WO2021145252A1 - 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

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 Download PDF

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phosphor layer
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wavelength conversion
refrigerant
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正太 西
善郎 浅野
賢 加藤
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ソニーグループ株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F21V29/50—Cooling arrangements
    • F21V29/502—Cooling arrangements characterised by the adaptation for cooling of specific components
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/04—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with tubes having a capillary structure
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    • G03B21/14—Details
    • G03B21/16—Cooling; Preventing overheating

Definitions

  • the present disclosure relates to a wavelength conversion element and a light source module using phosphor particles, and a projection type display device.
  • a light source device that irradiates a rotating substrate with excitation light from the back surface side of phosphor particles and extracts fluorescence from the front surface of a sealed housing. .. (See, for example, Patent Document 1).
  • the wavelength conversion element of one embodiment of the present disclosure circulates a phosphor layer containing a plurality of phosphor particles and having one surface and another surface facing each other, a refrigerant for cooling the phosphor layer, and a refrigerant.
  • the light source module of the embodiment of the present disclosure includes a light source unit and a wavelength conversion element that is excited by excitation light from the light source unit to emit fluorescence, and the light source unit is the embodiment of the present disclosure. It has a wavelength conversion element of.
  • the projection type display device of one embodiment of the present disclosure includes a light source module, a light modulation element that modulates the light emitted from the light source module, and a projection optical system that projects light from the light modulation element, and has a light source.
  • a light source module the light source module of the above-described embodiment is provided.
  • one surface of the phosphor layer, the refrigerant, and the internal space of the housing that seals the refrigerant transport flow path is one surface of the phosphor layer.
  • the surface was fixed, and a first porous layer having light reflectivity was provided on at least a part of the other surface of the phosphor layer facing the one surface.
  • FIG. 1 It is sectional drawing which shows an example of the structure of the wavelength conversion element which concerns on embodiment of this disclosure. It is a plane schematic diagram of the wavelength conversion element shown in FIG. It is a characteristic diagram which shows the relationship between the thickness of the phosphor layer shown in FIG. 1 and the excitation limit. It is a flow chart of the manufacturing process of a fluorescent substance layer. It is a figure which shows the relationship between the thickness of a phosphor layer, and a fluorescence output with and without a reflective member. It is a figure explaining the spot shape of the excitation light. It is a figure which shows the relationship between the temperature of the light emitting part, and the fluorescence output by the spot shape of the excitation light shown in (A) and (B) of FIG.
  • FIG. 1 It is sectional drawing which shows an example of the structure of the wavelength conversion element which concerns on modification 5 of this disclosure. It is a plane schematic diagram of the wavelength conversion element shown in FIG. It is the schematic which shows an example of the structure of the light source module which has the wavelength conversion element shown in FIG. It is the schematic which shows an example of the structure of the projector provided with the light source module shown in FIG. It is the schematic which shows the other example of the structure of the projector with the light source module shown in FIG.
  • Deformation example 2 (Example in which a phosphor layer is partially provided and a hydrophilic porous layer is provided around the phosphor layer) 2-3.
  • Deformation example 3 (Example in which the phosphor layer is pressure-welded and fixed with a reflective porous layer) 2-4.
  • Modification 4 (Example of transmission type wavelength conversion element) 2-5.
  • Modification 5 (Example of rotary wavelength conversion element) 3.
  • Application example configuration example of light source module and projector
  • FIG. 1 schematically shows an example of the cross-sectional configuration of the wavelength conversion element (wavelength conversion element 1) according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 schematically shows the planar configuration of the wavelength conversion element 1 shown in FIG.
  • FIG. 1 shows a cross section taken along the line II shown in FIG.
  • the wavelength conversion element 1 constitutes, for example, a light source module (light source module 100) of a projection type display device (projector 1000) described later (see, for example, FIGS. 17 and 18).
  • the wavelength conversion element 1 of the present embodiment is a so-called reflection type in which the fluorescent FL emitted by the phosphor layer 11 by irradiation with the excitation light EL is reflected and taken out in the same direction as the incident direction of the excitation light EL, for example. It is a wavelength conversion element.
  • the wavelength conversion element 1 has a so-called two-phase cooling structure, and the phosphor layer 11 is directly cooled by the latent heat of vaporization of the refrigerant 13.
  • the wavelength conversion element 1 has a phosphor layer 11, a refrigerant transport flow path 12, a refrigerant 13, and a reflective porous layer 14.
  • the wavelength conversion element 1 further has a housing 20 having a space (internal space S) sealed inside.
  • the housing 20 has, for example, a housing member 21 having a recess that constitutes the internal space S, and a sealing member 22 that forms an internal space S in the housing 20 when combined with the housing member 21.
  • the phosphor layer 11, the refrigerant transport flow path 12, the refrigerant 13, and the reflective porous layer 14 are hermetically sealed in the internal space S of the housing 20.
  • one surface (front surface (surface 11S1)) of the phosphor layer 11 is one surface of the internal space S, specifically, a surface of the internal space S of the sealing member 22. It is fixed to the surface (the back surface (surface 22S2) of the sealing member 22), and the reflective porous layer 14 is arranged on the other surface (back surface (surface 11S2)) of the phosphor layer 11.
  • the phosphor layer 11 is composed of a plurality of phosphor particles.
  • the phosphor layer 11 is formed as, for example, a layer having a continuous foam type porous structure.
  • the size of the pores (voids) (average pore diameter) will be described in detail later, but is preferably smaller than the average pore diameter of the refrigerant transport flow path 12 also formed as a continuous foam type porous layer, for example. It is preferably 30 ⁇ m or less.
  • the phosphor layer 11 is preferably formed in a plate shape or a columnar shape, for example, and is composed 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, which will be described later, and emit fluorescent FL.
  • the phosphor particles for example, fluorescence that is excited by a blue laser light having a wavelength in the blue wavelength region (for example, 400 nm to 470 nm) and emits yellow fluorescence (light in the wavelength region between the red wavelength region and the green wavelength region).
  • the substance is used.
  • fluorescent substances include YAG (yttrium aluminum garnet) -based materials and LAG (lutetium aluminum garnet) -based materials.
  • the average particle size of the phosphor particles is, for example, 10 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the phosphor layer 11 is arranged in the housing 20 so as to face the sealing member 22 that transmits the excitation light EL and the fluorescent FL. Specifically, the phosphor layer 11 is fixed to, for example, the back surface (surface 22S2) of the sealing member 22. The details of fixing the phosphor layer 11 will be described later, but in the manufacturing process thereof, the phosphor particles are applied to the back surface (surface 22S2) of the sealing member 22 and fired to be integrally molded with the sealing member 22. Can be done.
  • the phosphor layer 11 is formed on, for example, the entire surface of one surface of the internal space S of the housing 20 (the back surface of the sealing member 22 (surface 22S2)).
  • the peripheral portion 11B around the light emitting portion 11A including the vicinity of the light emitting portion 11A that emits fluorescent FL by irradiation with the excitation light EL functions as a flow path for transporting the refrigerant 13 to the light emitting unit 11A.
  • the phosphor of the light emitting portion 11A including the vicinity of the light emitting portion that emits the fluorescent FL by irradiation with the excitation light EL when the phosphor layer 11 is formed on the entire surface of one surface of the internal space S of the housing 20, the phosphor of the light emitting portion 11A including the vicinity of the light emitting portion that emits the fluorescent FL by irradiation with the excitation light EL.
  • the thickness (t1) of the layer 11 is preferably smaller than the thickness (t2) around the light emitting portion 11A (peripheral portion 11B) (t1 ⁇ t2).
  • the thickness (t1) of the light emitting portion 11A is preferably 100 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less
  • the thickness (t2) of the peripheral portion 11B is preferably 500 ⁇ m or more, for example. The reason will be explained below.
  • FIG. 3 shows the relationship between the thickness of the phosphor layer 11 and the excitation limit.
  • the excitation limit of the phosphor layer 11 is improved when the thickness is small (thin). This is because the thinner the phosphor layer 11, the smaller the resistance when the vapor generated by the heat generated by the excited portion (light emitting portion 11A) is discharged to the back surface (surface 11S2) of the phosphor layer 11. Is. As a result, the steam is easily discharged to the back surface (surface 11S2) side, and as a result, the resistance when the refrigerant 13 is supplied to the light emitting portion 11A by capillary force is reduced.
  • the amount of heat generated by the light emitting unit 11A increases, and the amount of evaporation of the refrigerant 13 also increases.
  • the flow rate of the refrigerant 13 supplied to the light emitting unit 11A also increases, but if the flow path resistance is large, it becomes difficult to supply the refrigerant 13 by capillary force, and the amount of the refrigerant 13 supplied to the light emitting unit 11A Is insufficient, and dryout occurs due to the inability to dissipate heat due to latent heat of vaporization.
  • FIG. 3 regards the head difference as the flow path resistance, and verifies the excitation limit when the flow path resistance is changed in a pseudo manner. It can be seen that the excitation limit decreases as the head difference increases.
  • the thickness of the phosphor layer 11 of the light emitting unit 11A is generally preferably thin from the viewpoint of reabsorption of light by the phosphor constituting the phosphor layer 11.
  • the phosphor layer 11 is formed on the entire back surface (surface 22S2) of the sealing member 22, and the peripheral portion 11B around the light emitting portion 11A emits the refrigerant 13. It also serves as a flow path for transporting to the portion 11A.
  • the thickness of the peripheral portion 11B around the light emitting portion 11A is increased.
  • the phosphor layer 11 preferably has hydrophilicity. As a result, the flow path resistance of the phosphor layer 11 can be reduced. Hydrophilicity can be added to the phosphor layer 11 by, for example, coating the surface with silicon oxide (SiO 2) or the like.
  • FIG. 4 shows an example of the manufacturing process of the phosphor layer 11.
  • the phosphor layer 11 can be manufactured, for example, as follows. First, the binder and the solvent are mixed by, for example, a ball mill (step S101). Subsequently, the phosphor particles are added thereto and further mixed by a ball mill (step S102). Next, the mixture is stirred and defoamed under vacuum conditions (step S103), and then the mixture is applied to the sealing member 22 by metal mask printing (step S104). Subsequently, the mixture coated on the sealing member 22 is degreased (step S105) and then fired (step S106). As described above, the phosphor layer 11 made of a sintered phosphor is formed.
  • the refrigerant transport flow path 12 is for transporting the refrigerant 13 to the light emitting portion 11A of the phosphor layer 11. Like the phosphor layer 11, the refrigerant transport flow path 12 is formed as a continuous foam type porous layer. The average pore diameter of the refrigerant transport flow path 12 is preferably larger than the average pore diameter of the phosphor layer 11.
  • the refrigerant transport flow path 12 is, for example, another surface of the internal space S of the housing 20 facing the one surface except for one surface on which the phosphor layer 11 is formed (surface 22S2 of the sealing member 22). It is formed on the entire surface (bottom surface (surface 21S1) of the accommodating member 21) and side surface (side surface (surface 21S3) of the accommodating member 21). The peripheral end of the refrigerant transport flow path 12 is in contact with the phosphor layer 11. As a result, a flow path for transporting the refrigerant 13 is formed substantially on the entire surface of the internal space S.
  • Examples of the constituent materials of the refrigerant transport flow path 12 include aluminum (Al), copper (Cu), molybdenum (Mo), tungsten (W), cobalt (Co), chromium (Cr), platinum (Pt), and tantalum (Pt). Examples thereof include simple metals such as Ta), lithium (Li), zirconium (Zr), ruthenium (Ru), rhodium (Rh) or palladium (Pd), or alloys containing one or more of these. In addition, oxides such as aluminum oxide (Al 2 O 3 ), titanium oxide (TIO 2 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), barium sulfate (BaSO 4 ) or silicon oxide (SiO 2 ) may be used. .. Moreover, you may use diamond.
  • the refrigerant transport flow path 12 is made of, for example, a ceramic sintered body, a sintered metal, or a porous metal made of the above materials.
  • the refrigerant 13 circulates between the phosphor layer 11 and the refrigerant transport flow path 12, for example, as shown by the arrow shown in FIG. 1, and causes the phosphor particles of the light emitting portion 11A heated by the irradiation of the excitation light EL. It is for cooling.
  • the refrigerant 13 for example, it is preferable to use a liquid having a large latent heat.
  • the refrigerant 13 since the refrigerant 13 circulates through the voids formed inside the phosphor layer 11 and the refrigerant transport flow path 12, it is preferable that the refrigerant 13 has a low viscosity.
  • Specific examples of the refrigerant 13 include water, acetone, methanol, naphthalene, benzene and the like.
  • the reflective porous layer 14 reflects the excitation light EL and the fluorescent FL transmitted to the back surface (surface 11S2) side of the phosphor layer 11, and the refrigerant 13 vaporized in the light emitting unit 11A is introduced into the internal space S of the housing 20. It is for discharging, and is arranged on the back surface (surface 11S2) of, for example, the light emitting portion 11A of the phosphor layer 11.
  • the reflective porous layer 14 is formed as a continuous foam type porous layer like the phosphor layer 11 and the refrigerant transport flow path 12, and the average pore diameter thereof is the phosphor layer 11 and the refrigerant transport flow path. It is preferably larger than the average pore diameter of 12. This makes it possible to prevent the inflow of the refrigerant 13 circulating in the peripheral portion 11B of the phosphor layer 11.
  • the constituent material of the reflective porous layer 14 it is preferable to have light reflectivity, and it is preferable to use an inorganic material such as a metal material or a ceramic material. Specifically, it is preferable to have a reflection characteristic capable of reflecting excitation light EL and fluorescent FL by 90%, and examples of such a material include aluminum oxide (Al 2 O 3 ) and barium sulfate (BaSO 4 ). Can be mentioned.
  • the reflective porous layer 14 is fixed to the back surface (surface 11S2) of the phosphor layer 11 by printing aluminum oxide powder (alumina powder) on the back surface (surface 11S2) of the phosphor layer 11 and firing it. Can be done.
  • the reflective porous layer 14 may be formed with solid aluminum oxide as a porous body in advance, and this may be adhered and fixed to the back surface (surface 11S2) of the phosphor layer 11.
  • the reflective porous layer 14 further has water repellency. This makes it possible to further prevent the inflow of the refrigerant 13 from the peripheral portion 11B of the phosphor layer 11. Further, the refrigerant 13 vaporized in the light emitting portion 11A of the phosphor layer 11 can be efficiently discharged to the internal space S of the housing 20. This makes it possible to prevent the phosphor layer 11 from being damaged due to the temperature rise of the light emitting portion 11A due to the retention of the liquefied refrigerant 13 in the reflective porous layer 14 and the film boiling. Water repellency can be added to the reflective porous layer 14 by coating the surface with, for example, an inorganic material or an organic material containing fluorine or the like.
  • FIG. 5 shows the relationship between the thickness of the phosphor layer 11 and the fluorescence output depending on the presence or absence of a reflective member such as the reflective porous layer 14.
  • a reflective member such as the reflective porous layer 14.
  • the housing 20 can form a closed space (internal space S) inside.
  • the housing 20 is composed of a member having a light transmissive front portion on which the excitation light EL is incident and the fluorescent FL is emitted. It is a thing.
  • the housing 20 is composed of, for example, an accommodating member 21 having a recess forming the internal space S, and a sealing member 22 forming the internal space S1 when combined with the accommodating member 21.
  • the material constituting the accommodating member 21 for example, aluminum, copper, stainless steel, low carbon steel, alloy materials thereof, and ceramics having high thermal conductivity such as silicon carbide and aluminum nitride can be used.
  • the material constituting the sealing member 22 may be any material having light transmission property, and examples thereof include a glass substrate made of soda glass, quartz, sapphire glass, crystal or the like.
  • a glass substrate made of soda glass, quartz, sapphire glass, crystal or the like.
  • PET polyethylene terephthalate
  • silicone resin a resin such as polycarbonate or acrylic
  • the sealing member 22 may have at least a portion of the phosphor layer 11 facing the light emitting portion 11A having light transmittance, and the other portions are formed of, for example, the same material as the accommodating member 21. be able to.
  • a heat radiating member 23 may be further provided on the back surface of the housing 20 (the back surface of the accommodating member 21 (surface 21S2)).
  • the heat radiating member 23 cools the accommodating member 21.
  • the vapor of the refrigerant 13 is condensed and phase-changed into a liquid, and the refrigerant transport flow path 12 causes the phosphor layer 11 to undergo a phase change. It will be transported to the light emitting unit 11A.
  • the heat radiating member 23 may be composed of a plurality of heat radiating fins, but the heat radiating member 23 is not limited to this.
  • a water cooling system such as the heat radiating member 23, a water cooling system such as a Perche element or a water cooling plate may be used.
  • a protective film may be formed in order to prevent the elution of metal ions) and the corrosion of the metal constituting the accommodating member 21.
  • the material constituting the protective film it is preferable to use a material having a high affinity with the refrigerant 13.
  • the protective film material is a highly hydrophilic oxide such as silicon oxide (SiO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ) and titanium oxide (TiO 2 ).
  • a metal material having a standard electrode potential of more than 0.35 V such as gold (Au), silver (Ag), or stainless steel, which is hard to rust can be used.
  • Au gold
  • Ag silver
  • stainless steel which is hard to rust
  • the oxide film may be formed on the surface of the metal film.
  • the protective film may be a monolayer film or a laminated film, and when it is formed as a laminated film, it is preferable to form, for example, the oxide film on the outermost layer.
  • the protective film can be formed, for example, by vapor deposition, film formation by a sputtering device, coating by spin coating, plating treatment, mechanical bonding, or the like.
  • the protective film can also improve the affinity with the refrigerant 13 by providing a fine uneven structure (for example, several ⁇ m to several mm) on the surface.
  • a fine uneven structure for example, several ⁇ m to several mm
  • the refrigerant 13 can easily enter the surface of the protective film due to the capillary force, and the affinity (wetting property) is improved, as in the case of the refrigerant transport flow path 12 described above.
  • the protective film is provided with a light reflection function, a light reflection prevention function, a color separation function, a polarization separation function, an optical phase adjustment function, a high heat conduction function, etc., in addition to the protection function of the surface of the accommodating member 21. good.
  • the wavelength conversion element 1 of the present embodiment is a two-phase cooling system in which the phosphor layer 11 and the refrigerant transport flow path 12 are sealed together with the refrigerant 13 in the sealed internal space S of the housing 20. It has a structure, and the phosphor layer 11 is directly cooled by the latent heat of vaporization of the refrigerant 13. In order to circulate the refrigerant 13 from the refrigerant transport flow path 12 to the phosphor layer 11, it is desirable that the capillary force generated in the phosphor layer 11 is larger than the capillary force generated in the refrigerant transport flow path 12. Capillary force (P) is expressed by the following formula.
  • the corresponding capillary radius of the refrigerant transport flow path 12 is proportional to the average pore diameter.
  • the average pore diameter in the refrigerant transport flow path 12 is larger than the average pore diameter of the phosphor layer 11 from the above equation (1). Is also desirable. Further, as can be seen from the equation (1), the capillary force of the phosphor layer 11 and the refrigerant transport flow path 12 increases as the contact angle becomes smaller. Therefore, it is desirable that the materials constituting the phosphor layer 11 and the refrigerant transport flow path 12 have wettability.
  • the ball mill mixing in step S102 and the sintering temperature in step S106 in the above-mentioned manufacturing process of the phosphor layer 11 are controlled. By doing so, the average pore diameter of the sintered body can be adjusted to a desired value.
  • the cooling cycle of the wavelength conversion element 1 of the present embodiment will be described.
  • the phosphor layer 11 is irradiated with the excitation light EL
  • the phosphor particles in the light emitting unit 11A generate heat.
  • the refrigerant 13 is vaporized by the heat and at the same time takes away latent heat.
  • the excitation light EL is applied to the central portion of the phosphor layer 11, the vaporized refrigerant 13 becomes vapor and is a reflective porous body arranged on the back surface (surface 11S2) of the light emitting portion 11A. It is discharged to the internal space S of the housing 20 via the quality layer 14.
  • the vapor discharged into the internal space S releases latent heat through the inner wall of the accommodating member 21 on the bottom surface (surface 21S1) of the accommodating member 21, for example, which constitutes the internal space S, and is liquefied again.
  • the liquefied refrigerant 13 is transported to the phosphor layer 11 by the capillary force of the refrigerant transport flow path 12, and moves from the peripheral portion 11B of the phosphor layer 11 to the light emitting portion 11A 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 flow path 12.
  • the spot shape of the excitation light EL is as shown in FIG. 6 (A). It is conceivable to change from the Lambersian type, which has a light density shape, to the top hat type, which has a light density shape as shown in FIG. 6 (B).
  • FIG. 7 shows the relationship between the temperature of the light emitting unit 11A and the fluorescence output when the spot shape is irradiated with the Lumbarsian type excitation light EL and the top hat type excitation light EL. As can be seen from FIG.
  • the peak value of the heat density in the light emitting unit 11A is maintained while maintaining the total output of the excitation light EL. Can be lowered, and the limit of fluorescence output in the light emitting unit 11A can be improved.
  • the spot shape of the excitation light EL is not limited to the top hat type.
  • the spot shape of the excitation light EL may be a shape that lowers the peak heat density in the light emitting unit 11A while maintaining the emission intensity of the fluorescent FL emitted from the light emitting unit 11A.
  • the spot shape of the excitation light EL may have a spot shape in which the light density in the central portion is lower than that in the peripheral portion.
  • the front surface (surface 11S1) of the phosphor layer 11 is fixed to the back surface (surface 22S2) of the sealing member 22 through which the excitation light EL and the fluorescence EL are transmitted in the housing 20.
  • the reflective porous layer 14 is arranged on the back surface (surface 11S2) of the phosphor layer 11.
  • a method is adopted in which a phosphor is fixed on a wheel and the wheel is rotated to dissipate heat generated by laser irradiation.
  • a laser-excited phosphor light source has been proposed in which a two-phase cooling method is adopted in which a refrigerant is sealed in a wheel and the phosphor is cooled by utilizing the latent heat of the refrigerant.
  • the refrigerant is circulated by utilizing the capillary force due to the small gaps inside the phosphor particle layer.
  • flow path resistance is generated.
  • the circulation of the refrigerant in the phosphor particle layer becomes high speed, and the increase in flow path resistance due to the collision becomes remarkable.
  • a phenomenon called dryout occurred, which was a cause of a decrease in the maximum heat transport amount.
  • the vapor that has been vaporized by removing heat from the heat generating part of the phosphor particle layer will condense in areas other than the condensing part if it is below the saturation temperature. Therefore, for example, condensation occurs even in a translucent portion such as a cover glass, and droplets adhere to it. As a result, droplets and vapors are randomly present in the translucent part, which is the light input / output part, and there is a problem that the light is scattered, the etendue is expanded, and the light utilization efficiency is lowered. ..
  • the phosphor layer 11 is fixed to the back surface (surface 22S2) of the sealing member 22 facing the internal space S of the housing 20 and in which the excitation light EL and the fluorescent FL enter and exit.
  • the reflective porous layer 14 is arranged on the back surface (surface 11S2) of the phosphor layer 11, for example, the light emitting portion 11A.
  • the refrigerant 13 vaporized in the light emitting unit 11A and turned into steam is discharged to the internal space S of the housing 20 via the reflective porous layer. That is, the incident path of the excitation light EL and the emission path of the fluorescent FL are separated from the discharge path of the refrigerant 13 vaporized in the light emitting unit 11A of the phosphor layer 11. This makes it possible to take out the fluorescent FL from the front surface of the housing 20 without being scattered by the vapor.
  • the front surface (surface 11S1) of the phosphor layer 11 is fixed to the back surface (surface 22S2) of the sealing member 22, and the light emitting portion 11A of the phosphor layer 11 is further fixed.
  • the reflective porous layer 14 is arranged on the back surface (surface 11S2) of the above, the entrance / exit path of the excitation light EL and the fluorescent FL and the discharge path of the vaporized refrigerant 13 in the light emitting portion 11A of the phosphor layer 11 Is separated. Therefore, the fluorescent FL can be taken out without being vaporized in the light emitting unit 11A and scattered by the vapor. That is, it is possible to improve the efficiency of light utilization.
  • continuous bubbles are formed on the entire surface of the internal space S of the housing 20, that is, on the bottom surface (surface 21S1) and side surface (surface 21S3) of the accommodating member 21 and the back surface (surface 22S2) of the sealing member 22.
  • the phosphor layer 11 and the refrigerant transport flow path 12 are formed as members having the porous structure of the formula.
  • a flow path for transporting the refrigerant 13 is formed on the entire surface of the internal space S of the housing 20, and the refrigerant 13 condensed on the inner wall of the housing 20 and liquefied again is not retained, and is efficiently performed. It becomes possible to circulate.
  • the phosphor layer 11 is fixed to the back surface (surface 22S2) of the sealing member 22, the strength of the phosphor layer 11 can be secured. Further, since the phosphor layer 11 is fixed without interposing the adhesive layer or the like, there is no need to worry about the decrease in light transmittance due to the adhesive layer and the photodegradation of the adhesive layer. Therefore, it is possible to improve the reliability. Further, since the heat generated in the light emitting unit 11A can be dissipated directly through the sealing member 22, the cooling efficiency of the phosphor layer 11 can be improved.
  • FIG. 10 schematically shows an example of the cross-sectional configuration of the wavelength conversion element (wavelength conversion element 2) according to the first modification of the present disclosure.
  • the wavelength conversion element 2 constitutes a light source module (light source module 100) of a projection type display device (projector 1000) described later, as in the above embodiment.
  • the wavelength conversion element 2 of this modification is different from the above-described embodiment in that a fine flow path (for example, flow path 41X) for transporting the refrigerant 13 is provided on the entire surface of the internal space S of the housing 40.
  • a fine flow path for example, flow path 41X
  • FIG. 11 schematically shows an example of the planar configuration of the bottom surface (surface 41S1) of the accommodating member 41.
  • the entire surface of the internal space S of the housing 40 of the present modification that is, the bottom surface (surface 41S1) and side surface (surface 41S3) of the accommodating member 41 and the back surface (surface 42S2) of the sealing member 42
  • a fine flow path through which the refrigerant 13 is transported is formed.
  • the flow path formed on the bottom surface (surface 41S1) of the accommodating member 41 is composed of grooves extending radially from the center to the outer circumference, for example, as shown in FIG. This groove can be formed by, for example, microfabrication such as etching or nanoimprint.
  • This groove (flow path 41X) is formed at a level of, for example, several tens of ⁇ m to several hundreds of ⁇ m in both width and depth, whereby capillary force is generated.
  • a fine flow path (groove) similar to the flow path 41X shown in FIG. 11 is formed.
  • a flow path 41X formed on the bottom surface (surface 41S1) of the accommodating member 41 and a fine flow path (groove) formed on the surface 42S2 of the sealing member 42 are provided. Similar fine flow paths (grooves) are formed so as to connect them.
  • fine flow paths formed on the bottom surface (surface 41S1) and side surface (surface 41S3) of the accommodating member 41 constituting the internal space S of the housing 40 and the back surface (surface 42S2) of the sealing member 42, respectively. ) Are connected to each other.
  • FIG. 11 shows an example of the flow path 41X extending radially from the center to the outer periphery of the bottom surface (surface 41S1) of the accommodating member 41, but the present invention is not limited to this.
  • the grooves formed on the bottom surface (surface 41S1) of the accommodating member 41 and the back surface (surface 42S2) of the sealing member 42 may be in a lattice shape or a spiral shape.
  • the fine flow path (refrigerant transport flow path) through which the refrigerant 13 is transported is sealed with the bottom surface (surface 41S1) and side surface (surface 41S3) of the accommodating member 41 constituting the internal space S of the housing 40. Even when the groove is formed on the back surface (surface 42S2) of the stop member 42, the same effect as that of the above embodiment can be obtained. Further, as in the present modification, by directly forming the refrigerant transport flow path on each surface constituting the internal space S of the housing 40, the constituent members of the wavelength conversion element 2 (for example, the refrigerant transport in the above embodiment). The flow path 12) can be reduced. This makes it possible to reduce the cost. Further, the wavelength conversion element 2 can be miniaturized (thinned).
  • FIG. 12 schematically shows an example of the cross-sectional configuration of the wavelength conversion element (wavelength conversion element 3) according to the second modification of the present disclosure.
  • the wavelength conversion element 3 constitutes a light source module (light source module 100) of a projection type display device (projector 1000) described later, as in the above embodiment.
  • the phosphor layer 11 is provided on a part of the back surface (surface 22S2) of the sealing member 22, and a hydrophilic porous layer (hydrophilic porous layer 15) is provided around the phosphor layer 11. The provided point is different from the above-described embodiment.
  • the hydrophilic porous layer 15 has a continuous foam type porous structure like the phosphor layer 11 and the refrigerant transport flow path 12, and is the same as the peripheral portion 11B of the phosphor layer 11 in the above embodiment. In addition, it also serves as a refrigerant transport flow path.
  • the average pore diameter of the hydrophilic porous layer 15 is preferably larger than the average pore diameter of the phosphor layer 11, and has, for example, an average pore diameter equivalent to that of the refrigerant transport flow path 12.
  • the same material as that of the refrigerant transport flow path 12 can be used.
  • the hydrophilic porous layer 15 is made of, for example, a ceramic sintered body, a sintered metal, or a porous metal made of the above materials.
  • the hydrophilic porous layer 15 can be formed, for example, by printing aluminum oxide powder (alumina powder) on the back surface (surface 22S2) of the sealing member 22 and firing it, similarly to the phosphor layer 11, for example. can.
  • aluminum oxide powder alumina powder
  • the phosphor layer 11 is provided only on a part of the back surface (surface 22S2) of the sealing member 22, and the hydrophilic porous layer 15 is provided around the back surface (surface 22S2). did. This makes it possible to reduce costs in addition to the effects of the above-described embodiment.
  • FIG. 13 schematically shows an example of the cross-sectional configuration of the wavelength conversion element (wavelength conversion element 4) according to the third modification of the present disclosure.
  • the wavelength conversion element 4 constitutes a light source module (light source module 100) of a projection type display device (projector 1000) described later, as in the above embodiment.
  • an opening 42H is provided in a portion of the sealing member 42 through which the excitation light EL and the fluorescence FL are transmitted, and the surface (surface) of the sealing member 42 is covered so as to cover the opening 42H.
  • the cover glass 44 is arranged on the 42S1) side, and for example, the phosphor layer 11 is pressure-welded and fixed to the cover glass 44 by the reflective porous layer 34.
  • the housing 40 of this modified example is composed of, for example, an accommodating member 41, a sealing member 42, and a cover glass 44.
  • the bottom surface (surface 41S1) of the accommodating member 41 is similar to the modified example 1.
  • a fine flow path (groove) is formed on the side surface (surface 41S3) and the back surface (surface 42S2) of the sealing member 42.
  • the sealing member 42 further has an opening 42H in a portion through which the excitation light EL and the fluorescent FL pass.
  • the cover glass 44 is arranged on the surface (surface 42S1) side of the sealing member 42 so as to cover the opening 42H of the sealing member 42.
  • the phosphor layer 11 is partially formed as in the modified example 2, and is arranged in, for example, the opening 42H provided in the sealing member 42. Specifically, the phosphor layer 11 is arranged on the cover glass 44 that covers the opening 42H of the sealing member 42 from the surface (surface 42S1) side of the sealing member 42, and is pressure-welded by, for example, the reflective porous layer 34. ..
  • the reflective porous layer 34 is larger than, for example, the opening 42H of the sealing member 42, and is fixed to the sealing member 42 around the opening 42H, for example, and is a refrigerant transport flow that transports the refrigerant 13 to the phosphor layer 11. It doubles as a road. Therefore, the reflective porous layer 34 preferably has an average pore diameter larger than the average pore diameter of the phosphor layer 11. Further, it is preferable that the portion of the reflective porous layer 34 other than the portion in contact with the phosphor layer 11 has hydrophilicity.
  • the addition of hydrophilicity to the reflective porous layer 34 can be performed, for example, by using the same method as the addition of hydrophilicity to the phosphor layer 11 described above.
  • the sealing member 22 to which the phosphor layer 11 is fixed is generally required to have high heat resistance.
  • an opening 42H is provided in the sealing member 42, a cover glass 44 is arranged so as to cover the opening 42H, and the phosphor layer 11 is attached to the cover glass 44 by the reflective porous layer 34.
  • the choice of materials constituting the sealing member 42 is increased, and the degree of freedom in selecting the constituent members is improved. Therefore, it is possible to reduce the cost.
  • the degree of freedom in optical design is improved.
  • FIG. 14 schematically shows an example of the cross-sectional configuration of the wavelength conversion element (wavelength conversion element 5) according to the modified example 4 of the present disclosure.
  • the wavelength conversion element 5 constitutes a light source module (light source module 100) of a projection type display device (projector 1000) described later, as in the above embodiment.
  • the wavelength conversion element 5 of this modification is a so-called transmission type wavelength conversion element that extracts the fluorescent FL emitted from the phosphor layer 11 by irradiation with the excitation light EL in the direction opposite to the incident direction of the excitation light EL. ..
  • the excitation light EL is incident from the back surface of the housing 20, specifically, the back surface (surface 21S2) side of the housing member 21, and the front surface of the housing 20, specifically, the sealing member 22.
  • the fluorescent FL is emitted from the surface (surface 22S1) side of the above. Therefore, at least a part of the accommodating member 21 to which the excitation light EL is incident is preferably light-transmitting, and in this modification, it is formed of the light-transmitting member 24.
  • the light transmitting member 24 for example, a glass substrate made of soda glass, quartz, sapphire glass, crystal or the like can be used as in the sealing member 22.
  • a columnar light guide member 16 that guides the excitation light EL incident from the back surface (surface 21S2) of the accommodating member 21 to the phosphor layer 11 is arranged. ..
  • the light guide member 16 for example, a glass member made of soda glass, quartz, sapphire glass, crystal, or the like can be used.
  • the surface of the light guide member 16 is preferably hydrophilic, and for example, as shown in FIG. 14, a reflective porous layer 14 is provided around the light guide member 16.
  • a fine flow path may be formed on the surface of the light guide member 16 by, for example, etching.
  • the refrigerant 13 vaporized in the light emitting portion 11A of the phosphor layer 11 is discharged to the internal space S via, for example, the reflective porous layer 14 around the light guide member 16. That is, the entry / exit paths of the excitation light EL and the fluorescent FL and the discharge path of the vaporized refrigerant 13 in the light emitting portion 11A of the phosphor layer 11 are separated.
  • a dichroic film 17 that transmits excitation light EL and reflects fluorescent FL is further provided between the light guide member 16 and the phosphor layer 11.
  • the incident position of the excitation light EL of the accommodating member 21 is formed by the light transmission member 24, and between the light transmission member 24 and the phosphor layer 11.
  • a light guide member 16 is arranged in the light guide member 16, and a reflective porous layer 14 is provided around the light guide member 16.
  • the excitation light EL can be guided to the phosphor layer 11 without being affected by the scattering of the condensed refrigerant 13 droplets and vapor on the bottom surface (surface 21S1) of the accommodating member 21. Therefore, this technique can be applied to the transmission type wavelength conversion element 5.
  • a fine flow path (groove) is provided on the surface of the light guide member 16 to make the surface of the light guide member 16 hydrophilic, so that the light is condensed on the surface of the light guide member 16.
  • the droplets of the refrigerant 13 form a liquid film. This makes it possible to prevent, for example, the excitation light EL emitted from the light guide member 16 from being scattered by the vapor of the refrigerant 13 vaporized in the phosphor layer 11. Therefore, it is possible to improve the light utilization efficiency even in the transmission type wavelength conversion element 5.
  • FIG. 15 schematically shows an example of the cross-sectional configuration of the wavelength conversion element (wavelength conversion element 6) according to the modified example 5 of the present disclosure.
  • FIG. 16 schematically shows the planar configuration of the wavelength conversion element 6 shown in FIG.
  • FIG. 15 shows a cross section taken along line II-II shown in FIG.
  • the wavelength conversion element 6 constitutes a light source module (light source module 100) of a projection type display device (projector 1000) described later, as in the above embodiment.
  • the wavelength conversion element 6 of this modification is a so-called reflective phosphor wheel that can rotate around a rotation axis (for example, axis J64).
  • the phosphor layer 51 is formed on the entire surface of the back surface (plane 62S2) of the sealing member 62, and as shown in FIGS. 15 and 16, for example, a rotating circle is formed on the peripheral portion where the excitation light EL is irradiated.
  • a thin film portion 51A continuous in the circumferential direction (direction of arrow C) is formed.
  • the refrigerant transport flow path 52 is provided on the entire bottom surface (surface 61S1) of the accommodating member 61 that constitutes the internal space S of the housing 60.
  • the refrigerant transport flow path 52 further has, for example, a convex portion 52A in contact with the phosphor layer 11 at the rotation shaft (axis J64) portion, whereby, for example, the refrigerant is condensed on the bottom surface (surface 61S1) of the accommodating member 61.
  • the refrigerant 13 is carried to the phosphor layer 51.
  • the refrigerant transport flow path 52 may or may not be formed on the side surface (surface 61S3) of the accommodating member 61 forming the internal space S of the housing 60 for the reason described later.
  • the capillary force (P) of the refrigerant transport flow path 52 is larger (P> F) than the centrifugal force (F) due to rotation.
  • the capillary force (P) of the refrigerant transport flow path 52 is represented by the above formula (1).
  • the centrifugal force (F) due to rotation is represented by the following formula (2).
  • the reflective porous layer 54 is formed on the back surface (surface 51S2) of the phosphor layer 51, for example, on the thin film portion 51A. That is, the reflective porous layer 54 is continuously formed in the rotation circumferential direction (arrow C direction), for example, like the thin film portion 51A of the phosphor layer 51.
  • the side surface (surface 61S3) of the accommodating member 61 constituting the internal space S of the housing 60 is tapered, for example, so that the angle formed by the bottom surface (surface 61S1) and the side surface (surface 61S3) is an acute angle. It is formed.
  • the side surface (surface 61S3) of the accommodating member 61 is tapered, for example, so that the angle formed by the bottom surface (surface 61S1) and the side surface (surface 61S3) is an acute angle. It is formed.
  • a motor 64 for rotating the wavelength conversion element 6 around the shaft J64 is attached together with the heat radiating member 23.
  • the motor 64 is for driving the wavelength conversion element 6 to rotate at a predetermined rotation speed.
  • the motor 64 drives the wavelength conversion element 6 so that the phosphor layer 51 rotates in a plane orthogonal to the irradiation direction of the excitation light EL emitted from the light source unit 110, which will be described later.
  • the irradiation position of the excitation light EL in the phosphor layer 51 changes (moves) with time at a speed corresponding to the rotation speed in the plane orthogonal to the irradiation direction of the excitation light.
  • the thin film portion 51A is formed on the peripheral portion of the phosphor layer 51, and the reflective porous layer 53 is provided on the back surface (surface 51S2) of the thin film portion 51A.
  • the refrigerant transport flow path 52 provided on the bottom surface (surface 61S1) of the accommodating member 61 is provided with a convex portion 52A on the rotation shaft (axis J64) portion to provide the phosphor layer 51 and the refrigerant transport flow path. It was made to connect with 52.
  • the side surface (surface 61S3) of the accommodating member 61 has a tapered shape. This makes it possible to apply this technology to a reflective phosphor wheel (wavelength conversion element 6).
  • the excitation limit of the light emitting portion (thin film portion 51A) of the phosphor layer 51 can be further improved. Further, due to the centrifugal force generated by the rotation, the transport efficiency of the refrigerant 13 to the light emitting portion (thin film portion 51A) of the phosphor layer 51 is improved, and the dryout limit is raised. Therefore, as a result, the excitation limit can be further improved.
  • FIG. 17 is a schematic view showing the overall configuration of an example of the light source module 100 used in the projector 1000, which will be described later, for example.
  • the light source module 100 includes a wavelength conversion element (for example, a wavelength conversion element 1), a light source unit 110, a polarization beam splitter (PBS) 112, a 1/4 wave plate 113, and a condensing optical system 114.
  • Each member constituting the light source module 100 is of light (combined light Lw) emitted from the wavelength conversion element 1 in the order of the condensing optical system 114, the 1/4 wave 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 at a position orthogonal to the optical path of the combined light Lw and facing one light incident surface of the PBS 112.
  • the light source unit 110 has a solid-state light emitting element that emits light having a predetermined wavelength.
  • a semiconductor laser element that oscillates an excitation light EL for example, a blue laser light having a wavelength of 445 nm or 455 nm
  • S-polarized excitation light EL is emitted from the light source unit 110. Be ejected.
  • one semiconductor laser element may be used to obtain an excitation light EL having a predetermined output, but the emitted light from a plurality of semiconductor laser elements is combined. It may be configured to obtain the excitation light EL of a predetermined output. Further, the wavelength of the excitation light EL is not limited to the above numerical value, and any wavelength can be used as long as it is within the wavelength range of light called blue light.
  • the PBS 112 separates the excitation light EL incident from the light source unit 110 and the combined light Lw incident from the wavelength conversion element 1. Specifically, the PBS 112 reflects the excitation light EL incident from the light source unit 110 toward the 1/4 wave plate 113. Further, the PBS 112 transmits the combined wave light Lw transmitted from the wavelength conversion element 1 through the condensing optical system 114 and the 1/4 wave plate 113, and the transmitted combined wave light Lw is the illumination optical system 200 (described later). Is incident on.
  • the 1/4 wave plate 113 is a retardation element that causes a phase difference of ⁇ / 2 with respect to the incident light.
  • the incident light is linearly polarized light
  • the linearly polarized light is converted into circularly polarized light
  • the incident light is circularly polarized.
  • circularly polarized light is converted into linearly polarized light.
  • the linearly polarized excitation light EL emitted from the polarization beam splitter 112 is converted into circularly polarized excitation light EL by the quarter wave plate 113.
  • the circularly polarized excitation light component contained in the combined wave light Lw emitted from the wavelength conversion element 1 is converted into linearly polarized light by the 1/4 wave plate 113.
  • the condensing optical system 114 condenses the excitation light EL emitted from the 1/4 wave plate 113 to a predetermined spot diameter, and emits the condensed excitation light EL toward the wavelength conversion element 1. .. Further, the condensing optical system 114 converts the combined wave light Lw emitted from the wavelength conversion element 1 into parallel light, and emits the parallel light toward the 1/4 wave plate 113.
  • the condensing optical system 114 may be composed of, 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 wave light Lw emitted from the wavelength conversion element 1 is not limited to PBS 112, and the above-mentioned light separation operation is possible. Any optical member can be used as long as it is configured to be.
  • FIG. 18 is a schematic view showing the overall configuration of the projector 1000 including the light source module 100 shown in FIG. 17 as a light source optical system.
  • a reflective 3LCD type projector that performs light modulation by a reflective liquid crystal panel (LCD) will be described as an example.
  • the projector 1000 includes the above-mentioned light source module 100, an illumination optical system 200, an image forming unit 300, and a 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 polarizing conversion element 220, a lens 230, a dichroic mirror 240A, 240B, and a reflection mirror 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) aims to homogenize the illuminance distribution of white light from the light source module 100.
  • the polarization conversion element 220 functions to align the polarization axes of the incident light in a predetermined direction. For example, light other than P-polarized light is converted into P-polarized light.
  • the lens 230 collects 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 in the direction of the reflection mirror 250B. Therefore, mainly green light passes through both the dichroic mirrors 240A and 240B and goes to the reflective polarizing plate 310C (described later) of the image forming unit 300.
  • the reflective mirror 250A reflects the light from the dichroic mirror 240A (mainly red light) toward the lens 260A, and the reflective mirror 250B reflects the light from the dichroic mirror 240B (mainly blue light) toward the lens 260B. do.
  • the lens 260A transmits the light (mainly red light) from the reflection mirror 250A and condenses it on the dichroic mirror 270.
  • the lens 260B transmits the light (mainly blue light) from the reflection mirror 250B and condenses it 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.
  • the polarizing plates 280A to 280C include a polarizer having a polarization axis in a predetermined direction. For example, when the polarization conversion element 220 is converted to P-polarized light, the polarizing plates 280A to 280C transmit the P-polarized light and reflect the S-polarized light.
  • the image forming unit 300 includes reflective polarizing plates 310A to 310C, reflective liquid crystal panels 320A to 320C (light modulation elements), and a dichroic prism 330.
  • Each of the reflective polarizing plates 310A to 310C transmits light having the same polarization axis as the polarization axis of the polarized light from the polarizing plates 280A to 280C (for example, P-polarized light), and transmits light from the other polarization axes (S-polarized light). It is a reflection.
  • 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 polarizing plate 310B transmits the P-polarized blue light from the polarizing plate 280B in the direction of the reflective liquid crystal panel 320B.
  • the reflective polarizing plate 310C transmits the P-polarized green light from the polarizing plate 280C in the direction of the reflective liquid crystal panel 320C. Further, the P-polarized green light transmitted through both the dichroic mirrors 240A and 240B and incident on the reflective polarizing plate 310C passes through the reflective polarizing plate 310C as it is and is incident on the dichroic prism 330. Further, the reflective polarizing plate 310A reflects the S-polarized red light from the reflective liquid crystal panel 320A and causes it to enter the dichroic prism 330. The reflective polarizing plate 310B reflects the S-polarized blue light from the reflective liquid crystal panel 320B and causes it to enter the dichroic prism 330. The reflective polarizing plate 310C reflects the S-polarized green light from the reflective liquid crystal panel 320C and causes it to enter the dichroic prism 330.
  • the reflective liquid crystal panels 320A to 320C spatially modulate red light, blue light, or green light, respectively.
  • the dichroic prism 330 synthesizes incident red light, blue light, and green light and emits them toward the projection optical system 400.
  • the projection optical system 400 includes 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 onto the screen 460 or the like.
  • the excitation light EL is oscillated from the light source unit 110 toward PBS. After being reflected by the PBS 112, the excitation light EL is transmitted through the 1/4 wave plate 113 and the condensing optical system 114 in this order to irradiate the wavelength conversion element 1.
  • a part of the excitation light EL (blue light) is absorbed by the phosphor layer 11 and converted into light in a predetermined wavelength range (fluorescent FL; yellow light).
  • the fluorescent FL emitted in the phosphor layer 11 is diffused together with a part of the excitation light EL that is not absorbed in the phosphor layer 11 and reflected on the condensing optical system 114 side.
  • the fluorescent FL and a part of the excitation light EL are combined to generate white light, and this white light (combined light Lw) is emitted toward the condensing optical system 114. ..
  • the combined wave light Lw passes through the condensing optical system 114, the quarter wave plate 113, and the PBS 112 and is incident on the illumination optical system 200.
  • the combined wave light Lw (white light) incident from the light source module 100 passes through the fly-eye lens 210 (210A, 210B), the polarization conversion element 220, and the lens 230 in sequence, and then passes through the dichroic mirror 240A. , 240B is reached.
  • Red light is mainly reflected by the dichroic mirror 240A, and this red light passes through the reflective mirror 250A, the lens 260A, the dichroic mirror 270, the polarizing plate 280A, and the reflective polarizing plate 310A in that order, and reaches the reflective liquid crystal panel 320A.
  • This red light is spatially modulated by the reflective liquid crystal panel 320A, then reflected by the reflective polarizing plate 310A and incident on the dichroic prism 330.
  • the light reflected by the dichroic mirror 240A to the reflection mirror 250A contains a green light component
  • the green light component is reflected by the dichroic mirror 270 and sequentially passes through the polarizing plate 280C and the reflective polarizing plate 310C.
  • Blue light is mainly reflected by the dichroic mirror 240B, and is incident on 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, blue light, and green light incident on the dichroic prism 330 are combined and then emitted toward the projection optical system 400 as image light.
  • the projection optical system 400 enlarges the image light from the image forming unit 300 and projects it onto the screen 500 or the like.
  • FIG. 19 is a schematic view showing an example of the configuration of a transmissive 3LCD type projection display device (projector 1000) that performs optical modulation by a transmissive liquid crystal panel.
  • the projector 1000 includes, for example, a light source module 100, an image generation system 600 having an illumination optical system 610 and an image generation unit 630, and a projection optical system 700.
  • the illumination optical system 610 includes, for example, an integrator element 611, a polarization conversion element 612, and a condenser lens 613.
  • the integrator element 611 is a first fly-eye lens 611A having a plurality of microlenses arranged in two dimensions and a second fly having a plurality of microlenses arranged so as to correspond to each of the microlenses. Includes eye lens 611B.
  • the light (parallel light) incident on the integrator element 611 from the light source module 100 is divided into a plurality of luminous fluxes by the microlens of the first flyeye lens 611A, and is connected to the corresponding microlenses of the second flyeye lens 611B. Be imaged.
  • Each of the microlenses of the second fly-eye lens 611B functions as a secondary light source, and irradiates the polarization conversion element 612 with a plurality of parallel lights having uniform brightness as incident light.
  • the integrator element 611 has a function of adjusting the incident light emitted from the light source module 100 to the polarization conversion element 612 into a uniform brightness distribution as a whole.
  • the polarization conversion element 612 has a function of aligning the polarization states of incident light incident on the integrator element 611 or the like.
  • the polarization conversion element 612 emits emitted light including blue light Lb, green light Lg, and red light Lr through, for example, a lens arranged on the emitting side of the light source module 100.
  • the illumination optical system 610 further includes a dichroic mirror 614 and a dichroic mirror 615, a mirror 616, a mirror 617 and a mirror 618, a relay lens 619 and a relay lens 620, a field lens 621R, a field lens 621G and a field lens 621B, and an image generator 630.
  • the liquid crystal panels 631R, 631G and 631B, and the dichroic prism 632 are included.
  • the dichroic mirror 614 and the dichroic mirror 615 have the property of selectively reflecting colored light in a predetermined wavelength range and transmitting light in other wavelength ranges.
  • the dichroic mirror 614 selectively reflects the red light Lr.
  • the dichroic mirror 615 selectively reflects the green light Lg among the green light Lg and the blue light Lb transmitted through the dichroic mirror 614.
  • the remaining blue light Lb passes through the dichroic mirror 615.
  • the light emitted from the light source module 100 for example, white combined light Lw
  • the light source module 100 for example, white combined light Lw
  • the separated red light Lr is reflected by the mirror 616, parallelized by passing through the field lens 621R, and then incident on the liquid crystal panel 631R for modulating the red light.
  • the green light Lg is parallelized by passing through the field lens 621G and then incident on the liquid crystal panel 631G for modulating the green light.
  • the blue light Lb is reflected by the mirror 617 through the relay lens 619 and further reflected by the mirror 618 through the relay lens 620.
  • the blue light Lb reflected by the mirror 618 is parallelized by passing through the field lens 621B, and then is incident on the liquid crystal panel 631B for modulation of the blue light Lb.
  • the liquid crystal panels 631R, 631G and 631B are electrically connected to a signal source (for example, a PC or the like) (not shown) that supplies an image signal including image information.
  • the liquid crystal panels 631R, 631G and 631B modulate the incident light pixel by pixel based on the supplied image signals of each color to generate a red image, a green image and a blue image, respectively.
  • the modulated light of each color (formed image) is incident on the dichroic prism 632 and synthesized.
  • the dichroic prism 632 superimposes and synthesizes light of each color incident from three directions, and emits light toward the projection optical system 700.
  • the projection optical system 700 has, for example, a plurality of lenses.
  • the projection optical system 700 magnifies the light emitted from the image generation system 600 and projects it onto the screen 500.
  • modified examples 1 to 5 may be configured by combining each of them.
  • the light source module a configuration other than the above light source modules 100 and 100B may be used.
  • a device other than the projector 1000 may be configured.
  • the present technology includes a digital micromirror device (DMD) and the like. It can also be applied to a projector using.
  • DMD digital micromirror device
  • the wavelength conversion element 1 and the light source module 100 according to the present technology may be used in a device other than the projection type display device in the present technology.
  • the light source module 100 of the present disclosure may be used for lighting purposes, and can be applied to, for example, a headlamp of an automobile or a light source for lighting up.
  • the present technology can also have the following configurations.
  • one surface of the phosphor layer is fixed to one surface of the internal space of the housing that seals the phosphor layer, the refrigerant, and the refrigerant transport flow path. Since a porous layer having light reflectivity is provided on at least a part of the other surface facing the one surface, the light entry / exit path and the vaporized refrigerant discharge path in the phosphor layer are separated. NS. Therefore, it is possible to improve the efficiency of light utilization.
  • a phosphor layer containing a plurality of phosphor particles and having one surface and another surface facing each other.
  • the wavelength conversion element according to (1) above which has a light transmitting portion.
  • the thickness of the light emitting portion of the phosphor layer that emits fluorescence by irradiation with excitation light that excites the plurality of phosphor particles is smaller than the thickness around the light emitting portion, according to the above (1) to (4).
  • the wavelength conversion element according to any one of them is smaller than the thickness around the light emitting portion, according to the above (1) to (4).
  • the first porous layer reflects 90% or more of the excitation light that excites the plurality of phosphor particles in the phosphor layer and the fluorescence that is excited by the excitation light and emitted from the plurality of phosphor particles.
  • a second porous layer having hydrophilicity is further provided around the phosphor layer.
  • the wavelength conversion element according to any one of (1) to (10) above, wherein the second porous layer also serves as the refrigerant transport flow path.
  • the refrigerant transport flow path extends from the other surface of the internal space facing the one surface to the peripheral edge of the one surface, and is connected to the phosphor layer via the second porous layer.
  • the refrigerant transport flow path is a flow formed in at least a part of the one surface of the internal space, the other surface facing the one surface, and the side surface between the one surface and the other surface.
  • the wavelength conversion element according to any one of (1) to (12) above, which includes a path.
  • the refrigerant transport flow path is formed by a flow path formed on each of the one surface of the internal space, the other surface facing the one surface, and the side surface between the one surface and the other surface.
  • Wavelength conversion element (16) The wavelength conversion element according to (15), wherein the surface of the light guide member has hydrophilicity.
  • Light source and A wavelength conversion element that is excited by the excitation light from the light source and emits fluorescence is provided.
  • the wavelength conversion element is A phosphor layer containing a plurality of phosphor particles and having one surface and another surface facing each other.
  • a light source module with a housing that is. (19) Light source module and An optical modulation element that modulates the light emitted from the light source module, and It has a projection optical system that projects light from the light modulation element.
  • the light source module Light source and A wavelength conversion element that is excited by the excitation light from the light source and emits fluorescence is provided.
  • the wavelength conversion element is A phosphor layer containing a plurality of phosphor particles and having one surface and another surface facing each other.
  • a projection type display device having a housing and a housing.

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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むと共に、対向する一の面および他の面を有する蛍光体層と、蛍光体層を冷却する冷媒と、冷媒を循環させる冷媒輸送流路と、光反射性を有すると共に、蛍光体層の他の面の少なくとも一部に設けられた第１の多孔質層と、蛍光体層、冷媒、冷媒輸送流路および第１の多孔質層を封止する内部空間を有すると共に、内部空間の一の面に蛍光体層の一の面が固定されている筐体とを備える。

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投射型表示装置に関する。
　二相式冷却技術を用いたレーザ励起蛍光体光源としては、蛍光体粒子に対して回転基板に裏面側から励起光を照射し、密封筐体の前面から蛍光を取り出す光源装置が開示されている。（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１６－２２５１４８号公報
　ところで、レーザ励起蛍光体光源では、光の利用効率の向上が求められている。
　光の利用効率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むと共に、対向する一の面および他の面を有する蛍光体層と、蛍光体層を冷却する冷媒と、冷媒を循環させる冷媒輸送流路と、光反射性を有すると共に、蛍光体層の他の面の少なくとも一部に設けられた第１の多孔質層と、蛍光体層、冷媒、冷媒輸送流路および第１の多孔質層を封止する内部空間を有すると共に、内部空間の一の面に蛍光体層の一の面が固定されてい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を備えたものであり、光源部は、上記本開示の一実施形態の波長変換素子を有する。
　本開示の一実施形態の投射型表示装置は、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影光学系とを有し、光源モジュールとして上記一実施形態の光源モジュールを備えたものである。
　本開示の一実施形態の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では、蛍光体層、冷媒および冷媒輸送流路を封止する筐体の内部空間の一の面に蛍光体層の一の面を固定し、蛍光体層の、一の面と対向する他の面の少なくとも一部に光反射性を有する第１の多孔質層を設けるようにした。これにより、光の入出経路と、蛍光体層において気化された冷媒の排出経路とを分離する。
本開示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。 図１に示した蛍光体層の厚みと励起限界との関係を表す特性図である。 蛍光体層の製造工程の流れ図である。 反射部材の有無による蛍光体層の厚みと蛍光出力との関係を表す図である。 励起光のスポット形状を説明する図である。 図６の（Ａ）および（Ｂ）に示した励起光のスポット形状による発光部の温度と蛍光出力との関係を表す図である。 励起光のスポット形状の他の例を表す図である。 図８に示したスポット形状を有する励起光照射による蛍光体層の発光部の熱密度を表す図である。 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。 図１０に示した収容部材の底面の構成の一例を表す平面模式図である。 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。 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。 図１５に示した波長変換素子の平面模式図である。 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一例を表す概略図である。 図１７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。 図１７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他の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．実施の形態（蛍光体層の一の面を筐体の全面に固定し、他の面に反射多孔質層を設けた例）
　　１－１．波長変換素子の構成
　　１－２．作用・効果
　２．変形例
　　２－１．変形例１（冷媒輸送流路を内部空間の全面に形成した流路で構成した例）
　　２－２．変形例２（蛍光体層を部分的に設け、その周囲に親水性多孔質層を設けた例）
　　２－３．変形例３（蛍光体層を反射多孔質層で圧接固定した例）
　　２－４．変形例４（透過型の波長変換素子の例）
　　２－５．変形例５（回転型の波長変換素子の例）
　３．適用例（光源モジュールおよびプロジェクタの構成例）
＜１．実施の形態＞
　図１は、本開示の一実施の形態に係る波長変換素子（波長変換素子１）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１の平面構成を模式的に表したものである。図１では、図２に示したＩ－Ｉ線における断面を表している。この波長変換素子１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）を構成するものである（例えば、図１７および図１８参照）。本実施の形態の波長変換素子１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。
（１－１．波長変換素子の構成）
　波長変換素子１は、所謂、二相式冷却構造を有するものであり、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。波長変換素子１は、蛍光体層１１、冷媒輸送流路１２、冷媒１３および反射多孔質層１４を有している。波長変換素子１は、さらに、内部に密閉された空間（内部空間Ｓ）を有する筐体２０を有している。筐体２０は、例えば、内部空間Ｓを構成する凹部を有する収容部材２１と、収容部材２１と組み合わせることで筐体２０内に内部空間Ｓを形成する封止部材２２とを有する。蛍光体層１１、冷媒輸送流路１２、冷媒１３および反射多孔質層１４は、この筐体２０の内部空間Ｓに密閉封止されている。本実施の形態の波長変換素子１は、蛍光体層１１の一の面（前面（面１１Ｓ１））が内部空間Ｓの一の面、具体的には、封止部材２２の内部空間Ｓに面する面（封止部材２２の裏面（面２２Ｓ２））に固定されており、蛍光体層１１の他の面（背面（面１１Ｓ２））には反射多孔質層１４が配設されている。
　蛍光体層１１は、複数の蛍光体粒子を含んで構成されている。蛍光体層１１は、例えば連泡式の多孔質構造を有する層として形成されている。その孔（空隙）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流路１２の平均気孔径よりも小さいことが好ましく、例えば３０μｍ以下であることが好ましい。蛍光体層１１は、例えば、プレート状や円柱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から出射される励起光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）の波長を有する青色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）系材料やＬＡＧ（ルテチウム・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、筐体２０内において、励起光ＥＬおよび蛍光ＦＬを透過する封止部材２２に面して配置されている。具体的には、蛍光体層１１は、例えば、封止部材２２の裏面（面２２Ｓ２）に固定されている。蛍光体層１１の固定は、詳細は後述するが、その製造工程において、封止部材２２の裏面（面２２Ｓ２）に蛍光体粒子を塗布し、焼成することにより封止部材２２に一体成形することができる。
　蛍光体層１１は、例えば、筐体２０の内部空間Ｓの一の面（封止部材２２の裏面（面２２Ｓ２））の全面に形成されている。本実施の形態では、励起光ＥＬの照射により蛍光ＦＬを発する発光部１１Ａの近傍を含む発光部１１Ａ周囲の周辺部１１Ｂは、冷媒１３を発光部１１Ａへ輸送するための流路としての機能を有する。このように、筐体２０の内部空間Ｓの一の面全面に蛍光体層１１を形成する場合には、励起光ＥＬの照射により蛍光ＦＬを発する発光部の近傍を含む発光部１１Ａの蛍光体層１１の厚み（ｔ１）は、発光部１１Ａの周囲（周辺部１１Ｂ）の厚み（ｔ２）よりも小さいことが好ましい（ｔ１＜ｔ２）。例えば、発光部１１Ａの厚み（ｔ１）は、例えば、１００μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましく、周辺部１１Ｂの厚み（ｔ２）は、例えば、５００μｍ以上であることが好ましい。以下にその理由を説明する。
　図３は、蛍光体層１１の厚みと励起限界との関係を表したものである。図３からわかるように、蛍光体層１１の励起限界は、その厚みが小さい（薄い）方が向上する。これは、蛍光体層１１の厚みが薄い方が、励起部（発光部１１Ａ）の発熱により発生する蒸気が蛍光体層１１の背面（面１１Ｓ２）側に排出される際の抵抗が小さくなるためである。これにより、蒸気が背面（面１１Ｓ２）側に排出されやすくなり、その結果として、発光部１１Ａに毛管力で冷媒１３が供給される際の抵抗が小さくなる。
　例えば、励起出力を上げていくと発光部１１Ａでの発熱量が上昇し、冷媒１３の蒸発量も増える。その際に、発光部１１Ａに供給される冷媒１３の流量も増えることになるが、流路抵抗が大きいと、毛管力による冷媒１３の供給が困難となり、発光部１１Ａへの冷媒１３の供給量が不足し、蒸発潜熱による放熱ができなくなることによるドライアウトが発生する。
　よって、発光部１１Ａの蛍光体層１１の厚みを薄くすることで、蒸気は蛍光体層１１の背面（面１１Ｓ２）側に排出されやすくなり、気体状の冷媒１３（蒸気）と液体状の冷媒１３との流路が分離されて冷媒輸送流路１２の流路抵抗の増加が低減される。これにより、ドライアウト限界を向上する。なお、図３は、水頭差を流路抵抗とみなし、疑似的に流路抵抗を変動させた際の励起限界を検証したものである。水頭差の増加と共に励起限界が低下していることがわかる。
　また、発光部１１Ａの蛍光体層１１の厚みは、蛍光体層１１を構成する蛍光体による光の再吸収の観点からも、一般的に薄い方が好ましいことが知られている。一方、本実施の形態では、上記のように、蛍光体層１１は封止部材２２の裏面（面２２Ｓ２）の全面に形成されており、発光部１１Ａ周囲の周辺部１１Ｂは、冷媒１３を発光部１１Ａへ輸送する流路を兼ねている。冷媒１３を輸送する際には、厚みが薄いと冷媒１３を輸送する際の流路抵抗となる。よって、発光部１１Ａ周囲の周辺部１１Ｂの厚みは、厚くすることが望ましい。
　更に、蛍光体層１１は、親水性を有することが好ましい。これにより、蛍光体層１１の流路抵抗を低下させることができる。蛍光体層１１には、例えば、表面を酸化シリコン（ＳｉＯ2）等でコーティングすることで親水性を付加することができる。
　図４は、蛍光体層１１の製造工程の一例を表したものである。蛍光体層１１は、例えば、以下のようにして製造することができる。まず、バインダと溶媒とを、例えばボールミルにより混合する（ステップＳ１０１）。続いて、これに蛍光体粒子を追加してボールミルによりさらに混合する（ステップＳ１０２）。次に、上記混合物を真空条件下にて撹拌脱泡（ステップＳ１０３）した後、メタルマスク印刷により、上記混合物を封止部材２２に塗布する（ステップＳ１０４）。続いて、封止部材２２上に塗布された上記混合物の脱脂（ステップＳ１０５）を行った後、焼成する（ステップＳ１０６）。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。
　冷媒輸送流路１２は、冷媒１３を蛍光体層１１の発光部１１Ａへ運ぶためのものである。冷媒輸送流路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。冷媒輸送流路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。冷媒輸送流路１２は、例えば、筐体２０の内部空間Ｓの、蛍光体層１１が形成された一の面（封止部材２２の面２２Ｓ２）を除く、一の面と対向する他の面（収容部材２１の底面（面２１Ｓ１））および側面（収容部材２１の側面（面２１Ｓ３））の全面に形成されている。冷媒輸送流路１２の周端部は、蛍光体層１１と接している。これにより、実質、内部空間Ｓの全面に冷媒１３を輸送する流路が形成される。
　冷媒輸送流路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。この他、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）、硫酸バリウム（ＢａＳＯ4）または酸化シリコン（ＳｉＯ2）等の酸化物を用いるようにしてもよい。また、ダイアモンドを用いてもよい。冷媒輸送流路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に示した矢印のように、蛍光体層１１と冷媒輸送流路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発光部１１Ａの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および冷媒輸送流路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。
　反射多孔質層１４は、蛍光体層１１の背面（面１１Ｓ２）側に透過した励起光ＥＬおよび蛍光ＦＬを反射すると共に、発光部１１Ａにおいて気化された冷媒１３を筐体２０の内部空間Ｓに排出するためのものであり、蛍光体層１１の、例えば発光部１１Ａの背面（面１１Ｓ２）に配設されている。反射多孔質層１４は、上記蛍光体層１１および冷媒輸送流路１２と同様に、連泡式の多孔質層として形成されており、その平均気孔径は、蛍光体層１１および冷媒輸送流路１２の平均気孔径よりも大きいことが好ましい。これにより、蛍光体層１１の周辺部１１Ｂを循環している冷媒１３の流入を防ぐことが可能となる。
　反射多孔質層１４の構成材料としては、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。具体的には、励起光ＥＬおよび蛍光ＦＬを９０％反射可能な反射特性を有することが好ましく、このような材料としては、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）や硫酸バリウム（ＢａＳＯ4）等が挙げられる。反射多孔質層１４は、例えば、酸化アルミニウムの粉末（アルミナ粉末）を蛍光体層１１の背面（面１１Ｓ２）に印刷し、焼成することで蛍光体層１１の背面（面１１Ｓ２）に固定することができる。なお、印刷焼成する場合には、上述した蛍光体層１１の製造工程に準ずる。この他、反射多孔質層１４は、例えば、予め多孔質体として固体の酸化アルミニウムを形成し、これを蛍光体層１１の背面（面１１Ｓ２）に接着固定するようにしてもよい。
　反射多孔質層１４は、さらに、撥水性を有することが好ましい。これにより、蛍光体層１１の周辺部１１Ｂからの冷媒１３の流入をより防ぐことが可能となる。また、蛍光体層１１の発光部１１Ａにおいて気化された冷媒１３を、筐体２０の内部空間Ｓへ効率よく排出することができるようになる。これにより、例えば、反射多孔質層１４内における液化した冷媒１３の滞留による発光部１１Ａの温度上昇および膜沸騰等による蛍光体層１１の破損を防ぐことが可能となる。反射多孔質層１４には、例えば、フッ素等を含む無機材料または有機材料で表面をコーティングすることで撥水性を付加することができる。
　図５は、反射多孔質層１４等の反射部材の有無による蛍光体層１１の厚みと蛍光出力との関係を表したものである。図５からわかるように、蛍光体層１１の背面（面１１Ｓ２）に光反射性を有するホイール基板や反射多孔質層１４等の反射部材がない場合、蛍光体層１１の厚みが小さいほど、蛍光の出力が低下する。これは、蛍光体層１１を透過する蛍光ＦＬの割合が増加することによる。一方、蛍光体層１１の背面（面１１Ｓ２）に、光反射性を有するホイール基板や反射多孔質層１４を設けた場合、蛍光体層１１の厚みに関係なく蛍光出力を維持できることがわかる。即ち、蛍光体層１１の背面（面１１Ｓ２）に反射多孔質層１４を配設することにより、蛍光出力を維持しつつ、励起限界を向上させることが可能となる。
　筐体２０は、内部に密閉された空間（内部空間Ｓ）を形成可能なものであり、例えば励起光ＥＬが入射すると共に、蛍光ＦＬが出射する前面部が光透過性を有する部材により構成されたものである。筐体２０は、例えば、上記のように、内部空間Ｓを構成する凹部を有する収容部材２１と、収容部材２１と組み合わせることで内部空間Ｓ１を形成する封止部材２２とから構成されている。
　収容部材２１を構成する材料としては、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や炭化ケイ素や窒化アルミ等の高熱伝導性のセラミックスを用いることができる。
　封止部材２２を構成する材料としては、光透過性を有する材料であればよく、例えば、ソーダガラス、石英、サファイアガラスまたは水晶等からなるガラス基板が挙げられる。また、光源部１１０から出射されるレーザ光（励起光ＥＬ）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。なお、封止部材２２は、少なくとも蛍光体層１１の発光部１１Ａと対向する部分が光透過性を有していればよく、それ以外の部分は、例えば、収容部材２１と同じ材料によって形成することができる。
　筐体２０の背面（収容部材２１の背面（面２１Ｓ２））には、さらに放熱部材２３が設けられていてもよい。放熱部材２３は収容部材２１を冷却するものである。これにより、収容部材２１の内面（底面（面１１Ｓ１）および側面（面１１Ｓ３））側では、冷媒１３の蒸気が凝縮して液体へと相変化し、冷媒輸送流路１２によって蛍光体層１１の発光部１１Ａへ輸送されるようになる。放熱部材２３は、例えば、図１に示したように、複数の放熱フィンからなる構成としてもよいが、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板等の水冷システムを用いるようにしてもよい。
　また、筐体２０の内部空間を構成する内壁（底面（面１１Ｓ１）および側面（面１１Ｓ３））には、収容部材２１から冷媒１３への異物の溶解（例えば、収容部材２１を構成する金属由来の金属イオンの溶出）、および収容部材２１を構成する金属の腐食を防ぐために、保護膜を形成するようにしてもよい。保護膜を構成する材料としては、冷媒１３と親和性が高い材料を用いることが好ましい。
　例えば、冷媒１３として水を用いる場合には、保護膜の材料としては、親水性の高い、酸化シリコン（ＳｉＯ2）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）および酸化チタン（ＴｉＯ2）等の酸化物が挙げられる。この他、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）またはステンレス等の標準電極電位が、例えば０．３５Ｖよりも大きな錆びにくい金属材料を用いることができる。その場合には、例えば、表面をプラズマ処理し、金属膜表面に水酸基を付加することが好ましい。これにより、冷媒１３（例えば水）との親和性が向上する。あるいは、上記金属膜表面に、上記酸化物膜を形成するようにしてもよい。
　上記以外の金属材料としては、例えば、亜鉛（Ｚｎ）、ニッケル（Ｎｉ）およびクロム（Ｃｒ）あるいは、それらを含む合金が挙げられる。保護膜は、単層膜あるいは積層膜としてよく、積層膜として形成する場合には、最表層に、例えば、上記酸化物膜を形成することが好ましい。保護膜は、例えば、蒸着やスパッタ装置による成膜、スピンコート等による塗布、めっき処理もしくは機械的接合等によって形成することができる。
　なお、保護膜は、表面に微細（例えば、数μｍ～数ｍｍ）な凹凸構造を設けることでも冷媒１３との親和性を向上させることができる。保護膜の表面に凹凸構造を設けることにより、上述した冷媒輸送流路１２と同様に、毛管力によって保護膜の表面に冷媒１３が入り込みやすくなり、親和性（濡れ性）が向上する。また、保護膜には、収容部材２１表面の保護機能に加えて、光反射機能、光反射防止機能、色分離機能、偏光分離機能、光位相調整機能および高熱伝導機能等が付加されていてもよい。
　本実施の形態の波長変換素子１は、上述したように、筐体２０の密閉された内部空間Ｓに、冷媒１３と共に、蛍光体層１１および冷媒輸送流路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を冷媒輸送流路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流路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（Ｐ）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）
　冷媒輸送流路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流路１２の毛管力よりも大きくするためには、上記式（１）から、冷媒輸送流路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および冷媒輸送流路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および冷媒輸送流路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、蛍光体層１１および冷媒輸送流路１２をそれぞれ焼結体で形成する場合には、例えば、上述した蛍光体層１１の製造工程におけるステップＳ１０２のボールミル混合およびステップＳ１０６における焼結温度を制御することで、焼結体の平均気孔径を所望の値に調整することができる。
　次に、本実施の形態の波長変換素子１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が照射されると発光部１１Ａの蛍光体粒子が発熱する。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は蒸気となって発光部１１Ａの背面（面１１Ｓ２）に配設された反射多孔質層１４を介して筐体２０の内部空間Ｓに排出される。内部空間Ｓに排出された蒸気は、内部空間Ｓを構成する、例えば収容部材２１の底面（面２１Ｓ１）において、収容部材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、冷媒輸送流路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の周辺部１１Ｂから発光部１１Ａ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流路１２に排出される。
　次に、蛍光体層１１に照射される励起光ＥＬのスポット形状による蛍光出力の変化について説明する。本実施の形態のように、蛍光体層１１の発光部１１Ａの発熱を冷媒１３の気化潜熱によって直接冷却する冷却方法では、発光部１１Ａにおける熱密度が限界熱流束を超えると、発光部１１Ａが蒸気で覆われてしまい、冷媒１３の供給ができなくなる虞がある。発光部１１Ａへ冷媒１３の供給ができなくなると、発光部１１Ａでは、急激な温度上昇による焼損が発生する。熱密度は光密度に相当することから、発光部１１Ａにおける熱密度を低下させつつ、蛍光出力を上げるためには、例えば、励起光ＥＬのスポット形状を、図６（Ａ）に示したような光密度形状となるランバーシアン型から、図６（Ｂ）のような光密度形状となるトップハット型とすることが考えられる。図７は、スポット形状がランバーシアン型の励起光ＥＬとトップハット型の励起光ＥＬとを照射した際の発光部１１Ａの温度と蛍光出力との関係を表したものである。図７からわかるように、蛍光体層１１に照射される励起光ＥＬのスポット形状をトップハット型とすることで、励起光ＥＬの総出力を維持したまま、発光部１１Ａにおける熱密度のピーク値を下げることができるようになり、発光部１１Ａにおける蛍光出力の限界を向上させることができる。
　なお、励起光ＥＬのスポット形状は、トップハット型に限定されるものではない。励起光ＥＬのスポット形状は、発光部１１Ａから出射される蛍光ＦＬの発光強度を維持しつつ、発光部１１Ａにおけるピーク熱密度を下げる形状であればよく、例えば、図８に示したように、周辺部よりも中央部の光密度が低い形状となるスポット形状であってもよい。図８に示したような光密度形状となる励起光ＥＬを蛍光体層１１に照射した場合、結果として発光部１１Ａにおける熱密度は、図９に示したように均一化される。
（１－２．作用・効果）
　本実施の形態の波長変換素子１は、筐体２０の、励起光ＥＬおよび蛍光ＥＬが透過する封止部材２２の裏面（面２２Ｓ２）に、蛍光体層１１の前面（面１１Ｓ１）を固定し、蛍光体層１１の背面（面１１Ｓ２）に反射多孔質層１４を配設するようにした。これにより、励起光ＥＬの入射経路および蛍光ＦＬの出射経路と、蛍光体層１１の発光部１１Ａにおいて気化された冷媒１３の排出経路とが分離される。以下、これについて説明する。
　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採用されている。しかしながら、近年、蛍光体光源に対して光源出力の増加および小型化の両立という要望が高まってきており、上記蛍光体光源で対応することは困難な状況になってきている。そこで、前述したように、ホイール内に冷媒を封入し、冷媒の潜熱を利用して蛍光体を冷却する二相式冷却方式が採用したレーザ励起蛍光体光源が提案されている。二相式冷却方式では、蛍光体粒子層内に内在する小さな隙間による毛管力を利用して冷媒を循環させている。しかし、蛍光体粒子層内において冷媒が熱せられて発生する蒸気と液状の冷媒との流れが衝突すると流路抵抗が発生する。蛍光体粒子層への投入熱量が増大すると、蛍光体粒子層内における冷媒の循環が高速になり、上記衝突による流路抵抗の増大が顕著となる。その結果、ドライアウトという現象が発生し、最大熱輸送量が低下する原因となっていた。
　また、蛍光体粒子層の発熱部から熱を奪って気化した蒸気は、飽和温度以下であれば凝縮部以外でも凝縮する。そのため、例えば、カバーガラス等の透光部でも凝縮が起こり、液滴が付着する。その結果、光の入出部である透光部には、液滴と蒸気とがランダムに存在することとなり、光が散乱してエテンデューが拡大し、光の利用効率が低下するという問題があった。
　これに対して、本実施の形態では、筐体２０の内部空間Ｓに面し、励起光ＥＬおよび蛍光ＦＬが入出する封止部材２２の裏面（面２２Ｓ２）に蛍光体層１１を固定し、さらに、蛍光体層１１の、例えば発光部１１Ａの背面（面１１Ｓ２）に反射多孔質層１４を配設するようにした。これにより、励起光ＥＬの照射により発光部１１Ａにおいて発せられ、蛍光体層１１の背面（面１１Ｓ２）に透過した蛍光ＦＬは、反射多孔質層１４によって封止部材２２側へ反射される。また、発光部１１Ａにおいて気化され蒸気となった冷媒１３は、反射多孔質層を介して筐体２０の内部空間Ｓに排出される。つまり、励起光ＥＬの入射経路および蛍光ＦＬの出射経路と、蛍光体層１１の発光部１１Ａにおいて気化された冷媒１３の排出経路とが分離される。これにより、蒸気によって散乱されることなく、筐体２０の前面から蛍光ＦＬを取り出すことが可能となる。
　以上のように、本実施の形態の波長変換素子１では、封止部材２２の裏面（面２２Ｓ２）に蛍光体層１１の前面（面１１Ｓ１）を固定し、さらに蛍光体層１１の発光部１１Ａの背面（面１１Ｓ２）に反射多孔質層１４を配設するようにしたので、励起光ＥＬおよび蛍光ＦＬの入出経路と、蛍光体層１１の発光部１１Ａにおいて気化された冷媒１３の排出経路とが分離される。よって、発光部１１Ａにおいて気化され蒸気によって散乱されることなく、蛍光ＦＬを取り出すことが可能となる。即ち、光の利用効率を向上させることが可能となる。
　また、本実施の形態では、筐体２０の内部空間Ｓの全面、即ち、収容部材２１の底面（面２１Ｓ１）および側面（面２１Ｓ３）ならびに封止部材２２の裏面（面２２Ｓ２）に、連泡式の多孔質構造を有する部材として蛍光体層１１および冷媒輸送流路１２を形成するようにした。これにより、筐体２０の内部空間Ｓの全面に冷媒１３を輸送する流路が形成されることとなり、筐体２０の内壁にて凝縮され、再び液化した冷媒１３を滞留させることなく、効率よく循環させることが可能となる。
　更に、本実施の形態では、封止部材２２の裏面（面２２Ｓ２）に蛍光体層１１を固定するようにしたので、蛍光体層１１の強度を確保することが可能となる。また、蛍光体層１１は、接着層等を介すことなく固定されているため、接着層による光の透過率の低下や、接着層の光劣化に対する懸念が不要となる。よって、信頼性を向上させることが可能となる。また、発光部１１Ａにおいて発生した熱を、直接、封止部材２２を介して放熱することができるため、蛍光体層１１の冷却効率を向上させることが可能となる。
　次に、変形例１～５ならびに適用例について説明する。以下では、上記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．変形例＞
（２－１．変形例１）
　図１０は、本開示の変形例１に係る波長変換素子（波長変換素子２）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２は、上記実施の形態と同様に、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）を構成するものである。本変形例の波長変換素子２は、筐体４０の内部空間Ｓの全面に冷媒１３が輸送される微細な流路（例えば、流路４１Ｘ）を設けた点が上記実施の形態とは異なる。
　図１１は、収容部材４１の底面（面４１Ｓ１）の平面構成の一例を模式的に表したものである。本変形例の筐体４０の内部空間Ｓの全面、即ち、収容部材４１の底面（面４１Ｓ１）および側面（面４１Ｓ３）ならびに封止部材４２の裏面（面４２Ｓ２）には、上記のように、冷媒１３が輸送される微細な流路が形成されている。収容部材４１の底面（面４１Ｓ１）に形成された流路は、例えば、図１１に示したように、中央から外周に向かって放射状に延伸する溝によって構成されている。この溝は、例えば、エッチングやナノインプリント等の微細加工によって形成することができる。この溝（流路４１Ｘ）は、幅および深さ共に、例えば数十μｍ～数百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。封止部材４２の裏面（面４２Ｓ２）には、例えば、図１１に示した流路４１Ｘと同様の微細な流路（溝）が形成されている。収容部材４１の側面（面４１Ｓ３）には、収容部材４１の底面（面４１Ｓ１）に形成された流路４１Ｘと、封止部材４２の面４２Ｓ２に形成された微細な流路（溝）とをつなぐように、同様の微細な流路（溝）が形成されている。換言すると、筐体４０の内部空間Ｓを構成する収容部材４１の底面（面４１Ｓ１）および側面（面４１Ｓ３）ならびに封止部材４２の裏面（面４２Ｓ２）にそれぞれ形成された微細な流路（溝）は、互いに接続されている。
　なお、収容部材４１の底面（面４１Ｓ１）および側面（面４１Ｓ３）ならびに封止部材４２の裏面（面４２Ｓ２）にそれぞれ形成される溝の毛管力は、上記実施の形態と同様に、蛍光体層１１の毛管力よりも小さくなるように形成する。また、図１１では、収容部材４１の底面（面４１Ｓ１）の中央から外周へ放射状に延伸する流路４１Ｘの例を示したがこれに限らない。例えば、収容部材４１の底面（面４１Ｓ１）および封止部材４２の裏面（面４２Ｓ２）に形成される溝は、格子状や渦巻き状であってもよい。
　以上のように、冷媒１３が輸送される微細な流路（冷媒輸送流路）を、筐体４０の内部空間Ｓを構成する収容部材４１の底面（面４１Ｓ１）および側面（面４１Ｓ３）ならびに封止部材４２の裏面（面４２Ｓ２）に形成された溝で形成した場合でも、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、本変形例のように、筐体４０の内部空間Ｓを構成する各面に冷媒輸送流路を直接形成することにより、波長変換素子２の構成部材（例えば、上記実施の形態における冷媒輸送流路１２）を削減することができる。これにより、コストを低減することが可能となる。また、波長変換素子２を小型化（薄型化）することが可能となる。
（２－２．変形例２）
　図１２は、本開示の変形例２に係る波長変換素子（波長変換素子３）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３は、上記実施の形態と同様に、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）を構成するものである。本変形例の波長変換素子３は、蛍光体層１１を封止部材２２の裏面（面２２Ｓ２）の一部に設け、その周囲に親水性を有する多孔質層（親水性多孔質層１５）を設けた点が上記実施の形態とは異なる。
　親水性多孔質層１５は、蛍光体層１１および冷媒輸送流路１２と同様に、連泡式の多孔質構造を有するものであり、上記実施の形態における蛍光体層１１の周辺部１１Ｂと同様に、冷媒輸送流路を兼ねるものである。親水性多孔質層１５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く、例えば、冷媒輸送流路１２と同等の平均気孔径を有する。
　親水性多孔質層１５の構成材料としては、冷媒輸送流路１２と同様の材料を用いることができる。具体的には、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。この他、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3），酸化チタン（ＴｉＯ2），酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2），硫酸バリウム（ＢａＳＯ4）または酸化シリコン（ＳｉＯ2）等の酸化物を用いるようにしてもよい。また、ダイアモンドを用いてもよい。親水性多孔質層１５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。
　親水性多孔質層１５は、例えば蛍光体層１１と同様に、例えば、酸化アルミニウムの粉末（アルミナ粉末）を封止部材２２の裏面（面２２Ｓ２）に印刷し、焼成することで形成することができる。
　以上のように、本変形例の波長変換素子３では、蛍光体層１１を封止部材２２の裏面（面２２Ｓ２）の一部にのみ設け、その周囲に親水性多孔質層１５を設けるようにした。これにより、上記実施の形態の効果に加えて、コストを低減することが可能となる。
（２－３．変形例３）
　図１３は、本開示の変形例３に係る波長変換素子（波長変換素子４）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４は、上記実施の形態と同様に、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）を構成するものである。本変形例の波長変換素子４は、封止部材４２の、例えば、励起光ＥＬおよび蛍光ＦＬが透過する部分に開口４２Ｈを設け、この開口４２Ｈを覆うように、封止部材４２の表面（面４２Ｓ１）側にカバーガラス４４を配置し、例えば、このカバーガラス４４に蛍光体層１１を反射多孔質層３４によって圧接固定したものである。
　本変形例の筐体４０は、例えば、収容部材４１と、封止部材４２と、カバーガラス４４とから構成されており、例えば、変形例１と同様に、収容部材４１の底面（面４１Ｓ１）および側面（面４１Ｓ３）ならびに封止部材４２の裏面（面４２Ｓ２）には微細な流路（溝）が形成されている。封止部材４２は、さらに、励起光ＥＬおよび蛍光ＦＬが透過する部分に開口４２Ｈを有する。カバーガラス４４は、封止部材４２の開口４２Ｈを覆うように、封止部材４２の表面（面４２Ｓ１）側に配設されている。
　蛍光体層１１は、変形例２と同様に、部分的に形成されており、例えば、封止部材４２に設けられた開口４２Ｈ内に配置されている。具体的には、蛍光体層１１は、封止部材４２の開口４２Ｈを封止部材４２の表面（面４２Ｓ１）側から覆うカバーガラス４４に配置され、例えば反射多孔質層３４によって圧接されている。
　反射多孔質層３４は、例えば、封止部材４２の開口４２Ｈよりも大きく、例えば、開口４２Ｈの周囲において封止部材４２と固定されており、冷媒１３を蛍光体層１１まで輸送する冷媒輸送流路を兼ねている。このため、反射多孔質層３４は、蛍光体層１１の平均気孔径よりも大きな平均気孔径を有することが好ましい。また、反射多孔質層３４は、蛍光体層１１と接する部分以外の部分は、親水性を有することが好ましい。反射多孔質層３４への親水性の付加は、例えば、上述した蛍光体層１１への親水性の付加と同様方法を用いて行うことができる。
　上記実施の形態のように、蛍光体層１１を焼成形成する場合には、１０００°以上の高温処理が行われる。このため、蛍光体層１１が固定される封止部材２２には、一般に高い耐熱性が求められる。
　これに対して、本変形例では、封止部材４２に開口４２Ｈを設け、この開口４２Ｈを覆うようにカバーガラス４４を配置し、このカバーガラス４４に蛍光体層１１を反射多孔質層３４によって圧接固定するようにした。これにより、封止部材４２を構成する材料の選択肢が増え、構成部材の選択の自由度が向上する。よって、コストを低減することが可能となる。また、光学設計の自由度も向上する。
（２－４．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５）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５は、上記実施の形態と同様に、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）を構成するものである。本変形例の波長変換素子５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の入射方向とは反対方向に取り出す、所謂透過型の波長変換素子である。
　波長変換素子５は、筐体２０の背面、具体的には、収容部材２１の背面（面２１Ｓ２）側から励起光ＥＬが入射し、筐体２０の前面、具体的には、封止部材２２の表面（面２２Ｓ１）側から蛍光ＦＬが出射される構成となっている。このため、少なくとも励起光ＥＬが入射する収容部材２１の一部は光透過性を有することが好ましく、本変形例では、光透過部材２４で形成されている。光透過部材２４としては、封止部材２２と同様に、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からなるガラス基板を用いることができる。
　蛍光体層１１と光透過部材２４との間には、収容部材２１の背面（面２１Ｓ２）から入射した励起光ＥＬを蛍光体層１１へ導く、例えば柱状の導光部材１６が配置されている。導光部材１６としては、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からなるガラス部材を用いることができる。導光部材１６の表面は親水性を有することが好ましく、例えば図１４に示したように、反射多孔質層１４が導光部材１６の周囲に設けられている。この他、導光部材１６の表面に、例えば、エッチング等により微細な流路（溝）を形成するようにしてもよい。これにより、蛍光体層１１の発光部１１Ａにおいて気化された冷媒１３は、例えば、導光部材１６の周囲の反射多孔質層１４を介して内部空間Ｓに排出される。即ち、励起光ＥＬおよび蛍光ＦＬの入出経路と、蛍光体層１１の発光部１１Ａにおいて気化された冷媒１３の排出経路とが分離される。導光部材１６と蛍光体層１１との間には、さらに、励起光ＥＬを透過し、蛍光ＦＬを反射するダイクロイック膜１７が設けられている。
　以上のように、本変形例の所謂透過型の波長変換素子５では、収容部材２１の励起光ＥＬの入射位置を光透過部材２４で形成し、光透過部材２４と蛍光体層１１との間に、導光部材１６を配設し、その周囲に反射多孔質層１４を設けるようにした。これにより、収容部材２１の底面（面２１Ｓ１）において凝縮した冷媒１３の液滴と蒸気による散乱の影響を受けることなく、励起光ＥＬを蛍光体層１１へ導くことが可能となる。よって、本技術を透過型の波長変換素子５にも適用することが可能となる。
　更に、本変形例では、導光部材１６の表面に微細な流路（溝）を設け、導光部材１６の表面を親水性とするようにしたので、導光部材１６の表面で凝縮された冷媒１３の液滴は液膜となる。これにより、例えば、導光部材１６から出射される励起光ＥＬが、蛍光体層１１において気化された冷媒１３の蒸気によって散乱するのを防ぐことが可能となる。よって、透過型の波長変換素子５においても光利用効率を向上させることが可能となる。
（２－５．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６）の断面構成の一例を模式的に表したものである。図１６は、図１５に示した波長変換素子６の平面構成を模式的に表したものである。図１５では、図１６に示したＩＩ－ＩＩ線における断面を表している。この波長変換素子６は、上記実施の形態と同様に、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）を構成するものである。本変形例の波長変換素子６は、回転軸（例えば、軸Ｊ６４）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。
　蛍光体層５１は、封止部材６２の裏面（面６２Ｓ２）の全面に形成されており、例えば図１５および図１６に示したように、励起光ＥＬが照射される例えば周縁部に、回転円周方向（矢印Ｃ方向）に連続する薄膜部５１Ａが形成されている。
　冷媒輸送流路５２は、筐体６０の内部空間Ｓを構成する収容部材６１の底面（面６１Ｓ１）全面に設けられている。冷媒輸送流路５２は、さらに、例えば、回転軸（軸Ｊ６４）部分で蛍光体層１１と接する凸部５２Ａを有し、これにより、例えば、収容部材６１の底面（面６１Ｓ１）において凝縮された冷媒１３が蛍光体層５１へ運ばれる。なお、本変形例では、冷媒輸送流路５２は、後述する理由により、筐体６０の内部空間Ｓを形成する収容部材６１の側面（面６１Ｓ３）に形成してもしなくてもよい。
　本変形例の波長変換素子６では、冷媒輸送流路５２の毛管力（Ｐ）は、回転による遠心力（Ｆ）よりも大きい（Ｐ＞Ｆ）ことが望ましい。冷媒輸送流路５２の毛管力（Ｐ）は、上記式（１）で表される。回転による遠心力（Ｆ）は、下記式（２）で表される。これにより、冷媒１３を蛍光体層５１の発光部となる薄膜部５１Ａへ効率よく輸送することが可能となる。

（数２）Ｆ＝ρｇω2Ｒ・・・・・（２）

（ρ：液体の密度、ｇ：重力加速度、ω：回転の角速度、Ｒ：ホイール外径）
　反射多孔質層５４は、蛍光体層５１の背面（面５１Ｓ２）の、例えば薄膜部５１Ａに形成されている。即ち、反射多孔質層５４は、例えば蛍光体層５１の薄膜部５１Ａと同様に、回転円周方向（矢印Ｃ方向）に連続して形成されている。
　本変形例では、筐体６０の内部空間Ｓを構成する収容部材６１の側面（面６１Ｓ３）は、例えば、底面（面６１Ｓ１）と側面（面６１Ｓ３）とのなす角が鋭角となるテーパ状に形成されている。これにより、収容部材６１の側面（面６１Ｓ３）に冷媒輸送流路５２を形成しなくても、遠心力によって、例えば収容部材６１の側面（面６１Ｓ３）で凝縮された冷媒１３の液滴が蛍光体層１１へ戻ることを防ぐことができる。
　筐体６０の背面、具体的には、収容部材６１の背面（面６１Ｓ２）には、放熱部材２３と共に、軸Ｊ６４を中心に波長変換素子６を回転させる、例えばモータ６４が取り付けられている。モータ６４は、波長変換素子６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６４は、後述する光源部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５１が回転するように波長変換素子６を駆動する。これにより、蛍光体層５１における励起光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。
　以上のように、本変形例では、蛍光体層５１の周縁部に薄膜部５１Ａを形成し、その裏面（面５１Ｓ２）に反射多孔質層５３を設けるようにした。また、本変形例では、収容部材６１の底面（面６１Ｓ１）に設けられた冷媒輸送流路５２に、回転軸（軸Ｊ６４）部分に凸部５２Ａを設けて蛍光体層５１と冷媒輸送流路５２とを接続するようにした。更に、本変形例では、収容部材６１の側面（面６１Ｓ３）をテーパ形状とした。これにより、本技術を反射型の蛍光体ホイール（波長変換素子６）に適用することが可能となる。
　本変形例の波長変換素子６では、上記実施の形態等における非回転型の波長変換素子１～４と比較して、蛍光体層５１の発光部の発熱密度をより低下させることが可能となる。よって、蛍光体層５１の発光部（薄膜部５１Ａ）の励起限界をより向上させることができる。また、回転により発生する遠心力により、蛍光体層５１の発光部（薄膜部５１Ａ）への冷媒１３の輸送効率が向上し、ドライアウト限界が高くなる。よって、結果として励起限界をより向上させることが可能となる。
　なお、本技術は、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。
＜３．適用例＞
（光源モジュールの構成例）
　図１７は、例えば、後述するプロジェクタ１０００に用いられる光源モジュール１００の一例の全体構成を表した概略図である。光源モジュール１００は、波長変換素子（例えば、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。上記光源モジュール１００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。固体発光素子としては、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からは、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。偏光ビームスプリッタ１１２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あれば、任意の光学部材を用いることができる。
（プロジェクタの構成例１）
　図１８は、図１７に示した光源モジュール１００を光源光学系として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。
　プロジェクタ１０００は、図１８に示したように、上述した光源モジュール１００と、照明光学系２００と、画像形成部３００と、投影光学系４００（投影光学系）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４６０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１７および図１８を参照して、光源モジュール１００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（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。
（プロジェクタの構成例２）
　図１９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６１０および画像生成部６３０を有する画像生成システム６００と、投影光学系７００とを含んで構成されている。
　照明光学系６１０は、例えば、インテグレータ素子６１１と、偏光変換素子６１２と、集光レンズ６１３とを有する。インテグレータ素子６１１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６１１Ａ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６１１Ｂ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６１１に入射する光（平行光）は、第１のフライアイレンズ６１１Ａ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６１１Ｂ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６１１Ｂ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６１２に入射光として照射する。
　インテグレータ素子６１１は、全体として、光源モジュール１００から偏光変換素子６１２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６１２は、インテグレータ素子６１１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６１２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６１０は、さらに、ダイクロイックミラー６１４およびダイクロイックミラー６１５、ミラー６１６、ミラー６１７およびミラー６１８、リレーレンズ６１９およびリレーレンズ６２０、フィールドレンズ６２１Ｒ、フィールドレンズ６２１Ｇおよびフィールドレンズ６２１Ｂ、画像生成部６３０としての液晶パネル６３１Ｒ、６３１Ｇおよび６３１Ｂ、ダイクロイックプリズム６３２を含んでいる。
　ダイクロイックミラー６１４およびダイクロイックミラー６１５は、所定の波長域の色光を選択的に反射し、それ以外の波長域の光を透過させる性質を有する。例えば、ダイクロイックミラー６１４は、赤色光Ｌｒを選択的に反射する。ダイクロイックミラー６１５は、ダイクロイックミラー６１４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６１５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６１６により反射され、フィールドレンズ６２１Ｒ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６３１Ｒに入射する。緑色光Ｌｇは、フィールドレンズ６２１Ｇ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６３１Ｇに入射する。青色光Ｌｂは、リレーレンズ６１９を通ってミラー６１７により反射され、さらにリレーレンズ６２０を通ってミラー６１８により反射される。ミラー６１８により反射された青色光Ｌｂは、フィールドレンズ６２１Ｂ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６３１Ｂに入射する。
　液晶パネル６３１Ｒ、６３１Ｇおよび６３１Ｂ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６３１Ｒ、６３１Ｇおよび６３１Ｂ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６３２に入射して合成される。ダイクロイックプリズム６３２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、投影光学系７００に向けて出射する。
　投影光学系７００は、例えば、複数のレンズ等を有する。投影光学系７００は、画像生成システム６００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、実施の形態および変形例１～５ならびに適用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、上記変形例１～５では、実施の形態の変形例として説明したが、変形例１～５は、それぞれを組み合わせた構成としてもよい。
　更に、本技術に係る光源モジュールとして、上記光源モジュール１００，１００Ｂ以外の構成を用いてもよい。更に、投射型表示装置として、上記プロジェクタ１０００以外の装置が構成されてもよい。例えば、上述したプロジェクタ１０００では、光変調素子として反射型液晶パネルまたは透過型液晶パネルを用いた例を示したが、本技術は、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。
　更にまた、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、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。
　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、蛍光体層、冷媒および冷媒輸送流路を封止する筐体の内部空間の一の面に蛍光体層の一の面を固定し、蛍光体層の、一の面と対向する他の面の少なくとも一部に光反射性を有する多孔質層を設けるようにしたので、光の入出経路と、蛍光体層において気化された冷媒の排出経路とが分離される。よって、光の利用効率を向上させることが可能となる。
（１）
　複数の蛍光体粒子を含むと共に、対向する一の面および他の面を有する蛍光体層と、
　前記蛍光体層を冷却する冷媒と、
　前記冷媒を循環させる冷媒輸送流路と、
　光反射性を有すると共に、前記蛍光体層の前記他の面の少なくとも一部に配設された第１の多孔質層と、
　前記蛍光体層、前記冷媒、前記冷媒輸送流路および前記第１の多孔質層を封止する内部空間を有すると共に、前記内部空間の一の面に前記蛍光体層の前記一の面が固定されている筐体と
　を備えた波長変換素子。
（２）
　前記内部空間の前記一の面は、前記蛍光体層の前記複数の蛍光体粒子を励起させる励起光および前記励起光によって励起されて前記複数の蛍光体粒子から出射された蛍光の少なくとも一方を透過する光透過部を有している、前記（１）に記載の波長変換素子。
（３）
　前記蛍光体層は内部に空隙を有する、前記（１）または（２）に記載の波長変換素子。
（４）
　前記蛍光体層は連泡式の多孔質構造を有する、前記（１）乃至（３）のうちのいずれか１つに記載の波長変換素子。
（５）
　前記蛍光体層の、前記複数の蛍光体粒子を励起させる励起光の照射により蛍光を発光する発光部の厚みは、前記発光部の周囲の厚みよりも小さい、前記（１）乃至（４）のうちのいずれか１つに記載の波長変換素子。
（６）
　前記第１の多孔質層は、前記蛍光体層の前記複数の蛍光体粒子を励起させる励起光および前記励起光によって励起されて前記複数の蛍光体粒子から出射された蛍光を９０％以上反射する、前記（１）乃至（５）のうちのいずれか１つに記載の波長変換素子。
（７）
　前記第１の多孔質層は撥水性を有する、前記（１）乃至（６）のうちのいずれか１つに記載の波長変換素子。
（８）
　前記第１の多孔質層は、前記蛍光体層よりも大きな気孔径を有する、前記（１）乃至（７）のうちのいずれか１つに記載の波長変換素子。
（９）
　前記冷媒輸送流路は、前記内部空間の全面に形成されている、前記（１）乃至（８）のうちのいずれか１つに記載の波長変換素子。
（１０）
　前記蛍光体層は前記冷媒輸送流路を兼ねている、前記（１）乃至（９）のうちのいずれか１つに記載の波長変換素子。
（１１）
　前記蛍光体層の周囲には、親水性を有する第２の多孔質層がさらに設けられており、
　前記第２の多孔質層は前記冷媒輸送流路を兼ねている、前記（１）乃至（１０）のうちのいずれか１つに記載の波長変換素子。
（１２）
　前記冷媒輸送流路は、前記内部空間の前記一の面と対向する他の面から前記一の面の周縁部まで延在し、前記第２の多孔質層を介して前記蛍光体層と接続されている、前記（１１）に記載の波長変換素子。
（１３）
　前記冷媒輸送流路は、前記内部空間の前記一の面および前記一の面と対向する他の面ならびに前記一の面と前記他の面との間の側面の少なくとも一部に形成された流路を含む、前記（１）乃至（１２）のうちのいずれか１つに記載の波長変換素子。
（１４）
　前記冷媒輸送流路は、前記内部空間の前記一の面および前記一の面と対向する他の面ならびに前記一の面と前記他の面との間の側面のそれぞれに形成された流路によって構成され、前記内部空間の前記一の面、前記他の面および前記側面にそれぞれ形成された前記流路は互いに接続されている、前記（１）乃至（１３）のうちのいずれか１つに記載の波長変換素子。
（１５）
　前記第１の多孔質層と前記内部空間の前記一の面と対向する他の面との間に導光部材をさらに有する、前記（１）乃至（１４）のうちのいずれか１つに記載の波長変換素子。
（１６）
　前記導光部材の表面は親水性を有する、前記（１５）に記載の波長変換素子。
（１７）
　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（１６）のうちのいずれか１つに記載の波長変換素子。
（１８）
　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むと共に、対向する一の面および他の面を有する蛍光体層と、
　前記蛍光体層を冷却する冷媒と、
　前記冷媒を循環させる冷媒輸送流路と、
　光反射性を有すると共に、前記蛍光体層の前記他の面の少なくとも一部に配設された第１の多孔質層と、
　前記蛍光体層、前記冷媒、前記冷媒輸送流路および前記第１の多孔質層を封止する内部空間を有すると共に、前記内部空間の一の面に前記蛍光体層の前記一の面が固定されている筐体と
　を有する光源モジュール。
（１９）
　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影光学系とを有し、
　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むと共に、対向する一の面および他の面を有する蛍光体層と、
　前記蛍光体層を冷却する冷媒と、
　前記冷媒を循環させる冷媒輸送流路と、
　光反射性を有すると共に、前記蛍光体層の前記他の面の少なくとも一部に配設された第１の多孔質層と、
　前記蛍光体層、前記冷媒、前記冷媒輸送流路および前記第１の多孔質層を封止する内部空間を有すると共に、前記内部空間の一の面に前記蛍光体層の前記一の面が固定されている筐体と
　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２０２０年１月１７日に出願された日本特許出願番号２０２０－００５８７４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 (19)

  1. 　複数の蛍光体粒子を含むと共に、対向する一の面および他の面を有する蛍光体層と、
    　前記蛍光体層を冷却する冷媒と、
    　前記冷媒を循環させる冷媒輸送流路と、
    　光反射性を有すると共に、前記蛍光体層の前記他の面の少なくとも一部に配設された第１の多孔質層と、
    　前記蛍光体層、前記冷媒、前記冷媒輸送流路および前記第１の多孔質層を封止する内部空間を有すると共に、前記内部空間の一の面に前記蛍光体層の前記一の面が固定されている筐体と
    　を備えた波長変換素子。
  2. 　前記内部空間の前記一の面は、前記蛍光体層の前記複数の蛍光体粒子を励起させる励起光および前記励起光によって励起されて前記複数の蛍光体粒子から出射された蛍光の少なくとも一方を透過する光透過部を有している、請求項１に記載の波長変換素子。
  3. 　前記蛍光体層は内部に空隙を有する、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。
  5. 　前記蛍光体層の、前記複数の蛍光体粒子を励起させる励起光の照射により蛍光を発光する発光部の厚みは、前記発光部の周囲の厚みよりも小さい、請求項１に記載の波長変換素子。
  6. 　前記第１の多孔質層は、前記蛍光体層の前記複数の蛍光体粒子を励起させる励起光および前記励起光によって励起されて前記複数の蛍光体粒子から出射された蛍光を９０％以上反射する、請求項１に記載の波長変換素子。
  7. 　前記第１の多孔質層は撥水性を有する、請求項１に記載の波長変換素子。
  8. 　前記第１の多孔質層は、前記蛍光体層よりも大きな気孔径を有する、請求項１に記載の波長変換素子。
  9. 　前記冷媒輸送流路は、前記内部空間の全面に形成されている、請求項１に記載の波長変換素子。
  10. 　前記蛍光体層は前記冷媒輸送流路を兼ねている、請求項１に記載の波長変換素子。
  11. 　前記蛍光体層の周囲には、親水性を有する第２の多孔質層がさらに設けられており、
    　前記第２の多孔質層は前記冷媒輸送流路を兼ねている、請求項１に記載の波長変換素子。
  12. 　前記冷媒輸送流路は、前記内部空間の前記一の面と対向する他の面から前記一の面の周縁部まで延在し、前記第２の多孔質層を介して前記蛍光体層と接続されている、請求項１１に記載の波長変換素子。
  13. 　前記冷媒輸送流路は、前記内部空間の前記一の面および前記一の面と対向する他の面ならびに前記一の面と前記他の面との間の側面の少なくとも一部に形成された流路を含む、請求項１に記載の波長変換素子。
  14. 　前記冷媒輸送流路は、前記内部空間の前記一の面および前記一の面と対向する他の面ならびに前記一の面と前記他の面との間の側面のそれぞれに形成された流路によって構成され、前記内部空間の前記一の面、前記他の面および前記側面にそれぞれ形成された前記流路は互いに接続されている、請求項１に記載の波長変換素子。
  15. 　前記第１の多孔質層と前記内部空間の前記一の面と対向する他の面との間に導光部材をさらに有する、請求項１に記載の波長変換素子。
  16. 　前記導光部材の表面は親水性を有する、請求項１５に記載の波長変換素子。
  17. 　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。
  18. 　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むと共に、対向する一の面および他の面を有する蛍光体層と、
    　前記蛍光体層を冷却する冷媒と、
    　前記冷媒を循環させる冷媒輸送流路と、
    　光反射性を有すると共に、前記蛍光体層の前記他の面の少なくとも一部に配設された第１の多孔質層と、
    　前記蛍光体層、前記冷媒、前記冷媒輸送流路および前記第１の多孔質層を封止する内部空間を有すると共に、前記内部空間の一の面に前記蛍光体層の前記一の面が固定されている筐体と
    　を有する光源モジュール。
  19. 　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影光学系とを有し、
    　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むと共に、対向する一の面および他の面を有する蛍光体層と、
    　前記蛍光体層を冷却する冷媒と、
    　前記冷媒を循環させる冷媒輸送流路と、
    　光反射性を有すると共に、前記蛍光体層の前記他の面の少なくとも一部に配設された第１の多孔質層と、
    　前記蛍光体層、前記冷媒、前記冷媒輸送流路および前記第１の多孔質層を封止する内部空間を有すると共に、前記内部空間の一の面に前記蛍光体層の前記一の面が固定されている筐体と
    　を有する投射型表示装置。
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