蛍光体ホイールおよびプロジェクター
【課題】蛍光体が高温になるのを抑えて、蛍光への変換効率の低下を抑えることができる蛍光体ホイールを提供すること。
【解決手段】本発明の蛍光体ホイール１は、所定の回転軸５を中心に回転可能とされた蛍光体ホイールであって、光を透過させる基板と、基板の表面に塗布された蛍光体３と、蛍光体を透過する光の光路を避けるように、蛍光体よりも回転軸側である内側、および蛍光体よりも回転軸の反対側である外側の少なくとも一方に貼り付けられた放熱板６，７と、を備える。
【解決手段】本発明の蛍光体ホイール１は、所定の回転軸５を中心に回転可能とされた蛍光体ホイールであって、光を透過させる基板と、基板の表面に塗布された蛍光体３と、蛍光体を透過する光の光路を避けるように、蛍光体よりも回転軸側である内側、および蛍光体よりも回転軸の反対側である外側の少なくとも一方に貼り付けられた放熱板６，７と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光体ホイールおよびプロジェクター、特にレーザー光を励起させて蛍光を発する蛍光体ホイールの技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プロジェクターの高性能化に関して、広色域かつ高効率な光源としてレーザーが注目されている。例えば特許文献１には、Ｂ光用のレーザーと、レーザー光によって蛍光体を励起させることでＧ光及びＲ光を蛍光として発生させるカラーホイールとにより、Ｒ、Ｇ、Ｂの照明光を得る技術が提案されている。
【０００３】
しかしながら、高出力を得るために、蛍光体に照射される照射光の出力を高めることで、蛍光体の発熱量が増大してしまい、蛍光体が高温になってしまう。蛍光体が高温になると、蛍光への変換効率が低下し、明るさが低下してしまう。そこで、例えば特許文献２のように、カラーホイールにフィンを設けて、蛍光体の冷却を図ることも考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２７７５１６号公報
【特許文献２】特開２００６−６４７８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、カラーホイールにフィンを設けても、カラーホイールの回転に伴って空気が流動するにすぎず、あまり冷却効果を期待することができないという問題がある。
【０００６】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、蛍光体が高温になるのを抑えて、蛍光への変換効率の低下を抑えることができる蛍光体ホイール、およびその蛍光体ホイールを用いたプロジェクターを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、所定の回転軸を中心に回転可能とされた蛍光体ホイールであって、光を透過させる基板と、基板の表面に塗布された蛍光体と、蛍光体を透過する光の光路を避けるように、蛍光体よりも回転軸側である内側、および蛍光体よりも回転軸の反対側である外側の少なくとも一方に貼り付けられた放熱板と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
基板には、放熱板が貼り付けられているため、基板と蛍光体で蛍光体ホイールを構成するよりも、蛍光体ホイール全体の熱伝導率を高めることができる。これにより、蛍光体で発生した熱を、蛍光体からより離れた位置まで伝導させることができ、蛍光体の冷却効率の向上を図ることができる。また、蛍光体を透過する光の光路を避けるように放熱板が設けられているので、放熱板が光の透過の障害になりにくい。
【０００９】
また、本発明の好ましい態様としては、蛍光体が塗布された面に放熱板が貼り付けられることが望ましい。蛍光体が塗布された面に放熱板が貼り付けられるので、蛍光体と放熱板との距離を近づけることができ、蛍光体と放熱板との間の熱抵抗を低減させることができる。したがって、蛍光体から放熱板へと熱が伝わりやすくなり、蛍光体の冷却効率の向上を図ることができる。
【００１０】
また、本発明の好ましい態様としては、蛍光体と放熱板とが接するように設けられていることが望ましい。蛍光体と放熱板とを接触させることで、蛍光体と放熱板との間の熱抵抗をより一層低減させることができ、蛍光体の冷却効率のより一層の向上を図ることができる。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様としては、放熱板の厚さよりも蛍光体の厚さのほうが大きくなるように蛍光体が塗布されることが望ましい。蛍光体は、その厚さに高い精度が要求される場合がある。このような場合、蛍光体は、基板上に塗布された後で、型枠などを押し付けられて、その形状や厚みが整形される。ここで、蛍光体を放熱板よりも厚く形成しているので、型枠の押し付けが容易となり、蛍光体を整形しやすくすることができる。
【００１２】
また、蛍光体のうち、放熱板を覆う部分は、蛍光体を透過する光の光路から外れるため、厚さのばらつきがある程度許容される。したがって、蛍光体の外周部や内周部で、型枠と蛍光体との間に隙間などができても、光路となる部分の厚さには影響がほとんどないため、不良品になりにくく、歩留まりの向上にも寄与できる。
【００１３】
また、本発明の好ましい態様としては、蛍光体よりも外側に貼り付けられる放熱板は、基板よりも外側に張り出すような大きさで形成されていることが望ましい。外側に貼り付けられる放熱板が、基板よりも外側に張り出すような大きさで形成されるので、放熱板が空気に触れる面積を増やして、放熱効率を高めることができる。これにより、蛍光体の冷却効率の向上を図ることができる。
【００１４】
また、蛍光体ホイールは、内側部分よりも外側部分のほうが回転する際の速度が大きくなる。また、外側部分に張り出させるほうが、内側部分に張り出させるよりも張り出し部分の面積を大きく形成しやすい。したがって、外側に貼り付けられる放熱板に、より多くの空気を触れさせることができ、放熱板からの放熱効率をより一層向上させて、蛍光体の冷却効率の向上を図ることができる。
【００１５】
また、本発明の好ましい態様としては、放熱板には、突起部が形成されていることが望ましい。放熱板に突起が形成されることで、放熱板の放熱面積を増やすことができる。これにより、蛍光体から伝わる熱の放熱効率を向上させ、蛍光体の冷却効率を向上させることができる。
【００１６】
また、本発明の好ましい態様としては、突起部は、蛍光体ホイールの回転方向に沿って延びる形状で形成されることが望ましい。蛍光体ホイールの回転方向に延びる形状で突起が形成されているので、蛍光体ホイールを回転させる際の空気抵抗の増加を抑えることができ、蛍光体ホイールを回転させるモーターへの負荷を抑制することができる。
【００１７】
また、本発明の好ましい態様としては、突起部は、蛍光体ホイールの回転方向における前方側が尖るように形成されていることが望ましい。蛍光体ホイールの回転方向における前方側が尖った形状となるように突起が形成されているので、空気抵抗の増加をより一層抑えることができ、蛍光体ホイールを回転させるモーターへの負荷もより一層抑制することができる。
【００１８】
また、本発明の好ましい態様としては、放熱板は、蛍光体の内側と外側の両方に設けられ、蛍光体の内側に設けられた放熱板と蛍光体の外側に設けられた放熱板とをつなぐ複数のリブをさらに備え、基板は、複数に分割されて、放熱板とリブとで形成される開口を塞ぐように設けられることが望ましい。
【００１９】
基板が、複数に分割されて、放熱板とリブとで形成される開口を塞ぐように形成されるので、基板を小型に形成することができる。これにより、基板の使用量を減らすことができ、蛍光体ホイールの製造コストを抑制することができる。
【００２０】
また、本発明の好ましい態様としては、基板は、熱伝導率の異方性を持ち、熱伝導率の高い軸が回転軸を中心とした放射線と略平行となるように設けられることが望ましい。基板の熱伝導率の高い軸が、蛍光体ホイールの回転軸を中心とする放射線と略平行となるように配置されるので、基板の内側や外側に配置された放熱板に、基板を介して熱が伝わりやすくなり、蛍光体の冷却効率の向上を図ることができる。
【００２１】
また、本発明の好ましい態様としては、基板は、熱伝導率の異方性を持ち、熱伝導率の高い軸が回転軸と略平行となるように設けられることが望ましい。熱伝導率の高い軸が回転軸と略平行となるように基板が配置されるので、基板の面内での温度の偏りを抑えることができる。これにより、蛍光体での温度の偏りも抑えることができ、蛍光体の一部で蛍光への変換効率が低下することを抑えて、安定して蛍光を得やすくすることができる。
【００２２】
また、本発明の好ましい態様としては、放熱板は、蛍光体の内側と外側の両方に設けられ、放熱板の間に形成される溝が、基板に向けて溝幅が狭くなるように形成されることが望ましい。蛍光体を整形するための型枠を、放熱板の間に形成された溝に挿入させて押し付ける場合、放熱板と型枠との隙間に蛍光体が入り込むことで、蛍光体の内周部や外周部が盛り上がってしまう場合がある。このように蛍光体に形成された盛り上がりが、蛍光体の厚さを均一化する上で障害となる場合がある。
【００２３】
一方、放熱板の間に形成される溝が、基板に向けて溝幅が狭くなる、すなわち、溝を構成する壁面が斜面になるので、蛍光体に形成された盛り上がり部分が光の光路に含まれにくくなる。このように光路から外れた部分では、厚さのばらつきが、ある程度許容されるため、蛍光体の内周部や外周部の盛り上がりが、蛍光体の厚さを均一化する上での障害となりにくく、歩留まりの向上に寄与することができる。
【００２４】
また、本発明の好ましい態様としては、放熱板の熱伝導率は、基板の熱伝導率の２０倍以上であることが望ましい。放熱板の熱伝導率を基板の熱伝導率の２０倍以上とすることで、蛍光体の温度上昇率を効果的に抑制することができる。
【００２５】
また、本発明のプロジェクターは、光を射出する光源と、光源から射出される光が入射する位置に設けられた上記蛍光体ホイールと、蛍光体ホイールから射出された光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、を備えることを特徴とする。冷却効率の向上により蛍光への変換効率の低下が抑えられた蛍光体ホイールを備えるので、信頼性を向上させて、高品質な画像を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明の実施例１に係る蛍光体ホイールの概略構成を示す外観斜視図である。
【図２】図２は、図１に示す蛍光体ホイールの横断面図である。
【図３】図３は、放熱板の熱伝導率と蛍光体の温度上昇量との関係を示す図である。
【図４】図４は、実施例１の変形例１に係る蛍光体ホイールの横断面図である。
【図５】図５は、実施例１の変形例２に係る蛍光体ホイールの横断面図である。
【図６】図６は、実施例１の変形例３に係る蛍光体ホイールの横断面図である。
【図７】図７は、実施例１の変形例４に係る蛍光体ホイールの横断面図である。
【図８】図８は、実施例１の変形例５に係る蛍光体ホイールの概略構成を示す外観斜視図である。
【図９】図９は、図８に示す蛍光体ホイールの横断面図である。
【図１０】図１０は、実施例１の変形例６に係る蛍光体ホイールの横断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施例２に係る蛍光体ホイールの概略構成を示す平面図である。
【図１２】図１２は、図１０に示す蛍光体ホイールの分解図である。
【図１３】図１３は、実施例２の変形例１に係る蛍光体ホイールの平面図である。
【図１４】図１４は、図１３に示す蛍光体ホイールの分解図である。
【図１５】図１５は、本発明の実施例３に係るプロジェクターの概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例１】
【００２８】
図１は、本発明の実施例１に係る蛍光体ホイールの概略構成を示す外観斜視図である。図２は、図１に示す蛍光体ホイールの横断面図である。
【００２９】
蛍光体ホイール１は、光源から射出された光を励起させて蛍光を発生させるためのものである。蛍光体ホイール１は、基板２、蛍光体３、放熱板４を備えて構成される。基板２は、円形の薄板形状を呈する。基板２は、透明部材で構成されており、光を透過する性質を有する。基板２には、例えば、ガラス、白板、石英、水晶、サファイア、ＹＡＧ（Ｙｔｔｒｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｇａｒｎｅｔ）などが用いられる。
【００３０】
基板２の中心には、円形の開口２ａが形成されている。開口２ａには、蛍光体ホイール１を回転させるためのモーター（図示せず）の駆動軸が挿入される。これにより、基板２の中心を通る回転軸５を中心に、基板２は回転可能とされる。
【００３１】
蛍光体３は、基板２の中心と同じ中心の環状形状で、基板２の表面に塗布される。蛍光体３は、例えば、蛍光物質をバインダー（樹脂材料）に混合させたものを、基板２の表面に塗布することで形成される。蛍光体３が塗布された環状部分を透過する光の一部は、蛍光体３によって励起され、蛍光を発生させる。
【００３２】
図示しない光源から、基板２に塗布された蛍光体３に向けてレーザー光などの光が照射される。ここで、蛍光体３のごく一部（例えば、１ｍｍ２程度）の領域に向けてレーザー光が照射される。そして、蛍光体ホイール１を、回転軸５を中心に回転させることで、蛍光体３の光が照射される領域が常に移動するように構成される。
【００３３】
放熱板４は、薄板形状を呈し、基板２の表面に貼り付けられる。放熱板４は、比較的熱伝導率の高い材質のもので構成され、例えばアルミニウム板や銅板が用いられる。放熱板４は、蛍光体３よりも回転軸５側（以下、内側という）に貼り付けられる内側放熱板６と、蛍光体３よりも回転軸５の反対側（以下、外側という）に貼り付けられる外側放熱板７とを有して構成される。
【００３４】
内側放熱板６には、基板２に形成された開口２ａと重なるように、円形の開口６ａが形成され、全体として環状形状を呈する。内側放熱板６に形成された開口６ａにも、モーターの駆動軸が挿入される。内側放熱板６は、蛍光体３を透過する光の光路を避けつつ、その外周部分６ｂが蛍光体３に接するように形成される。
【００３５】
外側放熱板７には、蛍光体３の外径と略同じ径の開口７ａが形成され、全体として環状形状を呈する。外側放熱板７は、蛍光体３を透過する光の光路を避けつつ、その内周部分７ｂが蛍光体３に接するように形成される。また、外側放熱板７は、図２に示すように、基板２よりも外側に張り出すような大きさで形成される。
【００３６】
図３は、放熱板４の熱伝導率を変化させた場合の、蛍光体３の温度上昇量を示す図である。図３では、熱伝導率が１Ｗ／ｋ・ｍであるガラス板を基板２として用いた。そして、放熱板４の熱伝導率を変化させ、すなわち放熱板４の材質を変化させて、蛍光体３の温度上昇量を計測した。
【００３７】
図３に示すように、放熱板４の熱伝導率が２０Ｗ／ｋ・ｍを超える付近、すなわち、放熱板４の熱伝導率が基板２の熱伝導率の２０倍となる付近から、蛍光体３の温度上昇率を抑制する効果が顕著になる。そこで、放熱板４には、その熱伝導率が基板２の熱伝導率の２０倍以上となる材質のものを用いることが好ましい。例えば、基板２にガラス板を用いた場合には、熱伝導率が約２００Ｗ／ｋ・ｍ程度のアルミニウム板や、約３５０Ｗ／ｋ・ｍ程度の銅板を用いることができる。
【００３８】
以上のように構成された蛍光体ホイール１には、蛍光体ホイール１を回転させた状態で、蛍光体３に向けてレーザー光などの光が照射される。蛍光体３に向けて照射された光は、基板２を透過し、蛍光体３に入射する。蛍光体３に入射した光の一部が励起されて蛍光となり、蛍光体３から射出される。蛍光体３を透過する光のエネルギーの一部が熱に変換されるため、蛍光体３は非常に高温になりやすい。
【００３９】
ここで、上述したように、蛍光体ホイール１の回転によって、蛍光体３への光の入射領域が常に移動するようになる。光の入射領域を移動させることで、蛍光体３を全体的に満遍なく温度上昇させることができる。これにより、蛍光体３の一部だけで急激に温度が上昇し、蛍光への変換効率が低下したり、基板２が破損したりするのを抑制することができる。
【００４０】
また、基板２には、放熱板４が貼り付けられているため、蛍光体ホイール１全体の熱伝導率を、基板２の熱伝導率よりも高めることができる。これにより、蛍光体３で発生した熱を、蛍光体３からより離れた位置まで伝導させることができ、蛍光体３の冷却効率の向上を図ることができる。
【００４１】
また、内側放熱板６は、その外周部分６ｂが蛍光体３に接するように形成されるので、蛍光体３で発生した熱が内側放熱板６に直接伝わるので、基板２を介するよりも熱抵抗を低減させることができ、蛍光体３が冷却されやすくなる。また、内側放熱板６は、蛍光体３を透過する光の光路を避けるように設けられているので、光の透過の障害になりにくい。
【００４２】
また、外側放熱板７は、その内周部分７ｂが蛍光体３に接するように形成されるので、蛍光体３で発生した熱が外側放熱板７に直接伝わるので、基板２を介するよりも熱抵抗を低減させることができ、蛍光体３が冷却されやすくなる。また、外側放熱板７は、蛍光体３を透過する光の光路を避けるように設けられているので、光の透過の障害になりにくい。
【００４３】
外側放熱板７が、基板２よりも外側に張り出すような大きさで形成されるので、外側放熱板７が空気に触れる面積を増やして、放熱効率を高めることができる。これにより、蛍光体３の冷却効率の向上を図ることができる。
【００４４】
また、蛍光体ホイール１は、内側部分よりも外側部分のほうが回転する際の速度が大きくなる。また、内側部分に張り出させるよりも張り出し部分の面積を大きく形成しやすい。したがって、外側放熱板７に、より多くの空気を触れさせることができ、放熱板４からの放熱効率をより一層向上させて蛍光体３の冷却効率を向上させることができる。
【００４５】
また、熱伝導率に異方性を有する材料で基板２が構成されている場合には、熱伝導率の高い軸が回転軸５と略平行となるように基板２を配置してもよい。このように基板２を配置することで、基板２の面内での温度の偏りを抑えることができる。これにより、蛍光体３での温度の偏りも抑えることができるので、蛍光体３の一部で蛍光への変換効率が低下するのを抑えて、安定して蛍光を得やすくなる。
【００４６】
図４は、実施例１の変形例１に係る蛍光体ホイール１の横断面図である。本変形例１では、放熱板４の厚さよりも蛍光体３の厚さのほうが大きくなるように蛍光体３が塗布される。この場合、基板２に対して放熱板４を先に貼り付けてから、蛍光体３を塗布することが好ましい。
【００４７】
蛍光体３は、その厚さに高い精度が要求される場合がある。このような場合、蛍光体３は、基板２上に塗布された後で、型枠などを押し付けられて、その形状や厚みが整形される。ここで、蛍光体３を放熱板４よりも厚く形成する場合には、内側放熱板６と外側放熱板７との隙間に型枠を挿入させずに済むため、型枠の押し付けが容易となり、蛍光体３を整形しやすい。
【００４８】
また、蛍光体３のうち、放熱板４を覆う部分は、蛍光体３を透過する光の光路から外れるため、厚さのばらつきがある程度許容される。したがって、蛍光体３の外周部や内周部で、型枠と蛍光体３との間に隙間などができても、光路となる部分の厚さには影響がほとんどないため、不良品の発生を抑えて、歩留まりの向上に寄与することができる。
【００４９】
また、放熱板４が先に貼り付けられた状態で基板２に蛍光体３を塗布するので、蛍光体３が放熱板４に接触しやすく、蛍光体３と放熱板４とが離間することによる冷却効率の低下を抑えることができる。
【００５０】
図５は、実施例１の変形例２に係る蛍光体ホイール１の横断面図である。本変形例１では、蛍光体３の厚さよりも放熱板４の厚さのほうが大きくなるように蛍光体３が塗布される。蛍光体３の厚さよりも放熱板４の厚さのほうを大きくするために、放熱板４の厚さを増すことができる。これにより、放熱板４が吸収できる熱の容量が増すため、蛍光体３から発生した熱が放熱板４に伝わりやすくなり、蛍光体３の冷却効率の向上を図ることができる。
【００５１】
なお、本変形例２でも、変形例１と同様に、放熱板４を先に貼り付けてから、基板２に蛍光体３を塗布することで、蛍光体３が放熱板４に接触しやすくなる。これにより、蛍光体３と放熱板４とが離間することによる冷却効率の低下を抑えることができる。
【００５２】
図６は、実施例１の変形例３に係る蛍光体ホイール１の横断面図である。本変形例３では、内側放熱板６と外側放熱板７との間に形成される溝が、基板２に向けて狭くなる。より具体的には、溝の壁面となる内側放熱板６の外周部分６ｂと、外側放熱板７の内周部分７ｂとが、図６に示すような斜面となるように形成されている。
【００５３】
また、本変形例３では、変形例２と同様に、蛍光体３の厚さよりも放熱板４の厚さのほうが大きくなるように蛍光体３が塗布される。つまり、蛍光体３のほうが放熱板４よりも薄く形成される。この場合に、蛍光体３を型枠で整形するには、内側放熱板６と外側放熱板７との間に型枠を挿入させる必要がある。
【００５４】
蛍光体３を整形するための型枠は、内側放熱板６と外側放熱板７との間に挿抜する必要があるため、放熱板４の間に挿入した際に、放熱板４との間に隙間ができてしまう。そして、型枠を蛍光体３に押し付けた際に、放熱板４と型枠との隙間に蛍光体３が入り込むことで、蛍光体３の内周部や外周部が盛り上がってしまう場合がある。
【００５５】
このように、蛍光体３に形成された盛り上がりが、蛍光体３の厚さを均一化する上で障害となる場合がある。一方、本変形例３では、蛍光体３の内周部や外周部の盛り上がりが、斜面になっている内側放熱板６の外周部分６ｂや外側放熱板７の内周部分７ｂに遮られることで、蛍光体３を透過する光の光路に含まれにくくなる。上述したように、光路から外れた部分では、厚さのばらつきがある程度許容されるため、蛍光体３の内周部や外周部の盛り上がりが、蛍光体３の厚さを均一化する上での障害となりにくく、歩留まりの向上に寄与することができる。
【００５６】
図７は、実施例１の変形例４に係る蛍光体ホイール１の横断面図である。本変形例４では、放熱板４と蛍光体３との間に隙間が形成されている。このような隙間は、基板２に対して先に蛍光体３を塗布してから、放熱板４を貼り付けた場合に生じやすい。隙間が形成されることで、蛍光体３で発生した熱が基板２を介して放熱板４に伝わるため、蛍光体３の冷却効率が、隙間が無い場合に比べて劣る場合がある。しかし、放熱板４が貼り付けられていない基板２に対して蛍光体３を塗布することができるので、蛍光体３の形状や厚さを整形しやすくなる。
【００５７】
図８は、実施例１の変形例５に係る蛍光体ホイール１の概略構成を示す外観斜視図である。図９は、図８に示す蛍光体ホイール１の横断面図である。本変形例４では、内側放熱板６のみを基板２に貼り付けている。このように、外側放熱板を設けずに構成することで、蛍光体ホイール１のコンパクト化を図ることができる。また、部品点数を削減し、製造コストの抑制を図ることができる。
【００５８】
図１０は、実施例１の変形例６に係る蛍光体ホイール１の横断面図である。本変形例４では、放熱板４に突起９が形成されている。突起９は、放熱板４のうち、より外周側に近いほうに並列して形成されている。突起９は、蛍光体ホイール１の回転方向（矢印Ｘに示す方向）に延びる形状で形成されている。突起９は、蛍光体ホイール１の回転方向における前方側が尖った形状となるように形成されている。
【００５９】
放熱板４に突起９が形成されることで、放熱板４の放熱面積を増やすことができる。これにより、蛍光体３から伝わる熱の放熱効率を向上させ、蛍光体３の冷却効率を向上させることができる。
【００６０】
また、突起９は、放熱板４の外周側に近づけて形成されているので、蛍光体ホイール１を回転させた際に、内周側に近づけて形成するよりも突起９の速度を大きくすることができる。したがって、突起９に、より多くの空気を触れさせることができ、放熱板４からの放熱効率をより一層向上させて、蛍光体３の冷却効率を向上させることができる。
【００６１】
また、突起９は、蛍光体ホイール１の回転方向に延びる形状で形成されているので、蛍光体ホイール１を回転させる際の空気抵抗の増加を抑えることができ、蛍光体ホイール１を回転させるモーターへの負荷を抑制することができる。また、突起９は、蛍光体ホイール１の回転方向における前方側が尖った形状となるように形成されているので、空気抵抗の増加をより一層抑えることができ、蛍光体ホイール１を回転させるモーターへの負荷もより一層抑制することができる。
【００６２】
また、放熱板４に形成された突起９を、バランスウエイトとすれば、蛍光体ホイール１の回転を安定化させることができる。なお、突起９を、放熱板４上に、二重に設けたり、三重に設けたりして、より一層の蛍光体３の冷却効率の向上を図ってもよい。また、突起９を、外側放熱板に形成してもよい。
【実施例２】
【００６３】
図１１は、本発明の実施例２に係る蛍光体ホイールの概略構成を示す平面図である。図１２は、図１０に示す蛍光体ホイールの分解図である。上記実施例と同様の構成については、同様の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００６４】
本実施例２では、基板１２が、内側放熱板６と外側放熱板７との間を塞ぐことのできる環状の薄板を４分割した形状で構成されている。また、基板１２の表面には蛍光体３が塗布されている。蛍光体３の塗布は、放熱板４に貼り付ける前に行ってもよいし、放熱板４に貼り付けてから行ってもよい。
【００６５】
このように、基板１２が、内側放熱板６と外側放熱板７との間を塞ぐことのできる環状の薄板を４分割した形状で構成されているので、上記実施例１に比べて、基板１２の使用量を抑えて、蛍光体ホイール２０の製造コストの抑制を図ることができる。
【００６６】
なお、基板１２が複数に分割して貼り付けられるので、熱伝導率に異方性を有する材料で基板１２が構成されている場合には、基板１２ごとに熱伝導率が高い軸を異なる方向に向けて配置することができる。
【００６７】
例えば、基板１２の熱伝導率の高い軸が、蛍光体ホイール２０の回転軸５を中心とする放射線と略平行となるように配置してもよい。このように基板１２を配置することで、基板１２の内側や外側に配置された放熱板４に、基板１２を介して熱が伝わりやすくなり、蛍光体３の冷却効率の向上を図ることができる。
【００６８】
なお、基板１２の全体で、熱伝導率の高い軸を、回転軸５を中心とする放射線と平行にすることが難しい場合には、基板１２の一部、例えば基板１２の中央部分で、熱伝導率の高い軸と回転軸５を中心とする放射線とが平行となるように基板１２を配置してもよい。また、基板１２は４分割する場合に限られず、その分割数は適宜変更可能である。
【００６９】
図１３は、実施例２の変形例１に係る蛍光体ホイール２０の平面図である。図１４は、図１３に示す蛍光体ホイール２０の分解図である。本変形例１では、放熱板４が、内側放熱板６、外側放熱板７、リブ１０を有して構成される。リブ１０は、内側放熱板６と外側放熱板７とをつなぐように複数設けられている。この構成により、放熱板４には、内側放熱板６、外側放熱板７、およびリブ１０に囲まれた複数の開口４ａが形成される。
【００７０】
基板１４は、それぞれの開口４ａを塞ぐことのできる、平面視円弧状の薄板形状に形成される。基板１４は、実施例１と同様に光の透過可能な透明材料で構成される。基板１４は、放熱板４の開口４ａを塞ぐように、放熱板４に貼り付けられる。
【００７１】
また、基板１４の表面には蛍光体３が塗布されている。蛍光体３の塗布は、放熱板４に貼り付ける前に行ってもよいし、放熱板４に貼り付けてから行ってもよい。
【００７２】
このように、基板１４が、それぞれの開口４ａを塞ぐことのできる、平面視円弧状の薄板形状に形成されるので、環状形状の薄板を分割して基板１４とする場合よりも、さらに基板１４の使用量を減らすことができ、蛍光体ホイール２０の製造コストをより一層抑制することができる。
【００７３】
なお、基板１４ごとに、熱伝導率の高い軸を異ならせて配置できるのは、上述したものと同様である。また、図１３，１４では、開口４ａが４つ形成される場合を示しているが、これに限られず、開口４ａの数は適宜変更可能である。
【実施例３】
【００７４】
図１５は、本発明の実施例３に係るプロジェクターの概略構成を示す図である。本実施例３に係るプロジェクター６０は、実施例１に係る蛍光体ホイール１同様に構成された蛍光体ホイール６３を有する光源装置６１を備える。蛍光体ホイール６３には、光源６２から射出されたレーザー光が入射する。蛍光体ホイール６３に入射した光は蛍光体（図示せず）を透過して、その一部が励起されて蛍光となる。蛍光体を透過した光と、励起された蛍光とにより、光源装置６１からは、赤色（Ｒ）光、緑色（Ｇ）光、青色（Ｂ）光を含む照明光が射出される。
【００７５】
均一化光学系６４は、光源装置６１から入射した光の強度分布を均一化させる光学系であって、例えばロッドインテグレーターを有する。ダイクロイックミラー６５は、均一化光学系６４からの光のうちＢ光を透過させ、Ｒ光及びＧ光を反射する。ダイクロイックミラー６６は、Ｒ光を透過させ、Ｇ光を反射する。ダイクロイックミラー６５、６６は、光源装置６１からの光を色ごとに分離する色分離光学系として機能する。
【００７６】
ダイクロイックミラー６６を透過したＲ光は、反射ミラー６７、６８で反射した後、Ｒ光用の空間光変調装置７０Ｒへ入射する。空間光変調装置７０Ｒは、Ｒ光を画像信号に応じて変調する。ダイクロイックミラー６６で反射したＧ光は、Ｇ光用の空間光変調装置７０Ｇへ入射する。空間光変調装置７０Ｇは、Ｇ光を画像信号に応じて変調する。ダイクロイックミラー６５を透過したＢ光は、反射ミラー６９で反射した後、Ｂ光用の空間光変調装置７０Ｂへ入射する。空間光変調装置７０Ｒ、７０Ｇ、７０Ｂは、例えば、透過型の液晶表示装置である。
【００７７】
色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム７１は、空間光変調装置７０Ｒ、７０Ｇ、７０Ｂでそれぞれ変調された各色光を合成する。投写光学系７２は、クロスダイクロイックプリズム７１で合成された各色光をスクリーン７３へ投写する。
【００７８】
プロジェクター６０は、冷却効率の向上により蛍光体の蛍光への変換効率の低下が抑えられた蛍光体ホイール６３を備えるので、信頼性を向上させて、高品質な画像を得ることが可能となる。なお、プロジェクター６０は、実施例１と同様の構成の蛍光体ホイールに代えて、他の実施例と同様の蛍光体ホイールを備えるように構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
以上のように、本発明に係る蛍光体ホイールは、プロジェクターに用いる場合に適している。
【符号の説明】
【００８０】
１ 蛍光体ホイール、２ 基板、２ａ 開口、３ 蛍光体、４ 放熱板、４ａ 開口、５ 回転軸、６ 内側放熱板、６ａ 開口、６ｂ 外周部分、７ 外側放熱板、７ａ 開口、７ｂ 内周部分、９ 突起、１０ リブ、１２，１４ 基板、２０ 蛍光体ホイール、６０ プロジェクター、６１ 光源装置、６２ 光源、６３ 蛍光体ホイール、６４ 均一化光学系、６５，６６ ダイクロイックミラー、６７，６８，６９ 反射ミラー、７０Ｒ，７０Ｇ，７０Ｂ 空間光変調装置、７１ クロスダイクロイックプリズム、７２ 投写光学系、７３ スクリーン、Ｘ 矢印
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光体ホイールおよびプロジェクター、特にレーザー光を励起させて蛍光を発する蛍光体ホイールの技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プロジェクターの高性能化に関して、広色域かつ高効率な光源としてレーザーが注目されている。例えば特許文献１には、Ｂ光用のレーザーと、レーザー光によって蛍光体を励起させることでＧ光及びＲ光を蛍光として発生させるカラーホイールとにより、Ｒ、Ｇ、Ｂの照明光を得る技術が提案されている。
【０００３】
しかしながら、高出力を得るために、蛍光体に照射される照射光の出力を高めることで、蛍光体の発熱量が増大してしまい、蛍光体が高温になってしまう。蛍光体が高温になると、蛍光への変換効率が低下し、明るさが低下してしまう。そこで、例えば特許文献２のように、カラーホイールにフィンを設けて、蛍光体の冷却を図ることも考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２７７５１６号公報
【特許文献２】特開２００６−６４７８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、カラーホイールにフィンを設けても、カラーホイールの回転に伴って空気が流動するにすぎず、あまり冷却効果を期待することができないという問題がある。
【０００６】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、蛍光体が高温になるのを抑えて、蛍光への変換効率の低下を抑えることができる蛍光体ホイール、およびその蛍光体ホイールを用いたプロジェクターを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、所定の回転軸を中心に回転可能とされた蛍光体ホイールであって、光を透過させる基板と、基板の表面に塗布された蛍光体と、蛍光体を透過する光の光路を避けるように、蛍光体よりも回転軸側である内側、および蛍光体よりも回転軸の反対側である外側の少なくとも一方に貼り付けられた放熱板と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
基板には、放熱板が貼り付けられているため、基板と蛍光体で蛍光体ホイールを構成するよりも、蛍光体ホイール全体の熱伝導率を高めることができる。これにより、蛍光体で発生した熱を、蛍光体からより離れた位置まで伝導させることができ、蛍光体の冷却効率の向上を図ることができる。また、蛍光体を透過する光の光路を避けるように放熱板が設けられているので、放熱板が光の透過の障害になりにくい。
【０００９】
また、本発明の好ましい態様としては、蛍光体が塗布された面に放熱板が貼り付けられることが望ましい。蛍光体が塗布された面に放熱板が貼り付けられるので、蛍光体と放熱板との距離を近づけることができ、蛍光体と放熱板との間の熱抵抗を低減させることができる。したがって、蛍光体から放熱板へと熱が伝わりやすくなり、蛍光体の冷却効率の向上を図ることができる。
【００１０】
また、本発明の好ましい態様としては、蛍光体と放熱板とが接するように設けられていることが望ましい。蛍光体と放熱板とを接触させることで、蛍光体と放熱板との間の熱抵抗をより一層低減させることができ、蛍光体の冷却効率のより一層の向上を図ることができる。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様としては、放熱板の厚さよりも蛍光体の厚さのほうが大きくなるように蛍光体が塗布されることが望ましい。蛍光体は、その厚さに高い精度が要求される場合がある。このような場合、蛍光体は、基板上に塗布された後で、型枠などを押し付けられて、その形状や厚みが整形される。ここで、蛍光体を放熱板よりも厚く形成しているので、型枠の押し付けが容易となり、蛍光体を整形しやすくすることができる。
【００１２】
また、蛍光体のうち、放熱板を覆う部分は、蛍光体を透過する光の光路から外れるため、厚さのばらつきがある程度許容される。したがって、蛍光体の外周部や内周部で、型枠と蛍光体との間に隙間などができても、光路となる部分の厚さには影響がほとんどないため、不良品になりにくく、歩留まりの向上にも寄与できる。
【００１３】
また、本発明の好ましい態様としては、蛍光体よりも外側に貼り付けられる放熱板は、基板よりも外側に張り出すような大きさで形成されていることが望ましい。外側に貼り付けられる放熱板が、基板よりも外側に張り出すような大きさで形成されるので、放熱板が空気に触れる面積を増やして、放熱効率を高めることができる。これにより、蛍光体の冷却効率の向上を図ることができる。
【００１４】
また、蛍光体ホイールは、内側部分よりも外側部分のほうが回転する際の速度が大きくなる。また、外側部分に張り出させるほうが、内側部分に張り出させるよりも張り出し部分の面積を大きく形成しやすい。したがって、外側に貼り付けられる放熱板に、より多くの空気を触れさせることができ、放熱板からの放熱効率をより一層向上させて、蛍光体の冷却効率の向上を図ることができる。
【００１５】
また、本発明の好ましい態様としては、放熱板には、突起部が形成されていることが望ましい。放熱板に突起が形成されることで、放熱板の放熱面積を増やすことができる。これにより、蛍光体から伝わる熱の放熱効率を向上させ、蛍光体の冷却効率を向上させることができる。
【００１６】
また、本発明の好ましい態様としては、突起部は、蛍光体ホイールの回転方向に沿って延びる形状で形成されることが望ましい。蛍光体ホイールの回転方向に延びる形状で突起が形成されているので、蛍光体ホイールを回転させる際の空気抵抗の増加を抑えることができ、蛍光体ホイールを回転させるモーターへの負荷を抑制することができる。
【００１７】
また、本発明の好ましい態様としては、突起部は、蛍光体ホイールの回転方向における前方側が尖るように形成されていることが望ましい。蛍光体ホイールの回転方向における前方側が尖った形状となるように突起が形成されているので、空気抵抗の増加をより一層抑えることができ、蛍光体ホイールを回転させるモーターへの負荷もより一層抑制することができる。
【００１８】
また、本発明の好ましい態様としては、放熱板は、蛍光体の内側と外側の両方に設けられ、蛍光体の内側に設けられた放熱板と蛍光体の外側に設けられた放熱板とをつなぐ複数のリブをさらに備え、基板は、複数に分割されて、放熱板とリブとで形成される開口を塞ぐように設けられることが望ましい。
【００１９】
基板が、複数に分割されて、放熱板とリブとで形成される開口を塞ぐように形成されるので、基板を小型に形成することができる。これにより、基板の使用量を減らすことができ、蛍光体ホイールの製造コストを抑制することができる。
【００２０】
また、本発明の好ましい態様としては、基板は、熱伝導率の異方性を持ち、熱伝導率の高い軸が回転軸を中心とした放射線と略平行となるように設けられることが望ましい。基板の熱伝導率の高い軸が、蛍光体ホイールの回転軸を中心とする放射線と略平行となるように配置されるので、基板の内側や外側に配置された放熱板に、基板を介して熱が伝わりやすくなり、蛍光体の冷却効率の向上を図ることができる。
【００２１】
また、本発明の好ましい態様としては、基板は、熱伝導率の異方性を持ち、熱伝導率の高い軸が回転軸と略平行となるように設けられることが望ましい。熱伝導率の高い軸が回転軸と略平行となるように基板が配置されるので、基板の面内での温度の偏りを抑えることができる。これにより、蛍光体での温度の偏りも抑えることができ、蛍光体の一部で蛍光への変換効率が低下することを抑えて、安定して蛍光を得やすくすることができる。
【００２２】
また、本発明の好ましい態様としては、放熱板は、蛍光体の内側と外側の両方に設けられ、放熱板の間に形成される溝が、基板に向けて溝幅が狭くなるように形成されることが望ましい。蛍光体を整形するための型枠を、放熱板の間に形成された溝に挿入させて押し付ける場合、放熱板と型枠との隙間に蛍光体が入り込むことで、蛍光体の内周部や外周部が盛り上がってしまう場合がある。このように蛍光体に形成された盛り上がりが、蛍光体の厚さを均一化する上で障害となる場合がある。
【００２３】
一方、放熱板の間に形成される溝が、基板に向けて溝幅が狭くなる、すなわち、溝を構成する壁面が斜面になるので、蛍光体に形成された盛り上がり部分が光の光路に含まれにくくなる。このように光路から外れた部分では、厚さのばらつきが、ある程度許容されるため、蛍光体の内周部や外周部の盛り上がりが、蛍光体の厚さを均一化する上での障害となりにくく、歩留まりの向上に寄与することができる。
【００２４】
また、本発明の好ましい態様としては、放熱板の熱伝導率は、基板の熱伝導率の２０倍以上であることが望ましい。放熱板の熱伝導率を基板の熱伝導率の２０倍以上とすることで、蛍光体の温度上昇率を効果的に抑制することができる。
【００２５】
また、本発明のプロジェクターは、光を射出する光源と、光源から射出される光が入射する位置に設けられた上記蛍光体ホイールと、蛍光体ホイールから射出された光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、を備えることを特徴とする。冷却効率の向上により蛍光への変換効率の低下が抑えられた蛍光体ホイールを備えるので、信頼性を向上させて、高品質な画像を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明の実施例１に係る蛍光体ホイールの概略構成を示す外観斜視図である。
【図２】図２は、図１に示す蛍光体ホイールの横断面図である。
【図３】図３は、放熱板の熱伝導率と蛍光体の温度上昇量との関係を示す図である。
【図４】図４は、実施例１の変形例１に係る蛍光体ホイールの横断面図である。
【図５】図５は、実施例１の変形例２に係る蛍光体ホイールの横断面図である。
【図６】図６は、実施例１の変形例３に係る蛍光体ホイールの横断面図である。
【図７】図７は、実施例１の変形例４に係る蛍光体ホイールの横断面図である。
【図８】図８は、実施例１の変形例５に係る蛍光体ホイールの概略構成を示す外観斜視図である。
【図９】図９は、図８に示す蛍光体ホイールの横断面図である。
【図１０】図１０は、実施例１の変形例６に係る蛍光体ホイールの横断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施例２に係る蛍光体ホイールの概略構成を示す平面図である。
【図１２】図１２は、図１０に示す蛍光体ホイールの分解図である。
【図１３】図１３は、実施例２の変形例１に係る蛍光体ホイールの平面図である。
【図１４】図１４は、図１３に示す蛍光体ホイールの分解図である。
【図１５】図１５は、本発明の実施例３に係るプロジェクターの概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例１】
【００２８】
図１は、本発明の実施例１に係る蛍光体ホイールの概略構成を示す外観斜視図である。図２は、図１に示す蛍光体ホイールの横断面図である。
【００２９】
蛍光体ホイール１は、光源から射出された光を励起させて蛍光を発生させるためのものである。蛍光体ホイール１は、基板２、蛍光体３、放熱板４を備えて構成される。基板２は、円形の薄板形状を呈する。基板２は、透明部材で構成されており、光を透過する性質を有する。基板２には、例えば、ガラス、白板、石英、水晶、サファイア、ＹＡＧ（Ｙｔｔｒｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｇａｒｎｅｔ）などが用いられる。
【００３０】
基板２の中心には、円形の開口２ａが形成されている。開口２ａには、蛍光体ホイール１を回転させるためのモーター（図示せず）の駆動軸が挿入される。これにより、基板２の中心を通る回転軸５を中心に、基板２は回転可能とされる。
【００３１】
蛍光体３は、基板２の中心と同じ中心の環状形状で、基板２の表面に塗布される。蛍光体３は、例えば、蛍光物質をバインダー（樹脂材料）に混合させたものを、基板２の表面に塗布することで形成される。蛍光体３が塗布された環状部分を透過する光の一部は、蛍光体３によって励起され、蛍光を発生させる。
【００３２】
図示しない光源から、基板２に塗布された蛍光体３に向けてレーザー光などの光が照射される。ここで、蛍光体３のごく一部（例えば、１ｍｍ２程度）の領域に向けてレーザー光が照射される。そして、蛍光体ホイール１を、回転軸５を中心に回転させることで、蛍光体３の光が照射される領域が常に移動するように構成される。
【００３３】
放熱板４は、薄板形状を呈し、基板２の表面に貼り付けられる。放熱板４は、比較的熱伝導率の高い材質のもので構成され、例えばアルミニウム板や銅板が用いられる。放熱板４は、蛍光体３よりも回転軸５側（以下、内側という）に貼り付けられる内側放熱板６と、蛍光体３よりも回転軸５の反対側（以下、外側という）に貼り付けられる外側放熱板７とを有して構成される。
【００３４】
内側放熱板６には、基板２に形成された開口２ａと重なるように、円形の開口６ａが形成され、全体として環状形状を呈する。内側放熱板６に形成された開口６ａにも、モーターの駆動軸が挿入される。内側放熱板６は、蛍光体３を透過する光の光路を避けつつ、その外周部分６ｂが蛍光体３に接するように形成される。
【００３５】
外側放熱板７には、蛍光体３の外径と略同じ径の開口７ａが形成され、全体として環状形状を呈する。外側放熱板７は、蛍光体３を透過する光の光路を避けつつ、その内周部分７ｂが蛍光体３に接するように形成される。また、外側放熱板７は、図２に示すように、基板２よりも外側に張り出すような大きさで形成される。
【００３６】
図３は、放熱板４の熱伝導率を変化させた場合の、蛍光体３の温度上昇量を示す図である。図３では、熱伝導率が１Ｗ／ｋ・ｍであるガラス板を基板２として用いた。そして、放熱板４の熱伝導率を変化させ、すなわち放熱板４の材質を変化させて、蛍光体３の温度上昇量を計測した。
【００３７】
図３に示すように、放熱板４の熱伝導率が２０Ｗ／ｋ・ｍを超える付近、すなわち、放熱板４の熱伝導率が基板２の熱伝導率の２０倍となる付近から、蛍光体３の温度上昇率を抑制する効果が顕著になる。そこで、放熱板４には、その熱伝導率が基板２の熱伝導率の２０倍以上となる材質のものを用いることが好ましい。例えば、基板２にガラス板を用いた場合には、熱伝導率が約２００Ｗ／ｋ・ｍ程度のアルミニウム板や、約３５０Ｗ／ｋ・ｍ程度の銅板を用いることができる。
【００３８】
以上のように構成された蛍光体ホイール１には、蛍光体ホイール１を回転させた状態で、蛍光体３に向けてレーザー光などの光が照射される。蛍光体３に向けて照射された光は、基板２を透過し、蛍光体３に入射する。蛍光体３に入射した光の一部が励起されて蛍光となり、蛍光体３から射出される。蛍光体３を透過する光のエネルギーの一部が熱に変換されるため、蛍光体３は非常に高温になりやすい。
【００３９】
ここで、上述したように、蛍光体ホイール１の回転によって、蛍光体３への光の入射領域が常に移動するようになる。光の入射領域を移動させることで、蛍光体３を全体的に満遍なく温度上昇させることができる。これにより、蛍光体３の一部だけで急激に温度が上昇し、蛍光への変換効率が低下したり、基板２が破損したりするのを抑制することができる。
【００４０】
また、基板２には、放熱板４が貼り付けられているため、蛍光体ホイール１全体の熱伝導率を、基板２の熱伝導率よりも高めることができる。これにより、蛍光体３で発生した熱を、蛍光体３からより離れた位置まで伝導させることができ、蛍光体３の冷却効率の向上を図ることができる。
【００４１】
また、内側放熱板６は、その外周部分６ｂが蛍光体３に接するように形成されるので、蛍光体３で発生した熱が内側放熱板６に直接伝わるので、基板２を介するよりも熱抵抗を低減させることができ、蛍光体３が冷却されやすくなる。また、内側放熱板６は、蛍光体３を透過する光の光路を避けるように設けられているので、光の透過の障害になりにくい。
【００４２】
また、外側放熱板７は、その内周部分７ｂが蛍光体３に接するように形成されるので、蛍光体３で発生した熱が外側放熱板７に直接伝わるので、基板２を介するよりも熱抵抗を低減させることができ、蛍光体３が冷却されやすくなる。また、外側放熱板７は、蛍光体３を透過する光の光路を避けるように設けられているので、光の透過の障害になりにくい。
【００４３】
外側放熱板７が、基板２よりも外側に張り出すような大きさで形成されるので、外側放熱板７が空気に触れる面積を増やして、放熱効率を高めることができる。これにより、蛍光体３の冷却効率の向上を図ることができる。
【００４４】
また、蛍光体ホイール１は、内側部分よりも外側部分のほうが回転する際の速度が大きくなる。また、内側部分に張り出させるよりも張り出し部分の面積を大きく形成しやすい。したがって、外側放熱板７に、より多くの空気を触れさせることができ、放熱板４からの放熱効率をより一層向上させて蛍光体３の冷却効率を向上させることができる。
【００４５】
また、熱伝導率に異方性を有する材料で基板２が構成されている場合には、熱伝導率の高い軸が回転軸５と略平行となるように基板２を配置してもよい。このように基板２を配置することで、基板２の面内での温度の偏りを抑えることができる。これにより、蛍光体３での温度の偏りも抑えることができるので、蛍光体３の一部で蛍光への変換効率が低下するのを抑えて、安定して蛍光を得やすくなる。
【００４６】
図４は、実施例１の変形例１に係る蛍光体ホイール１の横断面図である。本変形例１では、放熱板４の厚さよりも蛍光体３の厚さのほうが大きくなるように蛍光体３が塗布される。この場合、基板２に対して放熱板４を先に貼り付けてから、蛍光体３を塗布することが好ましい。
【００４７】
蛍光体３は、その厚さに高い精度が要求される場合がある。このような場合、蛍光体３は、基板２上に塗布された後で、型枠などを押し付けられて、その形状や厚みが整形される。ここで、蛍光体３を放熱板４よりも厚く形成する場合には、内側放熱板６と外側放熱板７との隙間に型枠を挿入させずに済むため、型枠の押し付けが容易となり、蛍光体３を整形しやすい。
【００４８】
また、蛍光体３のうち、放熱板４を覆う部分は、蛍光体３を透過する光の光路から外れるため、厚さのばらつきがある程度許容される。したがって、蛍光体３の外周部や内周部で、型枠と蛍光体３との間に隙間などができても、光路となる部分の厚さには影響がほとんどないため、不良品の発生を抑えて、歩留まりの向上に寄与することができる。
【００４９】
また、放熱板４が先に貼り付けられた状態で基板２に蛍光体３を塗布するので、蛍光体３が放熱板４に接触しやすく、蛍光体３と放熱板４とが離間することによる冷却効率の低下を抑えることができる。
【００５０】
図５は、実施例１の変形例２に係る蛍光体ホイール１の横断面図である。本変形例１では、蛍光体３の厚さよりも放熱板４の厚さのほうが大きくなるように蛍光体３が塗布される。蛍光体３の厚さよりも放熱板４の厚さのほうを大きくするために、放熱板４の厚さを増すことができる。これにより、放熱板４が吸収できる熱の容量が増すため、蛍光体３から発生した熱が放熱板４に伝わりやすくなり、蛍光体３の冷却効率の向上を図ることができる。
【００５１】
なお、本変形例２でも、変形例１と同様に、放熱板４を先に貼り付けてから、基板２に蛍光体３を塗布することで、蛍光体３が放熱板４に接触しやすくなる。これにより、蛍光体３と放熱板４とが離間することによる冷却効率の低下を抑えることができる。
【００５２】
図６は、実施例１の変形例３に係る蛍光体ホイール１の横断面図である。本変形例３では、内側放熱板６と外側放熱板７との間に形成される溝が、基板２に向けて狭くなる。より具体的には、溝の壁面となる内側放熱板６の外周部分６ｂと、外側放熱板７の内周部分７ｂとが、図６に示すような斜面となるように形成されている。
【００５３】
また、本変形例３では、変形例２と同様に、蛍光体３の厚さよりも放熱板４の厚さのほうが大きくなるように蛍光体３が塗布される。つまり、蛍光体３のほうが放熱板４よりも薄く形成される。この場合に、蛍光体３を型枠で整形するには、内側放熱板６と外側放熱板７との間に型枠を挿入させる必要がある。
【００５４】
蛍光体３を整形するための型枠は、内側放熱板６と外側放熱板７との間に挿抜する必要があるため、放熱板４の間に挿入した際に、放熱板４との間に隙間ができてしまう。そして、型枠を蛍光体３に押し付けた際に、放熱板４と型枠との隙間に蛍光体３が入り込むことで、蛍光体３の内周部や外周部が盛り上がってしまう場合がある。
【００５５】
このように、蛍光体３に形成された盛り上がりが、蛍光体３の厚さを均一化する上で障害となる場合がある。一方、本変形例３では、蛍光体３の内周部や外周部の盛り上がりが、斜面になっている内側放熱板６の外周部分６ｂや外側放熱板７の内周部分７ｂに遮られることで、蛍光体３を透過する光の光路に含まれにくくなる。上述したように、光路から外れた部分では、厚さのばらつきがある程度許容されるため、蛍光体３の内周部や外周部の盛り上がりが、蛍光体３の厚さを均一化する上での障害となりにくく、歩留まりの向上に寄与することができる。
【００５６】
図７は、実施例１の変形例４に係る蛍光体ホイール１の横断面図である。本変形例４では、放熱板４と蛍光体３との間に隙間が形成されている。このような隙間は、基板２に対して先に蛍光体３を塗布してから、放熱板４を貼り付けた場合に生じやすい。隙間が形成されることで、蛍光体３で発生した熱が基板２を介して放熱板４に伝わるため、蛍光体３の冷却効率が、隙間が無い場合に比べて劣る場合がある。しかし、放熱板４が貼り付けられていない基板２に対して蛍光体３を塗布することができるので、蛍光体３の形状や厚さを整形しやすくなる。
【００５７】
図８は、実施例１の変形例５に係る蛍光体ホイール１の概略構成を示す外観斜視図である。図９は、図８に示す蛍光体ホイール１の横断面図である。本変形例４では、内側放熱板６のみを基板２に貼り付けている。このように、外側放熱板を設けずに構成することで、蛍光体ホイール１のコンパクト化を図ることができる。また、部品点数を削減し、製造コストの抑制を図ることができる。
【００５８】
図１０は、実施例１の変形例６に係る蛍光体ホイール１の横断面図である。本変形例４では、放熱板４に突起９が形成されている。突起９は、放熱板４のうち、より外周側に近いほうに並列して形成されている。突起９は、蛍光体ホイール１の回転方向（矢印Ｘに示す方向）に延びる形状で形成されている。突起９は、蛍光体ホイール１の回転方向における前方側が尖った形状となるように形成されている。
【００５９】
放熱板４に突起９が形成されることで、放熱板４の放熱面積を増やすことができる。これにより、蛍光体３から伝わる熱の放熱効率を向上させ、蛍光体３の冷却効率を向上させることができる。
【００６０】
また、突起９は、放熱板４の外周側に近づけて形成されているので、蛍光体ホイール１を回転させた際に、内周側に近づけて形成するよりも突起９の速度を大きくすることができる。したがって、突起９に、より多くの空気を触れさせることができ、放熱板４からの放熱効率をより一層向上させて、蛍光体３の冷却効率を向上させることができる。
【００６１】
また、突起９は、蛍光体ホイール１の回転方向に延びる形状で形成されているので、蛍光体ホイール１を回転させる際の空気抵抗の増加を抑えることができ、蛍光体ホイール１を回転させるモーターへの負荷を抑制することができる。また、突起９は、蛍光体ホイール１の回転方向における前方側が尖った形状となるように形成されているので、空気抵抗の増加をより一層抑えることができ、蛍光体ホイール１を回転させるモーターへの負荷もより一層抑制することができる。
【００６２】
また、放熱板４に形成された突起９を、バランスウエイトとすれば、蛍光体ホイール１の回転を安定化させることができる。なお、突起９を、放熱板４上に、二重に設けたり、三重に設けたりして、より一層の蛍光体３の冷却効率の向上を図ってもよい。また、突起９を、外側放熱板に形成してもよい。
【実施例２】
【００６３】
図１１は、本発明の実施例２に係る蛍光体ホイールの概略構成を示す平面図である。図１２は、図１０に示す蛍光体ホイールの分解図である。上記実施例と同様の構成については、同様の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００６４】
本実施例２では、基板１２が、内側放熱板６と外側放熱板７との間を塞ぐことのできる環状の薄板を４分割した形状で構成されている。また、基板１２の表面には蛍光体３が塗布されている。蛍光体３の塗布は、放熱板４に貼り付ける前に行ってもよいし、放熱板４に貼り付けてから行ってもよい。
【００６５】
このように、基板１２が、内側放熱板６と外側放熱板７との間を塞ぐことのできる環状の薄板を４分割した形状で構成されているので、上記実施例１に比べて、基板１２の使用量を抑えて、蛍光体ホイール２０の製造コストの抑制を図ることができる。
【００６６】
なお、基板１２が複数に分割して貼り付けられるので、熱伝導率に異方性を有する材料で基板１２が構成されている場合には、基板１２ごとに熱伝導率が高い軸を異なる方向に向けて配置することができる。
【００６７】
例えば、基板１２の熱伝導率の高い軸が、蛍光体ホイール２０の回転軸５を中心とする放射線と略平行となるように配置してもよい。このように基板１２を配置することで、基板１２の内側や外側に配置された放熱板４に、基板１２を介して熱が伝わりやすくなり、蛍光体３の冷却効率の向上を図ることができる。
【００６８】
なお、基板１２の全体で、熱伝導率の高い軸を、回転軸５を中心とする放射線と平行にすることが難しい場合には、基板１２の一部、例えば基板１２の中央部分で、熱伝導率の高い軸と回転軸５を中心とする放射線とが平行となるように基板１２を配置してもよい。また、基板１２は４分割する場合に限られず、その分割数は適宜変更可能である。
【００６９】
図１３は、実施例２の変形例１に係る蛍光体ホイール２０の平面図である。図１４は、図１３に示す蛍光体ホイール２０の分解図である。本変形例１では、放熱板４が、内側放熱板６、外側放熱板７、リブ１０を有して構成される。リブ１０は、内側放熱板６と外側放熱板７とをつなぐように複数設けられている。この構成により、放熱板４には、内側放熱板６、外側放熱板７、およびリブ１０に囲まれた複数の開口４ａが形成される。
【００７０】
基板１４は、それぞれの開口４ａを塞ぐことのできる、平面視円弧状の薄板形状に形成される。基板１４は、実施例１と同様に光の透過可能な透明材料で構成される。基板１４は、放熱板４の開口４ａを塞ぐように、放熱板４に貼り付けられる。
【００７１】
また、基板１４の表面には蛍光体３が塗布されている。蛍光体３の塗布は、放熱板４に貼り付ける前に行ってもよいし、放熱板４に貼り付けてから行ってもよい。
【００７２】
このように、基板１４が、それぞれの開口４ａを塞ぐことのできる、平面視円弧状の薄板形状に形成されるので、環状形状の薄板を分割して基板１４とする場合よりも、さらに基板１４の使用量を減らすことができ、蛍光体ホイール２０の製造コストをより一層抑制することができる。
【００７３】
なお、基板１４ごとに、熱伝導率の高い軸を異ならせて配置できるのは、上述したものと同様である。また、図１３，１４では、開口４ａが４つ形成される場合を示しているが、これに限られず、開口４ａの数は適宜変更可能である。
【実施例３】
【００７４】
図１５は、本発明の実施例３に係るプロジェクターの概略構成を示す図である。本実施例３に係るプロジェクター６０は、実施例１に係る蛍光体ホイール１同様に構成された蛍光体ホイール６３を有する光源装置６１を備える。蛍光体ホイール６３には、光源６２から射出されたレーザー光が入射する。蛍光体ホイール６３に入射した光は蛍光体（図示せず）を透過して、その一部が励起されて蛍光となる。蛍光体を透過した光と、励起された蛍光とにより、光源装置６１からは、赤色（Ｒ）光、緑色（Ｇ）光、青色（Ｂ）光を含む照明光が射出される。
【００７５】
均一化光学系６４は、光源装置６１から入射した光の強度分布を均一化させる光学系であって、例えばロッドインテグレーターを有する。ダイクロイックミラー６５は、均一化光学系６４からの光のうちＢ光を透過させ、Ｒ光及びＧ光を反射する。ダイクロイックミラー６６は、Ｒ光を透過させ、Ｇ光を反射する。ダイクロイックミラー６５、６６は、光源装置６１からの光を色ごとに分離する色分離光学系として機能する。
【００７６】
ダイクロイックミラー６６を透過したＲ光は、反射ミラー６７、６８で反射した後、Ｒ光用の空間光変調装置７０Ｒへ入射する。空間光変調装置７０Ｒは、Ｒ光を画像信号に応じて変調する。ダイクロイックミラー６６で反射したＧ光は、Ｇ光用の空間光変調装置７０Ｇへ入射する。空間光変調装置７０Ｇは、Ｇ光を画像信号に応じて変調する。ダイクロイックミラー６５を透過したＢ光は、反射ミラー６９で反射した後、Ｂ光用の空間光変調装置７０Ｂへ入射する。空間光変調装置７０Ｒ、７０Ｇ、７０Ｂは、例えば、透過型の液晶表示装置である。
【００７７】
色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム７１は、空間光変調装置７０Ｒ、７０Ｇ、７０Ｂでそれぞれ変調された各色光を合成する。投写光学系７２は、クロスダイクロイックプリズム７１で合成された各色光をスクリーン７３へ投写する。
【００７８】
プロジェクター６０は、冷却効率の向上により蛍光体の蛍光への変換効率の低下が抑えられた蛍光体ホイール６３を備えるので、信頼性を向上させて、高品質な画像を得ることが可能となる。なお、プロジェクター６０は、実施例１と同様の構成の蛍光体ホイールに代えて、他の実施例と同様の蛍光体ホイールを備えるように構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
以上のように、本発明に係る蛍光体ホイールは、プロジェクターに用いる場合に適している。
【符号の説明】
【００８０】
１ 蛍光体ホイール、２ 基板、２ａ 開口、３ 蛍光体、４ 放熱板、４ａ 開口、５ 回転軸、６ 内側放熱板、６ａ 開口、６ｂ 外周部分、７ 外側放熱板、７ａ 開口、７ｂ 内周部分、９ 突起、１０ リブ、１２，１４ 基板、２０ 蛍光体ホイール、６０ プロジェクター、６１ 光源装置、６２ 光源、６３ 蛍光体ホイール、６４ 均一化光学系、６５，６６ ダイクロイックミラー、６７，６８，６９ 反射ミラー、７０Ｒ，７０Ｇ，７０Ｂ 空間光変調装置、７１ クロスダイクロイックプリズム、７２ 投写光学系、７３ スクリーン、Ｘ 矢印
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の回転軸を中心に回転可能とされた蛍光体ホイールであって、
光を透過させる基板と、
前記基板の表面に塗布された蛍光体と、
前記蛍光体を透過する光の光路を避けるように、前記蛍光体よりも前記回転軸側である内側、および前記蛍光体よりも前記回転軸の反対側である外側の少なくとも一方に貼り付けられた放熱板と、を備えることを特徴とする蛍光体ホイール。
【請求項２】
前記蛍光体が塗布された面に前記放熱板が貼り付けられることを特徴とする請求項１に記載の蛍光体ホイール。
【請求項３】
前記蛍光体と前記放熱板とが接するように設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の蛍光体ホイール。
【請求項４】
前記放熱板の厚さよりも前記蛍光体の厚さのほうが大きくなるように前記蛍光体が塗布されることを特徴とする請求項２または３に記載の蛍光体ホイール。
【請求項５】
前記蛍光体よりも外側に貼り付けられる前記放熱板は、前記基板よりも外側に張り出すような大きさで形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の蛍光体ホイール。
【請求項６】
前記放熱板には、突起部が形成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の蛍光体ホイール。
【請求項７】
前記突起部は、前記蛍光体ホイールの回転方向に沿って延びる形状で形成されることを特徴とする請求項６に記載の蛍光体ホイール。
【請求項８】
前記突起部は、前記蛍光体ホイールの回転方向における前方側が尖るように形成されていることを特徴とする請求項６または７に記載の蛍光体ホイール。
【請求項９】
前記放熱板は、前記蛍光体の内側と外側の両方に設けられ、
前記蛍光体の内側に設けられた放熱板と前記蛍光体の外側に設けられた放熱板とをつなぐ複数のリブをさらに備え、
前記基板は、複数に分割されて、前記放熱板と前記リブとで形成される開口を塞ぐように設けられることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の蛍光体ホイール。
【請求項１０】
前記基板は、熱伝導率の異方性を持ち、熱伝導率の高い軸が前記回転軸を中心とした放射線と略平行となるように設けられることを特徴とする請求項９に記載の蛍光体ホイール。
【請求項１１】
前記基板は、熱伝導率の異方性を持ち、熱伝導率の高い軸が前記回転軸と略平行となるように設けられることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の蛍光体ホイール。
【請求項１２】
前記放熱板は、前記蛍光体の内側と外側の両方に設けられ、
前記放熱板の間に形成される溝が、前記基板に向けて溝幅が狭くなるように形成されることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の蛍光体ホイール。
【請求項１３】
前記放熱板の熱伝導率は、前記基板の熱伝導率の２０倍以上であることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の蛍光体ホイール。
【請求項１４】
光を射出する光源と、
前記光源から射出される光が入射する位置に設けられた請求項１から１３のいずれか１項に記載の蛍光体ホイールと、
前記蛍光体ホイールから射出された光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、を備えることを特徴とするプロジェクター。
【請求項１】
所定の回転軸を中心に回転可能とされた蛍光体ホイールであって、
光を透過させる基板と、
前記基板の表面に塗布された蛍光体と、
前記蛍光体を透過する光の光路を避けるように、前記蛍光体よりも前記回転軸側である内側、および前記蛍光体よりも前記回転軸の反対側である外側の少なくとも一方に貼り付けられた放熱板と、を備えることを特徴とする蛍光体ホイール。
【請求項２】
前記蛍光体が塗布された面に前記放熱板が貼り付けられることを特徴とする請求項１に記載の蛍光体ホイール。
【請求項３】
前記蛍光体と前記放熱板とが接するように設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の蛍光体ホイール。
【請求項４】
前記放熱板の厚さよりも前記蛍光体の厚さのほうが大きくなるように前記蛍光体が塗布されることを特徴とする請求項２または３に記載の蛍光体ホイール。
【請求項５】
前記蛍光体よりも外側に貼り付けられる前記放熱板は、前記基板よりも外側に張り出すような大きさで形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の蛍光体ホイール。
【請求項６】
前記放熱板には、突起部が形成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の蛍光体ホイール。
【請求項７】
前記突起部は、前記蛍光体ホイールの回転方向に沿って延びる形状で形成されることを特徴とする請求項６に記載の蛍光体ホイール。
【請求項８】
前記突起部は、前記蛍光体ホイールの回転方向における前方側が尖るように形成されていることを特徴とする請求項６または７に記載の蛍光体ホイール。
【請求項９】
前記放熱板は、前記蛍光体の内側と外側の両方に設けられ、
前記蛍光体の内側に設けられた放熱板と前記蛍光体の外側に設けられた放熱板とをつなぐ複数のリブをさらに備え、
前記基板は、複数に分割されて、前記放熱板と前記リブとで形成される開口を塞ぐように設けられることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の蛍光体ホイール。
【請求項１０】
前記基板は、熱伝導率の異方性を持ち、熱伝導率の高い軸が前記回転軸を中心とした放射線と略平行となるように設けられることを特徴とする請求項９に記載の蛍光体ホイール。
【請求項１１】
前記基板は、熱伝導率の異方性を持ち、熱伝導率の高い軸が前記回転軸と略平行となるように設けられることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の蛍光体ホイール。
【請求項１２】
前記放熱板は、前記蛍光体の内側と外側の両方に設けられ、
前記放熱板の間に形成される溝が、前記基板に向けて溝幅が狭くなるように形成されることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の蛍光体ホイール。
【請求項１３】
前記放熱板の熱伝導率は、前記基板の熱伝導率の２０倍以上であることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の蛍光体ホイール。
【請求項１４】
光を射出する光源と、
前記光源から射出される光が入射する位置に設けられた請求項１から１３のいずれか１項に記載の蛍光体ホイールと、
前記蛍光体ホイールから射出された光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、を備えることを特徴とするプロジェクター。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−８１７７（Ｐ２０１２−８１７７Ａ）
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４１３８７（Ｐ２０１０−１４１３８７）
【出願日】平成２２年６月２２日（２０１０．６．２２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２２日（２０１０．６．２２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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