JP2018145318A - 波長変換部材、波長変換素子、照明装置及びプロジェクター - Google Patents

Abstract

【課題】低コスト化及び小型化を実現できる波長変換部材を提供する。また、前記波長変換部材を備える波長変換素子を提供する。また、前記波長変換素子を備える照明装置を提供する。また、前記照明装置を備えるプロジェクターを提供する。【解決手段】セラミクス材料を主成分とするひとつの焼結体からなる波長変換部材であって、互いの発光特性が異なる第１の領域及び第２の領域を有する。【選択図】図３

Description

本発明は、波長変換部材、波長変換素子、照明装置及びプロジェクターに関するものである。

近年、プロジェクター用の照明装置として、蛍光体層を用いて光を生成する技術がある。例えば、下記特許文献１には、照明装置から射出する光の色を調整するために、互いに発光色が異なる蛍光体層を同心円状に配置した蛍光体ホイールを採用している。

特開２０１１−１０８５３５号公報

ところで、高い信頼性が得られるセラミックス蛍光体に上述の構造を組み合わせることも考えられる。しかしながら、セラミック蛍光体は接着剤でホイール基板に貼合されるため、２種類の蛍光体を用いる場合、２回の貼合工程が必要となってコストＵＰを招くおそれがある。また、２種類の蛍光体の間に接着剤を逃がすスペースを設ける必要がある。あるいは、加工精度の問題により、二つの部材の間にスペースが生じる場合がある。そのため、ホイール基板の大型化を招くおそれがある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、ひとつの焼結体でありながら異なる色味の蛍光を射出できる波長変換部材を提供することを目的の一つとする。また、前記波長変換部材を備える波長変換素子を提供することを目的の一つとする。また、前記波長変換素子を備える照明装置を提供することを目的の一つとする。また、前記照明装置を備えるプロジェクターを提供することを目的の一つとする。

本発明の第１態様に従えば、セラミクス材料を主成分とするひとつの焼結体からなる波長変換部材であって、互いの発光特性が異なる第１の領域及び第２の領域を有する波長変換部材が提供される。

第１態様に係る波長変換部材は、ひとつの焼結体でありながら、第１の領域と第２の領域とで発光特性が異なる。そのため、励起光を照射する領域を適宜設定することによって、波長変換部材から異なる色味の蛍光を得ることができる。

上記第１態様において、前記第１の領域は、第１の賦活剤を含み、前記第２の領域は、前記第１の賦活剤とは異なる第２の賦活剤を含むのが好ましい。

この構成によれば、第１の領域と第２の領域とで発光特性を異ならせることができる。

上記第１態様において、前記第１の賦活剤及び前記第２の賦活剤はそれぞれ、Ｃｅ、Ｅｕ、Ｃｒ、Ｐｒからなる群から選ばれるのが好ましい。

この構成によれば、第１の領域と第２の領域とで所望の発光特性を得ることができる。

上記第１態様において、前記第２の領域は、第３の賦活剤をさらに含むのが好ましい。

この構成によれば、第１の領域と第２の領域とで所望の発光特性を得ることができる。

上記第１態様において、前記第１の領域と前記第２の領域とはそれぞれ第１の賦活剤を含み、前記第１の領域に含まれている前記第１の賦活剤の量は、前記第２の領域に含まれている前記第１の賦活剤の量よりも多いのが好ましい。

この構成によれば、第１の領域及び第２の領域における蛍光の発光特性を異ならせることで色味を調整することができる。

上記第１態様において、前記第１の領域は、複数の元素からなる第１の母材を有し、前記第２の領域は、前記複数の元素とは異なる元素を含む第２の母材を有するのが好ましい。

この構成によれば、第１の領域及び第２の領域における蛍光の発光特性を異ならせることができる。

上記第１態様において、前記第１の母材はＹＡＧで構成されており、前記第２の母材は、ＹＡＧの一部が、Ｇｄ、Ｇａ、Ｌｕからなる群から選ばれた少なくとも一種の元素に置換されているのが好ましい。

この構成によれば、第１の領域及び第２の領域における蛍光の発光特性を異ならせて所望の発光特性を得ることができる。

本発明の第２態様に従えば、上記第１態様の波長変換部材と、前記波長変換部材を支持する基板と、を備える波長変換素子が提供される。

第２態様に係る波長変換素子においては、１回の工程で波長変換部材を基板に接着剤で貼り付けることができるので、コストを低減できる。また、２種類の波長変換部材を貼付ける場合に必要だった接着剤の逃げスペースが不要なので、基板を小型化可能である。

本発明の第３態様に従えば、励起光源と、上記第２態様の波長変換素子と、を備える照明装置が提供される。

第３態様に係る照明装置によれば、上記波長変換素子を備えるので、低コスト化及び小型化を図った照明装置を提供できる。

本発明の第４態様に従えば、上記第３態様の照明装置と、前記照明装置からの照明光を画像情報に応じて変調して画像光を生成する光変調装置と、前記画像光を投射する投射光学系と、を備えるプロジェクターが提供される。

第４態様に係るプロジェクターによれば、低コスト化及び小型化を図った照明装置を備えるので、該プロジェクターのコストを低減することができる。

第１実施形態に係るプロジェクターの概略構成図。 照明装置の概略構成を示す平面図。 波長変換素子の平面図。 第２実施形態の波長変換素子の平面図。 第３実施形態の波長変換素子の平面図。 第１変形例に係る波長変換素子の平面図。 第２変形例に係る波長変換素子の平面図。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

（第一実施形態）
まず、本実施形態に係るプロジェクターの一例について説明する。
図１は、本実施形態に係るプロジェクターの概略構成を示す図である。
図１に示すように、プロジェクター１は、照明装置１００、色分離導光光学系２００、光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ、クロスダイクロイックプリズム５００及び投射光学系６００を備える。

本実施形態において、照明装置１００は、赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）及び青色光（Ｂ）を含む白色光ＷＬを射出する。

色分離導光光学系２００は、ダイクロイックミラー２０１，２０２、反射ミラー２０３，２０４，２０５及びリレーレンズ２０６，２０７を備える。色分離導光光学系２００は、照明装置１００からの白色光ＷＬを赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ及び青色光ＬＢに分離し、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ及び青色光ＬＢをそれぞれが対応する光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂに導光する。

色分離導光光学系２００と、光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂとの間には、フィールドレンズ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂが配置されている。

ダイクロイックミラー２０１は、赤色光成分を通過させ、緑色光成分及び青色光成分を反射するダイクロイックミラーである。ダイクロイックミラー２０２は、緑色光成分を反射して、青色光成分を通過させるダイクロイックミラーである。反射ミラー２０３は、赤色光成分を反射する反射ミラーである。反射ミラー２０４，２０５は青色光成分を反射する反射ミラーである。

光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ各々は、入射された色光を画像情報に応じて変調して画像光を形成する液晶パネルからなる。液晶パネルの動作モードは、ＴＮモード、ＶＡモード、横電界モード等、特に限定されるものではない。

なお、図示を省略したが、各フィールドレンズ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂと各光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂとの間には、それぞれ入射側偏光板が配置され、各光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂとクロスダイクロイックプリズム５００との間には、それぞれ射出側偏光板が配置される。

クロスダイクロイックプリズム５００は、各光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂから射出された各画像光を合成してカラー画像を形成する。

このクロスダイクロイックプリズム５００は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた略Ｘ字状の界面には、誘電体多層膜が形成されている。

クロスダイクロイックプリズム５００から射出されたカラー画像は、投射光学系６００によってスクリーンＳＣＲに拡大投写される。

（照明装置）
図２は、照明装置１００の概略構成を示す平面図である。
図２に示すように、照明装置１００は、第１光源装置１０１、第２光源装置１０２、第１レンズアレイ１１５、第２レンズアレイ１１６、偏光変換素子１１７及び重畳レンズ１１８を備える。

第１光源装置１０１は、第１光源１０、波長変換素子３０、コリメート光学系７０、ダイクロイックミラー８０及びコリメート集光光学系９０を備える。

第１光源１０は、光軸１０１ａｘが照明光軸１００ａｘと直交するように配置されている。第１光源１０は、励起光としてレーザー光からなる青色光（例えば、発光強度のピークが約４４５ｎｍの光）Ｂを射出するレーザー光源からなる。

コリメート光学系７０は、第１レンズ７２と第２レンズ７４とを備え、第１光源１０からの光を略平行化する。第１レンズ７２及び第２レンズ７４は、凸レンズからなる。

ダイクロイックミラー８０は、コリメート光学系７０からコリメート集光光学系９０までの光路中に、第１光源１０の光軸及び照明光軸１００ａｘのそれぞれに対して４５°の角度で交わるように配置されている。ダイクロイックミラー８０は、青色光Ｂを反射し、赤色光及び緑色光を通過させる特性を有する。

コリメート集光光学系９０は、ダイクロイックミラー８０からの青色光Ｂを略集光した状態で蛍光体層４２（後述）に入射させる機能と、蛍光体層４２から射出された蛍光を略平行化する機能とを有する。コリメート集光光学系９０は、第１レンズ９２及び第２レンズ９４を備える。第１レンズ９２及び第２レンズ９４は、凸レンズからなる。なお、波長変換素子３０の構成については後述する。

第２光源装置１０２は、第２光源１１０、集光光学系１１１、散乱板１１２及びコリメート光学系１１３と、を備える。

第２光源１１０の光軸は第１光源１０の光軸１０１ａｘと一致し、照明光軸１００ａｘと直交している。第２光源１１０は、レーザー光からなる青色光（例えば、発光強度のピークが約４６０ｎｍの光）ＢＢを射出するレーザー光源からなる。

集光光学系１１１は、第１レンズ１１１ａ及び第２レンズ１１１ｂを備える。集光光学系１１１は、第２光源１１０からの青色光ＢＢを散乱板１１２付近に集光する。第１レンズ１１１ａ及び第２レンズ１１１ｂは凸レンズからなる。

散乱板１１２は、第２光源１１０からの青色光ＢＢを散乱し、波長変換素子３０から射出された蛍光Ｙに似た配光分布を有する青色光ＢＢとする。散乱板１１２としては、例えば、マイクロレンズアレイを用いることができる。

コリメート光学系１１３は、第１レンズ１１３ａと第２レンズ１１３ｂとを備え、散乱板１１２からの光を略平行化する。第１レンズ１１３ａ及び第２レンズ１１３ｂは、凸レンズからなる。

ダイクロイックミラー８０は、第２光源装置１０２からの青色光ＢＢを波長変換素子３０からの黄色の蛍光Ｙと合成して白色光ＷＬを生成する。

ダイクロイックミラー８０からの白色光ＷＬは、第１レンズアレイ１１５に入射する。
第１レンズアレイ１１５は、コリメート光学系６０からの光を複数の部分光束に分割するための複数の第１小レンズ１１５ａを有する。複数の第１小レンズ１１５ａは、照明光軸１００ａｘと直交する面内にマトリクス状に配列されている。

第２レンズアレイ１１６は、第１レンズアレイ１１５の複数の第１小レンズ１１５ａに対応する複数の第２小レンズ１１６ａを有する。第２レンズアレイ１１６は、重畳レンズ１１８とともに、第１レンズアレイ１１５の各第１小レンズ１１５ａの像を液晶パネルから構成される光変調装置４００Ｒ、光変調装置４００Ｇ、光変調装置４００Ｂの画像形成領域の近傍に結像させる。複数の第２小レンズ１１６ａは照明光軸１００ａｘに直交する面内にマトリクス状に配列されている。

偏光変換素子１１７は、第１レンズアレイ１１５により分割された各部分光束を、直線偏光に変換する。

偏光変換素子１１７は、波長変換素子３０からの光に含まれる偏光成分のうち一方の直線偏光成分をそのまま透過させるとともに、他方の直線偏光成分を照明光軸１００ａｘに垂直な方向に反射する偏光分離層と、偏光分離層で反射された他方の直線偏光成分を照明光軸１００ａｘに平行な方向に反射する反射層と、反射層で反射された他方の直線偏光成分を一方の直線偏光成分に変換する位相差板とを有している。

重畳レンズ１１８は、偏光変換素子１１７からの各部分光束を集光して光変調装置４００Ｒ、光変調装置４００Ｇ、光変調装置４００Ｂの画像形成領域の近傍に重畳させる。第１レンズアレイ１１５、第２レンズアレイ１１６及び重畳レンズ１１８は、波長変換素子３０からの光の面内光強度分布を均一にするインテグレーター光学系を構成する。

波長変換素子３０は、平面視円形の基板４０と、基板４０の一面において基板４０の周方向に沿って設けられた蛍光体層４２と、モーター５０とを有している。蛍光体層４２は、接着剤４３を介して基板４０に貼り付けられている。

本実施形態の波長変換素子３０は、基板４０の中心に接続されたモーター５０により回転可能である。波長変換素子３０は、青色光Ｂが入射する側に向けて赤色光及び緑色光を射出する、所謂反射型の波長変換素子である。

第１光源装置１０１において、第１光源１０からの青色光Ｂは蛍光体層４２に入射する。蛍光体層４２と基板４０との間には可視光を反射する反射膜４５が設けられている。そのため、青色光Ｂが入射する側に向けて蛍光Ｙが射出される。

蛍光体層４２は、波長が約４４５ｎｍの青色光Ｂによって励起される。蛍光体層４２は、第１光源１０からの青色光Ｂを黄色の蛍光Ｙに変換する。なお、蛍光体層４２の構成については後述する。

本実施形態において、波長変換素子３０は、基板４０とともに蛍光体層４２を回転させている。そのため、第１光源１０からの青色光Ｂの蛍光体層４２上における入射位置は、蛍光体層４２の径方向に沿って移動していく。

本実施形態において、蛍光体層４２はセラミックス材料の焼結体からなる。
図３は波長変換素子３０の平面図である。
図３に示すように、本実施形態の蛍光体層４２は第１の領域１１と、第２の領域１２とを有する。第１の領域１１及び第２の領域１２は、互いの発光特性が異なるとともに一体に形成されている。ここで、一体に形成されるとは、第１の領域１１及び第２の領域１２が粒子レベルで結合していることを意味する。

本実施形態において、第１の領域１１及び第２の領域１２はリング状からなり、第１の領域１１及び第２の領域１２は同心状に配置されている。第２の領域１２は第１の領域１１の径方向外側に位置する。

第１の領域１１は複数の元素からなる母材を有する。具体的には、第１の領域１１は、Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２（以下、「ＹＡＧ」と称する）を母材とし、Ｃｅを第１の賦活剤として含む、Ｃｅ：ＹＡＧからなる。Ｃｅ：ＹＡＧは、青色光Ｂを照射することにより黄色の蛍光を高効率で発する黄色蛍光体である。そのため、第１の領域１１は、プロジェクター１の駆動モードとして、明るさを重視するモードにおいて用いるとよい。

なお、第１の領域１１はＣｅ：ＹＡＧを主剤として構成されるが、Ｃｅ：ＹＡｌＯ_３（Ｃｅ：ＹＡＰ）、Ｃｅ：Ｙ_２Ｏ_３および複数の気孔を含んでいても良い。

ところで、ＹＡＧからなる蛍光体は賦活剤の種類に応じて発光特性が変化する。例えば、第１の領域１１を構成するＣｅ：ＹＡＧは黄色の蛍光を高効率で生成するものの、赤の光量が少ない状態となり易い。すなわち、Ｃｅ：ＹＡＧにより生成された蛍光は色味として緑色寄りの黄色となり易い。

本実施形態では、第１の領域１１とは発光特性の異なる第２の領域１２を設けることで、蛍光体層４２により生成される蛍光の色味を可変としている。

第２の領域１２は、ＹＡＧを母材とし、第１の賦活剤Ｃｅとは異なる第２の賦活剤としてＥｕ、第３の賦活剤としてＣｅを含む、Ｃｅ，Ｅｕ：ＹＡＧからなる。第２の領域１２は第１の領域１１とは異なる発光特性を有するため、青色光Ｂを照射する領域を適宜設定することによって、波長変換部材から異なる色味の蛍光を得ることができる。

本実施形態において、第２の領域１２は、第１の領域１１で生成される蛍光において不足している赤色のスペクトルを補うことで、色純度の高い白色光ＷＬを生成することができる。そのため、第２の領域１２は、プロジェクター１の駆動モードとして、明るさよりも色味を重視するモードにおいて用いるとよい。

Ｅｕが賦活された第２の領域１２は、第１の領域１１に比べて蛍光の発光効率が低く、発熱量が多い。そこで、第２の領域１２を第１の領域１１よりも蛍光体層４２の径方向外側に配置している。これにより、第２の領域１２の外径が大きくなるので、青色光Ｂによる温度上昇を抑制することができる。

なお、第２の賦活剤及び第３の賦活剤は上記に限定されず、第２の領域１２において生成したい蛍光のスペクトル特性に応じて適宜調整される。例えば、第３の賦活剤は、第１の賦活剤と同種でもよい。また、第２の賦活剤としては、第１の賦活剤とは異なる材料、本実施形態の場合はたとえばＥｕ、Ｃｒ、Ｐｒからなる群から選ばれる。すなわち、第２の領域１２は、例えば、Ｃｅ，Ｃｒ：ＹＡＧ、Ｃｅ，Ｐｒ：ＹＡＧ、Ｐｒ：ＹＡＧ、Ｅｕ：ＹＡＧ、Ｃｒ：ＹＡＧ等から構成されていても良い。

本実施形態の蛍光体層４２は、次のようにして形成できる。まず、Ｃｅ：ＹＡＧの材料を円柱状に成形する。次に、Ｃｅ：ＹＡＧの外側にＣｅ，Ｅｕ：ＹＡＧの材料からなる層を形成する。形成品を焼成する。焼成物を板状にスライスし、さらに研磨して蛍光体層４２を得る。なお、必要に応じて、焼成工程に先立ち、有機バインダーを加えた材料に対して脱脂処理を行うようにしても良い。

第１の領域１１及び第２の領域１２は同じ母材（ＹＡＧ）から構成されているので、同一の硬さを有する。そのため、上記研磨を行う際、第１の領域１１及び第２の領域１２は一緒に研磨することができる。よって、研磨工程が簡略されることで製造コストを低減できる。

このようにして形成された蛍光体層４２においては、第１の領域１１と第２の領域１２とは粒子レベルで互いに結合している。つまり、蛍光体層４２は、セラミクス材料を主成分とするひとつの焼結体からなっている。よって、第１の領域１１と第２の領域１２とは一つの部材として取り扱うことができる。そのため、基板４０上に接着剤４３を介して１度の工程で貼り付けることができる。したがって、発光特性の異なる二つの蛍光体層を基板４０に貼り合せる場合に比べ、貼り合せ工程が簡便となる。

また、第１の領域１１及び第２の領域１２が一体でなく別部材からなる場合、二つの部材の間に接着剤を逃がすスペースを設ける必要が生じる。あるいは、加工精度の問題により、二つの部材の間にスペースが生じる場合がある。すると、スペースの分だけ、基板４０が大型化してしまい、コストも増加してしまう。本実施形態の蛍光体層４２は、第１の領域１１及び第２の領域１２が一体のため、上述のようなスペースが発生することがなく、低コスト化及び小型化を実現できる。

本実施形態において、波長変換素子３０は、駆動部２５によって基板４０の径方向に移動可能とされている。よって、波長変換素子３０は蛍光体層４２における青色光Ｂの入射位置を基板４０の径方向に沿って移動させることができる。

本実施形態において、蛍光体層４２上における青色光Ｂの入射位置は、波長変換素子３０の位置に応じて、第１の領域１１と第２の領域１２との間で切り替わる。例えば、駆動部２５は、プロジェクター１の駆動モードとして明るさを重視するモードが選択された場合、青色光Ｂが第１の領域１１に入射するように波長変換素子３０を移動させる。また、駆動部２５は、プロジェクター１の駆動モードとして色味を重視するモードが選択された場合、青色光Ｂが第２の領域１２に入射するように波長変換素子３０を移動させる。

青色光Ｂの入射領域が第１の領域１１と第２の領域１２とにまたがるように青色光Ｂを入射させれば、第１の領域１１により生成される明るい蛍光と、第２の領域１２により生成される色純度の高い蛍光とが混ざるので、明るさ及び色純度のバランスが取れた蛍光を得ることができる。

このような構成に基づき、本実施形態の波長変換素子３０によれば、駆動部２５によって蛍光体層４２上での青色光Ｂの入射位置を移動させることで該蛍光体層４２から射出される蛍光Ｙの色味を変化させることができる。また、この波長変換素子３０を備えた照明装置１００、プロジェクター１によれば、駆動モードに対応した良質な画像を表示することができる。

（第２実施形態）
続いて、第２実施形態に係る波長変換素子について説明する。なお、第１実施形態と共通の部材及び構成については同じ符号を付し、詳細な説明については省略する。

図４は本実施形態の波長変換素子１３０の平面図である。図４に示すように、本実施形態の波長変換素子１３０は、平面視円形の基板４０と、基板４０の一面において基板４０の周方向に沿ってリング状に設けられた蛍光体層１４２と、を有している。

本実施形態の蛍光体層１４２は、第１の領域５１と、第２の領域５２とを有する。
第２の領域５２は、蛍光体層１４２の周方向における一部（例えば１／５程度）に相当するとともに、蛍光体層１４２の径方向における一部（例えば、径方向外側の１／２程度）に相当する領域を占めている。第１の領域５１は、蛍光体層１４２のうち第２の領域５２を除いた領域を占めている。

本実施形態において、第１の領域５１はＹＡＧを母材とし、第１の賦活剤Ｃｅを含む、Ｃｅ：ＹＡＧからなる。
本実施形態において、第２の領域５２はＹＡＧを母材とし、第１の賦活剤Ｃｅとは異なる第２の賦活剤としてＥｕを含む、Ｅｕ：ＹＡＧからなる。第２の領域５２は、第１の領域５１とは異なる発光特性を有するため、青色光Ｂを照射する領域を適宜設定することによって、波長変換部材から異なる色味の蛍光を得ることができる。第２の領域５２は、第１の領域５１で生成される蛍光において不足している赤色のスペクトルを補うことで、色純度の高い白色光ＷＬを生成可能である。

なお、Ｃｅ：ＹＡＧの蛍光スペクトルとＥｕ：ＹＡＧの蛍光スペクトルとは一部に重なりが存在している。そのため、第１実施形態の第２の領域１２のようにＣｅおよびＥｕを共賦活した場合、Ｃｅ：ＹＡＧから発光した蛍光を、Ｅｕ：ＹＡＧが再吸収することで再度の蛍光発光を生じさせることもあり得る。これにより、蛍光の発光効率が低下したり、Ｃｅ：ＹＡＧのスペクトルが変形してしまい所望のスペクトルを得られないおそれもある。本実施形態の蛍光体層１４２では共賦活を用いないため、このような問題は生じ難い。

本実施形態においても、蛍光体層１４２上における青色光Ｂの入射位置が該蛍光体層１４２の径方向に移動可能である。図４の位置Ｔ１に青色光Ｂが入射する場合、青色光Ｂが蛍光体層１４２上に描く軌跡Ｂ１は第１の領域５１のみを通過する。そのため、第１の領域５１のみによって生成した蛍光が射出される。すなわち、第１実施形態と同様、明るさを重視する駆動モードに適した蛍光を得ることができる。

一方、図４の位置Ｔ２に青色光Ｂが入射する場合、青色光Ｂが蛍光体層１４２上に描く軌跡Ｂ２は第１の領域５１及び第２の領域５２を通過する。そのため、蛍光体層１４２の回転角度に応じて、第１の領域５１で生成された蛍光および第２の領域５２で生成された蛍光が順次射出される。よって、時間的に平均すると、発光特性の異なる第１の領域５１及び第２の領域５２の両方からの蛍光を含んだ蛍光を得ることができる。よって、第１の領域５１のみから得られる蛍光とは異なる色味の蛍光を得ることができる。すなわち、第１の領域５１により生成される明るい蛍光と、第２の領域５２により生成される色純度の高い蛍光とを混ぜることで、明るさ及び色純度のバランスが取れた蛍光を得ることができる。

（第３実施形態）
続いて、第３実施形態に係る蛍光体層について説明する。なお、第１実施形態と共通の部材及び構成については同じ符号を付し、詳細な説明については省略する。

図５は本実施形態の波長変換素子２３０の平面図である。図５に示すように、本実施形態の波長変換素子２３０は、平面視円形の基板４０と、基板４０の一面において基板４０の周方向に沿ってリング状に設けられた蛍光体層２４２と、を有している。

本実施形態の蛍光体層２４２は、第１の領域５４と、第２の領域５５とを有する。
第２の領域５５は、蛍光体層２４２の周方向における一部（例えば１／５程度）に相当するとともに、蛍光体層２４２の径方向における一部（例えば、径方向外側の１／２程度）に相当する領域を占めている。第１の領域５４は、蛍光体層２４２から第２の領域５５を除いた領域を占めている。

本実施形態の蛍光体層２４２において、第１の領域５４と第２の領域５５との境界５５ａが径方向と交差している。そのため、周方向における第１の領域５４と第２の領域５５との比率は、蛍光体層２４２の径方向に異なっている。

本実施形態において、第１の領域５４はＹＡＧを母材とし、第１の賦活剤Ｃｅを含む、Ｃｅ：ＹＡＧからなる。第２の領域５５はＹＡＧを母材とし、第２の賦活剤Ｅｕを含む、Ｅｕ：ＹＡＧからなる。

本実施形態においても、蛍光体層２４２上における青色光Ｂの入射位置が該蛍光体層２４２の径方向に移動可能である。図５の位置Ｔ３に青色光Ｂが入射する場合、青色光Ｂが蛍光体層２４２上に描く軌跡Ｂ３は第１の領域５４のみを通過する。そのため、第１の領域５４のみによって生成した蛍光が射出される。よって、明るさを重視する駆動モードに適した蛍光を得ることができる。

一方、図５の位置Ｔ４に青色光Ｂが入射する場合、青色光Ｂが蛍光体層２４２上に描く軌跡Ｂ４は第１の領域５４及び第２の領域５５を通過する。そのため、蛍光体層２４２の回転角度に応じて、第１の領域５４で生成された蛍光および第２の領域５５で生成された蛍光が順次射出される。よって、時間的に平均すると、発光特性の異なる第１の領域５１及び第２の領域５２の両方からの蛍光を含んだ蛍光を得ることができる。

周方向における第１の領域５４と第２の領域５５との比率が蛍光体層２４２の径方向に異なっているため、位置Ｔ４を径方向に移動させることによって、第１の領域５４により生成される明るい蛍光と第２の領域５５により生成される色純度の高い蛍光との比率を調整することができる。よって、明るさ及び色純度のバランスが取れた蛍光を得ることができる。

なお、本発明は上記実施形態の内容に限定されることはなく、発明の主旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態では、波長変換素子としてモーター５０により基板４０が回転する方式のものを例に挙げたが、波長変換素子は基板が回転しない固定方式のものを採用しても良い。以下、変形例として、固定方式の波長変換素子について説明する。

（第１変形例）
図６は本変形例に係る波長変換素子３３０の平面図である。図６に示すように、本変形例の波長変換素子３３０は、基板１４０と、基板１４０の一面に設けられた蛍光体層３４２とを備える。基板１４０と蛍光体層３４２との間には接着剤及び反射層（いずれも不図示）が設けられている。

本変形例の蛍光体層３４２は平面視矩形状からなり、第１の領域５６と第２の領域５７とを有する。

第１の領域５６はＹＡＧを母材とし、第１の賦活剤Ｃｅを含む、Ｃｅ：ＹＡＧからなる。また、第２の領域５７はＹＡＧを母材とし、第２の賦活剤としてＥｕを含む、Ｅｕ：ＹＡＧからなる。

青色光Ｂの入射位置ＡＲが第１の領域５６と第２の領域５７との間で移動するように、駆動部２５（図２参照）により波長変換素子３３０を移動させる。これにより、蛍光体層３４２から射出される蛍光Ｙの色味を変化させることができる。

（第２変形例）
図７は本変形例に係る波長変換素子４３０の平面図である。図７に示すように、本変形例の波長変換素子４３０は、基板２４０と、基板２４０の一面に設けられた蛍光体層４４２とを備える。基板２４０と蛍光体層４４２との間には反射層及び接着層（いずれも不図示）が設けられている。

本変形例の蛍光体層４４２は平面視矩形状からなり、第１の領域５８と第２の領域５９とを有する。第２の領域５９は蛍光体層４４２の一部の領域を占める台形状からなり、第１の領域５８は蛍光体層３４２の残りの台形形状からなる領域を占める。第１の領域５８と第２の領域５９とはそれぞれの斜面で互いに接している。

第１の領域５８はＹＡＧを母材とし、第１の賦活剤Ｃｅを含む、Ｃｅ：ＹＡＧからなる。また、第２の領域５９はＹＡＧを母材とし、第２の賦活剤としてＥｕを含む、Ｅｕ：ＹＡＧからなる。

本変形例の波長変換素子４３０は、第１の領域５８と第２の領域５９とが並んでいる方向、すなわち蛍光体層４４２の長辺方向に、駆動部２５（図２参照）により移動可能とされており、青色光Ｂの入射領域ＡＲをその方向に移動させることができる。
いる。
図７では、話を単純にするため、青色光Ｂの入射領域ＡＲを矩形状とし、その幅が蛍光体層４４２の短辺方向の幅と略一致している。

蛍光体層４４２上における青色光Ｂの入射領域ＡＲが該蛍光体層４４２の長辺方向に移動すると、入射領域ＡＲに含まれる第１の領域５８と第２の領域５９との比率が変化する。よって、青色光Ｂの入射領域ＡＲにおいて生成される蛍光Ｙの明るさ及び色純度のバランスを調整することができる。

このように本変形例の波長変換素子４３０によれば、青色光Ｂの入射領域ＡＲを第１の領域５８と第２の領域５９とが並んでいる方向に移動させることで、明るさ及び色純度のバランスを調整した所望の蛍光Ｙを生成することができる。

また、上記実施形態及び変形例では、第１の領域１１がＣｅ：ＹＡＧから構成される場合を例に挙げたが、本発明はこれに限定されない。第１の賦活剤はＣｅに限定されず、第１の領域１１にて生成したい蛍光に要求される発光スペクトルに応じて適宜調整される。例えば、第１の賦活剤は、Ｅｕ、Ｃｒ、Ｐｒからなる群から選んでも良い。すなわち、第１の領域１１は、例えば、Ｐｒ：ＹＡＧ、Ｅｕ：ＹＡＧ、Ｃｒ：ＹＡＧ等から構成されていても良い。

また、上記実施形態及び変形例では、第１の領域及び第２の領域が同一の母材（ＹＡＧ）から構成される場合を例に挙げたが、本発明はこれに限定されない。第２の領域は、第１の領域の母材（ＹＡＧ）と異なる母材から構成されていても良い。このような第２の領域の母材としては、ＹＡＧの一部を、例えばＧｄ、Ｇａ、Ｌｕからなる群から選ばれた少なくとも一種の元素に置換したものを用いることができる。例えば、第１の領域がＣｅ：ＹＡＧからなり、第２の領域がＣｅ：（Ｙ，Ｌｕ，Ｇｄ）_３（Ａｌ，Ｇａ）_５Ｏ_２から構成された蛍光体層を用いることができる。

また、上記実施形態及び変形例では、第１の領域が第１の賦活剤を含み、第２の領域が第１の賦活剤とは異なる第２の賦活剤を含んだ蛍光体層を例示したが、本発明はこれに限定されない。

例えば、第１の領域及び第２の領域がそれぞれ第１の賦活剤を含んでいてもよい。すなわち、第１の領域及び第２の領域が例えば、Ｃｅ：ＹＡＧから構成されていても良い。この場合において、第１の領域に含まれているＣｅイオン濃度（第１の賦活剤の量）は第２の領域に含まれているＣｅイオン濃度よりも高くするのが望ましい。Ｃｅ：ＹＡＧにおいてＣｅイオン濃度が高くなると、生成される蛍光の発光スペクトルが長波長側にシフトする。そのため、このように第１及び第２の領域が同一の賦活剤を含む場合であっても、賦活剤の量を異ならせることで第１の領域及び第２の領域における蛍光の発光特性を異ならせることで色味を調整することができる。

また、上記実施形態では、３つの光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂを備えるプロジェクター１を例示したが、１つの光変調装置でカラー映像を表示するプロジェクターに適用することも可能である。また、光変調装置として、デジタルミラーデバイスを用いてもよい。

また、上記実施形態では本発明による照明装置をプロジェクターに搭載した例を示したが、これに限られない。本発明による照明装置は、照明器具や自動車のヘッドライト等にも適用することができる。

１…プロジェクター、１１，５１，５４，５６，５８…第１の領域、１２，５２，５５，５７，５９…第２の領域、３０，１３０，２３０，３３０，４３０…波長変換素子、４０，１４０，２４０…基板、４２，１４２，２４２，３４２，４４２…蛍光体層、１００…照明装置、４００Ｂ，４００Ｇ，４００Ｒ…光変調装置、６００…投射光学系。

Claims (10)

1. セラミクス材料を主成分とするひとつの焼結体からなる波長変換部材であって、
   互いの発光特性が異なる第１の領域及び第２の領域を有する
   波長変換部材。
2. 前記第１の領域は、第１の賦活剤を含み、
   前記第２の領域は、前記第１の賦活剤とは異なる第２の賦活剤を含む
   請求項１に記載の波長変換部材。
3. 前記第１の賦活剤及び前記第２の賦活剤はそれぞれ、Ｃｅ、Ｅｕ、Ｃｒ、Ｐｒからなる群から選ばれる
   請求項２に記載の波長変換部材。
4. 前記第２の領域は、第３の賦活剤をさらに含む
   請求項２又は３に記載の波長変換部材。
5. 前記第１の領域と前記第２の領域とはそれぞれ第１の賦活剤を含み、
   前記第１の領域に含まれている前記第１の賦活剤の量は、前記第２の領域に含まれている前記第１の賦活剤の量よりも多い
   請求項１に記載の波長変換部材。
6. 前記第１の領域は、複数の元素からなる第１の母材を有し、
   前記第２の領域は、前記複数の元素とは異なる元素を含む第２の母材を有する
   請求項１に記載の波長変換部材。
7. 前記第１の母材はＹＡＧで構成されており、
   前記第２の母材は、ＹＡＧの一部が、Ｇｄ、Ｇａ、Ｌｕからなる群から選ばれた少なくとも一種の元素に置換されている
   請求項６に記載の波長変換部材。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載の波長変換部材と、
   前記波長変換部材を支持する基板と、を備える
   波長変換素子。
9. 励起光源と、
   請求項８に記載の波長変換素子と、を備える
   照明装置。
10. 請求項９に記載の照明装置と、
    前記照明装置からの光を画像情報に応じて変調して画像光を生成する光変調装置と、
    前記画像光を投射する投射光学系と、を備える
    プロジェクター。

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