JP6964231B2 - 波長変換デバイス、光源装置、照明装置、及び、投写型映像表示装置 - Google Patents

波長変換デバイス、光源装置、照明装置、及び、投写型映像表示装置 Download PDF

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Description

本発明は、励起光が照射されることにより発光する波長変換デバイスに関する。また、本発明は、このような波長変換デバイスを備える光源装置、照明装置、及び、投写型映像表示装置に関する。
近年、レーザ光を放射する固体発光素子と、蛍光体を含む波長変換デバイスとを組み合わせた光源装置が提案されている。特許文献１には、上記波長変換デバイスとして蛍光体ホイールを備える、プロジェクタ用の光源装置が開示されている。
特開２０１１−７００８８号公報
ところで、波長変換デバイスにおいては、波長変換デバイスに照射される励起光の発光ピーク波長がばらつくことにより、波長変換デバイスから出射される光の色度が大きく変わってしまうことが課題である。
本発明は、励起光の発光ピーク波長のばらつきの、出射光の色度に与える影響を低減することができる波長変換デバイスを提供する。また、本発明は、このような波長変換デバイスを備える光源装置、照明装置、及び、投射型映像表示装置を提供する。
本発明の一態様に係る波長変換デバイスは、基板と、前記基板上に形成された蛍光体層とを備え、前記蛍光体層は、母材と、励起光によって励起されて蛍光を発する、第一蛍光体及び第二蛍光体とを含み、前記第一蛍光体が発する蛍光の色度座標を（ｘ１、ｙ１）、前記第二蛍光体が発する蛍光の色度座標を（ｘ２、ｙ２）とすると、−０．０２≦ｘ１−ｘ２≦０．０２、かつ、−０．０２≦ｙ１−ｙ２≦０．０２を満たし、前記第一蛍光体の励起スペクトルのピーク波長と、前記第二蛍光体の励起スペクトルのピーク波長とは異なる。
本発明の一態様に係る光源装置は、前記波長変換デバイスと、前記励起光を出射する光源とを備え、前記励起光と前記第一蛍光体が発する蛍光と前記第二蛍光体が発する蛍光とを含む白色光を出射する。
本発明の一態様に係る照明装置は、前記光源装置と、前記光源装置から出射される前記白色光を集光または拡散させる光学部材とを備える。
本発明の一態様に係る投写型映像表示装置は、前記光源装置と、前記光源装置から出射される前記白色光を変調し、変調された前記白色光を映像として出力する映像素子と、前記映像素子によって出力された前記映像を投写する投写レンズとを備える。
本発明によれば、励起光の発光ピーク波長のばらつきの、出射光の色度に与える影響を低減することができる波長変換デバイスが実現される。また、本発明によれば、このような波長変換デバイスを備える光源装置、照明装置、及び、投射型映像表示装置が実現される。
図１は、実施の形態１に係る波長変換デバイスの外観斜視図である。 図２は、実施の形態１に係る波長変換デバイスの平面図である。 図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線における模式断面図である。 図４は、第一蛍光体の励起スペクトル、及び、第二蛍光体の励起スペクトルを示す模式図である。 図５は、実施の形態２に係る照明装置の外観斜視図である。 図６は、実施の形態２に係る照明装置の使用態様を示す模式断面図である。 図７は、実施の形態３に係る投写型映像表示装置の外観斜視図である。 図８は、実施の形態３に係る投写型映像表示装置の光学系を示す図である。
以下、実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
なお、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化される場合がある。
また、以下の実施の形態で説明に用いられる図面においては座標軸が示される場合がある。座標軸におけるＺ軸方向は、例えば、鉛直方向であり、Ｚ軸＋側は、上側（上方）と表現され、Ｚ軸−側は、下側（下方）と表現される。Ｚ軸方向は、言い換えれば、波長変換デバイスが備える基板に垂直な方向である。また、Ｘ軸方向及びＹ軸方向は、Ｚ軸方向に垂直な平面（水平面）上において、互いに直交する方向である。Ｘ−Ｙ平面は、波長変換デバイスが備える基板の主面に平行な平面である。例えば、以下の実施の形態において、「平面視」とは、Ｚ軸方向から見ることを意味する。
（実施の形態１）
［波長変換デバイスの構成］
まず、実施の形態１に係る波長変換デバイスの構成について図面を用いて説明する。図１は、実施の形態１に係る波長変換デバイスの外観斜視図である。図２は、実施の形態１に係る波長変換デバイスの平面図である。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線における模式断面図である。なお、図３においては、各構成要素の厚みの大小関係などが正確ではない場合がある。
図１〜図３に示される、実施の形態１に係る波長変換デバイス１０は、励起光によって励起されて蛍光を発するデバイスである。波長変換デバイス１０は、具体的には、基板１１と蛍光体層１２とを備え、蛍光体層１２中の第一蛍光体１２ｂが励起光によって励起されて蛍光を発する。波長変換デバイス１０は、言い換えれば、光透過型の蛍光体プレートであり、レーザ光源によって照射される青色レーザ光（励起光）の一部を黄色蛍光に波長変換して出射する。波長変換デバイス１０は、蛍光体層１２を透過した青色レーザ光と、第一蛍光体１２ｂが発する黄色蛍光とを含む白色光を出射する。なお、波長変換デバイス１０は、光反射型の蛍光体プレートであってもよいし、投写型映像表示装置に用いられる蛍光体ホイールであってもよい。
基板１１は、透光性を有する基板である。基板１１は、具体的には、基板本体１１ａと、ダイクロイックミラー層１１ｂとを含む。
基板本体１１ａは、Ｚ軸＋側の第一主面にダイクロイックミラー層１１ｂが形成され、Ｚ軸−側の第二主面が励起光の入射面となる、平面視形状が矩形の板材である。基板本体１１ａは、具体的には、サファイア基板である。基板本体１１ａは、多結晶のアルミナもしくは窒化アルミニウムによって形成される透光性セラミック基板、透明ガラス基板、水晶基板、または透明樹脂基板などのその他の透光性を有する基板であってもよい。また、波長変換デバイス１０が反射型の蛍光体プレートである場合などには、基板本体１１ａは、透光性を有しない基板であってもよい。また、基板本体１１ａの平面視形状は、円形等その他の形状であってもよい。
ダイクロイックミラー層１１ｂは、青色の波長域の光を透過し、黄色の波長域の光を反射する特性を有する薄膜である。つまり、ダイクロイックミラー層１１ｂは、レーザ光源からの励起光を透過し、蛍光体層１２が発する蛍光を反射する特性を有する。ダイクロイックミラー層１１ｂによれば、波長変換デバイス１０の発光効率を高めることができる。
蛍光体層１２は、基板１１上（ダイクロイックミラー層１１ｂ上）に形成される。蛍光体層１２の平面視形状は円形であるが、矩形または円環状などその他の形状であってもよい。蛍光体層１２は、母材１２ａと、第一蛍光体１２ｂと、第二蛍光体１２ｃとを含む。蛍光体層１２は、例えば、第一蛍光体１２ｂ及び第二蛍光体１２ｃを含む母材１２ａによって形成されたペーストが、基板１１上に印刷されることによって形成される。蛍光体層１２の厚みは、例えば、６０μｍ以上１００μｍ以下である。
母材１２ａは、ガラスなどの無機材料、または、有機無機ハイブリッド材料によって形成される。このように、母材１２ａが無機材料を含むことにより、波長変換デバイス１０の放熱性を高めることができる。母材１２ａの光の屈折率（以下、単に屈折率と記載する）は、例えば、１．４以上１．５以下である。母材１２ａの屈折率は、第一蛍光体１２ｂの屈折率よりも低く、かつ、第二蛍光体１２ｃの屈折率よりも低い。
第一蛍光体１２ｂは、蛍光体層１２（母材１２ａ）中に分散配置され、レーザ光源が発する青色レーザ光によって励起されて光を発する。つまり、第一蛍光体１２ｂは、励起光によって励起されて蛍光を発する。第一蛍光体１２ｂは、具体的には、Ｙ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ蛍光体などのイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）系の黄色蛍光体であり、黄色蛍光を発する。なお、第一蛍光体１２ｂは、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ蛍光体などの、ルテチウム・アルミニウム・ガーネット（ＬｕＡＧ）系の黄色蛍光体であってもよい。なお、黄色蛍光体とは、例えば、蛍光ピーク波長が５４０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の蛍光体である。第一蛍光体１２ｂは、ＬｕＡＧ系の緑色蛍光体であってもよいし、ＹＡＧ系の緑色蛍光体であってもよい。
第一蛍光体１２ｂの粒径（より具体的には、メジアン径（ｄ５０）または平均径。以下同様。）は、例えば、５μｍ以上２０μｍ以下である。また、第一蛍光体１２ｂの光の屈折率は、例えば、１．７以上１．９以下である。
第二蛍光体１２ｃは、蛍光体層１２（母材１２ａ）中に分散配置され、レーザ光源が発する青色レーザ光によって励起されて光を発する。つまり、第二蛍光体１２ｃは、励起光によって励起されて蛍光を発する。第二蛍光体１２ｃは、具体的には、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ蛍光体などの、ＬｕＡＧ系の黄色蛍光体である。なお、第二蛍光体１２ｃは、Ｙ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ蛍光体などのＹＡＧ系の黄色蛍光体であってもよい。第二蛍光体１２ｃは、ＬｕＡＧ系の緑色蛍光体であってもよいし、ＹＡＧ系の緑色蛍光体であってもよい。
第二蛍光体１２ｃの粒径は、例えば、５μｍ以上２０μｍ以下である。また、第二蛍光体１２ｃの光の屈折率は、例えば、１．７以上１．９以下である。
蛍光体層１２に含まれる第一蛍光体１２ｂの総量（体積または質量）は、例えば、蛍光体層１２に含まれる第二蛍光体１２ｃの総量とほぼ等しいが、異なってもよい。
また、蛍光体層１２に含まれるほとんどの第一蛍光体１２ｂは、他の第一蛍光体１２ｂまたは第二蛍光体１２ｃと直接接触している。第二蛍光体１２ｃについても同様である。このように、波長変換デバイス１０においては、蛍光体の密集状態が維持されているため、一の蛍光体で生じた熱が他の蛍光体に伝わりやすい。したがって、放熱性が向上されている。
なお、発明者らの鋭意検討の結果によれば、蛍光体層１２は、第一蛍光体１２ｂ及び第二蛍光体１２ｃを、母材１２ａに対して合計３０ｖｏｌ％以上含むとよい。言い換えれば、母材１２ａの体積を１００％としたときに、蛍光体層１２に含まれる全ての蛍光体の体積の合計は、３０％以上であるとよい。これにより、蛍光体層１２において蛍光体を密集させることが容易となる。
［２種類の蛍光体］
波長変換デバイス１０においては、波長変換デバイス１０から出射される白色光の色度を一定の範囲内に収めることが課題となる。特に、励起光がレーザ光であるときには、励起光の波長純度が高いため、励起光の発光ピーク波長がばらつくことにより、白色光の色度がばらつきやすい。
白色光の色度のばらつきを抑制するために、波長変換デバイス１０においては、蛍光体層１２にほとんど同じ色度（実質的に同一の色度）の黄色蛍光を発する２種類の蛍光体（第一蛍光体１２ｂ及び第二蛍光体１２ｃ）が含まれる。具体的には、第一蛍光体１２ｂが発する蛍光の色度座標を（ｘ１、ｙ１）、第二蛍光体１２ｃが発する蛍光の色度座標を（ｘ２、ｙ２）とすると、−０．０２≦ｘ１−ｘ２≦０．０２、かつ、−０．０２≦ｙ１−ｙ２≦０．０２を満たす。第一蛍光体１２ｂ及び第二蛍光体１２ｃの色度の差をより小さくするために、第一蛍光体１２ｂが発する蛍光の色度座標（ｘ１、ｙ１）、及び、第二蛍光体１２ｃが発する蛍光の色度座標（ｘ２、ｙ２）は、−０．００３≦ｘ１−ｘ２≦０．００３、かつ、−０．００３≦ｙ１−ｙ２≦０．００３を満たしてもよい。第一蛍光体１２ｂが発する蛍光の色度座標、及び、第二蛍光体１２ｃが発する蛍光の色度座標は、同じであってもよい。なお、ここでの色度座標は、ＣＩＥ表色系のｘｙ色度図上の座標を意味する。
また、上記２種類の蛍光体は、励起スペクトルのピーク波長が互いに異なる。つまり、第一蛍光体１２ｂの励起スペクトルのピーク波長と、第二蛍光体１２ｃの励起スペクトルのピーク波長とは異なる。例えば、第一蛍光体１２ｂの励起スペクトルのピーク波長と、第二蛍光体１２ｃの励起スペクトルのピーク波長とは３ｎｍ以上異なる。
以下、蛍光体層１２に第一蛍光体１２ｂ及び第二蛍光体１２ｃが含まれることによって得られる効果について図４を参照しながら説明する。図４は、第一蛍光体１２ｂの励起スペクトル、及び、第二蛍光体１２ｃの励起スペクトルを示す模式図である。
図４では、第一蛍光体１２ｂの励起スペクトルは実線で図示され、第二蛍光体１２ｃの励起スペクトルは破線で図示されている。励起スペクトルは、蛍光体に照射される励起光の発光ピーク波長と、励起光が照射されたときに蛍光体から発せられる蛍光強度との関係を示すものである。
例えば、蛍光体層１２に含まれる蛍光体が第一蛍光体１２ｂの１種類である場合には、励起光の発光ピーク波長が第一蛍光体１２ｂの励起スペクトルのピーク波長λ１と同じ第一状態における白色光の色度（色温度）と、励起光の発光ピーク波長がピーク波長λ１よりも短波長側にずれている第二状態ときの白色光の色度（色温度）と大きく異なってしまう。具体的には、第二状態においては、第一蛍光体１２ｂの蛍光強度が低下するため蛍光体層１２から出射される白色光の青色成分が黄色成分よりも相対的に大きくなり、第一状態よりも白色光が青みがかり、色温度が高くなる。
これに対し、第一蛍光体１２ｂ及び第二蛍光体１２ｃの２種類の蛍光体が蛍光体層１２に含まれる場合、蛍光体層１２の実効的な励起スペクトルは、第一蛍光体１２ｂの励起スペクトル、及び、第二蛍光体１２ｃの励起スペクトルを合成したものとなる。この場合、蛍光体層１２の実効的な励起スペクトルは、蛍光体層１２に含まれる蛍光体が第一蛍光体１２ｂの１種類である場合よりもピークが鈍くなるため、励起光の発光ピーク波長のばらつきの、白色光の色度に与える影響が小さくなる。
例えば、第一蛍光体１２ｂ及び第二蛍光体１２ｃの２種類の蛍光体が蛍光体層１２に含まれる場合、上記第二状態における第一蛍光体１２ｂの蛍光強度は上記第一状態よりも小さいが、一方で、第二状態における第二蛍光体１２ｃの蛍光強度は第一状態よりも大きい。そうすると、第一蛍光体１２ｂ及び第二蛍光体１２ｃは、ほとんど同じ色度の蛍光を発するため、第一状態における白色光の色度と第二状態における白色光の色度との差が小さくなる。
このように、蛍光体層１２にほとんど同じ色度の蛍光を発する２種類の蛍光体であって、励起スペクトルのピーク波長が互いに異なる２種類の蛍光体が含まれることにより、励起光の発光ピーク波長のばらつきが白色光の色度に与える影響が低減される。
なお、白色光の色度のばらつきは、励起光の発光ピーク波長のばらつきの中心値が、第二蛍光体１２ｃの励起スペクトルのピーク波長λ２よりも大きく、かつ、第一蛍光体１２ｂの励起スペクトルのピーク波長λ１よりも小さいときに効果的に抑制される。言い換えれば、第一蛍光体１２ｂの励起スペクトルのピーク波長λ１が励起光の発光ピーク波長よりも長く、かつ、第二蛍光体１２ｃの励起スペクトルのピーク波長λ２が励起光の発光ピーク波長よりも短いときに、白色光の色度のばらつきが効果的に抑制される。なお、ピーク波長λ１は、例えば、４６０ｎｍであり、ピーク波長λ２は、例えば、４４０ｎｍである。
また、λ２以上λ１以下の波長領域においては、第一蛍光体１２ｂの励起スペクトルにおいて、励起光の波長が大きくなるほど蛍光強度は大きくなり、かつ、第二蛍光体１２ｃの励起スペクトルにおいて、励起光の波長が大きくなるほど蛍光強度は小さくなる。このような波長領域に励起光の発光ピーク波長が含まれることにより、白色光の色度のばらつきが効果的に抑制される。
［変形例］
上述のように、第一蛍光体１２ｂ及び第二蛍光体１２ｃの一方（上記実施の形態では、第一蛍光体１２ｂ）は、ＹＡＧ系の黄色蛍光体であり、第一蛍光体１２ｂ及び第二蛍光体１２ｃの他方（上記実施の形態では、第二蛍光体１２ｃ）は、ＬｕＡＧ系の黄色蛍光体である。このように、ほとんど同じ色度の蛍光を発し、かつ、励起スペクトルのピーク波長が異なる２種類の蛍光体は、例えば、材料が異なる２種類の蛍光体であるが、母体結晶の主たる構成材料が同じであって、置換元素または賦活材の組成が異なる２種類の蛍光体であってもよい。具体的には、第一蛍光体１２ｂ及び第二蛍光体１２ｃは、いずれもＹＡＧ系の蛍光体であるが置換元素または賦活材の組成が異なってもよい。第一蛍光体１２ｂ及び第二蛍光体１２ｃは、いずれもＬｕＡＧ系の蛍光体であるが置換元素または賦活材の組成が異なってもよい。
また、蛍光体層１２には、黄色蛍光体である第一蛍光体１２ｂ及び第二蛍光体１２ｃに加えて、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ蛍光体、または、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ蛍光体などの赤色蛍光体が含まれてもよい。なお、赤色蛍光体は、例えば、蛍光ピーク波長が６００ｎｍ以上７５０ｎｍ以下の蛍光体である。このように赤色蛍光体がさらに含まれることで、波長変換デバイス１０の演色性が高められる。
また、第一蛍光体１２ｂ及び第二蛍光体１２ｃは、黄色蛍光体に限定されない。第一蛍光体１２ｂが発する蛍光の色度座標を（ｘ１、ｙ１）、第二蛍光体１２ｃが発する蛍光の色度座標を（ｘ２、ｙ２）とすると、−０．０２≦ｘ１−ｘ２≦０．０２、かつ、−０．０２≦ｙ１−ｙ２≦０．０２が満たされればよい。
例えば、第一蛍光体１２ｂ及び第二蛍光体１２ｃは、緑色蛍光体であってもよい。つまり、蛍光体層１２には、ほとんど同じ色度の蛍光を発する２種類の緑色蛍光体であって、励起スペクトルのピーク波長が互いに異なる２種類の緑色蛍光体が含まれてもよい。なお、緑色蛍光体は、例えば、蛍光ピーク波長が４８０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の蛍光体である。
この場合、蛍光体層１２には、緑色蛍光体である第一蛍光体１２ｂ及び第二蛍光体１２ｃに加えて赤色蛍光体が含まれ、白色光は、青色の励起光、緑色蛍光、及び、赤色蛍光の組み合わせによって実現される。
また、第一蛍光体１２ｂ及び第二蛍光体１２ｃは、赤色蛍光体であってもよい。つまり、蛍光体層１２には、ほとんど同じ色度の蛍光を発する２種類の赤色蛍光体であって、励起スペクトルのピーク波長が互いに異なる２種類の赤色蛍光体が含まれてもよい。この場合、蛍光体層１２には、赤色蛍光体である第一蛍光体１２ｂ及び第二蛍光体１２ｃに加えて黄色蛍光体（または緑色蛍光体）が含まれ、白色光は、青色の励起光、赤色蛍光、及び、黄色蛍光（または緑色蛍光）の組み合わせによって実現される。
また、蛍光体層１２には、ほとんど同じ色度の蛍光を発し、かつ、励起スペクトルのピーク波長が互いに異なる少なくとも２種類の蛍光体が含まれればよい。つまり、蛍光体層１２には、ほとんど同じ色度の蛍光を発し、かつ、励起スペクトルのピーク波長が互いに異なる３種類以上の蛍光体が含まれてもよい。
［効果等］
以上説明したように、波長変換デバイス１０は、基板１１と、基板１１上に形成された蛍光体層１２とを備える。蛍光体層１２は、母材１２ａと、励起光によって励起されて蛍光を発する、第一蛍光体１２ｂ及び第二蛍光体１２ｃとを含む。第一蛍光体１２ｂが発する蛍光の色度座標を（ｘ１、ｙ１）、第二蛍光体１２ｃが発する蛍光の色度座標を（ｘ２、ｙ２）とすると、−０．０２≦ｘ１−ｘ２≦０．０２、かつ、−０．０２≦ｙ１−ｙ２≦０．０２を満たし、第一蛍光体１２ｂの励起スペクトルのピーク波長と、第二蛍光体１２ｃの励起スペクトルのピーク波長とは異なる。
これにより、励起光の発光ピーク波長のばらつきが波長変換デバイス１０の出射光の色度に与える影響が低減される。
また、第一蛍光体１２ｂの励起スペクトルのピーク波長と、第二蛍光体１２ｃの励起スペクトルのピーク波長とは３ｎｍ以上異なってもよい。
このように、蛍光体層１２が励起スペクトルのピーク波長が３ｎｍ以上異なる第一蛍光体１２ｂ及び第二蛍光体１２ｃによって、励起光の発光ピーク波長のばらつきが波長変換デバイス１０の出射光の色度に与える影響を低減することができる。
また、第一蛍光体１２ｂの励起スペクトルのピーク波長は、励起光の発光ピーク波長よりも長く、第二蛍光体１２ｃの励起スペクトルのピーク波長は、前記励起光の発光ピーク波長よりも短くてもよい。
これにより、波長変換デバイス１０から発せられる光の色度のばらつきが効果的に抑制される。
また、第一蛍光体１２ｂ及び第二蛍光体１２ｃの一方は、黄色蛍光を発するＹＡＧ系蛍光体であり、第一蛍光体１２ｂ及び第二蛍光体１２ｃの他方は、黄色蛍光を発するＬｕＡＧ系蛍光体であってもよい。
これにより、材料の異なる２種類の蛍光体によって、励起光の発光ピーク波長のばらつきが波長変換デバイス１０の出射光の色度に与える影響を低減することができる。
また、蛍光体層１２は、第一蛍光体１２ｂ及び第二蛍光体１２ｃを母材１２ａに対して３０ｖｏｌ％以上含んでもよい。
これにより、蛍光体層１２において蛍光体を密集させ、放熱性を向上させることが容易となる。
（実施の形態２）
［全体構成］
実施の形態２では、波長変換デバイス１０を備える光源装置、及び、光源装置を備える照明装置について説明する。図５は、実施の形態２に係る照明装置の外観斜視図である。図６は、実施の形態２に係る照明装置の使用態様を示す模式断面図である。なお、図６では、電源装置４０のみ断面ではなく側面が図示されている。
図５及び図６に示されるように、照明装置１００は、建物の天井５０に取り付けられるダウンライトである。照明装置１００は、光源装置２０と、灯具３０と、電源装置４０とを備える。光源装置２０と灯具３０とは、光ファイバ２３によって光学的に接続される。光源装置２０と電源装置４０とは電源ケーブル２４によって電気的に接続される。
照明装置１００は、灯具３０が天井５０の開口部５１に対して挿入された状態で、天井５０に載置される。つまり、照明装置１００は、灯具３０の一部を除いて天井裏に配置される。
［光源装置］
次に、光源装置２０について詳細に説明する。光源装置２０は、青色レーザ光を発するレーザ光源２１と波長変換デバイス１０との組み合わせによって白色光を発する。つまり、光源装置２０は、励起光（青色レーザ光）と第一蛍光体１２ｂが発する蛍光と第二蛍光体１２ｃが発する蛍光とを含む白色光を出射する。光源装置２０は、レーザ光源２１と、ヒートシンク２２と、光ファイバ２３と、電源ケーブル２４と、波長変換デバイス１０とを備える。
レーザ光源２１は、励起光を出射する励起光源の一例である。レーザ光源２１は、例えば、青色のレーザ光を発する半導体レーザである。レーザ光源２１の発光ピーク波長（発光中心波長）は、例えば、４４０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下である。レーザ光源２１は、青紫光または紫外光を発してもよい。レーザ光源２１は、具体的には、ＣＡＮパッケージ型の素子であるが、チップ型の素子であってもよい。
ヒートシンク２２は、発光中のレーザ光源２１の放熱に用いられる構造体である。ヒートシンク２２は、内部にレーザ光源２１を収容し、光源装置２０の外郭筐体としても機能する。ヒートシンク２２は、レーザ光源２１で発生した熱をヒートシンク２２に逃がすことができる。ヒートシンク２２は、例えば、アルミニウムまたは銅などの熱伝導性が比較的高い金属により形成される。
光ファイバ２３は、レーザ光源２１が発するレーザ光をヒートシンク２２の外部に導光する。光ファイバ２３の入射口は、ヒートシンク２２の内部に配置される。光ファイバ２３の入射口には、レーザ光源２１が発するレーザ光が入射される。光ファイバ２３の出射口は、灯具３０の内部に配置される。出射口から出射されるレーザ光は、灯具３０の内部に配置された波長変換デバイス１０に出射される。
電源ケーブル２４は、電源装置４０から供給される電力を光源装置２０に供給するためのケーブルである。電源ケーブル２４の一方の端部は、電源装置４０内の電源回路に接続され、電源ケーブル２４の他方の端部は、ヒートシンク２２に設けられた開口を通じてレーザ光源２１に接続される。
［灯具］
次に、灯具３０について説明する。灯具３０は、開口部５１に嵌められ、光ファイバ２３によって導光されたレーザ光を波長変換して所定の色の光を発する。灯具３０は、筐体３１と、保持部３２と、レンズ３３とを備える。
筐体３１は、保持部３２、波長変換デバイス１０、及び、レンズ３３を収容する、Ｚ軸＋側が開口した有底円筒状の部材である。筐体３１の外径は、開口部５１の直径よりもわずかに小さく、筐体３１は、開口部５１に嵌めこまれる。筐体３１は、より詳細には、取り付けばね（図示せず）によって開口部５１に固定される。筐体３１は、例えば、アルミニウムまたは銅などの熱伝導性が比較的高い金属により形成される。
保持部３２は、光ファイバ２３を保持する円柱状の部材であり、一部が筐体３１内に収容されている。保持部３２は、筐体３１の上部に配置される。光ファイバ２３は、保持部３２の中心軸に沿って形成された貫通孔に通された状態で保持される。保持部３２は、光ファイバ２３の出射口がＺ軸＋側（波長変換デバイス１０側）を向くように光ファイバ２３を保持する。保持部３２は、例えば、アルミニウムまたは銅などによって形成されるが、樹脂によって形成されてもよい。
レンズ３３は、筐体３１の出射口に配置され、波長変換デバイス１０から発せられた光の配光を制御する光学部材である。レンズ３３は、光源装置２０（波長変換デバイス１０）から出射される白色光を集光または拡散させる光学部材の一例である。レンズ３３の波長変換デバイス１０と対向する面は、波長変換デバイス１０から発せられた光を極力漏らすことなくレンズ３３内に取り込むことができる形状となっている。
［電源装置］
次に、電源装置４０について説明する。電源装置４０は、光源装置２０（レーザ光源２１）に電力を供給する装置である。電源装置４０の内部には、電源回路が収容される。電源回路は、光源装置２０を発光させるための電力を生成し、生成した電力を、電源ケーブル２４を通じて灯具３０に供給する。電源回路は、具体的には、電力系統から供給される交流電力を直流電力に変換して出力するＡＣ−ＤＣ変換回路であり、レーザ光源２１には直流電流が供給される。
［実施の形態２の効果等］
以上説明したように、光源装置２０は、波長変換デバイス１０と、励起光を出射するレーザ光源２１とを備え、励起光と第一蛍光体１２ｂが発する蛍光と第二蛍光体１２ｃが発する蛍光とを含む白色光を出射する。レーザ光源２１は、励起光源の一例である。
このような光源装置２０では、励起光の発光ピーク波長のばらつきが波長変換デバイス１０から発せられる白色光の色度に与える影響が低減される。
また、照明装置１００は、光源装置２０と、光源装置２０から出射される白色光を集光または拡散させるレンズ３３を備える。レンズ３３は、光学部材の一例である。
このような照明装置１００では、励起光の発光ピーク波長のばらつきが波長変換デバイス１０から発せられる白色光の色度に与える影響が低減される。
（実施の形態３）
実施の形態３では、波長変換デバイス１０を備える光源装置、及び、光源装置を備える投写型映像表示装置について説明する。図７は、実施の形態３に係る投写型映像表示装置の外観斜視図である。図８は、実施の形態３に係る投写型映像表示装置の光学系を示す図である。
図７及び図８に示されるように、投写型映像表示装置２００は、単板式のプロジェクタである。投写型映像表示装置２００は、光源装置６０と、コリメートレンズ７１と、インテグレータレンズ７２と、偏光ビームスプリッタ７３と、集光レンズ７４と、コリメートレンズ７５とを備える。また、投写型映像表示装置２００は、入射側偏光素子７６と、映像素子８０と、出射側偏光素子７７と、投写レンズ９０とを備える。
光源装置６０は、励起光（青色レーザ光）と第一蛍光体１２ｂが発する蛍光と第二蛍光体１２ｃが発する蛍光とを含む白色光を出射する。光源装置６０は、具体的には、レーザ光源２１と、波長変換デバイス１０とを備える。
光源装置６０によって出射された白色光は、コリメートレンズ７１において平行化され、インテグレータレンズ７２によって、強度分布が均一化される。そして、強度分布が均一化された光は、偏光ビームスプリッタ７３によって直線偏光の光に変換される。ここでは、照度分布が均一化された光は、一例として、Ｐ偏光の光に変換される。
Ｐ偏光に変換された光は、集光レンズ７４に入射し、さらにコリメートレンズ７５によって平行化されて入射側偏光素子７６に入射する。
入射側偏光素子７６は、映像素子８０に向かって入射する光を偏光させる偏光板（偏光制御素子）である。また、出射側偏光素子７７は、映像素子８０から出射する光を偏光させる偏光板である。入射側偏光素子７６と出射側偏光素子７７の間には、映像素子８０が配置される。
映像素子８０は、光源装置６０から出射される白色光を空間変調し、空間変調された白色光を映像として出力する略平面状の素子である。映像素子８０は、言い換えれば、映像用の光を生成する。映像素子８０は、具体的には、透過型液晶パネルである。
入射側偏光素子７６に入射した光は、当該偏光制御領域がＰ偏光の光を透過する構成となっているため映像素子８０に入射し、映像素子８０によって変調されて出射される。さらに、出射側偏光素子７７は、入射側偏光素子７６とは異なり、Ｓ偏光の光のみを透過する構成となっている。したがって、光変調された光のうちのＳ偏光の成分のみが出射側偏光素子７７の偏光制御領域を通過し、投写レンズ９０に入射する。
投写レンズ９０は、映像素子８０によって出力された映像を投写する。この結果、映像がスクリーン等に投写される。
［実施の形態３の効果等］
以上説明したように、投写型映像表示装置２００は、光源装置６０と、光源装置６０から出射される白色光を変調し、変調された白色光を映像として出力する映像素子８０と、映像素子８０によって出力された映像を投写する投写レンズ９０とを備える。
このような投写型映像表示装置２００では、励起光の発光ピーク波長のばらつきが波長変換デバイス１０から発せられる白色光の色度に与える影響が低減される。
なお、実施の形態３で説明された投写型映像表示装置２００の光学系は、一例である。例えば、映像素子８０は、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）または反射型液晶パネルなどの反射型の映像素子であってもよい。また、投写型映像表示装置２００には、３板式の光学系が用いられてもよい。
（その他の実施の形態）
以上、実施の形態１〜３について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施の形態において、レーザ光源は、半導体レーザであると説明されたが、レーザ光源は、半導体レーザ以外のレーザであってもよい。レーザ光源は、例えば、ＹＡＧレーザ等の固体レーザ、色素レーザ等の液体レーザ、または、Ａｒイオンレーザ、Ｈｅ−Ｃｄレーザ、窒素レーザ、もしくはエキシマレーザ等の気体レーザであってもよい。また、光源装置は、レーザ光源を複数備えていてもよい。また、光源装置は、ＬＥＤ光源、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｓｅｎｃｅ）素子、または無機ＥＬ素子など、半導体レーザ以外の固体発光素子を励起光源として備えてもよい。
その他、各実施の形態及び変形例に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
１０ 波長変換デバイス
１１ 基板
１２ 蛍光体層
１２ａ 母材
１２ｂ 第一蛍光体
１２ｃ 第二蛍光体
２０ 光源装置
２１ レーザ光源（励起光源）
３３ レンズ
６０ 光源装置
８０ 映像素子
９０ 投写レンズ
１００ 照明装置
２００ 投写型映像表示装置

Claims (7)

  1. 基板と、
    前記基板上に形成された蛍光体層とを備え、
    前記蛍光体層は、
    母材と、
    励起光によって励起されて蛍光を発する、第一蛍光体及び第二蛍光体とを含み、
    前記第一蛍光体が発する蛍光の色度座標を（ｘ１、ｙ１）、前記第二蛍光体が発する蛍光の色度座標を（ｘ２、ｙ２）とすると、−０．０２≦ｘ１−ｘ２≦０．０２、かつ、−０．０２≦ｙ１−ｙ２≦０．０２を満たし、
    前記第一蛍光体の励起スペクトルのピーク波長と、前記第二蛍光体の励起スペクトルのピーク波長とは異なり、
    前記第一蛍光体の励起スペクトルのピーク波長は、前記励起光の発光ピーク波長よりも長く、
    前記第二蛍光体の励起スペクトルのピーク波長は、前記励起光の発光ピーク波長よりも短い
    波長変換デバイス。
  2. 前記第一蛍光体の励起スペクトルのピーク波長と、前記第二蛍光体の励起スペクトルのピーク波長とは３ｎｍ以上異なる
    請求項１に記載の波長変換デバイス。
  3. 前記第一蛍光体及び前記第二蛍光体の一方は、黄色蛍光を発するＹＡＧ系蛍光体であり、
    前記第一蛍光体及び前記第二蛍光体の他方は、黄色蛍光を発するＬｕＡＧ系蛍光体である
    請求項１または２に記載の波長変換デバイス。
  4. 前記蛍光体層は、前記第一蛍光体及び前記第二蛍光体を前記母材に対して３０ｖｏｌ％以上含む
    請求項１〜３のいずれか１項に記載の波長変換デバイス。
  5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の波長変換デバイスと、
    前記励起光を出射する励起光源とを備え、
    前記励起光と前記第一蛍光体が発する蛍光と前記第二蛍光体が発する蛍光とを含む白色光を出射する
    光源装置。
  6. 請求項５に記載の光源装置と、
    前記光源装置から出射される前記白色光を集光または拡散させる光学部材とを備える
    照明装置。
  7. 請求項５に記載の光源装置と、
    前記光源装置から出射される前記白色光を変調し、変調された前記白色光を映像として出力する映像素子と、
    前記映像素子によって出力された前記映像を投写する投写レンズとを備える
    投写型映像表示装置。
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