JP2022136550A - 波長変換デバイス、蛍光体ホイール、光源装置、投写型映像表示装置、及び波長変換デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】照射される光のスポットのズレによって異なる波長領域の光にそれぞれ変換する２種類の波長変換層に照射される光の割合が変化するのを低減する波長変換デバイスを提供する。
【解決手段】波長変換デバイス３は、入射する第１の光Ｌｇ１を波長の異なる第２の光Ｌｇ２と第１の光Ｌｇ１の波長及び第２の光Ｌｇ２の波長とは異なる波長の第３の光Ｌｇ３を生成する波長変換素子１２を備える。波長変換素子１２は、第１の光Ｌｇ１が入射する方向と交差する第１の方向に隣接して配置された複数の波長変換部１３を有する。複数の波長変換部１３は、それぞれ、第１の光Ｌｇ１から第２の光Ｌｇ２の蛍光に波長変換する第１の蛍光体層１５と、第１の光Ｌｇ１から第３の光Ｌｇ３の蛍光に波長変換する第２の蛍光体層１７とを含む。第１の蛍光体層１５と第２の蛍光体層１７とは第１の方向に交互に並ぶように隣接して配置されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、波長変換デバイス、及びそれを備えた蛍光体ホイール、光源装置、投写型映像表示装置、及び、波長変換デバイスの製造方法に関する。

従来、光源から光を蛍光体ホイールに光を照射し、光源からの光と生成した光とを用いて白色光を生成する投写型映像表示装置がある。

投写型映像表示装置は、例えば、光源部から照射された青色光を蛍光体ホイールに照射して黄色光を生成し、生成された黄色光と光源部から照射された青色光とを合成して白色光を生成する。この白色光をさらに３原色の色光へ分離し、色光ごとに変調して、変調された各色光を再び合成することで映像光を生成する。

例えば、特許文献１は、粒径の異なる複数の蛍光体粒子を含む蛍光体層をそれぞれ積層した波長変換デバイスが考案されている。

特開２０１９－１９４６７３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術において、基板上に波長変換される蛍光の波長領域の異なる２種類の波長変換層を積層すると、それぞれの波長変換層で変換された光が別の波長変換層で再び変換され、変換効率が低下する。また、２種類の波長変換層を基板の面と平行に配置する場合、照射される光のスポットがずれることで、それぞれの波長変換層に照射される光の割合が変化する。

本開示は、変換効率の低下を抑制し、照射される光のスポットのズレによって異なる波長領域の光にそれぞれ変換する２種類の波長変換層に照射される光の割合が変化するのを低減する波長変換デバイス、蛍光体ホイール、光源装置、投写型映像表示装置及び波長変換デバイスの製造方法を提供することを目的とする。

本開示に係る波長変換デバイスは、入射する第１の光を波長の異なる第２の光と第１の光の波長及び第２の光の波長とは異なる波長の第３の光を生成する波長変換素子を備え、波長変換素子は、第１の光が入射する方向と交差する第１の方向に隣接して配置された複数の波長変換部を有し、複数の波長変換部は、それぞれ、第１の光から第２の光の蛍光に波長変換する第１の蛍光体層と、第１の光から第３の光の蛍光に波長変換する第２の蛍光体層とを含み、第１の蛍光体層と第２の蛍光体層とは第１の方向に交互に並ぶように隣接して配置されている。

また、本開示に係る蛍光体ホイールは、上述した波長変換デバイスと、基板を回転駆動するモータと、を備える。

また、本開示に係る光源装置は、上述した蛍光体ホイールと、レーザー光を第１の光として出射する光源と、を備え、光源から波長変換デバイスに入射する第１の光のスポットの半径方向の長さは、波長変換部の半径方向の長さの整数倍に等しい。

また、本開示に係る投写型映像表示装置は、上述した光源装置と、光源装置から出射する前記第２の光及び前記第３の光を用いて映像光を生成する光変調部と、
前記映像光を投写する投写光学系と、を備える。

また、本開示に係る波長変換デバイスの製造方法は、基板上に入射する第１の光の波長と異なる波長の第２の光の蛍光に波長変換する第１の蛍光体を含む第１の樹脂体を前記基板の面に沿う方向に前記基板上に間隔を空けて塗布し、前記第１の光の波長及び前記第２の光の波長とは異なる波長の第３の光の蛍光に波長変換する、第２の蛍光体を含む樹脂を前記基板上に前記基板の面に沿う方向に前記第１の樹脂体と隣接して塗布し、前記第１の樹脂体と前記第２の樹脂体とで構成される波長変換部を複数個形成し、前記基板に形成された複数の前記第１の樹脂体及び前記第２の樹脂体を焼成する。

また、本開示に係る波長変換デバイスの製造方法は、基板上に入射する第１の光の波長と異なる波長の第２の光の蛍光に波長変換する第１の蛍光体を含む第１のグリーンシートと、前記第１の光の波長及び前記第２の光の波長とは異なる波長の第３の光の蛍光に波長変換する第２の蛍光体を含む第２のグリーンシートとを作成し、前記第１のグリーンシートと前記第２のグリーンシートをそれぞれ交互に積層し、前記積層した第１のグリーンシートと前記第２のグリーンシートとを巻き取り、巻き取られた前記積層した第１のグリーンシートと前記第２のグリーンシートとを焼成し、焼成された前記第１のグリーンシートと前記第２のグリーンシートとを所定の厚みにスライスして蛍光体リングを作成し、前記蛍光体リングを前記基板に貼り付ける。

本開示は、変換効率の低下を抑制し、照射される光のスポットのズレによって異なる波長領域の光にそれぞれ変換する２種類の波長変換層に照射される光の割合が変化するのを低減する波長変換デバイス、蛍光体ホイール、光源装置、投写型映像表示装置及び波長変換デバイスの製造方法を提供することができる。

実施の形態１に係る蛍光体ホイールの構成例を示す概略図であり、（ａ）は蛍光体ホイール１を光入射方向正面から見た図であり、（ｂ）は（ａ）を側面から見た図 図１（ａ）の蛍光体ホイールの部分拡大図 図１（ａ）のIII－III矢視断面図 印刷法を用いた波長変換デバイスの製造の流れを示すフローチャート 基板に蛍光体層を塗布するための塗布器を示す構成図であり、（ａ）は外観全体図であり、（ｂ）は、塗布器２１の下面図であり、（ｃ）は（ａ）のノズルの矢視ｃ断面図であり、（ｄ）は（ａ）の押さえ板の矢視ｄ断面図 波長変換デバイスの製造工程を示す概念図 波長変換部の各蛍光体層に均等に照射される第１の光のスポットを示す第１の説明図 波長変換部のいずれかの蛍光体層に偏って照射される第１の光のスポットを示す第２の説明図 波長変換素子の幅と最大混色率との関係を示すグラフ図 実施の形態２に係る光源装置の構成を示す図 実施の形態２に係る投写型映像表示装置の構成を示す図 実施の形態３に係る波長変換デバイスの構成を示す図 実施の形態３に係る波長変換デバイスの波長変換部の位置関係を示す図 実施の形態３に係る波長変換デバイスの製造の流れを示すフローチャート 実施の形態３に係る波長変換デバイスの製造の工程を説明する説明図 実施の形態３に係る波長変換デバイスの製造の工程を説明する説明図 実施の形態３に係る波長変換デバイスの製造の工程を説明する説明図 実施の形態３に係る波長変換デバイスの製造の工程を説明する説明図 実施の形態３に係る波長変換デバイスの製造の工程を説明する説明図 実施の形態４に係る波長変換デバイスの構成を示す図 実施の形態４に係る光源装置の構成を示す図 実施の形態４に係る投写型映像表示装置の構成を示す図 実施の形態５に係る投写型映像表示装置の構成を示す図 波長変換デバイスの変形例の構成を示す図

以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

なお、添付図面及び以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために、提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。

（実施の形態１）

[１－１．波長変換デバイス及び蛍光体ホイールの構成]
以下、図１－図３を参照して実施の形態１における波長変換デバイス及び蛍光体ホイールを説明する。実施の形態１では、例えば、投写型映像表示装置に用いられる波長変換デバイス及び蛍光体ホイールを説明する。図１は、蛍光体ホイール１の構成例を示す概略図であり、図１（ａ）は蛍光体ホイール１を光入射方向正面から見た図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）を側面から見た図である。図２は、図１の蛍光体ホイールの部分拡大図である。図３は、図１（ａ）のIII－III矢視断面図である。なお、各図において、蛍光体ホイール１が照明光を受光する平面をＸＹ平面とし、ＸＹ平面と直交する方向をＺ方向とする。また、Ｙ方向を縦方向とする。また、基板１１の半径方向をＤＡとし、基板１１の円周方向をＤＢとする。

蛍光体ホイール１は、波長変換デバイス３と波長変換デバイス３を回転駆動するモータ５を備える。波長変換デバイス３は、基板１１と波長変換素子１２とを備える。実施の形態１の蛍光体ホイール１は、いわゆる投写型映像表示装置用の蛍光体ホイールである。

基板１１は、例えば、アルミニウム製であり、第１主面１１ａ及び第２主面１１ｂを有する。基板１１は、例えば、基板１１の中心軸１１ｃに対して回転制御可能な円盤形状を有する。基板１１の第１主面１１ａ上に波長変換素子１２が積層されている。例えば、基板１１の第２主面１１ｂにモータ５が取り付けられている。

波長変換素子１２は、入射する第１の光Ｌｇ１を波長の異なる第２の光Ｌｇ２と第１の光Ｌｇ１の波長及び第２の光Ｌｇ２の波長とは異なる波長の第３の光Ｌｇ３を生成する。基板１１の第１主面１１ａ上に配置された波長変換素子１２の露出面１２ａ側に青色の第１の光Ｌｇ１が照射される。波長変換素子１２は、第１の光Ｌｇ１が入射する方向と交差する第１の方向に隣接して配置された複数の波長変換部１３を有する。第１の光Ｌｇ１が入射する方向と交差する第１の方向は、例えば、基板１１の第１主面１１ａに沿う方向である。

複数の波長変換部１３は、それぞれ、入射する第１の光Ｌｇ１から第２の光Ｌｇ２の蛍光に波長変換する第１の蛍光体層１５と、第１の光Ｌｇ１から第３の光Ｌｇ３の蛍光に波長変換する第２の蛍光体層１７と、を含む。第１の蛍光体層１５と第２の蛍光体層１７とは第１の方向、例えば、基板１１の第１主面１１ａに沿う方向に交互に並ぶように隣接して配置されている。このように、波長変換部１３は、１対の第１の蛍光体層１５と第２の蛍光体層１７とを備える。基板１１上に、例えば、１２個以上１７個以下の波長変換部１３が配置されている。このように、波長変換素子１２は、例えば、１２個以上の波長変換部１３を有する。

基板１１が円盤形状である場合、複数の波長変換部１３は、それぞれ、基板１１の半径方向に隣接して配置され、第１の蛍光体層１５と第２の蛍光体層１７とは、基板１１の半径方向に隣接して配置されている。

第１の蛍光体層１５の幅Ｗｆ１と前記第２の蛍光体層１７の幅Ｗｆ２とは同じ長さである。ここで、同じ長さとは完全に同じ長さだけでなく、例えば、±１０％程度の誤差が含まれた略同じ長さであってもよい。

第１の蛍光体層１５の半径方向の幅Ｗｆ１は、第１の光Ｌｇ１が入射する方向、例えば、基板１１の第１主面１１ａと垂直方向の第１の蛍光体層１５の高さＨｆ１よりも長い。第２の蛍光体層１７の半径方向の幅Ｗｆ２は、第１の光Ｌｇ１が入射する方向、例えば、基板１１の第１主面１１ａと垂直方向の第２の蛍光体層１７の高さＨｆ２よりも長い。これにより、第１の蛍光体層１５で発生した第２の光Ｌｇ２ｇが隣接する第２の蛍光体層１７で再び蛍光に波長変換するのを低減することができる。また、第２の蛍光体層１７で発生した第３の光Ｌｇ３が隣接する第１の蛍光体層１５で再び蛍光に波長変換するのを低減することができる。

第１の蛍光体層１５及び第２の蛍光体層１７は、例えば、シリコーンなどの樹脂やアルミナなどの無機物質をバインダとして形成される。第１の蛍光体層１５及び第２の蛍光体層１７のそれぞれの内部には、複数の蛍光体粒子が含まれている。

第１の蛍光体層１５の蛍光体粒子は、照射される第１の光Ｌｇ１の波長域及び第２の蛍光体層１７で蛍光される第３の光Ｌｇ３の波長域よりも長い波長域の第２の光Ｌｇ２を発光する。第１の蛍光体層１５の蛍光体粒子は、例えば、照射される青色の色光により励起され、緑色光、赤色光の波長成分を含んだ黄色光を発光するＣｅ付活ＹＡＧ系黄色蛍光体である。この蛍光体粒子の結晶母体の代表的な化学組織はＹ_３Ａｌ_５Ｏ_１２である。また、第１の蛍光体層１５の蛍光体粒子は、黄色光を発光する蛍光体の代わりに赤色光を発光する蛍光体でもよい。赤色光を発光する蛍光体として、例えば、αサイアロン蛍光体（Ｓｉ_{１２－（ｍ＋ｎ）}ＡＬ_{（ｍ＋ｎ）}Ｏ_ｎＮ_１６－ｎ）を用いてもよい。

第２の蛍光体層の蛍光体粒子は、照射される第１の光Ｌｇ１の波長域よりも長く、第１の蛍光体層１５で蛍光される第２の光Ｌｇ２の波長域よりも短い波長域の第２の光Ｌｇ２を発光する。第２の蛍光体層１７の蛍光体粒子は、例えば、照射される青色の色光により励起され、緑色光の波長成分を含んだ緑色光を発光する蛍光体である。緑色光を発光する蛍光体として、例えば、ＬｕＡＧ（Ｌｕ_３Ａｌ_５Ｏ_１２）を用いてもよい。第１の蛍光体層１５及び第２の蛍光体層１７は、基板１１の光入射方向正面視で円環形状に形成されている。

第１の光Ｌｇ１によるスポット１９における、複数の波長変換部１３と交差する方向の幅Ｗｓは、１ｍｍ～３ｍｍ程度である。このスポット１９の幅Ｗｓは、投写型画像表示装置の照明系や光変調部のパネルの大きさに応じて調整される。

複数の波長変換部１３の合計幅である波長変換素子１２の幅Ｗａはスポット１９の幅Ｗｓよりも大きく、約倍以上である。実施の形態１において、波長変換素子１２の幅Ｗａは複数の波長変換部１３の半径方向の幅の和である。光源から波長変換デバイス３に入射する第１の光Ｌｇ１のスポット１９の半径方向ＤＡの幅Ｗｓは、例えば、波長変換部１３の半径方向ＤＡの長さの整数倍に等しい。スポット１９の幅Ｗｓが波長変換部１３の半径方向ＤＡの長さの整数倍に等しければ、第１の蛍光体層１５及び第２の蛍光体層１７へ照射されるスポット１９のそれぞれの割合が略均等になる。

基板１１と波長変換素子１２との間に第１の蛍光体層１５及び第２の蛍光体層１７でそれぞれ発生した第２の光Ｌｇ２及び第３の光Ｌｇ３を反射する反射層を配置してもよい。これにより、第１の蛍光体層１５及び第２の蛍光体層１７で基板１１に向けて進行する第２の光Ｌｇ２及び第３の光Ｌｇ３を波長変換素子１２の露出面１２ａの方へ進行させることができるので、蛍光への変換効率を向上させることができる。また、波長変換素子１２で吸収しきれなかったＬｇ１の残りの光を、反射面で反射させ再び波長変換素子１２に入射させることで、波長変換される光Ｌｇ１を増やすことができ、蛍光への変換効率を向上させることができる。

[１－２．波長変換デバイスの製造方法]
次に、図４を参照して波長変換デバイス３の製造方法を説明する。図４は、塗布法を用いた波長変換デバイス３の製造の流れを示すフローチャートである。図５は、基板１１に蛍光体層を塗布するための塗布器２１を示す構成図であり、図５（ａ）は外観全体図であり、図５（ｂ）は、塗布器２１の下面図であり、図５（ｃ）は図５（ａ）のノズルの矢視ｃ断面図であり、図５（ｄ）は図５（ａ）の押さえ板の矢視ｄ断面図である。

波長変換素子１２は専用の塗布器２１を用いて基板１１上に塗布されて形成される。塗布器２１は、例えば、シリコーンをバインダとして第１の蛍光体層１５の蛍光体粒子を含む第１の樹脂体２３を収容する第１のシリンジ２５と、シリコーンをバインダとして第２の蛍光体層１７の蛍光体粒子を含む第２の樹脂体２７を収容する第２のシリンジ２９とを備える。塗布器２１は、さらに、第１のシリンジ２５の第１の樹脂体２３を吐出する第１のノズル３１と、第２のシリンジ２９の第２の樹脂体２７を吐出する第２のノズル３３と、第１のノズル３１及び第２のノズル３３との間に配置された押さえ板３５とを有する。

第１のノズル３１は、下端に配置された２つの吐出口３１ａと、第１のシリンジ２５からそれぞれの吐出口３１ａまで連通する連通孔３１ｂを有する。第２のノズル３３は、下端に配置された２つの吐出口３３ａと、第２のシリンジ２９からそれぞれの吐出口３３ａまで連通する連通孔３３ｂを有する。

第１のシリンジ２５にエアーが印加されると、第１の樹脂体２３が第１のシリンジ２５から第１のノズル３１の連通孔３１ｂを通って２つの吐出口３１ａから吐出される。第２のシリンジ２９にエアーが印加されると、第２の樹脂体２７が第２のシリンジ２９から第２のノズル３３の連通孔３３ｂを通って２つの吐出口３３ａから吐出される。

ステップＳ１において、図６に示すように、基板１１を回転させる。ステップＳ２において、図５に示すように、エアーを第１のシリンジ２５へ印加して第１の樹脂体２３を吐出口３１ａから回転する基板１１上に塗布する。第１のノズル３１に２つの吐出口３１ａが形成されているので、図６に示すように、２本の第１の樹脂体２３の層が基板１１の回転方向に沿って形成される。

ステップＳ３において、エアーを第２のシリンジ２９へ印加して第２の樹脂体２７を吐出口３３ａから回転する基板１１上に塗布する。第２のノズル３３に２つの吐出口３３ａが形成されているので、２本の第２の樹脂体２７の層が基板１１の回転方向に沿って形成される。

ステップＳ２とステップＳ３とは、同時に行ってもよいし、どちらかを先に行って第１の樹脂体２３の層と第２の樹脂体２７の層とを順番に形成してもよい。これらのステップＳ２とステップＳ３とを繰り返し行うことで、所望の数の第１の樹脂体２３の層と第２の樹脂体２７の層とを基板１１上に形成する。

ステップＳ４において、基板１１に形成された第１の樹脂体２３の層と第２の樹脂体２７の層とを焼成することで、第１の樹脂体２３の層が第１の蛍光体層１５になり、第２の樹脂体２７の層が第２の蛍光体層１７になる。このようにして、波長変換素子１２を形成することができる。なお、本実施の形態では、第１の蛍光体層１５、及び、第２の蛍光体層１７のそれぞれの数を一度に２層ずつ塗布する例を示したが、一度に塗布する総数は２層には限定されず、第１のノズル３１、及び、第２のノズル３３の開口部の数を増やすことで、より多くの蛍光体層を一度に作成することが可能である。

[１－３．効果等]
以上のように、実施の形態１において、波長変換デバイス３は、第１の光Ｌｇ１が入射する方向と交差する第１の方向に隣接して配置された複数の波長変換部１３を備える。複数の波長変換部１３はそれぞれ、入射する第１の光Ｌｇ１の波長と異なる波長の第２の光Ｌｇ２の蛍光に波長変換する第１の蛍光体層１５と、第１の方向に第１の蛍光体層１５と隣接して配置され、第１の光Ｌｇ１の波長及び第２の光Ｌｇ２の波長とは異なる波長の第３の光Ｌｇ３の蛍光に波長変換する、第２の蛍光体層１７とを含む。第１の蛍光体層１５と第２の蛍光体層１７とは第１の方向に交互に並ぶように隣接して配置されている。

第１の蛍光体層１５から出射する第２の光Ｌｇ２が第２の蛍光体層１７へ入射して吸収されることで、第２の光Ｌｇ２が低減し、第２の蛍光体層１７から出射する第３の光Ｌｇ３が第１の蛍光体層１５へ入射して吸収され、第２の光Ｌｇ２が低減するのを防ぐことができる。

このように、第２の光Ｌｇ２と第３の光Ｌｇ３との混色率を低減することができる。ここで、混色率について図７及び図８を参照して説明する。図７は、第１の蛍光体層１５と第２の蛍光体層１７とに均等に第１の光Ｌｇ１が照射する場合のスポット１９の位置を示す説明図である。図８は、第１の光Ｌｇ１が照射するスポット１９の領域が第１の蛍光体層１５に偏っている場合のスポット１９の位置を示す説明図である。なお、わかりやすくするために、第１の光Ｌｇ１が１対の第１の蛍光体層１５と第２の蛍光体層１７とに跨って照射する場合を例に説明する。

第１の光Ｌｇ１が照射するスポット１９の領域の面積Ｓｓは、第１の蛍光体層１５に照射されている領域Ｓ１と第２の蛍光体層１７に照射されている領域Ｓ２との和である。第１の光Ｌｇ１が第１の蛍光体層１５と第２の蛍光体層１７とに均等に照射されている場合、領域Ｓ１と領域Ｓ２とは等しい面積（Ｓ１＝Ｓ２）になるので、以下の（１）式が成立する。

Ｓ１／Ｓｓ＝Ｓ２／Ｓｓ＝０．５（５０％） ・・・（１）式

次に、第１の光Ｌｇ１の光路が少しずれて波長変換部１３に第１の光Ｌｇ１が照射されると、図８に示すように、第１の蛍光体層１５と第２の蛍光体層１７とに均一に照射されない状態となる。図８では、例えば、スポット１９が第１の蛍光体層１５側にズレた場合を示す。

（Ｓ１／Ｓｓ－Ｓ２／Ｓｓ）／２／０．５＝（Ｓ１－Ｓ２）／Ｓｓ ・・・（２）式
（Ｓ２／Ｓｓ－Ｓ１／Ｓｓ）／２／０．５＝（Ｓ２－Ｓ１）／Ｓｓ ・・・（３）式

Ｓ１≧Ｓ２の場合（２）式で混色率が算出され、Ｓ１＜Ｓ２の場合（３）式で混色率が算出される。

光路のズレを考慮したうえので混色率の最大値が低いと、第１の光Ｌｇ１の光路のズレの影響を受けにくいことを示す。以降の説明では、光路のズレを考慮した時の最大の混色率を最大混色率と記載することとする。実施の形態１の波長変換デバイス３における最大混色率は、波長変換部１３の個数が増えるにつれて下がり、ある個数を過ぎるとまた上がる傾向にある。これは、波長変換素子１２の幅Ｗａが一定であれば、波長変換部１３の個数が増えるほど、第１の蛍光体層１５と第２の蛍光体層１７のそれぞれの幅が小さくなる。

第１の蛍光体層１５と第２の蛍光体層１７のそれぞれの幅が小さい方が、スポット１９のズレの影響を低減することができる。しかしながら、波長変換部１３の個数を多くし過ぎて、第１の蛍光体層１５と第２の蛍光体層１７のそれぞれの幅が小さくなりすぎると、第１の蛍光体層１５で蛍光した第２の光Ｌｇ２が第１の蛍光体層１５の上面から出射することなく隣の第２の蛍光体層１７へ入射して第３の光Ｌｇ３の蛍光に波長変換する頻度が大きくなる。これにより、波長変換デバイス３から出射される光の色合いが変化する。

第１の実施形態によれば、波長変換部１３の個数、すなわち、波長変換素子１２の幅Ｗａに対する分割数が１２個～１７個であれば、最大混色率が１５％以下となり、人の眼には気づかない程度に低減することができる。

例えば、図９に示すように、実施の形態１において、第１の光Ｌｇ１のスポットサイズの幅Ｗａが３ｍｍの場合で波長変換素子１２の幅Ｗが０．５ｍｍ以下の場合、混色率が１５％以下であり、ほとんどの幅において、最大混色率が１０％以下となる。

また、第１の実施形態の波長変換デバイス３の製造方法によれば、波長変換素子１２の設計条件に応じて最適化した生産に対応することができ、さらに低コスト化を図ることができる。

（実施の形態２）
次に、図１０及び図１１を参照して、実施の形態２の光源装置５１及び投写型映像表示装置１０１を説明する。図１０は、実施の形態２に係る光源装置の構成を示す図である。図１１は、実施の形態２に係る投写型映像表示装置の構成を示す図である。

実施の形態２は、図１０及び図１１に示すように、実施の形態１の蛍光体ホイール１を用いた光源装置５１及び光源装置５１を用いた投写型映像表示装置１０１である。この点及び以下に説明する点以外の構成について、実施の形態１の蛍光体ホイール１と実施の形態２の蛍光体ホイール１とは共通であるので説明を省略する。

図１０に、環状の波長変換デバイス３を備える蛍光体ホイール１を用いた光源装置５１として示す。実施の形態２の光源装置５１は、例えば、３チップ方式の投写型映像表示装置用の光源装置である。なお、３チップ方式は、今回のデバイスを使用する投写型表示装置の例であり、表示素子の数は３以外であってもよい。以下において、図２で示す波長変換素子１２を用いた蛍光体ホイール１を用いて光源装置５１の説明を行う。

複数のレーザー光源９０１から出射した青色の波長域のレーザー光は、レーザー光源９０１のそれぞれに対応して設けられる複数のコリメータレンズ９０２でコリメートされる。コリメートされた青色光は、後段の凸レンズ９０３に入射し、その光束幅を小さくし、続く拡散板９０４に入射し拡散され光の均一度が向上される。光の均一度が向上された青色光は、後段の凹レンズ９０５に入射し平行光束化される。

凹レンズ９０５で平行化された青色光は、光軸に対して略４５度傾けて配置された分光特性付きミラー９０６に入射し、光の進行方向を変えずにそのまま、後段の凸レンズ９０７へと入射する。分光特性付きミラー９０６は、レーザー光源９０１とレーザー光源９２１から出射する青色光の波長域の光は通過し、蛍光体ホイール１でレーザー光源９０１からの青色光を励起光として波長変換される蛍光の波長域の光を反射する分光特性を有する。

ここでは、分光特性付きミラー９０６は、レーザー光源からの青色光と波長変換された蛍光の波長特性に注目した分光特性を有するとしたが、レーザー光源の偏光方向に着目し、レーザー光源からの青色光の偏光方向を同一方向に調整することで、レーザー光源からの特定の偏光方向の青色光の波長域の光を通過し、波長変換された蛍光の波長特性に注目した分光特性を有するようにしても良い。

凸レンズ９０７に入射した青色光は、後段の凸レンズ９０８との組み合わせで、後段の蛍光体ホイール１に設けられたリング状の波長変換素子１２へと入射する。蛍光体ホイール１は、モータ５が取り付けられており、凸レンズ９０７、９０８で集光された青色の励起光が、蛍光体ホイール１の回転軸を中心に環状に配置された波長変換素子１２へ入射するように配置されている。

凸レンズ９０７、９０８で、蛍光体ホイール１の波長変換素子１２上に集光された青色光は、蛍光に波長変換されるとともに、光の進行方向を１８０度変えて、再び、凸レンズ９０８、９０７にこの順で入射し、平行光化される。ここでの波長変換される蛍光は、後述するレーザー光源９２１から出射される青色光と組み合わせて、例えば、白色光を構成するように波長領域が最適化される。

凸レンズ９０７を出射し平行光化された蛍光は、分光特性付きミラー９０６へと逆方向から入射する。分光特性付きミラー９０６は、前述の通り、蛍光の波長領域の光を反射する特性を有しているので、光の方向を９０度変更する。分光特性付きミラー９０６で光の進行方向を９０度変えた蛍光は、後段の凸レンズ９０９へと入射する。

また、複数のレーザー光源９２１から出射した青色の波長域のレーザー光は、レーザー光源９２１のそれぞれに対応して配置された複数のコリメータレンズ９２２でコリメートされる。コリメートされた青色光は、後段の凸レンズ９２３に入射し、その光束幅を小さくし、続く拡散板９２４に入射し拡散され光の均一度が向上される。光の均一度が向上された青色光は、後段の凹レンズ９２５に入射し平行光束化される。

凹レンズ９２５で平行化された青色光は、レーザー光源９２１から出射する青色光の波長域の光は通過する特性を有し、光軸に対して略４５度傾けて配置された分光特性付きミラー９０６に入射し、光の進行方向を変えずにそのまま、後段の凸レンズ９０９へと入射する。

凸レンズ９０９に入射した蛍光体ホイール１からの蛍光とレーザー光源９２１からの青色光は集光し、凸レンズ９０９の略集光位置に入射端を配置したロッドインテグレータ９１０に入射する。ロッドインテグレータ９１０で光束の均一化された光は、ロッドインテグレータ９１０の出射端から出射する。

図１０で示す実施の形態２では、分光特性付きミラー９０６は光軸に略４５度の角度で配置を行ったが、その分光特性を最大化するために、分光特性付きミラー９０６の光軸に対する角度は、略４５度とは異なる角度を有しても良く、その場合には、その角度に合わせて、その他の部品を配置しても良い。

また、図１０では、分光特性付きミラー９０６は、青色光の波長域の光を透過、蛍光の波長域の光を反射する特性を有するものとして説明を行ったが、青色光の波長域の光を反射、蛍光の波長域の光を透過する特性を有するものとして、適宜その他の部品の配置を最適化しても良い。

また、レーザー光源９０１からのレーザー光は、青色光の波長域の光ではなく、紫外領域の光でも良い。その場合は、分光特性付きミラー９０６の特性や、その他部品の配置などは、レーザー光源９０１のレーザー光の波長領域に合わせて最適化すればよい。

次に、蛍光体ホイール１を用いた光源装置５１を用いた投写型映像表示装置１０１の構成について説明する。図１１に第１の光源装置としての光源装置５１を用いた投写型映像表示装置１０１の構成を示す。実施の形態２における投写型映像表示装置１０１は、いわゆる３チップ方式の投写型映像表示装置である。

ロッドインテグレータ９１０を出射した光は、凸レンズ１０３１、１０３２、１０３３で構成されるリレーレンズ系で、光変調部としてのＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）１０４１、１０４２、１０４３へと写像する。

凸レンズ１０３１、１０３２、１０３３で構成されたリレーレンズ系を出射した光は、微小ギャップ１０３５を設けた全反射プリズム１０３４に入射する。リレーレンズ系を出射し、全反射プリズム１０３４に全反射角以上の角度で入射した光は、微小ギャップ１０３５で反射し光の進行方向を変えて、微小ギャップ１０３７を設けた３つのガラスブロックで構成されたカラープリズム１０３６に入射する。

カラープリズム１０３６の第１のガラスブロックに全反射プリズム１０３４から入射した青色光と蛍光光のうち青色光は、まず微小ギャップの１０３７の前段に設けられた青色反射の特性を有する分光特性付き反射膜で反射し、その進行方向を変え、全反射プリズムへと進行し、全反射プリズム１０３４とカラープリズム１０３６との間に設けられた微小ギャップに全反射角以上の角度で入射し、青色の映像を表示するＤＭＤ１０４３に入射する。

続いて、微小ギャップを通過した蛍光光のうち赤色光は、カラープリズム１０３６の第２と第３のガラスブロックの間に設けられた、赤色の波長領域の光を反射し、緑色光を通過する分光特性を有する分光特性付き反射膜で反射され、第１のガラスブロック側へとその進行方向を変える。

光の進行方向を変えた赤色光は、カラープリズム１０３６の第１と第２のガラスブロックの間に設けた微小ギャップ１０３７で再び反射し、その光の進行方向を変えて赤色用のＤＭＤ１０４２に入射する。

また、微小ギャップを通過した蛍光光のうち緑色光は、カラープリズムの第２と第３のガラスブロックの間に設けられた赤色の波長領域の光を反射し、緑色光を通過する分光特性を有する分光特性付き反射膜を通過し、第３のガラスブロックへとそのまま進行し、そのまま緑色用ＤＭＤ１０４１へ入射する。

ＤＭＤ１０４１、１０４２、１０４３は、図示しない映像回路から、各色の映像信号に応じて画素ごとにミラーの方向を変えることで、光の進行方向を変更する。

緑色用のＤＭＤ１０４１で映像信号に応じて光の進行方向を変更した緑色光は、カラープリズム１０３６の第３のガラスブロックに入射し、カラープリズム１０３６の第３と第２のガラスブロックの間に設けられた分光特性付き反射膜を通過する。

赤色用のＤＭＤ１０４２で映像信号に応じて光の進行方向を変更した赤色光は、カラープリズム１０３６の第２のガラスブロックに入射し、カラープリズム１０３６の第２と第１のガラスブロックの間に設けられた微小ギャップ１０３７に全反射角以上の角度で入射することで反射する。その後、赤色光は、カラープリズムの第３のガラスブロックへ光の進行方向を変えて、カラープリズム１０３６の第２と第３のガラスブロック間に設けられた、分光特性付き反射膜で反射し、その光の進行方向を変え、緑色光と合成される。

分光特性付き反射膜で合成された光は、カラープリズム１０３６の第１のガラスブロック側に進行し、カラープリズム１０３６の第２と第１のガラスブロックの間に設けられた微小ギャップ１０３７に全反射角以下の角度で入射することで透過する。

さらに、青色用のＤＭＤ１０４３で映像信号に応じて光の進行方向を変更した青色光は、カラープリズム１０３６の第１のガラスブロックを入射し、全反射プリズム１０３４側に進行し、全反射プリズム１０３４とカラープリズム１０３６との間に設けられたギャップに、全反射角以上の角度で入射することで、カラープリズム１０３６の第２のガラスブ
ロック側に進行する。その後、青色光は、カラープリズム１０３６の第１と第２のガラスブロックの間に設けられた微小ギャップ１０３７の前の第１のガラスブロック側に設けられた分光特性付き反射膜で反射し、全反射プリズム１０３４側に光の進行方向を変え、緑色ＤＭＤ１０４１と赤色ＤＭＤ１０４２からの光と合成され、全反射プリズム１０３４へ入射する。

全反射プリズム１０３４に入射したＤＭＤ１０４１、１０４２、１０４３からの光は、全反射プリズム１０３４を透過し、投写光学系としての投写レンズ１０５１へと入射し、図示しないスクリーンへと照射される。

実施の形態２における、光源装置５１及び投写型映像表示装置１０１によれば、蛍光体ホイール１を用いているので、光源の光として色のズレを低減した光を用いることができる。

（実施の形態３）
[３－１．波長変換デバイスの構成]
次に、図１２、１３を参照して、実施の形態３の蛍光体ホイール１Ａを説明する。図１２及び図１３は、実施の形態３に係る蛍光体ホイール１Ａの構成を示す図である。実施の形態３の蛍光体ホイール１Ａの波長変換デバイス３Ａの波長変換素子１２Ａは、渦巻形状を有する。この点及び以下に説明する点以外の構成について、実施の形態１の蛍光体ホイール１と実施の形態３の蛍光体ホイール１Ａとは共通であるので説明を省略する。

波長変換素子１２Ａは渦巻形状を有し、波長変換部１３Ａを構成する第１の蛍光体層１５Ａと第２の蛍光体層１７Ａのそれぞれの半径は、徐々に基板１１の内側から外側に延びるにつれて大きくなる。

図１３に示すように、例えば、基板１１の周方向の任意の第１の位置Ｐ１と、第１の位置Ｐ１とは異なる任意の第２の位置Ｐ２と、に複数の波長変換部１３Ａが配置されている。第１の位置Ｐ１に配置された複数の波長変換部１３Ａにおける基板１１の半径方向ＤＡの中点である第１の点Ｐｔ１と、第２の位置Ｐ２の複数の波長変換部１３Ａにおける基板１１の半径方向ＤＡの中点である第２の点Ｐｔ２と、において、基板１１の回転中心Ｐ０と第１の点Ｐｔ１との距離Ｒｔ１と、基板１１の回転中心Ｐ０と第２の点Ｐｔ２との距離Ｒｔ２と、は異なる。この構成の場合、波長変換部１３Ａが基板１１の周方向に延びるにつれて波長変換部１３Ａの半径が大きくなり、波長変換部１３Ａは渦巻形状を有する。

[３－２．波長変換デバイスの製造方法]
次に、図１４－図１５Ｅを参照して波長変換デバイス３Ａの製造方法を説明する。図１４は、波長変換デバイス３Ａの製造の流れを示すフローチャートである。図１５Ａ－図１５Ｅは、それぞれ、実施の形態３に係る波長変換デバイス３Ａの製造の工程を説明する説明図である。

ステップＳ１において、図１５Ａに示すように、第１の蛍光体層１５Ａに含まれる第１の蛍光体を含む第１のグリーンシート４１と、第２の蛍光体層１７Ａに含まれる第２の蛍光体を含む第２のグリーンシート４３とを作成する。図１５Ａにおいて、第１のグリーンシート４１及び第２のグリーンシート４３の断面が示されている。

第１のグリーンシート４１及び第２のグリーンシート４３は、例えば、以下の手順で作成される。酸化セリウム粉末、酸化イットリウム粉末、及び酸化アルミニウム粉末をそれぞれ所定量配合した原料粉末に対して、エタノール、ＰＶＢ系バインダ及びグリセリン系可塑剤を添加して、ボールミルによって粉砕混合を行い、スラリーを作成する。このスラリーからドクターブレード法により、第１のグリーンシート４１及び第２のグリーンシート４３を作成する。

ステップＳ２において、図１５Ｂに示すように、第１のグリーンシート４１と第２のグリーンシート４３とを交互に積層する。第１のグリーンシート４１と第２のグリーンシート４３を１組の複合シート４５として、積層された複数の複合シート４５を作成する。図１５Ｂでは、２層の複合シート４５が積層されている。

ステップＳ３において、積層された第１のグリーンシート４１と第２のグリーンシート４３とを、筒状の芯部材４７に巻き取る。芯部材４７は、その外周上に段差４７ａを有する。芯部材４７の段差４７ａに、積層された第１のグリーンシート４１及び第２のグリーンシート４３の先端部を当てて、最下端のグリーンシート（図１５Ｃにおいて第２のグリーンシート４３）の先端部を芯部材４７に貼り付けて固定する。次に、図１５Ｄに示すように、芯部材４７を回転させることで、積層された第１のグリーンシート４１と第２のグリーンシート４３とを、筒状の芯部材４７に巻き取る。複合シート４５が所望の積層数になるまで芯部材４７を回転させる。ここでは、説明を簡易にするために、２層の複合シート４５に対して芯部材を２回転させて、渦巻状の４層の複合シート４５を形成する。

複合シート４５が所望の積層数になった渦巻状の複数の複合シート４５から芯部材４７を除去し、ステップＳ１４において、渦巻状の複数の複合シート４５を焼成する。これにより、第１のグリーンシート４１が第１の蛍光体層１５Ａになり、第２のグリーンシート４３が第２の蛍光体層１７Ａになり、複合シート４５が波長変換部１３Ａになる。

ステップＳ１５において、焼成された渦巻状の複数の複合シート４５（波長変換部１３Ａ）を、所望の厚みにスライスして波長変換素子１２Ａを作成する。作成した波長変換素子１２Ａを波長変換デバイス３Ａに接着する。

[３－３．効果等]
このように、実施の形態３の波長変換デバイスの製造方法によれば、渦巻き状の波長変換素子１２Ａを効率良く大量に製造することができ、生産コストを低減することができる。また、グリーンシートにより波長変換デバイスを製造する場合、蛍光体の充填量を増やすことで、波長の変換効率向上と熱抵抗値の低下による蛍光体の温度低下を得ることができる。

（実施の形態４）
次に、図１６－図１８を参照して、実施の形態４の蛍光体ホイール１Ｂ、光源装置５１Ｂ及び投写型映像表示装置１０１Ｂを説明する。図１６は、実施の形態４に係る蛍光体ホイール１Ｂの構成を示す図である。図１７は、実施の形態４に係る光源装置５１Ｂの構成を示す図である。図１８は、実施の形態４に係る投写型映像表示装置１０１Ｂの構成を示す図である。

実施の形態４の蛍光体ホイール１Ｂは、図１６に示すように、例えば、１チップ方式の投写型映像表示装置用の蛍光体ホイールである。蛍光体ホイール１Ｂは、基板１１の円環領域１１ｅ上に環状の波長変換素子１２Ｂが形成されているが、円環領域１１ｅの一部領域において第１の光Ｌｇ１が通過する開口部１１ｅｂが設けられている。このように、蛍光体ホイール１Ｂの波長変換デバイス３Ｂは、セグメント形状の波長変換素子１２Ｂを有する。波長変換素子１２Ｂは、並べて配置されたセグメント形状の第１の蛍光体層１５Ｂと第２の蛍光体層１７Ｂとを有する。波長変換部１３Ｂは、円環領域１１ｅの一部領域１１ｅａに設けられているが、円環領域１３０ａの残りの領域に設けられた開口部１１ｅｂにおいて波長変換部１３が形成されていないので、第１の光Ｌｇ１は蛍光体ホイール１Ｂを通過可能である。その他の構成は実施の形態１の蛍光体ホイール１と同様であるのでその説明は省略する。

実施の形態４の光源装置５１Ｂは、図１７に示すように、例えば、１チップ方式の投写型映像表示装置用の光源装置である。複数のレーザー光源１１０１から出射した青色の波長域のレーザー光は、レーザー光源１１０１のそれぞれに対応して設けられる複数のコリメータレンズ１１０２でコリメートされる。コリメートされた青色光は、後段の凸レンズ１１０３に入射し、その光束幅が小さくされ、続く拡散板１１０４に入射し拡散され光の均一度を改善するに光の均一度を改善された青色光は、後段の凹レンズ１１０５に入射し平行光束化される。

凹レンズ１１０５で平行化された青色光は、光軸に対して略４５度傾けて配置された分光特性付きミラー１１０６に入射し、光の進行方向が９０度変更されて、後段の凸レンズ１１０７へと入射する。分光特性付きミラー１１０６は、レーザー光源１１０１から出射する青色光の波長域の光は反射し、蛍光体ホイール１Ｂでレーザー光源１１０１からの青色光を励起光として波長変換される蛍光の波長域の光を通過する分光特性を有する。

なお、ここでは、分光特性付きミラー１１０６は、レーザー光源からの青色光と波長変換された蛍光の波長特性に注目した分光特性を有するとしたが、レーザー光源の偏光方向に着目し、レーザー光源からの青色光の偏光方向を同一方向に調整することで、レーザー光源からの青色光の波長域と偏光方向の光を通過し、波長変換された蛍光の波長特性に注目した分光特性を有するようにしても良い。

凸レンズ１１０７に入射した青色光は、後段の凸レンズ１１０８との組み合わせで、後段の蛍光体ホイール１Ｂに設けられた環状領域の一部が欠落した波長変換素子１２Ｂへと入射する。蛍光体ホイール１Ｂは、その回転軸を中心に、凸レンズ１１０７、１１０８で集光された青色の励起光が、環状の波長変換素子１２Ｂと開口部１１ｅｂが配置された半径領域へと入射するように配置されている。

凸レンズ１１０７、１１０８で、蛍光体ホイール１Ｂの波長変換素子１２Ｂ上に集光された青色光は、蛍光に波長変換されるとともに、光の進行方向を１８０度変えて、再び、凸レンズ１１０８、１１０７にこの順で入射し、平行光化される。ここでの波長変換される蛍光は、レーザー光源１１０１から出射される青色光と組み合わせて、例えば、白色光を構成するように波長領域を最適化されている。

凸レンズ１１０７を出射し平行光化された蛍光は、分光特性付きミラー１１０６へと再び入射する。分光特性付きミラー１１０６は、前述の通り、蛍光の波長領域の光を透過する特性を有しているので、光の方向をそのまま変更せずに通過する。

次に、蛍光体ホイール１Ｂの開口部１１ｅｂに集光されたレーザー光源１１０１からの青色光は、蛍光体ホイール１Ｂを通過し、その後段の凸レンズ１１２１、１１２２で平行光化される。その後、後段に設けられた、３枚の反射ミラー１１２３、１１２５、１１２７と３枚の凸レンズ１１２４、１１２６、１１２８で構成されるリレーレンズ系によって、分光特性付きミラー１１０６に、レーザー光源１１０１からの光が入射する方向とは１８０度逆の方向から平行光化されて入射するように導光される。なお、ここでは、３枚のミラーと３枚の凸レンズにてリレー光学系を構成したが、同様の性能を有するのであれば、他の構成でも良い。

凸レンズ１１２８から、分光特性付きミラー１１０６に入射した青色光は、光の進行方向を９０度変えて、反射する。

上記構成によって、分光特性付きミラー１１０６で合成された蛍光と青色光が、時分割されて凸レンズ１１０９に入射することになる。

分光特性付きミラー１１０６から凸レンズ１１０９に入射した時分割された蛍光と青色光は、後段の凸レンズ１１０９で集光され後段のカラーフィルター付きホイール１１１０に入射する。カラーフィルター付きホイール１１１０は、蛍光体ホイール１Ｂと図示されていない同期回路を用いて同期されており、光学系の特性に合わせて、青色光および蛍光の一部もしくは全波長域を透過するような特性を有する複数のフィルターで構成されている。

蛍光体ホイール１Ｂから、例えば黄色の蛍光が発光されている時間帯に対して、蛍光の波長域をそのまま透過する領域、蛍光の中で赤色の部分の光を反射し緑色光を透過する領域、蛍光の中で緑色の部分の光を反射し赤色光を透過する領域などのうち、少なくとも一つの領域を有するカラーフィルター付きホイール１１１０が同期して回転している。また、蛍光体ホイール１Ｂの開口部１１ｅｂを通過してきた青色光には、蛍光の波長域をそのまま透過する領域が対応することで、ロッドインテグレータ１１１１の入射端近傍に、時系列に光の波長域の異なる色光が集光する。

ロッドインテグレータ１１１１に入射した光は、ロッドインテグレータ１１１１で均一化され、その出射端からは均一化された光が出射される。

なお、実施の形態４では、カラーフィルター付きホイール１１１０は、ロッドインテグレータ１１１１の前に配置されているが、ロッドインテグレータ１１１１の後に配置されていても良い。

実施の形態４の投写型映像表示装置１０１Ｂは、図１８に示すように、例えば、１チップ方式の投写型映像表示装置である。投写型映像表示装置１０１Ｂは、光源装置５１Ｂを備える。

ロッドインテグレータ１１１１を出射した光は、凸レンズ１２３１、１２３２、１２３３で構成されるリレーレンズ系で、後述するＤＭＤ１２４１へと写像する。

凸レンズ１２３１、１２３２、１２３３を通過して全反射プリズム１２３４に入射した光は、全反射プリズム１２３４の微小ギャップ１２３５に全反射角以上の角度で入射し、反射することで光の進行方向を変えてＤＭＤ１２４１に入射する。

ＤＭＤ１２４１は、蛍光体ホイール１Ｂとカラーフィルター付きホイール１１１０の組み合わせで出射される色光に同期した図示しない映像回路からの信号に応じて、微小ミラーの方向を変えて光の進行方向を変えて出射する。

ＤＭＤ１２４１で映像信号に応じて光の進行方向が変わった光は、全反射プリズム１２３４に入射し、全反射プリズム１２３４の微小ギャップ１２３５に全反射角度以下の角度で入射することで、そのまま透過して、投写レンズ１２５１に入射し、図示しないスクリーンに投写される。

実施の形態４の蛍光体ホイール１Ｂ、光源装置５１Ｂ、及び、投写型映像表示装置１０１Ｂによれば、波長変換デバイス３Ｂの波長変換素子１２Ｂでの光変換において変換効率の低下を抑制し、照射される光のスポットのズレによって異なる波長領域の光にそれぞれ変換する２種類の波長変換層に照射される光の割合が変化するのを低減することができる。これにより、色の再現度を向上させることができる。

（実施の形態５）
次に、図１９を参照して実施の形態５の投写型映像表示装置１０１Ｄを説明する。図１９は、実施の形態５に係る投写型映像表示装置１０１Ｄの構成を示す図である。

投写型映像表示装置１０１Ｄは、画像形成手段として、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モードもしくはＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードであって、画素領域に薄膜トランジスタを形成したアクティブマトリクス方式の透過型の液晶パネルを用いている。

光源装置５１Ｄは、青色半導体レーザー１１６、青色固体光源ユニット１１９、レンズ１２６、１２７、第１拡散板１２８、第１の位相差板１２９、ダイクロイックミラー１３０、コンデンサレンズ１３１、１３２、蛍光板１３６、第２の位相差板である１／４波長板１３７、コンデンサレンズ１３８、第２拡散板１３９、反射板１４０、及び蛍光体ホイール１で構成される。

光源装置５１Ｄから出射した光は、第１のレンズアレイ板２００、第２のレンズアレイ板２０１、偏光変換素子２０２、重畳用レンズ２０３、青反射のダイクロイックミラー２０４、緑反射のダイクロイックミラー２０５、反射ミラー２０６、２０７、２０８、リレーレンズ２０９、２１０、フィールドレンズ２１１、２１２、２１３、入射側偏光板２１４、２１５、２１６、液晶パネル２１７、２１８、２１９、出射側偏光板２２０、２２１、２２２、赤反射のダイクロイックミラーと青反射のダイクロイックミラーから構成される色合成プリズム２２３からなる光学系を介して投写レンズ２２４に入射される。

光源装置５１Ｄからの白色光は、複数のレンズ素子から構成される第１のレンズアレイ板２００に入射する。第１のレンズアレイ板２００に入射した光束は多数の光束に分割される。分割された多数の光束は、複数のレンズから構成される第２のレンズアレイ板２０１に収束する。第１のレンズアレイ板２００のレンズ素子は液晶パネル２１７、２１８、２１９と相似形の開口形状である。第２のレンズアレイ板２０１のレンズ素子は第１のレンズアレイ板２００と液晶パネル２１７、２１８、２１９とが略共役関係となるようにその焦点距離を決めている。第２のレンズアレイ板２０１から出射した光は偏光変換素子２０２に入射する。

偏光変換素子２０２は、偏光分離プリズムと１／２波長板により構成され、光源からの自然光を一つの偏光方向の光に変換する。蛍光光は自然光であるため、一つの偏光方向に偏光変換されるが、青色光はＳ偏光の光で入射するため、Ｐ偏光に変換される。偏光変換素子２０２からの光は重畳用レンズ２０３に入射する。重畳用レンズ２０３は第２のレンズアレイ板２０１の各レンズ素子から出射した光を液晶パネル２１７、２１８、２１９上に重畳照明するためのレンズである。第１のレンズアレイ板２００および第２のレンズアレイ板２０１と、偏光変換素子２０２と、重畳用レンズ２０３を照明光学系としている。

重畳用レンズ２０３からの光は、色分離手段である青反射のダイクロイックミラー２０４、緑反射のダイクロイックミラー２０５により、青、緑、赤のそれぞれの色光に分離される。緑色光はフィールドレンズ２１１、入射側偏光板２１４を透過して、液晶パネル２１７に入射する。青色光は反射ミラー２０６で反射した後、フィールドレンズ２１２、入射側偏光板２１５を透過して液晶パネル２１８に入射する。赤色光はリレーレンズ２０９、２１０や反射ミラー２０７、２０８を透過屈折および反射して、フィールドレンズ２１３、入射側偏光板２１６を透過して、液晶パネル２１９に入射する。

３枚の液晶パネル２１７、２１８、２１９は映像信号に応じた画素への印加電圧の制御により入射する光の偏光状態を変化させ、それぞれの液晶パネル２１７、２１８、２１９の両側に透過軸を直交するように配置したそれぞれの入射側偏光板２１４、２１５、２１６および出射側偏光板２２０、２２１、２２２を組み合わせて光を変調し、緑、青、赤の画像を形成する。出射側偏光板２２０、２２１、２２２を透過した各色光は色合成プリズム２２３により、赤、青の色光がそれぞれ赤反射のダイクロイックミラー、青反射のダイクロイックミラーによって反射し、緑の色光と合成され、投写レンズ２２４に入射する。投写レンズ２２４に入射した光は、スクリーン（図示せず）上に拡大投写される。

実施の形態５の投写型映像表示装置１０１Ｄによれば、光源装置５１Ｄの蛍光体ホイール１の波長変換素子１２Ｂでの光変換において変換効率の低下を抑制し、照射される光のスポットのズレによって異なる波長領域の光にそれぞれ変換する２種類の波長変換層に照射される光の割合が変化するのを低減することができる。これにより、色の再現度を向上させることができる。

（他の実施の形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、上記実施の形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用できる。また、上記実施の形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。

実施の形態１において、波長変換デバイス３は蛍光体ホイール１に含まれていたがこれに限らない。図２０に示すように、波長変換デバイス３Ｃは円盤形状の基板ではなく矩形の基板１１Ｃを備えてもよい。矩形の基板１１上に基板１１Ｃの長手方向に沿って延びる直線形状の波長変換素子１２Ｃが形成されている。波長変換素子１２Ｃは複数の波長変換部１３Ｃを備え、複数の波長変換部１３Ｃは、それぞれ、直線形状の第１の蛍光体層１５Ｃと第２の蛍光体層１７Ｃとを備える。矩形の基板１１は、固定された状態で第１の光Ｌｇ１を受光してもよいし、波長変換素子１２Ｃの長手方向に往復スライドしながら第１の光Ｌｇ１を受光してもよい。

以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面及び詳細な説明を提供した。したがって、添付図面及び詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。したがって、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

また、上述の実施形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。

（実施の形態の概要）
（１）本開示の波長変換デバイスは、入射する第１の光を波長の異なる第２の光と第１の光の波長及び第２の光の波長とは異なる波長の第３の光を生成する波長変換素子を備え、波長変換素子は、第１の光が入射する方向と交差する第１の方向に隣接して配置された複数の波長変換部を有し、複数の波長変換部は、それぞれ、第１の光から第２の光を蛍光に波長変換する第１の蛍光体層と、第１の光から第３の光を蛍光に波長変換する第２の蛍光体層とを含み、第１の蛍光体層と第２の蛍光体層とは第１の方向に交互に並ぶように隣接して配置されている。

これにより、変換効率の低下を抑制し、照射される光のスポットのズレによって異なる波長領域の光にそれぞれ変換する２種類の波長変換層に照射される光の割合が変化するのを低減することができる。

（２）（１）の波長変換デバイスにおいて、第１の蛍光体層の第１の方向の幅は、第１の光が入射する方向の第１の蛍光体層の高さよりも長く、
第２の蛍光体層の第１の方向の幅は、第１の光が入射する方向の第２の蛍光体層の高さよりも長い。

（３）（１）または（２）の波長変換デバイスにおいて、波長変換素子が配置される基板を備え、第１の方向は基板の面に沿う方向である。

（４）（３）の波長変換デバイスにおいて、基板は円盤形状を有し、複数の波長変換部は、それぞれ、基板の半径方向に隣接して配置され、第１の蛍光体層と第２の蛍光体層とは、基板の半径方向に交互に並ぶように隣接して配置されている。

（５）（１）から（４）のいずれか１つの波長変換デバイスにおいて、第１の蛍光体層の幅と第２の蛍光体層の幅とが同じ長さである。

（６）（１）から（５）のいずれか１つの波長変換デバイスにおいて、波長変換素子は、１２個以上の波長変換部を有する。

（７）（３）または（４）の波長変換デバイスにおいて、基板の周方向の任意の第１の位置と、第１の位置とは異なる任意の第２の位置と、に複数の波長変換部材が配置され、第１の位置に配置された複数の波長変換部における基板の半径方向の中点である第１の点と、第２の位置の複数の波長変換部における基板の半径方向の中点である第２の点と、において、基板の回転中心と第１の点との距離と、基板の回転中心と第２の点との距離と、は異なる。

（８）本開示の蛍光体ホイールは、（３）または（４）の波長変換デバイスと、基板を回転駆動するモータと、を備える。

（９）本開示の光源装置は、（８）の蛍光体ホイールと、レーザー光を第１の光として出射する光源と、を備え、光源から波長変換デバイスに入射する第１の光のスポットの半径方向の長さは、波長変換部の半径方向の長さの整数倍に等しい。

（１０）（９）の光源装置において、光源は、第１の光として青色のレーザー光を出射し、第１の蛍光体層は、第１の光を受けて黄色光を発光する。

（１１）（９）の光源装置において、光源は、第１の光として青色のレーザー光を出射し、第１の蛍光体層は、第１の光を受けて赤色光を発光する。

（１２）（９）から（１２）のいずれか１つの光源装置において、光源は、第１の光として青色のレーザー光を出射し、第２の蛍光体層は、第１の光を受けて緑色光を発光する。

（１３）本開示の投写型映像表示装置は、（９）から（１２）のいずれか１つの光源装置と、光源装置から出射する第２の光及び第３の光を用いて映像光を生成する光変調部と、映像光を投写する投写光学系と、を備える。

（１４）本開示の波長変換デバイスの製造方法は、基板上に入射する第１の光の波長と異なる波長の第２の光の蛍光に波長変換する第１の蛍光体を含む第１の樹脂体を基板の面に沿う方向に基板上に間隔を空けて塗布し、第１の光の波長及び第２の光の波長とは異なる波長の第３の光の蛍光に波長変換する、第２の蛍光体を含む第２の樹脂体を基板上に基板の面に沿う方向に第１の樹脂体と隣接して塗布し、第１の樹脂体と第２の樹脂体とで構成される波長変換部を複数個形成し、基板に形成された複数の第１の樹脂体及び第２の樹脂体を焼成する。

（１５）本開示の波長変換デバイスの製造方法は、基板上に入射する第１の光の波長と異なる波長の第２の光の蛍光に波長変換する第１の蛍光体を含む第１のグリーンシートと、第１の光の波長及び第２の光の波長とは異なる波長の第３の光の蛍光に波長変換する第２の蛍光体を含む第２のグリーンシートとを作成し、第１のグリーンシートと第２のグリーンシートをそれぞれ交互に積層し、積層した第１のグリーンシートと第２のグリーンシートとを巻き取り、巻き取られた第１のグリーンシートと第２のグリーンシートとを焼成し、焼成された第１のグリーンシートと第２のグリーンシートとを所定の厚みにスライスして渦巻状の波長変換素子を作成し、波長変換素子を基板に固定する。

本開示は、照明光を照射させて光を波長変換させる波長変換デバイス、蛍光体ホイール、蛍光体ホイールで波長変換させた光を用いる光源装置、及び投写型映像表示装置に利用可能である。

１、１Ａ、１Ｂ 蛍光体ホイール
３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ 波長変換デバイス
５ モータ
１１、１１Ｃ 基板
１１ａ 第１主面
１１ｂ 第２主面
１１ｃ 中心軸
１１ｅ 円環領域
１１ｅａ 一部領域
１１ｅｂ 開口部
１２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ 波長変換素子
１３、１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ 波長変換部
１２ａ 露出面
１５、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ 第１の蛍光体層
１７、１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ 第２の蛍光体層
１９ スポット
２１ 塗布器
２３ 第１の樹脂体
２５ 第１のシリンジ
２７ 第２の樹脂体
２９ 第２のシリンジ
３１ 第１のノズル
３３ 第２のノズル
３５ 押さえ板
３１ａ、３３ａ 吐出口
３１ｂ、３３ｂ 連通孔
４１ 第１のグリーンシート
４３ 第２のグリーンシート
４５ 複合シート
４７ 芯部材
４７ａ 段差
５１、５１Ｂ、５１Ｄ 光源装置
１０１、１０１Ｂ、１０１Ｄ、 投写型映像表示装置
Ｌｇ１ 第１の光
Ｌｇ２ 第２の光
Ｌｇ３ 第３の光
Ｗａ 幅
Ｗｆ１、Ｗｆ２ 幅
Ｈｆ１、Ｈｆ２ 高さ

Claims (15)

1. 入射する第１の光を波長の異なる第２の光と前記第１の光の波長及び前記第２の光の波長とは異なる波長の第３の光を生成する波長変換素子を備え、
   前記波長変換素子は、前記第１の光が入射する方向と交差する第１の方向に隣接して配置された複数の波長変換部を有し、
   前記複数の波長変換部は、それぞれ、前記第１の光から前記第２の光の蛍光に波長変換する第１の蛍光体層と、前記第１の光から前記第３の光の蛍光に波長変換する第２の蛍光体層とを含み、
   前記第１の蛍光体層と前記第２の蛍光体層とは前記第１の方向に交互に並ぶように隣接して配置されている、
   波長変換デバイス。
2. 前記第１の蛍光体層の前記第１の方向の幅は、前記第１の光が入射する方向の前記第１の蛍光体層の高さよりも長く、
   前記第２の蛍光体層の前記第１の方向の幅は、前記第１の光が入射する方向の前記第２の蛍光体層の高さよりも長い、
   請求項１に記載の波長変換デバイス。
3. 前記波長変換素子が配置される基板を備え、
   前記第１の方向は前記基板の面に沿う方向である、
   請求項１または２に記載の波長変換デバイス。
4. 前記基板は円盤形状を有し、
   前記複数の波長変換部は、それぞれ、前記基板の半径方向に隣接して配置され、
   前記第１の蛍光体層と前記第２の蛍光体層とは、前記基板の半径方向に交互に並ぶように隣接して配置されている、
   請求項３に記載の波長変換デバイス。
5. 前記第１の蛍光体層の幅と前記第２の蛍光体層の幅とが同じ長さである、
   請求項１から４のいずれか１つに記載の波長変換デバイス。
6. 前記波長変換素子は、１２個以上の前記波長変換部を有する、
   請求項１から５のいずれか１つに記載の波長変換デバイス。
7. 前記基板の周方向の任意の第１の位置と、前記第１の位置とは異なる任意の第２の位置と、に前記複数の波長変換部材が配置され、
   前記第１の位置に配置された前記複数の波長変換部における前記基板の半径方向の中点である第１の点と、前記第２の位置の前記複数の波長変換部における前記基板の半径方向の中点である第２の点と、において、前記基板の回転中心と前記第１の点との距離と、前記基板の回転中心と前記第２の点との距離と、は異なる、
   請求項３または４に記載の波長変換デバイス。
8. 請求項３または４の波長変換デバイスと、
   前記基板を回転駆動するモータと、を備える、
   蛍光体ホイール。
9. 請求項８に記載の蛍光体ホイールと、
   レーザー光を前記第１の光として出射する光源と、を備え、
   前記光源から前記波長変換デバイスに入射する前記第１の光のスポットの半径方向の長さは、前記波長変換部の前記半径方向の長さの整数倍に等しい、
   光源装置。
10. 前記光源は、前記第１の光として青色のレーザー光を出射し、
    前記第１の蛍光体層は、前記第１の光を受けて黄色光を発光する、
    請求項９に記載の光源装置。
11. 前記光源は、前記第１の光として青色のレーザー光を出射し、
    前記第１の蛍光体層は、前記第１の光を受けて赤色光を発光する、
    請求項９に記載の光源装置。
12. 前記光源は、前記第１の光として青色のレーザー光を出射し、
    前記第２の蛍光体層は、前記第１の光を受けて緑色光を発光する、
    請求項９から１１のいずれか１つに記載の光源装置。
13. 請求項９から１２のいずれか１つに記載の光源装置と、
    前記光源装置から出射する前記第２の光及び前記第３の光を用いて映像光を生成する光変調部と、
    前記映像光を投写する投写光学系と、を備える、
    投写型映像表示装置。
14. 基板上に入射する第１の光の波長と異なる波長の第２の光の蛍光に波長変換する第１の蛍光体を含む第１の樹脂体を前記基板の面に沿う方向に前記基板上に間隔を空けて塗布し、
    前記第１の光の波長及び前記第２の光の波長とは異なる波長の第３の光の蛍光に波長変換する、第２の蛍光体を含む第２の樹脂体を前記基板上に前記基板の面に沿う方向に前記第１の樹脂体と隣接して塗布し、
    前記第１の樹脂体と前記第２の樹脂体とで構成される波長変換部を複数個形成し、
    前記基板に形成された複数の前記第１の樹脂体及び前記第２の樹脂体を焼成する、
    波長変換デバイスの製造方法。
15. 基板上に入射する第１の光の波長と異なる波長の第２の光の蛍光に波長変換する第１の蛍光体を含む第１のグリーンシートと、前記第１の光の波長及び前記第２の光の波長とは異なる波長の第３の光の蛍光に波長変換する第２の蛍光体を含む第２のグリーンシートとを作成し、
    前記第１のグリーンシートと前記第２のグリーンシートをそれぞれ交互に積層し、
    前記積層した第１のグリーンシートと前記第２のグリーンシートとを巻き取り、
    巻き取られた前記第１のグリーンシートと前記第２のグリーンシートとを焼成し、
    焼成された前記第１のグリーンシートと前記第２のグリーンシートとを所定の厚みにスライスして渦巻状の波長変換素子を作成し、
    前記波長変換素子を前記基板に固定する、
    波長変換デバイスの製造方法。

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