行う透過型３ＬＣＤ方式の投射型表示装置（プロジェクタ１０００）の構成の一例を表した概略図である。このプロジェクタ１０００は、例えば、光源モジュール１００と、照明光学系７１０および画像生成部７３０を有する画像生成システム７００と、投射光学系８００とを含んで構成されている。
　照明光学系７１０は、例えば、インテグレータ素子７１１と、偏光変換素子７１２と、集光レンズ７１３とを有する。インテグレータ素子７１１は、二次元に配列された複数のマイクロレンズを有する第１のフライアイレンズ７１１Ａおよびその各マイクロレンズに１つずつ対応するように配列された複数のマイクロレンズを有する第２のフライアイレンズ７１１Ｂを含んでいる。
　光源モジュール１００からインテグレータ素子７１１に入射する光（平行光）は、第１のフライアイレンズ７１１Ａのマイクロレンズによって複数の光束に分割され、第２のフライアイレンズ７１１Ｂにおける対応するマイクロレンズにそれぞれ結像される。第２のフライアイレンズ７１１Ｂのマイクロレンズのそれぞれが、二次光源として機能し、輝度が揃った複数の平行光を、偏光変換素子７１２に入射光として照射する。
　インテグレータ素子７１１は、全体として、光源モジュール１００から偏光変換素子７１２に照射される入射光を、均一な輝度分布に整える機能を有する。
　偏光変換素子７１２は、インテグレータ素子７１１等を介して入射する入射光の偏光状態を揃える機能を有する。この偏光変換素子７１２は、例えば、光源モジュール１００の出射側に配置されたレンズ等を介して、青色光Ｌｂ、緑色光Ｌｇおよび赤色光Ｌｒを含む出射光を出射する。
　照明光学系７１０は、さらに、ダイクロイックミラー７１４およびダイクロイックミラー７１５、ミラー７１６、ミラー７１７およびミラー７１８、リレーレンズ７１９およびリレーレンズ７２０、フィールドレンズ７２１Ｒ、フィールドレンズ７２１Ｇおよびフィールドレンズ７２１Ｂ、画像生成部７３０としての液晶パネル７３１Ｒ、７３１Ｇおよび７３１Ｂ、ダイクロイックプリズム７３２を含んでいる。
　ダイクロイックミラー７１４およびダイクロイックミラー７１５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性質を有する。例えば、ダイクロイックミラー７１４は、赤色光Ｌｒを選択的に反射する。ダイクロイックミラー７１５は、ダイクロイックミラー７１４を透過した緑色光Ｌｇおよび青色光Ｌｂのうち、緑色光Ｌｇを選択的に反射する。残る青色光Ｌｂが、ダイクロイックミラー７１５を透過する。これにより、光源モジュール１００から出射された光（例えば白色の合波光Ｌｗ）が、異なる色の複数の色光に分離される。
　分離された赤色光Ｌｒは、ミラー７１６により反射され、フィールドレンズ７２１Ｒを通ることによって平行化された後、赤色光の変調用の液晶パネル７３１Ｒに入射する。緑色光Ｌｇは、フィールドレンズ７２１Ｇを通ることによって平行化された後、緑色光の変調用の液晶パネル７３１Ｇに入射する。青色光Ｌｂは、リレーレンズ７１９を通ってミラー７１７により反射され、さらにリレーレンズ７２０を通ってミラー７１８により反射される。ミラー７１８により反射された青色光Ｌｂは、フィールドレンズ７２１Ｂを通ることによって平行化された後、青色光Ｌｂの変調用の液晶パネル７３１Ｂに入射する。
　液晶パネル７３１Ｒ、７３１Ｇおよび７３１Ｂは、画像情報を含んだ画像信号を供給する図示しない信号源（例えば、ＰＣ等）と電気的に接続されている。液晶パネル７３１Ｒ、７３１Ｇおよび７３１Ｂは、供給される各色の画像信号に基づき、入射光を画素毎に変調し、それぞれ赤色画像、緑色画像および青色画像を生成する。変調された各色の光（形成された画像）は、ダイクロイックプリズム７３２に入射して合成される。ダイクロイックプリズム７３２は、３つの方向から入射した各色の光を重ね合わせて合成し、投射光学系８００に向けて出射する。
　投射光学系８００は、例えば、複数のレンズ等を有する。投射光学系８００は、画像生成システム７００からの出射光を拡大してスクリーン５００へ投射するものである。
　以上、第１～第４の実施の形態および変形例を挙げて本開示を説明したが、本開示は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態において説明した各層の材料および厚み等は一例であってこれに限定されるものではなく、他の材料および厚みとしてもよい。
　また、上記第１～第４の実施の形態および変形例１～７は、互いに組み合わせることができる。
　更に、本技術は投射型表示装置ではない装置に本技術に係る波長変換素子１（波長変換素子１Ａ～１Ｎ）および光源モジュール１００等が用いられてもよい。例えば、本開示の光源モジュール１００は、照明用途として用いてもよく、例えば、自動車のヘッドランプやライトアップ用の光源に適用可能である。
　なお、本技術は以下のような構成を取ることも可能である。以下の構成の本技術によれば、筐体内に、複数の蛍光体粒子を含み、内部に空隙を有する蛍光体層、蛍光体層を冷却する冷媒および蛍光体層に接して設けられると共に、冷媒を循環させる冷媒輸送部材を封入するようにしたので、蛍光体層が冷媒によって効率よく冷却されるようになる。よって、波長変換素子における放熱特性を向上させることが可能となる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれの効果であってもよい。
（１）
　複数の蛍光体粒子を含み、内部に空隙を有する蛍光体層と、
　前記蛍光体層を冷却する冷媒と、
　前記蛍光体層に接して設けられると共に、前記冷媒を循環させる冷媒輸送部材と、
　前記蛍光体層、前記冷媒および前記冷媒輸送部材を封入する筐体と
　を備えた波長変換素子。
（２）
　前記冷媒は、前記蛍光体層および前記冷媒輸送部材において発生する毛管力によって循環し、
　前記蛍光体層における毛管力は、前記冷媒輸送部材における毛管力よりも大きい、前記（１）に記載の波長変換素子。
（３）
　前記冷媒輸送部材は光反射性を有する、前記（１）または（２）に記載の波長変換素子。
（４）
　前記蛍光体層は、前記筐体の側壁との間に空間を有する、前記（１）乃至（３）のうちのいずれかに記載の波長変換素子。
（５）
　前記蛍光体層は、連泡式の多孔質構造を有する、前記（１）乃至（４）のうちのいずれかに記載の波長変換素子。
（６）
　前記蛍光体層は、セラミックス蛍光体によって構成されている、前記（１）乃至（５）のうちのいずれかに記載の波長変換素子。
（７）
　前記冷媒輸送部材は、連泡式の多孔質構造を有する、前記（１）乃至（６）のうちのいずれかに記載の波長変換素子。
（８）
　前記冷媒輸送部材は、セラミックス焼結体、焼結金属またはポーラス金属によって構成されている、前記（１）乃至（７）のうちのいずれかに記載の波長変換素子。
（９）
　前記蛍光体層および前記冷媒輸送部材は、それぞれ連泡式の多孔質構造を有し、
　前記蛍光体層の平均気孔径は、前記冷媒輸送部材の平均気孔径よりも小さい、前記（１）乃至（８）のうちのいずれかに記載の波長変換素子。
（１０）
　前記冷媒輸送部材は、前記蛍光体層との接面に前記冷媒を輸送する流路を有する、前記（１）乃至（９）のうちのいずれかに記載の波長変換素子。
（１１）
　前記蛍光体層は、前記冷媒の蒸発による潜熱によって直接冷却される、前記（１）乃至（１０）のうちのいずれかに記載の波長変換素子。
（１２）
　前記筐体は、少なくとも前記蛍光体層と対向する一の面が光透過性を有する、前記（１）乃至（１１）のうちのいずれかに記載の波長変換素子。
（１３）
　前記筐体は、前記一の面と対向する他の面に放熱部材を有する、前記（１２）に記載の波長変換素子。
（１４）
　前記冷媒輸送部材は、前記筐体の前記他の面側に配置されている、前記（１３）に記載の波長変換素子。
（１５）
　前記筐体は回転可能なホイール部材であり、前記蛍光体層は円環形状を有する、前記（１）乃至（１４）のうちのいずれかに記載の波長変換素子。
（１６）
　前記蛍光体層は前記筐体の光透過性を有する一の面側に配置され、
　前記冷媒輸送部材は、前記筐体の前記一の面と対向する他の面側に配置されている、前記（１２）乃至（１５）のうちのいずれかに記載の波長変換素子。
（１７）
　前記冷媒輸送部材は開口を有し、
　前記開口と当椄する前記筐体の他の面は、撥水性または親水性を有する、前記（１６）に記載の波長変換素子。
（１８）
　前記蛍光体層および前記冷媒輸送部材を、それらの面を垂直に立てた状態で用いる場合、
　前記冷媒輸送部材における毛管力（Ｐ）は下記式（１）を満たす、前記（１）乃至（１７）のうちのいずれかに記載の波長変換素子。

（数１）Ｐ≧水頭差Ｒ0（ｍｍＨ2Ｏ）・・・・・（１）

（Ｒ0：蛍光体層内の発光部から筐体の内側側壁までの距離）
（１９）
　前記蛍光体層は、前記一の面に面する第１の面および前記第１の面と対向する第２の面を有し、前記第１の面の少なくとも一部は前記一の面と接触または接合している、前記（１２）乃至（１８）のうちのいずれかに記載の波長変換素子。
（２０）
　前記第１の面の発光領域が前記一の面と接触または接合している、前記（１９）に記載の波長変換素子。
（２１）
　前記蛍光体層は、前記第１の面の発光領域に凸部を有し、前記凸部が前記一の面と接触または接合している、前記（２０）に記載の波長変換素子。
（２２）
　前記第１の面の全面が前記一の面と接触または接合している、前記（１９）に記載の波長変換素子。
（２３）
　前記蛍光体層は、前記一の面に面する第１の面および前記第１の面と対向する第２の面を有し、
　前記第１の面の少なくとも一部は前記一の面と接触または接合し、
　前記第２の面の少なくとも一部は前記他の面と接触または接合している、前記（１３）乃至（２２）のうちのいずれかに記載の波長変換素子。
（２４）
　前記冷媒輸送部材は開口を有し、
　前記前記第２の面は、前記開口を介して前記他の面と接触または接合している、前記（２３）に記載の波長変換素子。
（２５）
　前記筐体の側壁は傾斜面となっている、前記（１）乃至（２４）のうちのいずれかに記載の波長変換素子。
（２６）
　前記筐体は、前記他の面側にさらに光源を収容している、前記（１３）乃至（２５）のうちのいずれかに記載の波長変換素子。
（２７）
　光源部と、
　前記光源部からの励起光により励起されて蛍光を発する波長変換素子とを備え、
　前記波長変換素子は、
　複数の蛍光体粒子を含み、内部に空隙を有する蛍光体層と、
　前記蛍光体層を冷却する冷媒と、
　前記蛍光体層に接して設けられると共に、前記冷媒を循環させる冷媒輸送部材と、
　前記蛍光体層、前記冷媒および前記冷媒輸送部材を封入する筐体と
　を有する光源モジュール。
（２８）
　光源モジュールと、
　前記光源モジュールから射出される光を変調する光変調素子と、
　前記光変調素子からの光を投射する投射光学系とを有し、
　前記光源モジュールは、
　光源部と、
　前記光源部からの励起光により励起されて蛍光を発する波長変換素子とを備え、
　前記波長変換素子は、
　複数の蛍光体粒子を含み、内部に空隙を有する蛍光体層と、
　前記蛍光体層を冷却する冷媒と、
　前記蛍光体層に接して設けられると共に、前記冷媒を循環させる冷媒輸送部材と、
　前記蛍光体層、前記冷媒および前記冷媒輸送部材を封入する筐体と
　を有する投射型表示装置。
　本出願は、日本国特許庁において２０１８年８月２７日に出願された日本特許出願番号２０１８－１５８１２９号および２０１９年２月２７日に出願された日本特許出願番号２０１９－０３４４２１号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願の全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 (28)

  1. 　複数の蛍光体粒子を含み、内部に空隙を有する蛍光体層と、
    　前記蛍光体層を冷却する冷媒と、
    　前記蛍光体層に接して設けられると共に、前記冷媒を循環させる冷媒輸送部材と、
    　前記蛍光体層、前記冷媒および前記冷媒輸送部材を封入する筐体と
    　を備えた波長変換素子。
  2. 　前記冷媒は、前記蛍光体層および前記冷媒輸送部材において発生する毛管力によって循環し、
    　前記蛍光体層における毛管力は、前記冷媒輸送部材における毛管力よりも大きい、請求項１に記載の波長変換素子。
  3. 　前記冷媒輸送部材は光反射性を有する、請求項１に記載の波長変換素子。
  4. 　前記蛍光体層は、前記筐体の側壁との間に空間を有する、請求項１に記載の波長変換素子。
  5. 　前記蛍光体層は、連泡式の多孔質構造を有する、請求項１に記載の波長変換素子。
  6. 　前記蛍光体層は、セラミックス蛍光体によって構成されている、請求項１に記載の波長変換素子。
  7. 　前記冷媒輸送部材は、連泡式の多孔質構造を有する、請求項１に記載の波長変換素子。
  8. 　前記冷媒輸送部材は、セラミックス焼結体、焼結金属またはポーラス金属によって構成されている、請求項１に記載の波長変換素子。
  9. 　前記蛍光体層および前記冷媒輸送部材は、それぞれ連泡式の多孔質構造を有し、
    　前記蛍光体層の平均気孔径は、前記冷媒輸送部材の平均気孔径よりも小さい、請求項１に記載の波長変換素子。
  10. 　前記冷媒輸送部材は、前記蛍光体層との接面に前記冷媒を輸送する流路を有する、請求項１に記載の波長変換素子。
  11. 　前記蛍光体層は、前記冷媒の蒸発による潜熱によって直接冷却される、請求項１に記載の波長変換素子。
  12. 　前記筐体は、少なくとも前記蛍光体層と対向する一の面が光透過性を有する、請求項１に記載の波長変換素子。
  13. 　前記筐体は、前記一の面と対向する他の面に放熱部材を有する、請求項１２に記載の波長変換素子。
  14. 　前記冷媒輸送部材は、前記筐体の前記他の面側に配置されている、請求項１３に記載の波長変換素子。
  15. 　前記筐体は回転可能なホイール部材であり、前記蛍光体層は円環形状を有する、請求項１に記載の波長変換素子。
  16. 　前記蛍光体層は前記筐体の光透過性を有する一の面側に配置され、
    　前記冷媒輸送部材は、前記筐体の前記一の面と対向する他の面側に配置されている、請求項１２に記載の波長変換素子。
  17. 　前記冷媒輸送部材は開口を有し、
    　前記開口と当椄する前記筐体の他の面は、撥水性または親水性を有する、請求項１６に記載の波長変換素子。
  18. 　前記蛍光体層および前記冷媒輸送部材を、それらの面を垂直に立てた状態で用いる場合、
    　前記冷媒輸送部材における毛管力（Ｐ）は下記式（１）を満たす、請求項１に記載の波長変換素子。

    （数１）Ｐ≧水頭差Ｒ0（ｍｍＨ2Ｏ）・・・・・（１）

    （Ｒ0：蛍光体層内の発光部から筐体の内側側壁までの距離）
  19. 　前記蛍光体層は、前記一の面に面する第１の面および前記第１の面と対向する第２の面を有し、前記第１の面の少なくとも一部は前記一の面と接触または接合している、請求項１２に記載の波長変換素子。
  20. 　前記第１の面の発光領域が前記一の面と接触または接合している、請求項１９に記載の波長変換素子。
  21. 　前記蛍光体層は、前記第１の面の発光領域に凸部を有し、前記凸部が前記一の面と接触または接合している、請求項２０に記載の波長変換素子。
  22. 　前記第１の面の全面が前記一の面と接触または接合している、請求項１９に記載の波長変換素子。
  23. 　前記蛍光体層は、前記一の面に面する第１の面および前記第１の面と対向する第２の面を有し、
    　前記第１の面の少なくとも一部は前記一の面と接触または接合し、
    　前記第２の面の少なくとも一部は前記他の面と接触または接合している、請求項１３に記載の波長変換素子。
  24. 　前記冷媒輸送部材は開口を有し、
    　前記前記第２の面は、前記開口を介して前記他の面と接触または接合している、請求項２３に記載の波長変換素子。
  25. 　前記筐体の側壁は傾斜面となっている、請求項１に記載の波長変換素子。
  26. 　前記筐体は、前記他の面側にさらに光源を収容している、請求項１３に記載の波長変換素子。
  27. 　光源部と、
    　前記光源部からの励起光により励起されて蛍光を発する波長変換素子とを備え、
    　前記波長変換素子は、
    　複数の蛍光体粒子を含み、内部に空隙を有する蛍光体層と、
    　前記蛍光体層を冷却する冷媒と、
    　前記蛍光体層に接して設けられると共に、前記冷媒を循環させる冷媒輸送部材と、
    　前記蛍光体層、前記冷媒および前記冷媒輸送部材を封入する筐体と
    　を有する光源モジュール。
  28. 　光源モジュールと、
    　前記光源モジュールから射出される光を変調する光変調素子と、
    　前記光変調素子からの光を投射する投射光学系とを有し、
    　前記光源モジュールは、
    　光源部と、
    　前記光源部からの励起光により励起されて蛍光を発する波長変換素子とを備え、
    　前記波長変換素子は、
    　複数の蛍光体粒子を含み、内部に空隙を有する蛍光体層と、
    　前記蛍光体層を冷却する冷媒と、
    　前記蛍光体層に接して設けられると共に、前記冷媒を循環させる冷媒輸送部材と、
    　前記蛍光体層、前記冷媒および前記冷媒輸送部材を封入する筐体と
    　を有する投射型表示装置。
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