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特開2024-168493蛍光体素子、波長変換装置、照明装置およびプロジェクター
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024168493
(43)【公開日】2024-12-05
(54)【発明の名称】蛍光体素子、波長変換装置、照明装置およびプロジェクター
(51)【国際特許分類】
G02B 5/20 20060101AFI20241128BHJP
G03B 21/14 20060101ALI20241128BHJP
G03B 21/00 20060101ALI20241128BHJP
C09K 11/02 20060101ALI20241128BHJP
C09K 11/80 20060101ALI20241128BHJP
C09K 11/64 20060101ALI20241128BHJP
F21V 9/35 20180101ALI20241128BHJP
F21Y 115/30 20160101ALN20241128BHJP
【ＦＩ】
G02B5/20
G03B21/14 A
G03B21/00 E
C09K11/02 Z
C09K11/80
C09K11/64
F21V9/35
F21Y115:30
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023085216
(22)【出願日】2023-05-24
(71)【出願人】
【識別番号】000002369
【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100179475
【弁理士】
【氏名又は名称】仲井 智至
(74)【代理人】
【識別番号】100216253
【弁理士】
【氏名又は名称】松岡 宏紀
(74)【代理人】
【識別番号】100225901
【弁理士】
【氏名又は名称】今村 真之
(72)【発明者】
【氏名】加納 顕悟
(72)【発明者】
【氏名】戸田 壮馬
【テーマコード（参考）】
2H148
2K203
4H001
【Ｆターム（参考）】
2H148AA00
2H148AA07
2H148AA19
2H148AA25
2K203FA03
2K203FA23
2K203FA34
2K203FA45
2K203FA54
2K203FA62
2K203GA35
2K203GA40
2K203HA08
2K203HA15
2K203HA28
2K203HB25
2K203HB26
2K203MA04
4H001CA02
4H001XA08
4H001XA13
4H001XA31
4H001XA39
4H001XA64
4H001XA65
4H001XA71
4H001YA58
(57)【要約】
【課題】蛍光の取り出し効率を向上できる、蛍光体素子、波長変換装置、照明装置およびプロジェクターを提供する。
【解決手段】本発明の蛍光体素子は、ガーネット構造を有するＡ３Ｂ５Ｏ１２：Ｃｅにより構成された蛍光体相と、蛍光体相の屈折率よりも高い屈折率を有するマトリックス相と、ペロブスカイト構造を有するＹＡｌＯ３により構成された結晶相と、を含む蛍光体本体を有し、結晶相の含有量は、蛍光体本体に対する体積比で、０ｖｏｌ％より大きく、７．０ｖｏｌ％以下である。ただし、ＡはＬｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、ＧａおよびＹからなる群から選ばれる少なくとも１つであり、ＢはＡｌである。
【選択図】図３
【解決手段】本発明の蛍光体素子は、ガーネット構造を有するＡ３Ｂ５Ｏ１２：Ｃｅにより構成された蛍光体相と、蛍光体相の屈折率よりも高い屈折率を有するマトリックス相と、ペロブスカイト構造を有するＹＡｌＯ３により構成された結晶相と、を含む蛍光体本体を有し、結晶相の含有量は、蛍光体本体に対する体積比で、０ｖｏｌ％より大きく、７．０ｖｏｌ％以下である。ただし、ＡはＬｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、ＧａおよびＹからなる群から選ばれる少なくとも１つであり、ＢはＡｌである。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ガーネット構造を有するＡ３Ｂ５Ｏ１２：Ｃｅにより構成された蛍光体相と、
前記蛍光体相の屈折率よりも高い屈折率を有するマトリックス相と、
ペロブスカイト構造を有するＹＡｌＯ３により構成された結晶相と、を含む蛍光体本体を有し、
前記結晶相の含有量は、前記蛍光体本体に対する体積比で、０ｖｏｌ％より大きく、７．０ｖｏｌ％以下である、
ことを特徴とする蛍光体素子。
ただし、ＡはＬｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、ＧａおよびＹからなる群から選ばれる少なくとも１つであり、ＢはＡｌである。
前記蛍光体相の屈折率よりも高い屈折率を有するマトリックス相と、
ペロブスカイト構造を有するＹＡｌＯ３により構成された結晶相と、を含む蛍光体本体を有し、
前記結晶相の含有量は、前記蛍光体本体に対する体積比で、０ｖｏｌ％より大きく、７．０ｖｏｌ％以下である、
ことを特徴とする蛍光体素子。
ただし、ＡはＬｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、ＧａおよびＹからなる群から選ばれる少なくとも１つであり、ＢはＡｌである。
【請求項2】
ＡはＹである、
ことを特徴とする請求項１に記載の蛍光体素子。
ことを特徴とする請求項１に記載の蛍光体素子。
【請求項3】
前記マトリックス相は、ＡｌＮである、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蛍光体素子。
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蛍光体素子。
【請求項4】
前記蛍光体本体は、ＡｌＮ：Ｃｅにより構成された他の蛍光体相をさらに含む、
ことを特徴とする請求項３に記載の蛍光体素子。
ことを特徴とする請求項３に記載の蛍光体素子。
【請求項5】
前記蛍光体本体の断面視において、４００μｍ２の領域内に含まれる１．０μｍ以上の空隙は９個以下である、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蛍光体素子。
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蛍光体素子。
【請求項6】
前記蛍光体本体は、前記蛍光体相、前記マトリックス相、および前記結晶相とは異なる副生成物を含有し、
前記副生成物の含有量は、前記蛍光体本体に対する体積比で、１．０ｖｏｌ％未満である、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蛍光体素子。
前記副生成物の含有量は、前記蛍光体本体に対する体積比で、１．０ｖｏｌ％未満である、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蛍光体素子。
【請求項7】
前記蛍光体本体の発光ピーク波長は、６１０ｎｍ未満である、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蛍光体素子。
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蛍光体素子。
【請求項8】
基板と、
前記基板に設けられ、入射される励起光を蛍光に変換する、請求項１に記載の蛍光体素子と、
前記蛍光体素子の光入射側とは反対側に設けられた反射層と、を備える、
ことを特徴とする波長変換装置。
前記基板に設けられ、入射される励起光を蛍光に変換する、請求項１に記載の蛍光体素子と、
前記蛍光体素子の光入射側とは反対側に設けられた反射層と、を備える、
ことを特徴とする波長変換装置。
【請求項9】
基板と、
前記基板に設けられ、入射される励起光を蛍光に変換する、請求項１に記載の蛍光体素子と、
前記蛍光体素子の光入射側に設けられ、前記励起光を透過し前記蛍光を反射する光学層と、を備える、
ことを特徴とする波長変換装置。
前記基板に設けられ、入射される励起光を蛍光に変換する、請求項１に記載の蛍光体素子と、
前記蛍光体素子の光入射側に設けられ、前記励起光を透過し前記蛍光を反射する光学層と、を備える、
ことを特徴とする波長変換装置。
【請求項10】
前記励起光を射出する光源と、
前記励起光が入射する、請求項８または請求項９に記載の波長変換装置と、を備える、
ことを特徴とする照明装置。
前記励起光が入射する、請求項８または請求項９に記載の波長変換装置と、を備える、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項11】
請求項１０に記載の照明装置と、
前記照明装置から射出された光を変調する光変調装置と、
前記光変調装置により変調された光を投射する投射光学装置と、を備える、
ことを特徴とするプロジェクター。
前記照明装置から射出された光を変調する光変調装置と、
前記光変調装置により変調された光を投射する投射光学装置と、を備える、
ことを特徴とするプロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、蛍光体素子、波長変換装置、照明装置およびプロジェクターに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、プロジェクター用の光源に使用される波長変換部材としてセラミック複合体が用いられる。下記特許文献１には、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＡｌ２Ｏ４、ＭｇＯ等の透光性セラミックスからなるマトリックス相と、Ｃｅを含有するＹＡＧからなる蛍光体相とを有する無機材料で構成されたセラミックス複合体が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１２-０６２４５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上記特許文献１に開示されたセラミックス複合体では、高熱伝導フィラーを混合させて焼結することで熱伝導率を向上させているものの、蛍光の取り出し効率を十分に向上させることが難しかった。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記の課題を解決するために、本発明の１つの態様によれば、ガーネット構造を有するＡ３Ｂ５Ｏ１２：Ｃｅにより構成された蛍光体相と、前記蛍光体相の屈折率よりも高い屈折率を有するマトリックス相と、ペロブスカイト構造を有するＹＡｌＯ３により構成された結晶相と、を含む蛍光体本体を有し、前記結晶相の含有量は、前記蛍光体本体に対する体積比で、０ｖｏｌ％より大きく、７．０ｖｏｌ％以下である、蛍光体素子が提供される。ただし、ＡはＬｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、ＧａおよびＹからなる群から選ばれる少なくとも１つであり、ＢはＡｌである。
【0006】
また、本発明の別の態様によれば、基板と、前記基板に設けられ、入射される励起光を蛍光に変換する、上記態様の蛍光体素子と、前記蛍光体素子の光入射側とは反対側に設けられ、前記励起光および前記蛍光を反射する反射層と、を備える、波長変換装置が提供される。
【0007】
また、本発明の別の態様によれば、基板と、前記基板に設けられ、入射される励起光を蛍光に変換する、上記態様の蛍光体素子と、前記蛍光体素子の光入射側に設けられ、前記励起光を透過し前記蛍光を反射する光学層と、を備える、波長変換装置が提供される。
【0008】
また、本発明の別の態様によれば、励起光を射出する光源と、前記励起光が入射する、上記態様の波長変換装置と、を備える、照明装置が提供される。
【0009】
また、本発明の別の態様によれば、上記態様の照明装置と、前記照明装置から射出された光を変調する光変調装置と、前記光変調装置により変調された光を投射する投射光学装置と、を備える、プロジェクターが提供される。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】第１実施形態のプロジェクターを示す概略構成図である。
【図2】照明装置を示す概略構成図である。
【図3】波長変換装置の構成を示す断面図である。
【図4】蛍光体素子における発光スペクトルを示す図である。
【図5】蛍光体素子のＳＥＭによる画像である。
【図6】第２実施形態の照明装置を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明の一実施形態について、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。
【0012】
（第１実施形態）
以下、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、第１実施形態のプロジェクターを示す概略構成図である。
図１に示すように、本実施形態のプロジェクター１は、スクリーンＳＣＲ上に映像を表示する投射型画像表示装置である。プロジェクター１は、照明装置２と、色分離光学系３と、光変調装置４Ｒと、光変調装置４Ｇと、光変調装置４Ｂと、合成光学系５と、投射光学装置６と、を備える。
以下、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、第１実施形態のプロジェクターを示す概略構成図である。
図１に示すように、本実施形態のプロジェクター１は、スクリーンＳＣＲ上に映像を表示する投射型画像表示装置である。プロジェクター１は、照明装置２と、色分離光学系３と、光変調装置４Ｒと、光変調装置４Ｇと、光変調装置４Ｂと、合成光学系５と、投射光学装置６と、を備える。
【0013】
照明装置２は、色分離光学系３に向けて白色の照明光ＷＬを射出する。照明装置２の構成については、後で詳しく説明する。
【0014】
色分離光学系３は、照明装置２から射出された照明光ＷＬを、赤色光ＬＲと、緑色光ＬＧと、青色光ＬＢとに分離する。色分離光学系３は、第１ダイクロイックミラー７ａと、第２ダイクロイックミラー７ｂと、第１反射ミラー８ａと、第２反射ミラー８ｂと、第３反射ミラー８ｃと、第１リレーレンズ９ａと、第２リレーレンズ９ｂと、を備えている。
【0015】
第１ダイクロイックミラー７ａは、照明装置２からの照明光ＷＬを、赤色光ＬＲと、緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢを含む光と、に分離する。第１ダイクロイックミラー７ａは、赤色光ＬＲを透過するとともに、緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢを含む光を反射する。一方、第２ダイクロイックミラー７ｂは、緑色光ＬＧを反射するとともに、青色光ＬＢを透過する。これにより、第２ダイクロイックミラー７ｂは、緑色光ＬＧと青色光ＬＢとを含む光を緑色光ＬＧと青色光ＬＢとに分離する。
【0016】
第１反射ミラー８ａは、赤色光ＬＲの光路中に配置され、第１ダイクロイックミラー７ａを透過した赤色光ＬＲを光変調装置４Ｒに向けて反射する。一方、第２反射ミラー８ｂおよび第３反射ミラー８ｃは、青色光ＬＢの光路中に配置され、第２ダイクロイックミラー７ｂを透過した青色光ＬＢを光変調装置４Ｂに導く。緑色光ＬＧは、第２ダイクロイックミラー７ｂから光変調装置４Ｇに向けて反射される。
【0017】
第１リレーレンズ９ａは、青色光ＬＢの光路中における第２ダイクロイックミラー７ｂおよび第２反射ミラー８ｂの間に配置されている。第２リレーレンズ９ｂは、青色光ＬＢの光路中における第２反射ミラー８ｂおよび第３反射ミラー８ｃの間に配置されている。第１リレーレンズ９ａおよび第２リレーレンズ９ｂは、青色光ＬＢの光路長が赤色光ＬＲや緑色光ＬＧの光路長よりも長くなることに起因した青色光ＬＢの光損失を補償する。
【0018】
光変調装置４Ｒは、赤色光ＬＲを画像情報に応じて変調し、赤色光ＬＲに対応した画像光を形成する。光変調装置４Ｇは、緑色光ＬＧを画像情報に応じて変調し、緑色光ＬＧに対応した画像光を形成する。光変調装置４Ｂは、青色光ＬＢを画像情報に応じて変調し、青色光ＬＢに対応した画像光を形成する。
【0019】
光変調装置４Ｒ、光変調装置４Ｇ、および光変調装置４Ｂのそれぞれには、例えば透過型の液晶パネルが用いられている。また、液晶パネルの入射側および射出側のそれぞれには、図示しない偏光板が配置されている。
【0020】
光変調装置４Ｒの入射側には、フィールドレンズ１０Ｒが配置されている。フィールドレンズ１０Ｒは、光変調装置４Ｒに入射する赤色光ＬＲを平行化する。光変調装置４Ｇの入射側には、フィールドレンズ１０Ｇが配置されている。フィールドレンズ１０Ｇは、光変調装置４Ｇに入射する緑色光ＬＧを平行化する。光変調装置４Ｂの入射側には、フィールドレンズ１０Ｂが配置されている。フィールドレンズ１０Ｂは、光変調装置４Ｂに入射する青色光ＬＢを平行化する。
【0021】
合成光学系５には、光変調装置４Ｒ、光変調装置４Ｇ、および光変調装置４Ｂから射出される画像光が入射する。合成光学系５は、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、および青色光ＬＢのそれぞれに対応する画像光を合成し、合成された画像光を投射光学装置６に向けて射出する。合成光学系５には、例えばクロスダイクロイックプリズムが用いられている。
【0022】
投射光学装置６は、複数の投射レンズを有する。投射光学装置６は、合成光学系５により合成された画像光をスクリーンＳＣＲに向けて拡大投射する。これにより、スクリーンＳＣＲ上には、拡大された映像が表示される。
【0023】
以下、照明装置２の構成について説明する。
図２は、本実施形態の照明装置２を示す概略構成図である。
図２に示すように、照明装置２は、第１光源４０と、コリメート光学系４１と、ダイクロイックミラー４２と、第１集光光学系４３と、波長変換装置５０と、第２光源４４と、第２集光光学系４５と、拡散板４６と、コリメート光学系４７と、を備える。
図２は、本実施形態の照明装置２を示す概略構成図である。
図２に示すように、照明装置２は、第１光源４０と、コリメート光学系４１と、ダイクロイックミラー４２と、第１集光光学系４３と、波長変換装置５０と、第２光源４４と、第２集光光学系４５と、拡散板４６と、コリメート光学系４７と、を備える。
【0024】
第１光源４０は、レーザー光からなる青色の励起光Ｅを射出する複数の半導体レーザー４０ａで構成されている。励起光Ｅの発光強度のピークは、例えば４４５ｎｍである。複数の半導体レーザー４０ａは、第１光源４０の光軸ａｘと直交する一つの平面内においてアレイ状に配置されている。なお、半導体レーザー４０ａとしては、４４５ｎｍ以外の波長、例えば４５５ｎｍや４６０ｎｍの青色光を射出する半導体レーザーを用いることもできる。第１光源４０の光軸ａｘは、照明装置２の照明光軸１００ａｘと直交する。
本実施形態の第１光源４０は、特許請求の範囲の「光源」に対応する。
本実施形態の第１光源４０は、特許請求の範囲の「光源」に対応する。
【0025】
コリメート光学系４１は、第１レンズ４１ａと、第２レンズ４１ｂと、を備える。コリメート光学系４１は、第１光源４０から射出された光を略平行化する。第１レンズ４１ａおよび第２レンズ４１ｂのそれぞれは、凸レンズで構成されている。
【0026】
ダイクロイックミラー４２は、コリメート光学系４１から第１集光光学系４３までの間の光路中に、第１光源４０の光軸ａｘと照明光軸１００ａｘとのそれぞれに対して４５°の角度で交差する向きに配置されている。ダイクロイックミラー４２は、青色光成分を反射させ、赤色光成分および緑色光成分を透過させる。したがって、ダイクロイックミラー４２は、励起光Ｅおよび青色光Ｂを反射させ、黄色の蛍光Ｙを透過させる。
【0027】
第１集光光学系４３は、ダイクロイックミラー４２を透過した励起光Ｅを集光させて波長変換装置５０に入射させる一方、波長変換装置５０から射出された蛍光Ｙを略平行化する。第１集光光学系４３は、第１レンズ４３ａと、第２レンズ４３ｂと、を備える。第１レンズ４３ａおよび第２レンズ４３ｂのそれぞれは、凸レンズで構成されている。
【0028】
第２光源４４は、第１光源４０の波長帯と同一の波長帯を有する半導体レーザーから構成されている。第２光源４４は、１つの半導体レーザーで構成されていてもよいし、複数の半導体レーザーで構成されていてもよい。また、第２光源４４は、第１光源４０の半導体レーザーとは波長帯が異なる半導体レーザーから構成されていてもよい。
【0029】
第２集光光学系４５は、第１レンズ４５ａと、第２レンズ４５ｂと、を備える。第２集光光学系４５は、第２光源４４から射出された青色光Ｂを拡散板４６の拡散面上または拡散面の近傍に集光させる。第１レンズ４５ａと第２レンズ４５ｂのそれぞれは、凸レンズで構成されている。
【0030】
拡散板４６は、第２光源４４から射出された青色光Ｂを拡散させ、波長変換装置５０から射出された蛍光Ｙの配光分布に近い配光分布を有する青色光Ｂを生成する。拡散板４６として、例えば光学ガラスからなる磨りガラスを用いることができる。
【0031】
コリメート光学系４７は、第１レンズ４７ａと、第２レンズ４７ｂと、を備える。コリメート光学系４７は、拡散板４６から射出された光を略平行化する。第１レンズ４７ａおよび第２レンズ４７ｂのそれぞれは、凸レンズで構成されている。
【0032】
第２光源４４から射出された青色光Ｂは、ダイクロイックミラー４２で反射され、波長変換装置５０から射出され、ダイクロイックミラー４２を透過した蛍光Ｙと合成されて、白色の照明光ＷＬを生成する。照明光ＷＬは、均一照明光学系８０に入射する。
【0033】
均一照明光学系８０は、第１レンズアレイ８１と、第２レンズアレイ８２と、偏光変換素子８３と、重畳レンズ８４と、を有する。
【0034】
第１レンズアレイ８１は、照明装置２からの照明光ＷＬを複数の部分光束に分割するための複数の第１レンズ８１ａを有する。複数の第１レンズ８１ａは、照明光軸１００ａｘと直交する面内においてマトリクス状に配列されている。
【0035】
第２レンズアレイ８２は、第１レンズアレイ８１の複数の第１レンズ８１ａに対応する複数の第２レンズ８２ａを有する。複数の第２レンズ８２ａは、照明光軸１００ａｘに直交する面内においてマトリクス状に配列されている。
【0036】
第２レンズアレイ８２は、重畳レンズ８４とともに、第１レンズアレイ８１の各第１レンズ８１ａの像を光変調装置４Ｒ、光変調装置４Ｇ、および光変調装置４Ｂの画像形成領域の近傍にそれぞれ結像する。
【0037】
偏光変換素子８３は、第２レンズアレイ８２から射出された光を一方の直線偏光に変換する。偏光変換素子８３は、例えば偏光分離膜および位相差板（図示略）を備える。
【0038】
重畳レンズ８４は、偏光変換素子８３から射出された各部分光束を集光して光変調装置４Ｒ、光変調装置４Ｇ、および光変調装置４Ｂの画像形成領域の近傍にそれぞれ重畳させる。
【0039】
【0040】
図３に示すように、波長変換装置５０は、基板５１と、蛍光体素子５２と、接合層５３と、反射層５４と、を備える。本実施形態の波長変換装置５０は、蛍光体素子５２に対する励起光Ｅの入射位置が時間的に変化しない固定型の波長変換装置で構成されている。
【0041】
基板５１は、接合層５３を介して反射層５４および蛍光体素子５２を支持する。基板５１は、例えばアルミニウム、銅等の高い熱伝導率を有する金属材料で構成されている。接合層５３は、例えばナノ銀ペースト等の高い熱伝導率を有する接合材で構成されている。接合層５３は基板５１の表面である第１面５１ａと蛍光体素子５２とを接合する。
【0042】
蛍光体素子５２は、基板５１に対向する裏面５２ａと、裏面５２ａとは反対側の表面５２ｂと、を有する。蛍光体素子５２は、表面５２ｂから入射する励起光Ｅが波長変換された蛍光Ｙを表面５２ｂから射出させる。
【0043】
反射層５４は、接合層５３を挟んで蛍光体素子５２の裏面５２ａに対向して設けられている。すなわち、反射層５４は、基板５１と蛍光体素子５２の裏面５２ａとの間に設けられている。反射層５４は、高い光反射率を有する銀等の金属膜、または誘電体多層膜、またはこれらの膜の組合せから構成されている。反射層５４は、蛍光体素子５２内において光入射側と反対側（裏面５２ａ側）に向かった蛍光Ｙを光入射側（表面５２ｂ側）に向けて反射する。なお、反射層５４は、励起光Ｅの一部を光入射側（表面５２ｂ側）に反射させてもよく、反射層５４に反射された励起光Ｅは蛍光Ｙの励起に利用される。
本実施形態の波長変換装置５０は、励起光Ｅが入射する蛍光体素子５２の表面５２ｂから蛍光Ｙを射出する反射型の波長変換装置として機能するようになっている。
本実施形態の波長変換装置５０は、励起光Ｅが入射する蛍光体素子５２の表面５２ｂから蛍光Ｙを射出する反射型の波長変換装置として機能するようになっている。
【0044】
一般的に蛍光体素子は温度が高くなると、蛍光の発光効率が減少することが知られている。蛍光体素子における蛍光の変換効率を高めるためには、放熱性を高めることが有効となる。
本発明者らは、蛍光体素子として広く利用されているＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体とＡｌＮからなる高熱伝導フィラー材とを混合焼結することで蛍光体素子の熱伝導率を高めることに着目した。一般的にＹＡＧ：Ｃｅからなる蛍光体相とＡｌＮからなるマトリックス相とを含む蛍光体素子の焼結体は、原料粉末であるＡｌ２Ｏ３（アルミナ）、Ｙ２Ｏ３（イットリア）、ＣｅＯ２（酸化セリウム）とバインダー材であるＡｌＮ粉末とを混合焼結することで構成される。
しかしながら、単純にＹＡＧ：ＣｅとＡｌＮとを焼結すると、ＡｌＮの結晶欠陥が生じたり、ＡｌＯＮ等の酸窒化物系の不純物が生じたりすることで、蛍光体素子の熱伝導率を十分に向上させることが難しい、蛍光発光効率が低下することで蛍光の取り出し光量が少なくなってしまう。つまり、単純にＹＡＧ：ＣｅとＡｌＮとを焼結しただけでは、外部量子収率が低下し、蛍光の取り出し量が減少することとなる。なお、外部量子収率とは、蛍光の総発光量を励起光の全光量で割った値（単位：％）を意味する。
本発明者らは、蛍光体素子として広く利用されているＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体とＡｌＮからなる高熱伝導フィラー材とを混合焼結することで蛍光体素子の熱伝導率を高めることに着目した。一般的にＹＡＧ：Ｃｅからなる蛍光体相とＡｌＮからなるマトリックス相とを含む蛍光体素子の焼結体は、原料粉末であるＡｌ２Ｏ３（アルミナ）、Ｙ２Ｏ３（イットリア）、ＣｅＯ２（酸化セリウム）とバインダー材であるＡｌＮ粉末とを混合焼結することで構成される。
しかしながら、単純にＹＡＧ：ＣｅとＡｌＮとを焼結すると、ＡｌＮの結晶欠陥が生じたり、ＡｌＯＮ等の酸窒化物系の不純物が生じたりすることで、蛍光体素子の熱伝導率を十分に向上させることが難しい、蛍光発光効率が低下することで蛍光の取り出し光量が少なくなってしまう。つまり、単純にＹＡＧ：ＣｅとＡｌＮとを焼結しただけでは、外部量子収率が低下し、蛍光の取り出し量が減少することとなる。なお、外部量子収率とは、蛍光の総発光量を励起光の全光量で割った値（単位：％）を意味する。
【0045】
本発明者らは、鋭意研究の結果、ＹＡＧ：Ｃｅからなる結晶相とＡｌＮからなるマトリックス相とを含む焼結体からなる蛍光発光素子を生成する際、蛍光体相に所定量の結晶相を発現させるようにＹＡＧ：Ｃｅの原料粉体の配合を調整することで、蛍光体素子の熱伝導率を高めるとともに蛍光の外部量子収率（取り出し量）を増やせるとの知見を得た。そして、本発明者らは、本実施形態の蛍光体素子５２の構成を完成させた。
【0046】
具体的に本実施形態の蛍光体素子５２は、蛍光体相５２１と、マトリックス相５２２と、結晶相５２３と、他の蛍光体相５２４と、を含む蛍光体本体５２０を有する。
蛍光体素子５２において、蛍光体相５２１は、ガーネット構造を有するＡ３Ｂ５Ｏ１２：Ｃｅから構成された蛍光体粒子を含む。本実施形態の蛍光体相５２１は、ＡがＹ（イットリウム）、ＢがＡＬ（アルミニウム）である。すなわち、本実施形態の蛍光体相５２１は、賦活剤としてセリウム（Ｃｅ）が添加されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）：Ｃｅ）から構成された蛍光体粒子を含む。
蛍光体素子５２において、蛍光体相５２１は、ガーネット構造を有するＡ３Ｂ５Ｏ１２：Ｃｅから構成された蛍光体粒子を含む。本実施形態の蛍光体相５２１は、ＡがＹ（イットリウム）、ＢがＡＬ（アルミニウム）である。すなわち、本実施形態の蛍光体相５２１は、賦活剤としてセリウム（Ｃｅ）が添加されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）：Ｃｅ）から構成された蛍光体粒子を含む。
【0047】
マトリックス相５２２は、蛍光体相５２１を構成する複数の蛍光体粒子同士を結合するバインダーとして機能するとともに蛍光体相５２１が発する蛍光を透化させる透光性セラミックスである。本実施形態のマトリックス相５２２はＡｌＮ（窒化アルミニウム）で構成されている。マトリックス相５２２は、蛍光体相５２１を構成するＹＡＧ：Ｃｅの屈折率（１．８）よりも高い屈折率（２．２）を有する。
【0048】
マトリックス相５２２を構成するＡｌＮの熱伝導率は、約２８５Ｗ／ｍ・Ｋであり、蛍光体相５２１を構成するＹＡＧ：Ｃｅの熱伝導率は、約９Ｗ／ｍ・Ｋである。すなわち、マトリックス相５２２は、蛍光体相５２１の熱伝導率よりも十分に高い熱伝導率を有する。
【0049】
また、本実施形態のマトリックス相５２２の熱伝導率は、一般的にセラミック蛍光体のマトリックス相として用いられるＡｌ２Ｏ３（アルミナ）の熱伝導率（約３０Ｗ／ｍ・Ｋ）より十分に高い値である。このため、本実施形態の蛍光体素子５２は、Ａｌ２Ｏ３をマトリックス相として用いた従来の蛍光体素子に比べて熱伝導性に優れるので、放熱性に優れたものとなっている。
【0050】
本実施形態の蛍光体素子５２において、結晶相５２３は蛍光体相５２１に含まれる。なお、蛍光体相５２１が結晶相５２３を含むことは画像等に基づく判別は難しいが、例えば、Ｘ線回折法（ＸＲＤ）を用いることで判別可能である。
【0051】
結晶相５２３は、ペロブスカイト構造を有するＹＡｌＯ３（以下、ＹＡＰ）で構成される。本実施形態の蛍光体素子５２において、結晶相５２３の含有量は、蛍光体本体５２０に対する体積比で、０ｖｏｌ％より大きく、７．０ｖｏｌ％以下である。
【0052】
他の蛍光体相５２４は、ＡｌＮ：Ｃｅから構成された蛍光体粒子を含む。他の蛍光体相５２４は、蛍光体相５２１およびマトリックス相５２２を焼結する際に生成されたものである。
【0053】
ここで、本実施形態の蛍光体素子５２の発光スペクトルについて説明する。
図４中の太実線は本実施形態の蛍光体素子５２における発光スペクトルを示し、図４中の細実線は比較例の蛍光体素子における発光スペクトルを示している。比較例の蛍光体素子と本実施形態の蛍光体素子５２との違いは、ＡｌＮ：Ｃｅにより構成される他の蛍光体相５２４の有無である。図４において横軸は波長を示し、縦軸は相対発光強度を示す。
図４中の太実線は本実施形態の蛍光体素子５２における発光スペクトルを示し、図４中の細実線は比較例の蛍光体素子における発光スペクトルを示している。比較例の蛍光体素子と本実施形態の蛍光体素子５２との違いは、ＡｌＮ：Ｃｅにより構成される他の蛍光体相５２４の有無である。図４において横軸は波長を示し、縦軸は相対発光強度を示す。
【0054】
図４に示すように、本実施形態の蛍光体素子５２におけるスペクトルの発光ピーク波長Ｐ１は、比較例の蛍光体素子におけるスペクトルの発光ピーク波長Ｐ２よりも高い。つまり、本実施形態の蛍光体素子５２によれば、ＡｌＮ：Ｃｅにより構成される他の蛍光体相５２４を含むことで発光ピーク波長を長波長側にシフトさせることができる。
このため、本実施形態の蛍光体素子５２によればピーク波長を長波長側へシフトさせることで、発光する蛍光Ｙの演色性をより向上できる。
このため、本実施形態の蛍光体素子５２によればピーク波長を長波長側へシフトさせることで、発光する蛍光Ｙの演色性をより向上できる。
【0055】
本実施形態の蛍光体素子５２は、ＹＡＧ：ＣｅとＡｌＮとを焼結する際、例えば、ＹＡＧ原料粉末であるＡｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＣｅＯ２のうち、Ｙ２Ｏ３を質量比５６％以上、ＣｅＯ２を質量比０．５％以上の割合で混合焼結することで製造される。このように本実施形態の蛍光体素子５２の製造工程はＹ２Ｏ３を過剰に添加することで、蛍光体素子５２の蛍光体相５２１中にＹＡＰを所定量だけ発現させることができる。
また、本実施形態の蛍光体素子５２の場合、Ｙ２Ｏ３が蛍光体本体５２０の焼結時に焼結助剤として機能するため、蛍光体素子５２を構成する蛍光体本体５２０は緻密な結晶構造の焼結体からなるセラミック複合体で構成される。よって、本実施形態の蛍光体素子５２は、熱伝導率に優れるとともに蛍光Ｙの外部量子収率を高めることもできる。
また、本実施形態の蛍光体素子５２の場合、Ｙ２Ｏ３が蛍光体本体５２０の焼結時に焼結助剤として機能するため、蛍光体素子５２を構成する蛍光体本体５２０は緻密な結晶構造の焼結体からなるセラミック複合体で構成される。よって、本実施形態の蛍光体素子５２は、熱伝導率に優れるとともに蛍光Ｙの外部量子収率を高めることもできる。
【0056】
本実施形態の蛍光体素子５２は、蛍光体相５２１、マトリックス相５２２、結晶相５２３、および他の蛍光体相５２４とは異なる副生成物を含む。本実施形態の副生成物は、蛍光体素子５２の材料を混合焼結する際に生成された酸窒化物系不純物であるＡｌＯＮである。
【0057】
本実施形態の蛍光体素子５２において、上述のように蛍光体相５２１内にＹＡＰが発現される状態とは、不純物となる副生成物の生成を抑制しつつ蛍光体本体５２０の焼結が良好に進むこと、を意味する。
【0058】
このため、本実施形態の蛍光体素子５２において、副生成物（ＡｌＯＮ）の含有量は、蛍光体本体５２０に対する体積比で、１．０ｖｏｌ％未満である。このように本実施形態の蛍光体素子５２によれば、副生成物が少ないため、副生成物による蛍光Ｙの吸収や蛍光Ｙの吸収に伴う発熱を抑制することで、蛍光の変換効率を高めて明るい蛍光Ｙを生成することができる。
【0059】
ここで、不純物となる副生成物（ＡｌＯＮ）の含有量が少ない場合、蛍光体本体５２０の焼結が良好に進んでいるため、マトリックス相５２２を構成するＡｌＮの結晶欠陥の発生も抑制される。このため、蛍光体本体５２０におけるＡｌＮ結晶欠陥に起因する不純物の含有量についても上記副生成物の場合と同様、非常に少ない。結晶欠陥率の高いＡｌＮを含む蛍光体発光素子の発光ピーク波長は６１０ｎｍとなることが知られている。
【0060】
これに対して本実施形態の蛍光体素子５２は、上述のように副生成物の含有量が少なく、ＡｌＮの結晶欠陥に起因する不純物も少ない。このため、本実施形態の蛍光体素子５２における蛍光体本体５２０の発光ピーク波長は６１０ｎｍ未満となる。
【0061】
【0062】
本実施形態の蛍光体素子５２は蛍光体本体５２０中に含まれるボイド（空隙）の数が少ない。具体的には、図５に示すように、蛍光体本体５２０の断面視において、４００μｍ２の撮像領域内に含まれる１．０μｍ以上のボイド（空隙）５２５は９個以下である。なお、ボイド５２５の大きさは、例えば顕微鏡法による４００μｍ２の断面観察において得られた画像にて、ボイド５２５の長軸方向の長さに基づいて定義した。
本実施形態の蛍光体素子５２は、蛍光体本体５２０に含まれるボイド５２５の数が少ないため、蛍光体本体５２０における強度および熱伝導率をより高めることができる。よって、蛍光体素子５２の信頼性をより高めることができる。
本実施形態の蛍光体素子５２は、蛍光体本体５２０に含まれるボイド５２５の数が少ないため、蛍光体本体５２０における強度および熱伝導率をより高めることができる。よって、蛍光体素子５２の信頼性をより高めることができる。
【0063】
以上のように本実施形態の蛍光体素子５２は、ガーネット構造を有するＹＡＧ（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）：Ｃｅにより構成された蛍光体相５２１と、蛍光体相５２１の屈折率よりも高い屈折率を有するＡｌＮから構成されたマトリックス相５２２と、ペロブスカイト構造を有するＹＡｌＯ３により構成された結晶相５２３と、を含む蛍光体本体５２０を有している。結晶相５２３の含有量は、蛍光体本体５２０に対する体積比で、０ｖｏｌ％より大きく、７．０ｖｏｌ％以下である。以下、本明細書において、結晶相５２３の含有量を「ＹＡＰ量」と称する。
【0064】
本実施形態の蛍光体素子５２によれば、蛍光体本体５２０に含まれるＹＡＰ量が０ｖｏｌ％より大きく７．０ｖｏｌ％以下とされるため、焼結助剤として機能するＹ２Ｏ３を過剰に添加された状態で焼結されている。蛍光体素子５２は、焼結助剤として機能するＹ２Ｏ３を多く含んだ状態で焼結されるため、緻密な結晶構造のセラミック複合体で構成された蛍光体本体５２０を備えている。
【0065】
本実施形態の蛍光体素子５２は、熱伝導率が高いＡｌＮからなるマトリックス相５２２を有するため、蛍光発光に伴う熱を効率良く放出することで温度上昇に伴う蛍光変換効率の低下を抑制できる。これにより、蛍光体相５２１に励起光Ｅが効率良く吸収されて蛍光Ｙの発光効率が高めるため、明るい蛍光Ｙを生成することができる。
【0066】
本実施形態の蛍光体素子５２によれば、蛍光Ｙの外部量子収率を５５％以上に高めることで、プロジェクター用照明光として実使用上で問題ない明るさの蛍光Ｙを蛍光体素子５２から射出することができる。
【0067】
本実施形態の波長変換装置５０は、基板５１と、基板５１に設けられ、入射される励起光Ｅを蛍光に変換する蛍光体素子５２と、蛍光体素子５２の光入射側とは反対側に設けられた反射層５４と、を備える。
本実施形態の波長変換装置５０によれば、明るい蛍光Ｙを効率良く取り出す反射型の波長変換装置を提供することができる。
本実施形態の波長変換装置５０によれば、明るい蛍光Ｙを効率良く取り出す反射型の波長変換装置を提供することができる。
【0068】
本実施形態の照明装置２は、励起光Ｅを射出する第１光源４０と、励起光Ｅが入射する波長変換装置５０と、を備える。
本実施形態の照明装置２によれば、波長変換効率に優れ、明るい照明光ＷＬを射出する照明装置を提供することができる。
本実施形態の照明装置２によれば、波長変換効率に優れ、明るい照明光ＷＬを射出する照明装置を提供することができる。
【0069】
本実施形態のプロジェクター１は、照明装置２と、照明装置２から射出された光を変調する光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂと、光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂにより変調された光を投射する投射光学装置６と、を備える。
【0070】
本実施形態のプロジェクター１によれば、表示品質に優れ、高効率のプロジェクターを提供することができる。
【0071】
（第２実施形態）
以下、第２実施形態のプロジェクターについて説明する。
第２実施形態のプロジェクターの基本構成は第１実施形態と同様であり、照明装置の構成が第１実施形態と異なる。そのため、以下では照明装置の構成について説明する。
以下、第２実施形態のプロジェクターについて説明する。
第２実施形態のプロジェクターの基本構成は第１実施形態と同様であり、照明装置の構成が第１実施形態と異なる。そのため、以下では照明装置の構成について説明する。
【0072】
【0073】
図６に示すように、照明装置２Ａは、励起光源ユニット１０と、アフォーカル光学系１１と、ホモジナイザー光学系１２と、集光光学系１３と、波長変換装置２５０と、ピックアップ光学系３０と、均一照明光学系８０と、を備える。
【0074】
励起光源ユニット１０は、レーザー光からなる青色の励起光Ｅを射出する複数の半導体レーザー１０ａと、複数のコリメーターレンズ１０ｂと、から構成される。複数の半導体レーザー１０ａは、照明光軸１００ａｘと直交する平面内においてアレイ状に配置されている。コリメーターレンズ１０ｂは、各半導体レーザー１０ａに対応するように、照明光軸１００ａｘと直交する平面内においてアレイ状に配置されている。コリメーターレンズ１０ｂは、当該コリメーターレンズ１０ｂに対応する半導体レーザー１０ａから射出された励起光Ｅを平行光に変換する。
本実施形態の励起光源ユニット１０は、特許請求の範囲の「光源」に対応する。
本実施形態の励起光源ユニット１０は、特許請求の範囲の「光源」に対応する。
【0075】
アフォーカル光学系１１は、例えば凸レンズ１１ａと、凹レンズ１１ｂと、を備える。
アフォーカル光学系１１は、励起光源ユニット１０から射出された平行光束からなる励起光Ｅの光束径を縮小する。
アフォーカル光学系１１は、励起光源ユニット１０から射出された平行光束からなる励起光Ｅの光束径を縮小する。
【0076】
ホモジナイザー光学系１２は、例えば第１マルチレンズアレイ１２ａと、第２マルチレンズアレイ１２ｂと、を備える。ホモジナイザー光学系１２は、励起光の光強度分布を波長変換装置２５０の蛍光体素子５２上で均一な分布、いわゆるトップハット分布にする。ホモジナイザー光学系１２は、第１マルチレンズアレイ１２ａおよび第２マルチレンズアレイ１２ｂの複数のレンズから射出された複数の小光束を、集光光学系１３とともに、波長変換装置２５０の蛍光体素子５２上で互いに重畳させる。これにより、蛍光体素子５２上に照射する励起光Ｅの光強度分布を均一な状態とする。
【0077】
集光光学系１３は、例えば第１レンズ１３ａと、第２レンズ１３ｂと、を備える。本実施形態において、第１レンズ１３ａおよび第２レンズ１３ｂは、それぞれ凸レンズから構成されている。集光光学系１３は、ホモジナイザー光学系１２から波長変換装置２５０までの光路中に配置され、励起光Ｅを集光させて波長変換装置２５０の蛍光体素子５２に入射させる。
【0078】
本実施形態の波長変換装置２５０は、基板２５１と、蛍光体素子５２と、接合層２５３と、光学層２５４と、を備える。本実施形態の波長変換装置２５０は、蛍光体素子５２に対する励起光Ｅの入射位置が時間的に変化しない固定型の波長変換装置で構成されている。
【0079】
基板２５１は、接合層２５３を介して光学層２５４および蛍光体素子５２を支持する。基板２５１は、例えばガラスやプラスチック等の透光性材料で構成されている。本実施形態の接合層２５３は、例えば、エポキシ等の光透過性を有する材料で構成されている。接合層２５３は基板２５１の表面である第１面２５１ａと蛍光体素子５２とを接合する。
【0080】
本実施形態の蛍光体素子５２は、基板２５１に対向する裏面５２ａから励起光Ｅが入射し、蛍光Ｙを表面５２ｂから射出させる。本実施形態の波長変換装置２５０において、蛍光体素子５２は、蛍光Ｙに加えて、波長変換されなかった一部の励起光Ｅ１も透過して射出させる。これにより、蛍光体素子５２から白色の照明光ＷＬ１が射出される。
【0081】
光学層２５４は、蛍光体素子５２の光入射側である裏面５２ａに設けられている。光学層２５４は、励起光Ｅを透過し、蛍光Ｙを反射するダイクロイックミラーで構成される。
【0082】
本実施形態の波長変換装置２５０は、励起光Ｅが入射する蛍光体素子５２の裏面５２ａと反対の表面５２ｂから蛍光Ｙを含む照明光ＷＬ１を射出する透過型の波長変換装置として機能する。
【0083】
ピックアップ光学系３０は、例えば第１コリメートレンズ３１と、第２コリメートレンズ３２と、を備える。ピックアップ光学系３０は、波長変換装置２５０の蛍光体素子５２から射出された光を略平行化する平行化光学系である。第１コリメートレンズ３１および第２コリメートレンズ３２は、それぞれ凸レンズから構成されている。ピックアップ光学系３０で平行化された光は均一照明光学系８０に入射する。
【0084】
（第２実施形態の効果）
本実施形態によれば、蛍光Ｙの取り出し量を増やすことができる蛍光体素子５２を用いることで、明るい蛍光Ｙを生成する透過型の波長変換装置２５０を実現できる。また、本実施形態の照明装置２Ａにおいても、透過型の波長変換装置２５０を備えることで、波長変換効率に優れ、明るい照明光ＷＬ１を射出することができる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。
本実施形態によれば、蛍光Ｙの取り出し量を増やすことができる蛍光体素子５２を用いることで、明るい蛍光Ｙを生成する透過型の波長変換装置２５０を実現できる。また、本実施形態の照明装置２Ａにおいても、透過型の波長変換装置２５０を備えることで、波長変換効率に優れ、明るい照明光ＷＬ１を射出することができる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。
【0085】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
上記実施形態で示した蛍光体素子、波長変換装置、照明装置およびプロジェクターの各構成要素の形状、数、配置、材料、製造方法等の具体的な記載については、上記実施形態に限らず、適宜変更が可能である。
上記実施形態で示した蛍光体素子、波長変換装置、照明装置およびプロジェクターの各構成要素の形状、数、配置、材料、製造方法等の具体的な記載については、上記実施形態に限らず、適宜変更が可能である。
【0086】
上記実施形態では、蛍光体相５２１としてＣｅを含有したＹＡＧを例に挙げたが、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｔｂ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｇａ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｇｄ３Ａｌ５Ｏ１２のうちの少なくともいずれかにＣｅを含有させた蛍光体相を用いる場合にも本発明は適用可能である。つまり、ガーネット構造（Ａ３Ｂ５Ｏ１２：Ｃｅ）におけるＡは、Ｙ（イットリウム）の他、Ｙと同様の発光特性を得られるため、Ｌｕ（ルテチウム）、Ｇｄ（ガドリウム）、Ｔｂ（テルビウム）、Ｇａ（ガリウム）のいずれかに置き換えた場合でも本発明は適用可能である。
【0087】
以下、本開示のまとめを付記する。
（付記１）
ガーネット構造を有するＡ３Ｂ５Ｏ１２：Ｃｅにより構成された蛍光体相と、
前記蛍光体相の屈折率よりも高い屈折率を有するマトリックス相と、
ペロブスカイト構造を有するＹＡｌＯ３により構成された結晶相と、を含む蛍光体本体を有し、
前記結晶相の含有量は、前記蛍光体本体に対する体積比で、０ｖｏｌ％より大きく、７．０ｖｏｌ％以下である、
ことを特徴とする蛍光体素子。
ただし、ＡはＬｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、ＧａおよびＹからなる群から選ばれる少なくとも１つであり、ＢはＡｌである。
（付記１）
ガーネット構造を有するＡ３Ｂ５Ｏ１２：Ｃｅにより構成された蛍光体相と、
前記蛍光体相の屈折率よりも高い屈折率を有するマトリックス相と、
ペロブスカイト構造を有するＹＡｌＯ３により構成された結晶相と、を含む蛍光体本体を有し、
前記結晶相の含有量は、前記蛍光体本体に対する体積比で、０ｖｏｌ％より大きく、７．０ｖｏｌ％以下である、
ことを特徴とする蛍光体素子。
ただし、ＡはＬｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、ＧａおよびＹからなる群から選ばれる少なくとも１つであり、ＢはＡｌである。
【0088】
この構成の蛍光体素子によれば、０ｖｏｌ％より大きく７．０ｖｏｌ％以下となる結晶相を含むように焼結助剤を多く含んだ状態で焼結された蛍光体本体を備えている。この構成の蛍光体素子は、緻密な結晶構造の焼結体からなるセラミック複合体で構成されるため、熱伝導率に優れるとともに蛍光の外部量子収率を高めることもできる。また、熱伝導率に優れることで、蛍光発光に伴う熱を効率良く放出することで温度上昇に伴う蛍光変換効率の低下を抑制できる。
よって、この構成の蛍光体素子は明るい蛍光を効率良く生成することができる。
よって、この構成の蛍光体素子は明るい蛍光を効率良く生成することができる。
【0089】
（付記２）
ＡはＹである、
ことを特徴とする付記１に記載の蛍光体素子。
ＡはＹである、
ことを特徴とする付記１に記載の蛍光体素子。
【0090】
この構成によれば、ＹＡＧ（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）：Ｃｅにより構成された蛍光体相を含む明るい蛍光を効率良く生成する蛍光体素子を実現できる。
【0091】
（付記３）
前記マトリックス相は、ＡｌＮである、
ことを特徴とする付記１または付記２に記載の蛍光体素子。
前記マトリックス相は、ＡｌＮである、
ことを特徴とする付記１または付記２に記載の蛍光体素子。
【0092】
この構成によれば、熱伝導率が高いＡｌＮからなるマトリックス相を有するため、蛍光発光に伴う熱を効率良く放出することで温度上昇に伴う蛍光変換効率の低下を抑制できる。
【0093】
（付記４）
前記蛍光体本体は、ＡｌＮ：Ｃｅにより構成された他の蛍光体相をさらに含む、
ことを特徴とする付記３に記載の蛍光体素子。
前記蛍光体本体は、ＡｌＮ：Ｃｅにより構成された他の蛍光体相をさらに含む、
ことを特徴とする付記３に記載の蛍光体素子。
【0094】
この構成によれば、ＡｌＮ：Ｃｅからなる他の蛍光体相を含むことで蛍光体本体の発光ピーク波長を長波長側にシフトさせることができる。これにより、発光する蛍光の演色性をより高めることができる。
【0095】
（付記５）
前記蛍光体本体の断面視において、４００μｍ２の領域内に含まれる１．０μｍ以上の空隙は９個以下である、
ことを特徴とする付記１から付記４のうちのいずれか一つに記載の蛍光体素子。
前記蛍光体本体の断面視において、４００μｍ２の領域内に含まれる１．０μｍ以上の空隙は９個以下である、
ことを特徴とする付記１から付記４のうちのいずれか一つに記載の蛍光体素子。
【0096】
この構成によれば、蛍光体本体に含まれる空隙が少なくなるため、蛍光体本体における強度および熱伝導率をより高めることができる。
【0097】
（付記６）
前記蛍光体本体は、前記蛍光体相、前記マトリックス相、および前記結晶相とは異なる副生成物を含有し、
前記副生成物の含有量は、前記蛍光体本体に対する体積比で、１．０ｖｏｌ％未満である、
ことを特徴とする付記１から付記５のうちのいずれか一つに記載の蛍光体素子。
前記蛍光体本体は、前記蛍光体相、前記マトリックス相、および前記結晶相とは異なる副生成物を含有し、
前記副生成物の含有量は、前記蛍光体本体に対する体積比で、１．０ｖｏｌ％未満である、
ことを特徴とする付記１から付記５のうちのいずれか一つに記載の蛍光体素子。
【0098】
この構成によれば、蛍光体本体における副生成物の含有量を１．０ｖｏｌ％未満に抑えることで、高熱伝導率、かつ蛍光の取り出し効率に優れた蛍光体素子を提供できる。
【0099】
（付記７）
前記蛍光体本体の発光ピーク波長は、６１０ｎｍ未満である、
ことを特徴とする付記１から付記６のうちのいずれか一つに記載の蛍光体素子。
前記蛍光体本体の発光ピーク波長は、６１０ｎｍ未満である、
ことを特徴とする付記１から付記６のうちのいずれか一つに記載の蛍光体素子。
【0100】
この構成によれば、蛍光体本体の発光ピーク波長が６１０ｎｍ未満となるため、副生成物の含有量が少なく結晶欠陥に起因する不純物の少ない蛍光体素子を提供することができる。
【0101】
（付記８）
基板と、
前記基板に設けられ、入射される励起光を蛍光に変換する、付記１から付記７のうちのいずれか一つに記載の蛍光体素子と、
前記蛍光体素子の光入射側とは反対側に設けられた反射層と、を備える、
ことを特徴とする波長変換装置。
基板と、
前記基板に設けられ、入射される励起光を蛍光に変換する、付記１から付記７のうちのいずれか一つに記載の蛍光体素子と、
前記蛍光体素子の光入射側とは反対側に設けられた反射層と、を備える、
ことを特徴とする波長変換装置。
【0102】
この構成の波長変換装置によれば、明るい蛍光Ｙを効率良く取り出す反射型の波長変換装置を提供できる。
【0103】
（付記９）
基板と、
前記基板に設けられ、入射される励起光を蛍光に変換する、付記１から付記７のうちのいずれか一つに記載の蛍光体素子と、
前記蛍光体素子の光入射側に設けられ、前記励起光を透過し前記蛍光を反射する光学層と、を備える、
ことを特徴とする波長変換装置。
基板と、
前記基板に設けられ、入射される励起光を蛍光に変換する、付記１から付記７のうちのいずれか一つに記載の蛍光体素子と、
前記蛍光体素子の光入射側に設けられ、前記励起光を透過し前記蛍光を反射する光学層と、を備える、
ことを特徴とする波長変換装置。
【0104】
この構成の波長変換装置によれば、明るい蛍光を効率良く取り出す透過型の波長変換装置を提供できる。
【0105】
（付記１０）
前記励起光を射出する光源と、
前記励起光が入射する、付記８または付記９に記載の波長変換装置と、を備える、
ことを特徴とする照明装置。
前記励起光を射出する光源と、
前記励起光が入射する、付記８または付記９に記載の波長変換装置と、を備える、
ことを特徴とする照明装置。
【0106】
この構成の照明装置によれば、波長変換効率に優れ、明るい照明光を射出する照明装置を提供できる。
【0107】
（付記１１）
付記１０に記載の照明装置と、
前記照明装置から射出された光を変調する光変調装置と、
前記光変調装置により変調された光を投射する投射光学装置と、を備える、
ことを特徴とするプロジェクター。
付記１０に記載の照明装置と、
前記照明装置から射出された光を変調する光変調装置と、
前記光変調装置により変調された光を投射する投射光学装置と、を備える、
ことを特徴とするプロジェクター。
【0108】
この構成のプロジェクターによれば、表示品質に優れ、高効率のプロジェクターを提供できる。
【実施例0109】
以下、実施例によって本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
【0110】
（実施例１）
まず、ＹＡＧ原料粉末であるＡｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＣｅＯ２の量をＹＡＰ量の含有量が０．１ｖｏｌ％となるように調整し、ＹＡＧ：ＣｅとＡｌＮとを焼結することで実施例１の蛍光体素子を作製した。
まず、ＹＡＧ原料粉末であるＡｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＣｅＯ２の量をＹＡＰ量の含有量が０．１ｖｏｌ％となるように調整し、ＹＡＧ：ＣｅとＡｌＮとを焼結することで実施例１の蛍光体素子を作製した。
【0111】
（実施例２）
ＹＡＧ原料粉末であるＡｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＣｅＯ２の量をＹＡＰ量の含有量が０．３ｖｏｌ％となるように調整する以外、実施例１と同様の工程を行い、実施例２の蛍光体素子を製造した。
ＹＡＧ原料粉末であるＡｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＣｅＯ２の量をＹＡＰ量の含有量が０．３ｖｏｌ％となるように調整する以外、実施例１と同様の工程を行い、実施例２の蛍光体素子を製造した。
【0112】
（実施例３）
ＹＡＧ原料粉末であるＡｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＣｅＯ２の量をＹＡＰ量の含有量が０．７ｖｏｌ％となるように調整する以外、実施例１と同様の工程を行い、実施例３の蛍光体素子を製造した。
ＹＡＧ原料粉末であるＡｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＣｅＯ２の量をＹＡＰ量の含有量が０．７ｖｏｌ％となるように調整する以外、実施例１と同様の工程を行い、実施例３の蛍光体素子を製造した。
【0113】
（実施例４）
ＹＡＧ原料粉末であるＡｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＣｅＯ２の量をＹＡＰ量の含有量が１．１ｖｏｌ％となるように調整する以外、実施例１と同様の工程を行い、実施例４の蛍光体素子を製造した。
ＹＡＧ原料粉末であるＡｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＣｅＯ２の量をＹＡＰ量の含有量が１．１ｖｏｌ％となるように調整する以外、実施例１と同様の工程を行い、実施例４の蛍光体素子を製造した。
【0114】
（実施例５）
ＹＡＧ原料粉末であるＡｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＣｅＯ２の量をＹＡＰ量の含有量が１．９ｖｏｌ％となるように調整する以外、実施例１と同様の工程を行い、実施例５の蛍光体素子を製造した。
ＹＡＧ原料粉末であるＡｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＣｅＯ２の量をＹＡＰ量の含有量が１．９ｖｏｌ％となるように調整する以外、実施例１と同様の工程を行い、実施例５の蛍光体素子を製造した。
【0115】
（実施例６）
ＹＡＧ原料粉末であるＡｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＣｅＯ２の量をＹＡＰ量の含有量が４．６ｖｏｌ％となるように調整する以外、実施例１と同様の工程を行い、実施例６の蛍光体素子を製造した。
ＹＡＧ原料粉末であるＡｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＣｅＯ２の量をＹＡＰ量の含有量が４．６ｖｏｌ％となるように調整する以外、実施例１と同様の工程を行い、実施例６の蛍光体素子を製造した。
【0116】
（実施例７）
ＹＡＧ原料粉末であるＡｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＣｅＯ２の量をＹＡＰ量の含有量が７．０ｖｏｌ％となるように調整する以外、実施例１と同様の工程を行い、実施例７の蛍光体素子を製造した。
ＹＡＧ原料粉末であるＡｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＣｅＯ２の量をＹＡＰ量の含有量が７．０ｖｏｌ％となるように調整する以外、実施例１と同様の工程を行い、実施例７の蛍光体素子を製造した。
【0117】
（比較例１）
上記ＹＡＧ原料粉末として、ＹＡＰ量の含有量が０ｖｏｌ％となるように調整する以外、実施例１と同様の工程を行い、比較例１の蛍光体素子を製造した。
上記ＹＡＧ原料粉末として、ＹＡＰ量の含有量が０ｖｏｌ％となるように調整する以外、実施例１と同様の工程を行い、比較例１の蛍光体素子を製造した。
【0118】
（比較例２）
上記ＹＡＧ原料粉末として、ＹＡＰ量の含有量が７．２ｖｏｌ％となるように調整する以外、実施例１と同様の工程を行い、比較例２の蛍光体素子を製造した。
上記ＹＡＧ原料粉末として、ＹＡＰ量の含有量が７．２ｖｏｌ％となるように調整する以外、実施例１と同様の工程を行い、比較例２の蛍光体素子を製造した。
【0119】
（比較例３）
上記ＹＡＧ原料粉末として、ＹＡＰ量の含有量が８．０ｖｏｌ％となるように調整する以外、実施例１と同様の工程を行い、比較例３の蛍光体素子を製造した。
上記ＹＡＧ原料粉末として、ＹＡＰ量の含有量が８．０ｖｏｌ％となるように調整する以外、実施例１と同様の工程を行い、比較例３の蛍光体素子を製造した。
【0120】
（比較例４）
上記ＹＡＧ原料粉末として、ＹＡＰ量の含有量が９．１ｖｏｌ％となるように調整する以外、実施例１と同様の工程を行い、比較例４の蛍光体素子を製造した。
上記ＹＡＧ原料粉末として、ＹＡＰ量の含有量が９．１ｖｏｌ％となるように調整する以外、実施例１と同様の工程を行い、比較例４の蛍光体素子を製造した。
【0121】
（比較例５）
上記ＹＡＧ原料粉末として、ＹＡＰ量の含有量が１０．０ｖｏｌ％となるように調整する以外、実施例１と同様の工程を行い、比較例５の蛍光体素子を製造した。
上記ＹＡＧ原料粉末として、ＹＡＰ量の含有量が１０．０ｖｏｌ％となるように調整する以外、実施例１と同様の工程を行い、比較例５の蛍光体素子を製造した。
【0122】
（各実施例、比較例の評価）
上述した各実施例、比較例について、下記のボイド数（単位：個）の確認、熱伝導率（単位：Ｗ／ｍ・Ｋ）、および外部量子収率（単位：％）の確認を行い、外部量子収率および熱伝導率が高い蛍光体素子を光利用効率が高い蛍光体と判定した。その判定結果を表１に示す。なお、ボイドの数および大きさは、例えば顕微鏡法による４００μｍ２の断面観察において得られた画像の長軸方向の長さに基づいて定義した。また、熱伝導率は室温における測定結果に基づく値である。
上述した各実施例、比較例について、下記のボイド数（単位：個）の確認、熱伝導率（単位：Ｗ／ｍ・Ｋ）、および外部量子収率（単位：％）の確認を行い、外部量子収率および熱伝導率が高い蛍光体素子を光利用効率が高い蛍光体と判定した。その判定結果を表１に示す。なお、ボイドの数および大きさは、例えば顕微鏡法による４００μｍ２の断面観察において得られた画像の長軸方向の長さに基づいて定義した。また、熱伝導率は室温における測定結果に基づく値である。
【0123】
表１において熱伝導率が、２０％以上となるサンプルをＡ（可）、２０％未満となるサンプルをＢ（不可）と評価した。また、表１において外部量子収率が、５５％以上となるサンプルをＡ（可）、５５％未満となるサンプルをＢ（不可）と評価した。
そして、総合評価として、熱伝導率および外部量子収率の評価項目がいずれもＡであるサンプルをＡ（可）、熱伝導率および外部量子収率の評価項目の少なくとも一方がＢであるサンプルをＢ（不可）とした。表１において、蛍光体素子全体に対するＹＡＰの含有量（ｖｏｌ％）をＹＡＧ量とした。
そして、総合評価として、熱伝導率および外部量子収率の評価項目がいずれもＡであるサンプルをＡ（可）、熱伝導率および外部量子収率の評価項目の少なくとも一方がＢであるサンプルをＢ（不可）とした。表１において、蛍光体素子全体に対するＹＡＰの含有量（ｖｏｌ％）をＹＡＧ量とした。
【0124】
【表1】
【0125】
表１に示すように、比較例１（ＹＡＰ量０ｖｏｌ％）の場合、ＹＡＧ蛍光体とＡｌＮとを単純に混合焼結するため、ＡｌＮの結晶欠陥が生じたり、ＡｌＯＮ等の酸窒化物系の不純物が生じるため、熱伝導率が１４．３と低く、外部量子収率も４６．８％と低い値となる。また、蛍光体素子に含まれるボイドの数も１６個と多くなる。
【0126】
これに対して、実施例１（ＹＡＰ量０．１ｖｏｌ％）、実施例２（ＹＡＰ量０．３ｖｏｌ％）、実施例３（ＹＡＰ量０．７ｖｏｌ％）、実施例４（ＹＡＰ量１．１ｖｏｌ％）、実施例５（ＹＡＰ量１．９ｖｏｌ％）、実施例６（ＹＡＰ量４．６ｖｏｌ％）、および実施例７（ＹＡＰ量７．０ｖｏｌ％）の場合、いずれもボイド数が９個以下に収まり、各熱伝導率４０．９、４０．７、４６．１、４１．４、５９．２、４３．０、４０．１、各外部量子収率６５．６％、６４．９％、６４．８％、６５．４％、６２．３％、５７．３％、５５．０％といずれも高くなることが確認できた。
つまり、実施例１～７のようにＹＡＰ量が０ｖｏｌ％より大きく、７．０ｖｏｌ％以下の場合、熱伝導率２０以上、外部量子収率５５％以上となることが確認できた。
つまり、実施例１～７のようにＹＡＰ量が０ｖｏｌ％より大きく、７．０ｖｏｌ％以下の場合、熱伝導率２０以上、外部量子収率５５％以上となることが確認できた。
【0127】
一方、比較例２（ＹＡＰ量７．２ｖｏｌ％）、比較例３（ＹＡＰ量８．０ｖｏｌ％）、比較例４（ＹＡＰ量９．１ｖｏｌ％）、および比較例５（ＹＡＰ量１０．０ｖｏｌ％）の場合、ボイド数はいずれも９個以下に収まるが、各熱伝導率３６．７、３８．０、３１．６．３０．８と十分な値を得ることができるが、外部量子収率が４９．５％、４６．７％、４２．４％、３８．７％であることから蛍光変換効率の点で十分ではなかった。
つまり、比較例２～５のようにＹＡＰ量が７．０ｖｏｌ％よりも高くなると、外部量子収率が５５％未満に低下してしまい、蛍光の発光効率が減少することが確認できた。
つまり、比較例２～５のようにＹＡＰ量が７．０ｖｏｌ％よりも高くなると、外部量子収率が５５％未満に低下してしまい、蛍光の発光効率が減少することが確認できた。
【0128】
以上の結果から、実施例１～７の蛍光体素子によれば、ＹＡＰ量が０ｖｏｌ％より大きく、７．０ｖｏｌ％以下とすることで熱伝導率および量子収率をバランス良く高めることで、蛍光の発光効率を高めることで明るい蛍光を生成できることが確認された。
【符号の説明】
【0129】
１…プロジェクター、２，２Ａ…照明装置、４Ｂ，４Ｇ，４Ｒ…光変調装置、６…投射光学装置、５０，２５０…波長変換装置、５１，２５１…基板、５２…蛍光体素子、５４…反射層、２５４…光学層、５２０…蛍光体本体、５２１…蛍光体相、５２２…マトリックス相、５２３…結晶相、５２４…他の蛍光体相、５２５…ボイド（空隙）、Ｅ，Ｅ１…励起光、Ｙ…蛍光。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】