JP7622500B2 - 波長変換装置、光源装置及びプロジェクター - Google Patents

Description

本発明は、波長変換装置、光源装置及びプロジェクターに関する。

近年、プロジェクター用光源として、従来主流であった蛍光ランプや白熱灯に代わり、低消費電力、小型且つ軽量、光量を容易に調節できる等の優れた特徴を有する発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザーダイオード（ＬＤ）等の固体光源が用いられている。例えば、青色光を射出する固体光源に、当該固体光源からの光を励起光として吸収して黄色光に変換する波長変換機構（波長変換装置）を組み合わせた発光装置が知られている。この発光装置を備える光源装置では、固体光源から射出された青色光と波長変換装置から射出された黄色光とが合成され、プロジェクター等の照明光としての白色光が生成される。例えば特許文献１には、蛍光体層と、当該蛍光体層の両面に形成され、蛍光体層よりも高い熱伝導率を有する透光性放熱層と、を含む積層体を備えた波長変換部材が開示されている。

特開２０１６－０２７６１３号公報

特許文献１に開示された波長変換部材では、励起光が蛍光体層に入射する前に、励起光の進行方向から見たときに励起光が透光性放熱層で平面方向に拡がり、蛍光が射出される蛍光面積が増大することによって、波長変換効率が低下する虞がある。

上記の課題を解決するために、本発明の一つの態様の光源装置は、励起光を波長変換する波長変換層と、波長変換層で波長変換された光が入射する第１面と、光を射出する第２面とを有する複数のセルからなる光学アレイ層と、を備える。光学アレイ層は、第１面から第２面にかけて隣り合うセルとの界面で光を反射する反射面を有する。

第１実施形態のプロジェクターの概略構成図である。 図１のプロジェクターが備える光源装置の概略構成図である。 図２の光源装置が備える第１実施形態の波長変換装置の一部の断面図である。 図３に示す波長変換装置の一部において励起光及び蛍光が伝搬する様子を示す断面図である。 図３に示す波長変換装置の光学アレイ層に励起光が入射する様子を示す平面図である。 図３に示す波長変換装置の波長変換層に励起光が入射する様子を示す平面図である。 図３に示す波長変換装置の波長変換層及び光学アレイ層から蛍光が射出される様子を示す平面図である。 第２実施形態の光源装置の概略構成図である。 図８の光源装置が備える第２実施形態の波長変換装置の一部の断面図である。 第２実施形態の変形例の波長変換装置の一部の断面図である。 光学アレイ層の第１変形例の平面図である。 光学アレイ層の第２変形例の平面図である。 光学アレイ層の第３変形例の斜視図である。 光学アレイ層の第４変形例の斜視図である。 光学アレイ層の第５変形例の斜視図である。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１～図７を用いて説明する。
図１は、第１実施形態のプロジェクター１を示す概略構成図である。図２は、プロジェクター１が備える光源装置２の概略構成図である。以下の各図面では、各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を変えている場合がある。

プロジェクター１は、光変調装置として３つの透過型液晶ライトバルブを用いたプロジェクターの一例である。光変調装置として、例えば、反射型液晶ライドバルブを用いてもよい。光変調装置として、マイクロミラーを用いたデバイスや、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）等を備える装置等のように、液晶以外の光変調装置を用いてもよい。

（プロジェクター）
始めに、プロジェクター１の構成について説明する。
図１に示すように、プロジェクター１は、光源装置２と、色分離光学系３と、光変調装置４Ｒ、光変調装置４Ｇ及び光変調装置４Ｂと、光合成光学系５と、投射光学系６と、を備える。光源装置２は、照明光として白色光ＷＬを射出する。色分離光学系３は、光源装置２から射出された白色光ＷＬを赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ及び青色光ＬＢに分離する。光変調装置４Ｒ、光変調装置４Ｇ及び光変調装置４Ｂは各々、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ及び青色光ＬＢを画像情報に応じて変調され、各色の画像光を形成する。光合成光学系５は、光変調装置４Ｒ、光変調装置４Ｇ及び光変調装置４Ｂから射出された各色の画像光を合成する。投射光学系６は、光合成光学系５によって合成された画像光をスクリーンＳＣＲに向かって投射する。

図２を参照して後述するように、光源装置２は、色分離光学系３に向けて照明光である白色光ＷＬを射出する。白色光ＷＬには、アレイ光源２０から射出された青色の励起光ＥＬすなわち青色光ＢＬ０のうち、波長変換されずに波長変換装置５０から射出される青色光ＢＬと、青色光ＢＬ０の波長変換によって生じる黄色の蛍光ＹＬと、を含む。白色光ＷＬは、光源装置２によって略均一な照度分布を有するように調整される。

図１に示すように、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、を備える。第１ダイクロイックミラー７ａは、光源装置２から射出された白色光ＷＬを、赤色光ＬＲと、緑色光ＬＧと青色光ＬＢとが混合された光と、に分離する。そのため、第１ダイクロイックミラー７ａは、赤色光ＬＲを透過すると共に、緑色光ＬＧ及び青色光ＬＢを反射する。第２ダイクロイックミラー７ｂは、緑色光ＬＧと青色光ＬＢとが混合された光を緑色光ＬＧと青色光ＬＢとに分離する。そのため、第２ダイクロイックミラー７ｂは、緑色光ＬＧを反射すると共に、青色光ＬＢを透過する。

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。第２反射ミラー８ｂ及び第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を反射し、青色光ＬＢを光変調装置４Ｂに導く。

光変調装置４Ｒは、赤色光ＬＲを通過させる間に画像情報に応じて当該光を変調し、赤色の画像光を形成する。同様に、光変調装置４Ｇは、緑色光ＬＧを通過させる間に画像情報に応じて当該光を変調し、緑色の画像光を形成する。光変調装置４Ｂは、青色光ＬＢを通過させる間に画像情報に応じて当該光を変調し、青色の画像光を形成する。光変調装置４Ｒ、光変調装置４Ｇ及び光変調装置４Ｂの各々は、例えば液晶パネルによって構成されている。光変調装置４Ｒ、光変調装置４Ｇ及び光変調装置４Ｂの各々の光入射側及び光射出側には、偏光板（図示略）が配置されている。光変調装置４Ｒの赤色光ＬＲの入射側には、光変調装置４Ｒに入射する赤色光ＬＲを平行光に変換するフィールドレンズ１０Ｒが設けられている。光変調装置４Ｇの緑色光ＬＧの入射側には、光変調装置４Ｇに入射する緑色光ＬＧを平行光に変換するフィールドレンズ１０Ｇが設けられている。光変調装置４Ｂの青色光ＬＢの入射側には、光変調装置４Ｂに入射する青色光ＬＢを平行光に変換するフィールドレンズ１０Ｂが設けられている。

光合成光学系５は、例えばクロスダイクロイックプリズムによって構成されている。光合成光学系５は、光変調装置４Ｒ、光変調装置４Ｇ及び光変調装置４Ｂの各々から射出された各色の画像光を合成し、合成された画像光を投射光学系６に向けて射出する。

投射光学系６は、複数の投射レンズによって構成されている。投射光学系６は、光合成光学系５によって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。スクリーンＳＣＲ上には、拡大されたカラー映像が表示される。

（光源装置）
次に、光源装置２の構成について説明する。
図２に示すように、第１実施形態の光源装置２Ａは、発光部１１と、インテグレーター光学系３１と、偏光変換素子３２と、重畳レンズ３３Ａと、を備える。インテグレーター光学系３１と重畳レンズ３３Ａとは、重畳光学系３３を構成している。

発光部１１は、アレイ光源２０と、コリメーター光学系２２と、集光光学系２３と、第１の位相差板２８Ａと、偏光分離素子１５０Ａを含む光学素子２５Ａと、第１の集光光学系２６と、波長変換装置５０と、第２の位相差板２８Ｂと、第２の集光光学系２９と、拡散反射素子３０と、を備える。

アレイ光源２０と、コリメーター光学系２２と、集光光学系２３と、第１の位相差板２８Ａと、光学素子２５Ａと、第２の位相差板２８Ｂと、第２の集光光学系２９と、拡散反射素子３０とは、光軸ＡＸ１上に順次並んで配置されている。一方、波長変換装置５０と、第１の集光光学系２６と、光学素子２５Ａと、インテグレーター光学系３１と、偏光変換素子３２と、重畳レンズ３３Ａとは、光軸ＡＸ２上に順次並んで配置されている。光軸ＡＸ１と光軸ＡＸ２とは、同一面内にあり、互いに直交する。

アレイ光源２０は、固体光源としての複数の半導体レーザー（励起光源）２１を備える。複数の半導体レーザー２１は、光軸ＡＸ１と直交する面内において、アレイ状に配置されている。半導体レーザー２１は、波長変換装置５０の波長変換層８０の励起光ＥＬとして例えば青色光ＢＬ０を射出する。青色光ＢＬ０のピーク波長は、例えば４４５ｎｍであるが、前述のように波長変換層８０を励起可能であれば任意に変更可能であって、波長変換層８０の蛍光材料に応じて決まり、例えば４６０ｎｍであってもよい。

アレイ光源２０から光線束として射出された青色光ＢＬ０は、コリメーター光学系２２に入射する。コリメーター光学系２２は、アレイ光源２０から射出された青色光ＢＬ０を平行光に変換する。コリメーター光学系２２は、例えばアレイ状に配置された複数のコリメーターレンズ２２Ａを備える。複数のコリメーターレンズ２２Ａの各々は、複数の半導体レーザー２１の各々に対応して配置されている。

コリメーター光学系２２を通過した青色光ＢＬ０は、集光光学系２３に入射する。集光光学系２３は、青色光ＢＬ０の光束径を調整する。集光光学系２３は、例えば凸レンズ２３Ａと、凹レンズ２３Ｂと、を備える。

集光光学系２３を通過した青色光ＢＬ０は、第１の位相差板２８Ａに入射する。第１の位相差板２８Ａは、例えば光軸ＡＸ１を略中心として回転可能に構成された１／２波長板である。半導体レーザー２１から射出された青色光ＢＬ０は、直線偏光である。第１の位相差板２８Ａの回転角度を適切に設定することによって、第１の位相差板２８Ａを透過する青色光ＢＬ０を、光学素子２５Ａに対するＳ偏光成分とＰ偏光成分とを所定の比率で含む光線に変換することができる。第１の位相差板２８Ａを回転させることによって、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分との比率を変化させることができる。

第１の位相差板２８Ａを通過することによって生成されたＳ偏光成分とＰ偏光成分とを含む青色光ＢＬ０は、光学素子２５Ａに入射する。光学素子２５Ａは、例えば波長選択性を有するダイクロイックプリズムである。ダイクロイックプリズムは、光軸ＡＸ１及び光軸ＡＸ２に対して互いに同一面内で４５°の角度をなす傾斜面５０ａを有する。

傾斜面５０ａには、波長選択性を有する偏光分離素子１５０Ａが設けられている。偏光分離素子１５０Ａは、青色光ＢＬ０を、偏光分離素子１５０Ａに対するＳ偏光成分の青色光ＢＬ_ＳとＰ偏光成分の青色光ＢＬ_Ｐとに分離する偏光分離機能を有する。つまり、偏光分離素子１５０Ａは、入射する青色光ＢＬ０のうち、青色光ＢＬ_Ｓを反射させ、青色光ＢＬ_Ｐを透過させる。また、偏光分離素子１５０Ａは青色光ＢＬ０とは波長帯が異なる蛍光ＹＬを、蛍光ＹＬの偏光状態にかかわらず透過させる色分離機能を有する。

偏光分離素子１５０Ａから射出された青色光ＢＬ_Ｓは、第１の集光光学系２６に入射する。第１の集光光学系２６は、青色光ＢＬ_Ｓを波長変換装置５０に向けて集光させる。第１の集光光学系２６は、例えば第１レンズ２６Ａと、第２レンズ２６Ｂと、を備える。

第１実施形態の光源装置２Ａでは、波長変換装置５０として、第１実施形態の波長変換装置５１が用いられている。図３は、波長変換装置５１の主要部分の拡大図であり、光軸ＡＸ２に沿って切断した断面図である。波長変換装置５１は、図３を参照して後述するように青色光（励起光）ＢＬ_Ｓを波長変換する波長変換層８０を備える。波長変換層８０は、青色光ＢＬ_Ｓを吸収して励起され、例えば５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長域にピーク波長を有する黄色の蛍光ＹＬを射出する。蛍光ＹＬのピーク波長は、少なくとも青色光ＢＬ_Ｓのピーク波長とは異なり、波長変換層８０の蛍光材料に応じて決まる。

図２及び図３に示すように、波長変換層８０の青色光ＢＬ_Ｓが入射する側とは反対側には、反射層９０が設けられている。反射層９０は、波長変換層８０で生成された蛍光ＹＬのうち、波長変換装置５１の基板３５に向かって進む成分を反射する。波長変換層８０で生成された蛍光ＹＬのうち、一部の蛍光ＹＬは、反射層９０によって反射され、波長変換層８０の外部へ射出される。波長変換層８０で生成された蛍光ＹＬのうち、他の一部の蛍光ＹＬは、反射層９０を介さずに波長変換層８０の外部へ射出される。

基板３５の波長変換層８０及び反射層９０を支持する面とは反対側の面には、ヒートシンク３８が配置されている。波長変換装置５１では、波長変換層８０で発生した熱をヒートシンク３８を介して放熱できるため、波長変換層８０の熱劣化を防ぐことができる。

波長変換層８０から射出された蛍光ＹＬは、非偏光である。蛍光ＹＬは、第１の集光光学系２６を通過した後、偏光分離素子１５０Ａに入射する。偏光分離素子１５０Ａに入射した蛍光ＹＬは、偏光分離素子１５０Ａからインテグレーター光学系３１に向けて進む。

一方、図２に示すように、偏光分離素子１５０Ａから射出されたＰ偏光の青色光ＢＬ_Ｐは、第２の位相差板２８Ｂに入射する。第２の位相差板２８Ｂは、例えば偏光分離素子１５０Ａと拡散反射素子３０との間の光路中に配置された１／４波長板である。したがって、偏光分離素子１５０Ａから射出された青色光ＢＬ_Ｐは、第２の位相差板２８Ｂによって、例えば、光軸ＡＸ１を中心に右回り円偏光の青色光ＢＬ_Ｃ１に変換された後、第２の集光光学系２９に入射する。第２の集光光学系２９は、例えばレンズ２９Ａを備え、青色光ＢＬ_Ｃ１を集光させた状態で拡散反射素子３０に入射させる。

拡散反射素子３０は、偏光分離素子１５０Ａにおける蛍光体３４の反対側に配置され、第２の集光光学系２９から射出された青色光ＢＬ_Ｃ１を偏光分離素子１５０Ａに向けて拡散させつつ反射させる。拡散反射素子３０には、例えば青色光ＢＬ_Ｃ１をランバート反射させつつ、且つ、偏光状態を乱さない素子等が用いられる。

以下では、拡散反射素子３０によって拡散された状態で反射された光を青色光ＢＬ_Ｃ２と称する。青色光ＢＬ_Ｃ１を拡散させつつ反射させることによって、略均一な照度分布の青色光ＢＬ_Ｃ２が生成される。例えば、右回り円偏光の青色光ＢＬ_Ｃ１は、左回り円偏光の青色光ＢＬ_Ｃ２として反射される。青色光ＢＬ_Ｃ２は、第２の集光光学系２９によって平行光に変換された後に、再び第２の位相差板２８Ｂに入射する。

左回り円偏光の青色光ＢＬ_Ｃ２は、第２の位相差板２８ＢによってＳ偏光の青色光ＢＬ_Ｓ１に変換される。青色光ＢＬ_Ｓ１は、偏光分離素子１５０Ａによってインテグレーター光学系３１に向けて反射される。

青色光ＢＬ_Ｓ１は、偏光分離素子１５０Ａを透過した蛍光ＹＬと共に、白色光ＷＬとして用いられる。つまり、青色光ＢＬ_Ｓ１及び蛍光ＹＬは、偏光分離素子１５０Ａから互いに同一方向に向けて射出され、青色光ＢＬ_Ｓ１と黄色の蛍光ＹＬとが混ざった白色光ＷＬとして合成される。

白色光ＷＬは、インテグレーター光学系３１に向けて射出される。インテグレーター光学系３１は、例えば、レンズアレイ３１Ａ、レンズアレイ３１Ｂを備える。レンズアレイ３１Ａ、３１Ｂの各々では、光軸ＡＸ２に直交する方向、すなわち光軸ＡＸ１に沿って複数のマイクロレンズが配列されている。インテグレーター光学系３１を透過した白色光ＷＬは、偏光変換素子３２に入射する。偏光変換素子３２は、偏光分離膜と、位相差板と、を有する。偏光変換素子３２は、非偏光の白色光ＷＬを直線偏光に変換する。

偏光変換素子３２によって偏光変換された白色光ＷＬは、重畳レンズ３３Ａに入射する。重畳レンズ３３Ａは、インテグレーター光学系３１と協同し、被照明領域における白色光ＷＬによる照度の分布を均一化する。上述したように、光源装置２Ａは、光軸ＡＸ２に沿って白色光ＷＬを射出する。

（波長変換装置）
次に、第１実施形態の波長変換装置５１について説明する。波長変換装置５１は、光学アレイ層６０と、波長変換層８０と、反射層９０と、基板３５と、ヒートシンク３８と、を備える。光学アレイ層６０、波長変換層８０及び反射層９０は、波長変換装置５１において青色光ＢＬ_Ｓを吸収して蛍光ＹＬを生成する波長変換部１００を構成している。波長変換部１００の反射層９０、波長変換層８０及び光学アレイ層６０は、基板３５の表面３５ａに順次積層されている。基板３５は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）等の放熱性に優れた金属材料で構成されている。

図４は、波長変換装置５１の波長変換部１００に励起光ＥＬとして青色光ＢＬ_Ｓが入射する様子と蛍光ＹＬが射出される様子とを示す断面図である。図３及び図４に示すように、基板３５の表面３５ａに、反射層９０が積層されている。反射層９０の表面９０ａに、波長変換層８０が積層されている、波長変換層８０の表面８０ａに、光学アレイ層６０が設けられている。

波長変換層８０には、図２を参照して説明した第１の集光光学系２６から射出された青色光ＢＬ_Ｓが集光状態で表面８０ａから入射する。波長変換層８０は、青色光ＢＬ_Ｓを波長変換し、蛍光ＹＬを生成する。すなわち、波長変換層８０は、入射する青色光ＢＬ_Ｓを吸収し、励起され、且つ蛍光ＹＬを発する蛍光材料を含んでいる。蛍光材料は、例えば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（Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２）：Ｃｅ）、或いはＹ_３（Ａｌ，Ｇａ）_５Ｏ_１２、Ｌｕ_３Ａｌ_５Ｏ_１２、ＴｂＡｌ_５Ｏ_１２の少なくとも何れか１つの酸化物蛍光体を含んでいる。波長変換層８０は、賦活剤として、Ｃｅに替えて、ユーロピウム（Ｅｕ）を含んでいてもよい。また、波長変換層８０は、散乱剤を含んでいてもよい。波長変換層８０で生成された蛍光ＹＬは、波長変換層８０の表面８０ａと反対側の表面８０ｂから射出される。

光学アレイ層６０は、複数のセル６２から構成されている。各々のセル６２は、表面（第１面）６２ｂと、表面（第２面）６２ａと、を有する。表面６２ｂには、波長変換層８０で波長変換され、表面８０ａから射出された蛍光（光）ＹＬが入射する。表面６２ａから、蛍光ＹＬが波長変換装置５１の外部且つ青色光ＢＬ_Ｓが入射した側に射出される。各々のセル６２は、例えばサファイア、アルミナ、ＹＡＧ、石英等の高熱伝導率と、少なくとも青色光ＢＬ_Ｓ及び蛍光ＹＬに対して高透過性とを有する材料によって形成されている。セル６２が高熱伝導率且つ高透過性を有する材料で形成されていることによって、波長変換層８０における波長変換時に生じる熱ＴＨがセル６２を通して波長変換装置５１の外部に効率良く放出される。また、波長変換層８０から射出された蛍光ＹＬが表面６２ａから高効率に射出されるとともに、青色光ＢＬ_Ｓが波長変換層８０に対して高効率で入射する。

図５は、青色光ＢＬ_Ｓの進行方向に沿って平面視したときに、光学アレイ層６０に対して略円形状を有する青色光ＢＬ_Ｓが入射する様子を示す平面図である。図６は、平面視したときに、図５の青色光ＢＬ_Ｓが波長変換層８０に対して入射する様子を示す平面図である。図７は、図６に示すように青色光ＢＬ_Ｓは波長変換装置５１に入射した場合に、蛍光ＹＬが射出される様子を示す平面図である。図５及び図６に示すように、各々のセル６２は、青色光ＢＬ_Ｓの進行方向すなわち光軸ＡＸ２に沿って見た平面視において、正方形状に形成されている。図３及び図４に示すセル６２の高さ方向Ｈの寸法ｈ_６２は、図５及び図６に示すセル６２の平面視での寸法ｗ_６２よりも大きい。セル６２の寸法ｗ_６２は、セル６２の高さ方向Ｈに直交する面内での寸法であり、青色光ＢＬ_Ｓの進行方向及び光軸ＡＸ２に直交する面内での寸法である。セル６２の高さ方向Ｈの寸法ｈ_６２は、セル６２の平面視での寸法ｗ_６２の例えば１．０倍から１．５倍の大きさを有する。

第１実施形態の波長変換装置５１では、光学アレイ層６０における複数のセル６２同士の間に、誘電体膜６６が介在している。誘電体膜６６は、例えば銀（Ａｇ）、Ａｌを含む反射材料によって形成されていてもよく、適切な複数の誘電体を交互に積層した誘電体多層膜等によって形成されていてもよい。

光学アレイ層６０は、複数のセル６２の表面６２ｂから表面６２ａにかけて、表面６０ａ、６０ｂ上で互いに隣り合うセル６２、６２の界面で、青色光ＢＬ_Ｓ及び蛍光ＹＬを反射する反射面６８を有する。すなわち、反射面６８は、互いに隣り合うセル６２同士の間に配置された誘電体膜６６の側面６６ｃ、６６ｄで構成されている。セル６２から反射面６８に入射する青色光ＢＬ_Ｓ及び蛍光ＹＬは、反射面６８によって正反射される。

図３では、波長変換装置５１における青色光ＢＬ_Ｓ及び蛍光ＹＬの方向成分ごとの伝搬の様子及び熱流束の動きが各種矢印によって示されている。一方で、図４では、青色光ＢＬ_Ｓ及び蛍光ＹＬの各々の全体すなわち光束としての伝搬の様子が示されている。図３に示すように、波長変換部１００の外部、すなわち図３及び図４において波長変換部１００の上方から波長変換層８０に入射する青色光ＢＬ_Ｓのうち、青色光成分ＢＬ_Ｓ１１の進路は、高さ方向Ｈに対してなす角度が小さく、且つ反射面６８に当たらない。そのため、青色光成分ＢＬ_Ｓ１１は、反射面６８によって反射されずに光学アレイ層６０を通って、波長変換層８０に入射する。一方、上述のように波長変換層８０に入射する青色光ＢＬ_Ｓのうち、青色光成分ＢＬ_Ｓ１２の進路は、セル６２内で反射面６８に当たる。そのため、青色光成分ＢＬ_Ｓ１２は、反射面６８によって反射されつつ、光学アレイ層６０を通って、波長変換層８０に入射する。同様に、波長変換層８０から波長変換部１００の外部に射出される蛍光ＹＬのうち、蛍光成分ＹＬ１１の進路は、高さ方向Ｈに対してなす角度が小さく、且つ反射面６８に当たらない。そのため、蛍光成分ＹＬ１１は、反射面６８によって反射されずに光学アレイ層６０を通って、波長変換部１００の外部に射出される。一方、波長変換層８０から波長変換部１００の外部に射出される蛍光ＹＬのうち、蛍光成分ＹＬ１２の進路は、セル６２内で反射面６８に当たる。そのため、蛍光成分ＹＬ１２は、反射面６８によって反射されつつ、光学アレイ層６０を通って、波長変換部１００の外部に射出される。

青色光ＢＬ_Ｓ及び蛍光ＹＬの各成分がセル６２内で反射面６８によって反射される回数は、光軸ＡＸ２に対する青色光ＢＬ_Ｓ及び蛍光ＹＬの各成分の進行方向のなす角度によって決まる。青色光ＢＬ_Ｓ及び蛍光ＹＬの各成分の進行方向が光軸ＡＸ２に対してなす角度が大きくなる程、反射面６８によって反射される回数が多くなる。

上述のように、第１実施形態の波長変換装置５１は、青色光ＢＬ_Ｓを蛍光ＹＬに波長変換する波長変換層８０と、波長変換層８０で波長変換された蛍光ＹＬが入射する表面６２ｂと、蛍光ＹＬを射出する表面６２ａとを有する複数のセル６２からなる光学アレイ層６０と、を備える。光学アレイ層６０は、高さ方向Ｈで表面６２ｂから表面６２ａにかけて、表面６２ａ、６２ｂ上で隣り合うセル６２、６２との界面で蛍光ＹＬを反射する反射面６８を有する。図５に示すように、例えば青色光ＢＬ_Ｓの進行方向及び光軸ＡＸ２に沿って平面視したときに、青色光ＢＬ_Ｓが円形状を有し、光学アレイ層６０の表面６０ａすなわち複数のセル６２の表面６２ａにおいて５個×５個の合計２５個のセル６２が占める領域内に入射する。その場合、図３及び図４を参照するとわかるように、光学アレイ層６０では青色光ＢＬ_Ｓが表面６０ａで重なるセル６２が占める領域内で進行する。

青色光ＢＬ_Ｓは、反射面６８で反射されることによって、表面６０ａで重なるセル６２が占める領域よりも外側のセル６２を通ることなく、表面６０ａでのビーム面積を略保持した状態で波長変換層８０に入射する。但し、図５及び図６に示すように、光学アレイ層６０のセル６２の表面６２ａにおいて平面視で少なくとも一部に入射した青色光ＢＬ_Ｓは、当該セル６２の全体に拡がる可能性があるため、青色光ＢＬ_Ｓは光学アレイ層６０の表面６０ａで重なった全てのセル６２に対してにじむ。つまり、図６に示すように、光学アレイ層６０の表面６０ｂ及び波長変換層８０の表面８０ａに照射される青色光ＢＬ_Ｓは、５個×５個の合計２５個のセル６２が占める矩形状の領域と重なる。

波長変換層８０で生成された蛍光ＹＬは、光学アレイ層６０で略保持された青色光ＢＬ_Ｓのビーム面積と同程度のビーム面積で射出され、光学アレイ層６０の表面６０ｂで蛍光ＹＬと重なるセル６２が占める領域内で、青色光ＢＬ_Ｓとは反対の向きに進行する。図３及び図４を参照するとわかるように、蛍光ＹＬは、反射面６８で反射されることによって、表面６０ｂで重なるセル６２が占める領域よりも外側のセル６２を通ることなく、表面６０ｂでのビーム面積を略保持した状態で光学アレイ層６０から射出される。したがって、図７に示すように、波長変換層８０の表面８０ａ及び光学アレイ層６０の表面６０ａから射出される蛍光ＹＬは、５個×５個の合計２５個のセル６２が占める矩形状の領域と重なる。

第１実施形態の波長変換装置５１によれば、上述の光学アレイ層６０を備えるので、青色光ＢＬ_Ｓの少なくとも一部を光学アレイ層６０において当該少なくとも一部の青色光ＢＬ_Ｓが入射したセル６２の反射面６８で青色光成分ＢＬ_Ｓ１２を反射させつつ、光学アレイ層６０における青色光ＢＬ_Ｓの平面視領域を保持し、波長変換層８０に入射させることができる。このことによって、光学アレイ層６０を備えない場合に比べて、青色光ＢＬ_Ｓの平面視での拡がりが増大することによる波長変換層８０での波長変換効率の低下を抑えることができる。

また、第１実施形態の波長変換装置５１によれば、蛍光ＹＬが入射したセル６２の反射面６８で蛍光成分ＹＬ１２を反射させつつ、蛍光ＹＬの平面視での拡がりを抑え、波長変換層８０の表面８０ａから射出される蛍光ＹＬの平面視領域と、光学アレイ層６０の表面６０ａから射出される蛍光ＹＬの平面視領域とを略一致させることができる。このことによって、光学アレイ層６０を備えない場合に比べて、蛍光ＹＬの平面視での拡がりが増大することによる蛍光ＹＬの利用効率の低下を抑えることができる。

第１実施形態の波長変換装置５１では、反射面６８は誘電体膜６６の側面６６ｃ、６６ｄで構成されている。そのため、反射面６８に入射する青色光ＢＬ_Ｓ及び蛍光ＹＬを高効率に反射し、セル６２内を導光することができる。その結果、青色光ＢＬ_Ｓ及び蛍光ＹＬの損失を抑えることができる。

第１実施形態の波長変換装置５１では、反射面６８が拡散反射面であってもよい。例えば、反射面６８に青色光ＢＬ_Ｓ及び蛍光ＹＬの各波長に対応して設計された微細な凹凸が形成されていてもよい。反射面６８が拡散反射面を含むことによって、青色光ＢＬ_Ｓ及び蛍光ＹＬの進行方向及び光軸ＡＸ２に対する指向性を高めることができる。

なお、第１実施形態の波長変換装置５１では、反射面６８の構成する材料は、誘電体膜６６に限定されず、セル６２との界面によって反射面６８を形成し、セル６２を構成する材料との屈折率差によって青色光ＢＬ_Ｓ及び蛍光ＹＬを反射可能な材料或いは媒質であればよい。言い換えれば、反射面６８の構成する材料或いは媒質として、セル６２を構成する材料との屈折率、青色光ＢＬ_Ｓ及び蛍光ＹＬの各ピーク波長に応じて、適当な屈折率を有する材料或いは媒質を採用することができる。また、反射面６８において青色光成分ＢＬ_Ｓ１２及び蛍光成分ＹＬ１２が全反射するように、反射面６８の構成する材料或いは媒質が選定されてもよい。この構成によれば、青色光ＢＬ_Ｓをより高効率に波長変換層８０に入射させるとともに、蛍光ＹＬをより高効率に光学アレイ層６０から射出させることができる。光学アレイ層６０のセル６２の材料として前述のサファイア等を用いた場合、光学アレイ層６０の屈折率は１．７程度である。

第１実施形態の波長変換装置５１では、光学アレイ層６０の表面６０ａ、６０ｂ上で互いに隣り合うセル６２、６２間に空気層を備え、セル６２と当該空気層との屈折率差によってセル６２の側面（界面）６２ｃ、６２ｄで青色光ＢＬ_Ｓ及び蛍光ＹＬを反射させてもよい。このことによって、青色光ＢＬ_Ｓ及び蛍光ＹＬの進行方向及び光軸ＡＸ２に対する指向性を高めることができる。また、セル６２が空気層を介して波長変換装置５１の外気に触れる表面積が増えるため、波長変換装置５１の放熱性を向上させ、波長変換層８０における蛍光ＹＬの生成時に生じる熱ＴＨに起因する温度上昇を抑制することができる。

第１実施形態の波長変換装置５１は、上述のように波長変換層８０の光学アレイ層６０が対向する表面８０ａとは反対側の表面８０ｂに反射層９０を備える。青色光ＢＬ_Ｓは、光学アレイ層６０を介して波長変換層８０に入射する。波長変換層８０の表面８０ｂから射出された蛍光ＹＬは、反射層９０で反射され、波長変換層８０を通って光学アレイ層６０に入射する。第１実施形態の波長変換装置５１では、光学アレイ層６０を用いて、光学アレイ層６０から波長変換層８０に入射する青色光（光）ＢＬ_Ｓの実質的な照射領域を、当該照射領域と平面視で重なるセル６２が占める領域に略一致させる。そのため、第１実施形態の波長変換装置５１によれば、波長変換層８０が射出する蛍光ＹＬの照射領域の平面視での拡がり及び蛍光ＹＬの拡散を抑え、光学アレイ層６０から射出される蛍光ＹＬの拡散を抑制することができる。その結果、従来の波長変換装置に比べて、第１実施形態の波長変換装置５１における波長変換効率の低下を抑えることができる。

［第２実施形態］
次いで、本発明の第２実施形態について、図８～図１０を用いて説明する。
第２実施形態以降の実施形態において、第１実施形態等の前述の実施形態と共通する構成には、前述の実施形態の当該構成と同じ符号を付し、その説明を省略する。

光源装置２Ａに替えて図８に示す光源装置２Ｂを備えること以外は、第２実施形態のプロジェクターは、第１実施形態のプロジェクター１と同様の構成を備える。図８は、第２実施形態のプロジェクターが備える光源装置２Ｂの概略構成図である。

（光源装置）
図８に示すように、第２実施形態の光源装置２Ｂは、発光部１２と、インテグレーター光学系３１と、偏光変換素子３２と、重畳レンズ３３Ａと、を備える。

発光部１２は、アレイ光源２０と、コリメーター光学系２２と、集光光学系４２と、ダイクロイック膜４５と、第２実施形態の波長変換装置５２と、ピックアップ光学系１６０と、を備える。アレイ光源２０と、コリメーター光学系２２と、集光光学系４２と、波長変換装置５２と、ピックアップ光学系１６０とは、光軸ＡＸ２上に順次並んで配置されている。

アレイ光源２０は、固体光源としての複数の半導体レーザー（励起光源）２１を備える。複数の半導体レーザー２１は、光軸ＡＸ２と直交する面内においてアレイ状に配置されている。

集光光学系４２は、例えば１枚の凸レンズ４２Ａから構成されている。集光光学系４２は、アレイ光源２０から射出される白色光ＢＬの光軸ＡＸ２上に配置され、コリメーター光学系２２によって平行光に変換された励起光ＥＬとしての青色光ＢＬを波長変換装置５２に集光させる。

波長変換装置５２は、アレイ光源２０から射出される青色光ＢＬの一部を透過させ、残りの青色光ＢＬを蛍光ＹＬに変換する機能を有する。波長変換装置５２は、残りの青色光Ｂを吸収して赤色光及び緑色光を含む黄色の蛍光ＹＬを射出する蛍光材料を含んでいる。蛍光ＹＬの発光強度のピーク波長は、例えば約５５０ｎｍである。

ダイクロイック膜４５は、波長変換装置５２における白色光ＢＬの入射側に設けられている。ダイクロイック膜４５は、青色光ＢＬを透過し、蛍光ＹＬを反射する。蛍光ＹＬと波長変換装置５２とを透過した青色光ＢＬとが合成されることによって白色光ＷＬが生成される。

ピックアップ光学系１６０は、例えばピックアップレンズ１６２とピックアップレンズ１６４とを備える。ピックアップ光学系１６０は、波長変換装置５２から射出される白色光ＷＬを取り込むとともに、略平行光に変換してインテグレーター光学系３１に向けて射出する。インテグレーター光学系３１は、例えば、レンズアレイ３１Ｃ、レンズアレイ３１Ｄを備える。レンズアレイ３１Ｃ、３１Ｄの各々では、光軸ＡＸ２に直交する方向に沿って複数のマイクロレンズが配列されている。

インテグレーター光学系３１に入射した白色光ＷＬは、偏光変換素子３２に入射する。偏光変換素子３２は、非偏光の蛍光ＹＬを含む白色光ＷＬを直線偏光に変換する。偏光変換素子３２を透過した白色光ＷＬは、重畳レンズ３３Ａとインテグレーター光学系３１との協同によって、被照明領域における照度の分布が均一化された白色光ＷＬを生成する。すなわち、光源装置２Ｂは、第２実施形態のプロジェクターの照明光としての白色光ＷＬを生成する。

第２実施形態の光源装置２Ｂでは、光軸ＡＸ２に沿って概ね直線的に光学系を構成可能であり、光学系の組み立て及び設計を容易に行うことができる。

（波長変換装置）
図９は、第２実施形態の波長変換装置５２の断面図である。波長変換装置５２は、第１実施形態の波長変換装置５１の反射層９０を備えず、反射層９０に替えて光学アレイ層（入射側光学アレイ層）７０を備える。つまり、波長変換装置５２は、光学アレイ層６０と、波長変換層８０と、光学アレイ層７０と、を備える。光学アレイ層６０、波長変換層８０及び光学アレイ層７０は、波長変換装置５２において青色光ＢＬを吸収して蛍光ＹＬを生成する波長変換部１００を構成している。

光学アレイ層７０は、複数のセル７２から構成されている。各々のセル７２は、表面（第３面）７２ｂと、表面（第４面）７２ａと、を有する。表面７２ｂには、図８を参照して説明した集光光学系４２から射出された青色光（励起光）ＢＬが集光状態で入射する。表面７２ａから、セル７２を伝搬した青色光ＢＬが射出される。各々のセル７２は、セル６２と同様に、例えばサファイア、アルミナ、ＹＡＧ、石英等の高熱伝導率と、少なくとも青色光ＢＬ及び蛍光ＹＬに対して高透過性とを有する材料によって形成されている。セル７２が高熱伝導率且つ高透過性を有する材料で形成されていることによって、波長変換層８０における波長変換時に生じる熱ＴＨがセル６２のみならずセル７２を通して波長変換装置５２の外部に効率良く放出される。波長変換装置５２では、波長変換層８０から射出された蛍光ＹＬが表面６２ｂから光学アレイ層６０に入射し、表面６０ａから高効率に射出される。

青色光ＢＬの進行方向に沿って平面視したときに、各々のセル７２は、例えば正方形状に形成されている。セル７２の高さ方向Ｈの寸法ｈ_７２は、セル７２の平面視での寸法ｗ_７２よりも大きい。セル７２の寸法ｗ_７２は、セル７２の高さ方向Ｈに直交する面内での寸法であり、青色光ＢＬの進行方向及び光軸ＡＸ２に直交する面内での寸法である。セル７２の高さ方向Ｈの寸法ｈ_７２は、セル７２の平面視での寸法ｗ_７２の例えば１．２倍から２．０倍の大きさを有する。また、波長変換装置５２では、セル７２の平面視での寸法ｗ_７２は、セル６２の平面視での寸法ｗ_６２と略同等である。

波長変換装置５２では、光学アレイ層７０における複数のセル７２同士の間に、誘電体膜７６が介在している。誘電体膜７６は、誘電体膜６６と同様に、Ａｇ、Ａｌを含む反射材料によって形成されていてもよく、適切な複数の誘電体を交互に積層した誘電体多層膜等によって形成されていてもよい。

光学アレイ層７０は、複数のセル７２の表面７２ｂから表面７２ａにかけて、表面７０ａ、７０ｂ上で互いに隣り合うセル７２、７２の界面で、青色光ＢＬを反射する反射面７８を有する。すなわち、反射面７８は、互いに隣り合うセル７２同士の間に配置された誘電体膜７６の側面７６ｃ、７６ｄで構成されている。セル７２から反射面７８に入射する青色光ＢＬは、反射面７８によって正反射される。

波長変換部１００の外部、すなわち図９において波長変換部１００の下方から波長変換層８０に入射する青色光ＢＬのうち、進路が高さ方向Ｈに対してなす角度が小さく、且つ反射面７８に当たらない青色光成分は、反射面７８によって反射されずに光学アレイ層７０を通って、波長変換層８０に入射する。一方、上述のように波長変換層８０に入射する青色光ＢＬのうち、進路がセル７２内で反射面７８に当たる青色光成分は、反射面７８によって反射されつつ、光学アレイ層７０を通って、波長変換層８０に入射する。

青色光ＢＬ_Ｓの成分がセル７２内で反射面７８によって反射される回数は、光軸ＡＸ２に対する青色光ＢＬの成分の進行方向のなす角度によって決まる。青色光ＢＬの成分の進行方向が光軸ＡＸ２に対してなす角度が大きくなる程、反射面７８によって反射される回数が多くなる。

上述のように、第２実施形態の波長変換装置５２は、波長変換層８０の表面８０ｂに青色光ＢＬを入射させる光学アレイ層７０を第１実施形態の光学アレイ層６０とは別に備える。光学アレイ層７０は、青色光ＢＬが入射する表面７０ｂと、入射した青色光ＢＬを射出する表面７０ａとを有する複数のセル７２からなり、表面７０ｂから表面７０ａにかけて、表面７０ａ、７０ｂ上で互いに隣り合うセル７２、７２との界面で光を反射する反射面７８を有する。青色光ＢＬは、光学アレイ層７０を介して波長変換層８０に入射し、波長変換により生成された蛍光ＹＬは光学アレイ層６０に入射する。

上述の構成を備える波長変換装置５２において、光学アレイ層７０では、青色光ＢＬが表面７０ｂで重なるセル７２が占める領域内で進行する。青色光ＢＬの少なくとも一部の成分は、反射面７８で反射されることによって、表面７０ｂで重なるセル７２が占める領域よりも外側のセル７２を通ることなく、表面７０ｂでのビーム面積及び照射領域を略保持した状態で波長変換層８０に入射する。但し、第１実施形態における青色光ＢＬ_Ｓのにじみと同様に、光学アレイ層７０のセル７２の表面７２ｂにおいて平面視で少なくとも一部に入射した青色光ＢＬは、当該セル７２の全体に拡がる可能性がある。つまり、青色光ＢＬは、光学アレイ層７０の表面７０ｂで重なった全てのセル７２に対してにじむ。

波長変換装置５２において、波長変換層８０で生成された蛍光ＹＬは、光学アレイ層７０で略保持された青色光ＢＬのビーム面積と同程度のビーム面積及び照射領域で射出され、光学アレイ層６０の表面６０ｂで蛍光ＹＬと重なるセル６２が占める領域内で、青色光ＢＬの波長変換層８０への入射方向と同じ向きに進行する。蛍光ＹＬは、表面６０ｂで重なるセル６２が占める領域よりも外側のセル６２を通ることなく、表面６０ｂでのビーム面積を略保持した状態で光学アレイ層６０から射出される。

第２実施形態の波長変換装置５２によれば、上述の光学アレイ層６０、７０を備えるので、青色光ＢＬの少なくとも一部を光学アレイ層７０において当該少なくとも一部の青色光ＢＬが入射したセル７２の反射面７８で反射させつつ、光学アレイ層７０における青色光ＢＬの平面視領域を保持し、波長変換層８０に入射させることができる。このことによって、光学アレイ層７０を備えない場合に比べて、青色光ＢＬの平面視での拡がりが増大することによる波長変換層８０での波長変換効率の低下を抑えることができる。

また、第２実施形態の波長変換装置５２によれば、蛍光ＹＬが入射したセル６２の反射面６８で蛍光成分ＹＬ１２を反射させつつ、蛍光ＹＬの平面視での拡がりを抑え、波長変換層８０の表面８０ａから射出される蛍光ＹＬの平面視領域と、光学アレイ層６０の表面６０ａから射出される蛍光ＹＬの平面視領域とを略一致させることができる。このことによって、光学アレイ層６０を備えない場合に比べて、蛍光ＹＬの平面視での拡がりが増大することによる蛍光ＹＬの利用効率の低下を抑えることができる。また、第２実施形態の波長変換装置５２によれば、光学アレイ層７０で青色光ＢＬの平面視での拡散を抑制することができる。

第２実施形態の波長変換装置５２では、第１実施形態の波長変換装置５１と共通する構成についての変形例と同様の変形例が挙げられ、それらの変形例について第１実施形態の波長変換装置５１と同様の作用効果が得られる。

また、第２実施形態の波長変換装置５２の変形例として、図１０に示す波長変換装置５３が挙げられる。図１０は、第２実施形態の変形例の波長変換装置５３の断面図である。図１０に示すように、波長変換装置５３では、光学アレイ層６０のセル６２の平面視での寸法（セルの大きさ）ｗ_６２は、光学アレイ層６０よりも青色光ＢＬの入射側に配置されている光学アレイ層７０のセル７２の平面視での寸法（セルの大きさ）ｗ_７２よりも小さい。第２実施形態の変形例の波長変換装置５３によれば、励起光ＥＬとしての青色光ＢＬよりも蛍光ＹＬの光軸ＡＸ２に平行な方向での指向性を高めることができる。

［その他の実施形態］
次いで、上述の第１実施形態及び第２実施形態の波長変換装置５１、５２の光学アレイ層６０、及び第２実施形態の波長変換装置５２、当該変形例の波長変換装置５３の光学アレイ層７０に共通する変形例について説明する。

図１１及び図１２は、光学アレイ層６０の第１変形例及び第２変形例の平面図である。光学アレイ層６０のセル６２の平面視形状は、上述の各実施形態で例示した正方形状に限定されない。図１１に示すように、セル６２の平面視形状は、正六角形状であってもよい。図１２に示すように、セル６２の平面視形状は、正方形の一対角線で分割した二等辺三角形状であってもよい。セル６２の平面視形状が正六角形状である場合、寸法ｗ_６２は、正六角形の直径で表される。セル６２の平面視形状が二等辺三角形状である場合、寸法ｗ_６２は、二等辺三角形の二辺の各々の長さで表される。セル６２の平面視形状は、正方形状や、図１１及び図１２に例示した正六角形状及び二等辺三角形状以外の任意の形状であってもよく、前述の励起光ＥＬとしての青色光ＢＬ_Ｓ、ＢＬのにじみの発生を考慮し、所望の蛍光ＹＬの平面視形状を形成するように適宜設定されることが好ましい。

図１３から図１５は、光学アレイ層６０の第３変形例から第５変形例の斜視図である。図１３及び図１４に示すように、セル６２は、柱状構造体であってもよい。セル６２が柱状構造体である場合、セル６２の高さ方向Ｈの寸法ｈ_６２は、セル６２の平面視での寸法ｗ_６２の例えば２．０倍から１０．０倍の大きさを有する。このようにセル６２が柱状構造体であることによって、青色光ＢＬ_Ｓ、ＢＬや蛍光ＹＬにおけるセル６２の高さ方向Ｈに平行な方向への指向性を高めることができる。その結果、波長変換装置における波長変換効率の低下を抑えることができる。

図１４に示すように、セル６２が柱状構造体であって、且つ複数のセル６２同士が互いに離間していてもよい。この構成によれば、セル６２が柱状構造体ではない場合に比べて空気層を介して波長変換装置５１の外気に触れる表面積がさらに増えるため、波長変換装置の放熱性を向上させ、波長変換層８０で生じる熱ＴＨに起因する温度上昇を抑制することができる。

また、図１５に示すように、光学アレイ層６０では、柱状構造体である複数のセル６２が、励起光ＥＬの進行方向すなわち高さ方向Ｈで所定の高さ間隔ごとに軸芯方向を、励起光ＥＬの進行方向に沿った平面視で９０°回転して積層されていてもよい。図１５に示す光学アレイ層６０によれば、平面視したときに高さ方向Ｈで互いに重なる複数のセル６２の部分同士が２次的なセルとして機能し、セル６２内を伝搬する青色光ＢＬ_Ｓ、ＢＬや蛍光ＹＬの照射領域の拡がりが高さ方向Ｈに直交する平面内において互いに９０°をなす二方向で交互に抑制される。このことによって、光学アレイ層における励起光ＥＬや蛍光ＹＬの平面視での照射領域を保持し、波長変換層８０に入射させる、或いは波長変換層８０から射出させることができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。また、複数の実施形態の構成要素は適宜組み合わせ可能である。

例えば、上述の第２実施形態では、所謂透過型の波長変換装置５２について説明したが波長変換装置５２は、不図示の回転ホイールの周面上に配置されていてもよい。すなわち、本発明の光源装置の構成は特に限定されず、本発明の光源装置は、少なくとも励起光ＷＬを射出する励起光源と本発明の波長変換装置とを備える。

上述の実施形態では、本発明による光源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。本発明による光源装置は、照明器具や自動車のヘッドライト、ヘッドマウントディスプレイ等にも適用することができる。

本発明の態様の波長変換装置は、以下の構成を有していてもよい。
本発明の一つの態様の波長変換装置は、励起光を波長変換する波長変換層と、波長変換層で波長変換された光が入射する第１面と、光を射出する第２面とを有する複数のセルからなる光学アレイ層と、を備え、光学アレイ層は、第１面から第２面にかけて隣り合うセルとの界面で光を反射する反射面を有する。

本発明の一つの態様の波長変換装置において、反射面は誘電体膜で構成されていてもよい。

本発明の一つの態様の波長変換装置において、反射面は拡散反射面を含んでもよい。

本発明の一つの態様の波長変換装置において、隣り合うセル間に空気層が形成され、セルと前記空気層との屈折率差によって光はセルと空気層との界面で反射してもよい。

本発明の一つの態様の波長変換装置において、セルの高さ方向の寸法はセルの高さ方向に直交する面内での寸法よりも大きくてもよい。

本発明の一つの態様の波長変換装置において、前記複数のセルは互いに離間していてもよい。

本発明の一つの態様の波長変換装置において、波長変換層の光学アレイ層が対向する対向面とは反対側の面に反射層を備え、励起光は光学アレイ層を介して波長変換層に入射し、反射層で波長変換された光は光学アレイ層に入射する。

本発明の一つの態様の波長変換装置において、波長変換層の光学アレイ層が対向する対向面とは反対側の面に励起光を入射させる入射側光学アレイ層を備え、入射側光学アレイ層は、前記励起光が入射する第３面と、入射した励起光を射出する第４面とを有する複数のセルからなり、前記第３面から前記第４面にかけて隣り合うセルとの界面で光を反射する反射面を有し、励起光は、入射側光学アレイ層を介して波長変換層に入射し、波長変換された光は光学アレイ層に入射してもよい。

本発明の一つの態様の波長変換装置において、光学アレイ層のセルの大きさは入射側光学アレイ層のセルの大きさよりも小さくてもよい。

本発明の一つの態様の光源装置は、以下の構成を有していてもよい。
本発明の一つの態様の光源装置は、励起光源と、本発明の上記態様の光源装置と、を備え、前記励起光源から射出された励起光が波長変換装置の波長変換層に照射される。

本発明の一つの態様のプロジェクターは、以下の構成を有していてもよい。
本発明の一つの態様のプロジェクターは、本発明の上記態様の光源装置と、光源装置からの光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、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。

１…プロジェクター、２、２Ａ、２Ｂ…光源装置、１１、１２…光源装置、５０、５１、５２、５３…波長変換装置、ＥＬ…励起光、ＢＬ、ＢＬ_Ｓ…青色光、ＹＬ…蛍光

Claims (9)

1. 励起光を波長変換する波長変換層と、
   前記波長変換層で波長変換された光が入射する第１面と、前記光を射出する第２面とを
   有する複数のセルからなる光学アレイ層と、
   を備え、
   前記光学アレイ層は、前記第１面から前記第２面にかけて隣り合う前記セルとの界面で
   前記光を反射する反射面を有し、
   前記波長変換層の前記光学アレイ層が対向する対向面とは反対側の面に前記励起光を入
   射させる入射側光学アレイ層を備え、
   前記入射側光学アレイ層は、前記励起光が入射する第３面と、入射した前記励起光を射
   出する第４面とを有する複数のセルからなり、前記第３面から前記第４面にかけて隣り合
   うセルとの界面で光を反射する反射面を有し、
   前記励起光は、前記入射側光学アレイ層を介して前記波長変換層に入射し、波長変換さ
   れた光は前記光学アレイ層に入射する、
   波長変換装置。
2. 前記反射面は誘電体膜で構成されている、
   請求項１に記載の波長変換装置。
3. 前記反射面は拡散反射面を含む、
   請求項１に記載の波長変換装置。
4. 隣り合う前記セル間に空気層が形成され、
   前記セルと前記空気層との屈折率差によって前記光は前記セルと前記空気層との界面で
   反射する、
   請求項１に記載の波長変換装置。
5. 前記セルの高さ方向の寸法は前記セルの前記高さ方向に直交する面内での寸法よりも大
   きい、
   請求項１から請求項４の何れか一項に記載の波長変換装置。
6. 前記複数のセルは互いに離間している、
   請求項５に記載の波長変換装置。
7. 前記光学アレイ層のセルの大きさは前記入射側光学アレイ層のセルの大きさよりも小さ
   い、
   請求項１に記載の波長変換装置。
8. 励起光源と、
   請求項１から請求項７の何れか一項に記載の波長変換装置と、
   前記励起光源から射出された励起光が前記波長変換装置の波長変換層に照射される、
   光源装置。
9. 請求項８に記載の光源装置と、
   前記光源装置からの光を画像情報に応じて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。

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