特許 6206989 冷却構造、照明光学系、投写型表示装置および冷却方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6206989

(24)【登録日】2017年9月15日

(45)【発行日】2017年10月4日

(54)【発明の名称】冷却構造、照明光学系、投写型表示装置および冷却方法

(51)【国際特許分類】

   G03B 21/16 20060101AFI20170925BHJP

   F21V 29/83 20150101ALI20170925BHJP

   F21V 29/502 20150101ALI20170925BHJP

   F21V 29/76 20150101ALI20170925BHJP

   F21V 29/67 20150101ALI20170925BHJP

   F21V 29/51 20150101ALI20170925BHJP

   F21S 2/00 20160101ALI20170925BHJP

   F21V 9/08 20060101ALI20170925BHJP

   F21V 9/16 20060101ALI20170925BHJP

   F21V 7/22 20060101ALI20170925BHJP

   F21V 13/06 20060101ALI20170925BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20170925BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20170925BHJP

【ＦＩ】

   G03B21/16

   F21V29/83

   F21V29/502 100

   F21V29/76

   F21V29/67 100

   F21V29/502

   F21V29/51

   F21S2/00 377

   F21V9/08 200

   F21V9/16 100

   F21V7/22 300

   F21V13/06

   H05K7/20 H

   F21Y115:10

【請求項の数】12

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2015-552236(P2015-552236)

(86)(22)【出願日】2013年12月11日

(86)【国際出願番号】JP2013083170

(87)【国際公開番号】WO2015087406

(87)【国際公開日】20150618

【審査請求日】2016年6月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】300016765

【氏名又は名称】ＮＥＣディスプレイソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100123788

【弁理士】

【氏名又は名称】宮崎 昭夫

(74)【代理人】

【識別番号】100127454

【弁理士】

【氏名又は名称】緒方 雅昭

(72)【発明者】

【氏名】増田 直樹

【審査官】 請園 信博

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１０／１１６４４４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１３−０２５２４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１３４２０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０１８７６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０５３６９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／００９７３７６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０５９６７６３６（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１８１３０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０７８７０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０７５６５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１５６７９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０９０８８６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２１Ｋ ９／００ − ９／９０

Ｆ２１Ｓ ２／００ − １９／００

Ｆ２１Ｖ １／００ − １５／０４

２３／００ − ３７／００

９９／００

Ｇ０３Ｂ ２１／００ − ２１／１０

２１／１２ − ２１／１３

２１／１３４ − ２１／３０

Ｇ０９Ｆ ９／００

Ｈ０４Ｎ ５／６６ − ５／７４

Ｈ０５Ｋ ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、前記基板に形成され、励起光の照射により蛍光を発する蛍光体と、を含む蛍光体ユニットと、
冷却風を流す送風システムと、
前記送風システムからの冷却風を前記蛍光体ユニットに導くダクト構造体と、を有し、
前記ダクト構造体は、前記基板の前記蛍光体が形成された一面に前記送風システムからの冷却風を導く第１の流路と、前記基板の、前記蛍光体が形成された一面とは反対側の領域に、前記送風システムからの冷却風を導く第２の流路と、を有し、
前記第１の流路は、前記蛍光体の、前記励起光の照射スポットに向かうにつれて流路幅が小さくなる絞り部を有し、
前記絞り部は、前記基板の一端へ向けて延びている、冷却構造。

【請求項2】

基板と、前記基板に形成され、励起光の照射により蛍光を発する蛍光体と、を含む蛍光体ユニットと、 冷却風を流す送風システムと、
前記送風システムからの冷却風を前記蛍光体ユニットに導くダクト構造体と、
を有し、
前記ダクト構造体は、前記基板の前記蛍光体が形成された一面に前記送風システムからの冷却風を導く第１の流路と、前記基板の、前記蛍光体が形成された一面とは反対側の領域に、前記送風システムからの冷却風を導く第２の流路と、を有し、
前記第２の流路内に設けられ、前記基板を回転駆動させる駆動モータを有し、
前記第１の流路は、前記基板の一端へ向けて延びている絞り部を有し、
前記第２の流路の幅は、前記しぼり部の幅よりも大きい、冷却構造。

【請求項3】

請求項１に記載の冷却構造であって、 前記第２の流路内に設けられ、前記基板を回転駆動させる駆動モータを有する、冷却構造。

【請求項4】

請求項２または３に記載の冷却構造であって、
前記駆動モータに取り付けられたヒートシンクと、
前記ヒートシンクに冷却風を吹き付ける別の送風装置と、を有する、冷却構造。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか１項に記載の冷却構造であって、
前記蛍光体ユニットで加熱された前記冷却風の温度を低下させる熱交換器を有する、冷却構造。

【請求項6】

請求項１から５のいずれか１項に記載の冷却構造であって、
前記蛍光体ユニットは前記ダクト構造体の内部に配置されている、冷却構造。

【請求項7】

請求項１から６のいずれか１項に記載の冷却構造であって、
前記基板の、前記蛍光体が形成された一面とは反対側の一面に、フィンまたは突起が形成されている、冷却構造。

【請求項8】

請求項１から７のいずれか１項に記載の冷却構造であって、
前記絞り部の先端は、前記照射スポットに向けられている、冷却構造。

【請求項9】

請求項１から８のいずれか１項に記載の冷却構造と、
前記蛍光体に照射する励起光を発生する励起光源と、を有する照明光学系。

【請求項10】

請求項９に記載の照明光学系と、
前記照明光学系から出射した光を画像光に変換する光学エンジンと、
前記画像光を外部へ投写する投写レンズと、を有する、投写型表示装置。

【請求項11】

基板と、前記基板に形成され、励起光の照射により蛍光を発する蛍光体と、を含む蛍光体ユニットを冷却する冷却方法であって、
送風システムから前記蛍光体ユニットに導くダクト構造体を介して、冷却風を前記蛍光体ユニットに当て、
前記ダクト構造体は、前記蛍光体の、前記励起光の照射スポットに向かうにつれて流路幅が小さくなり、前記基板の一端へ向けて延びる絞り部を有する第１の流路により、前記基板の前記蛍光体が形成された一面に前記送風システムからの冷却風を導き、第２の流路により、前記基板の、前記蛍光体が形成された一面とは反対側の領域に、前記送風システムからの冷却風を導く、冷却方法。

【請求項12】

基板と、前記基板に形成され、励起光の照射により蛍光を発する蛍光体と、を含む蛍光体ユニットを冷却する冷却方法であって、
送風システムから前記蛍光体ユニットに導くダクト構造体を介して、冷却風を前記蛍光体ユニットに当て、 前記ダクト構造体は、前記基板の一端へ向けて延びる絞り部を有する第１の流路により、前記基板の前記蛍光体が形成された一面に前記送風システムからの冷却風を導き、前記絞り部の幅よりも大きな幅の第２の流路により、前記基板の、前記蛍光体が形成された一面とは反対側の領域に、前記送風システムからの冷却風を導き、
前記第２の流路内に設けられた駆動モータにより、前記基板を回転駆動させる、冷却方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、励起光の照射により蛍光を発する蛍光体を含む蛍光体ユニットの冷却構造、当該冷却構造を備えた照明光学系および投写型表示装置、ならびに蛍光体ユニットの冷却方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、励起光の照射により蛍光を発する蛍光体を含む照明光学系が開発されている。このような照明光学系は、例えば投写型表示装置に利用されている。

【0003】

国際公開第２０１２／１２７５５４号（以下、特許文献１と称する。）に記載の照明光学系は、レーザ光源および蛍光体ユニットを有する。蛍光体ユニットの一面には、蛍光体領域と反射領域とが形成されている。蛍光体領域は、レーザ光の照射により所定の波長の蛍光を発する蛍光体を有する。反射領域は、光を反射する領域である。蛍光体ユニットは、反射領域および蛍光体領域が設けられた一面に直交する回転軸まわりに回転自在に構成されている。蛍光体ユニットの回転中にレーザ光が蛍光体ユニットへ照射される。これにより、蛍光体からの蛍光と、反射領域で反射したレーザ光とが、順次発射される。

【0004】

照明光学系から発せられる光の照度は、蛍光体から放出される光の光量に依存する。蛍光体は、発熱により発光効率が低下する特性を有する。したがって、照明光学系から発せられる光の照度の低下を抑制するためには、蛍光体の発熱を抑制することが望ましい。

【0005】

蛍光体は、レーザ光の照射により発熱する。特許文献１に記載の照明光学系では、蛍光体は、蛍光体ユニットの回転にともない蛍光体ユニット自身が受ける風によって冷却される。しかしながら、蛍光体を冷却する冷却効果をより改善することが望まれる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】国際公開第２０１２／１２７５５４号

【発明の概要】

【0007】

本発明の目的は、上述した課題である蛍光体の冷却効果を改善することができる冷却構造、照明光学系および投写型表示装置、ならびに冷却方法を提供することにある。

【0008】

一実施形態に係る冷却構造は、基板と、前記基板に形成され、励起光の照射により蛍光を発する蛍光体と、を含む蛍光体ユニットと、
冷却風を流す送風システムと、
前記送風システムからの冷却風を前記蛍光体ユニットに導くダクト構造体と、を有し、
前記ダクト構造体は、前記基板の前記蛍光体が形成された一面に前記送風システムからの冷却風を導く第１の流路と、前記基板の、前記蛍光体が形成された一面とは反対側の領域に、前記送風システムからの冷却風を導く第２の流路と、を有し、
前記第１の流路は、前記蛍光体の、前記励起光の照射スポットに向かうにつれて流路幅が小さくなる絞り部を有し、 前記絞り部は、前記基板の一端へ向けて延びている。

【0009】

一実施形態に係る照明光学系は、上記の冷却構造と、蛍光体に照射する励起光を発生する励起光源と、を有する。

【0010】

一実施形態に係る投写型表示装置は、上記の照明光学系と、当該照明光学系から出射した光を画像光に変換する光学エンジンと、画像光を外部へ投写する投写レンズと、を有する。

【0011】

一実施形態に係る冷却方法は、基板と、前記基板に形成され、励起光の照射により蛍光を発する蛍光体と、を含む蛍光体ユニットを冷却する冷却方法であって、
送風システムから前記蛍光体ユニットに導くダクト構造体を介して、冷却風を前記蛍光体ユニットに当て、 前記ダクト構造体は、前記蛍光体の、前記励起光の照射スポットに向かうにつれて流路幅が小さくなり、前記基板の一端へ向けて延びる絞り部を有する第１の流路により、前記基板の前記蛍光体が形成された一面に前記送風システムからの冷却風を導き、第２の流路により、前記基板の、前記蛍光体が形成された一面とは反対側の領域に、前記送風システムからの冷却風を導く。

【0012】

上記構成の冷却構造または冷却方法によれば、蛍光体の冷却効果を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】一実施形態に係る照明光学系の概略斜視図である。

【図2】照明光学系の内部構成を示す概略斜視図である。

【図3】照明光学系の内部構成を示す概略平面図である。

【図4】図３に示す照明光学系における蛍光体ユニットおよびダクト構造体の領域を拡大した平面図である。

【図5】図３に示す照明光学系における蛍光体ユニットおよびダクト構造体の領域を拡大した斜視図である。

【図6】照明光学系の内部構成を示す概略平面図である。

【図7】照明光学系を備えた投写型表示装置の概略斜視図である。

【図8】照明光学系における蛍光体ユニットの第１の変形例を示す斜視図である。

【図9】照明光学系における蛍光体ユニットの第２の変形例を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、一実施形態に係る照明光学系の斜視図である。照明光学系１は、後述する光源や蛍光体ユニットなどの構成部品を収容する筐体６を備えている。筐体６は、上側ケース４と下側ケース５とを有していて良い。

【0015】

図２は、上側ケース４を取り外した照明光学系１の斜視図であり、照明光学系１の内部構成を示している。図３は、上側ケース４を取り外した照明光学系１の平面図であり、照明光学系１の内部構成を示している。図４は、図３に示す領域４Ａの拡大図であり、図５は、図３に示す領域４Ａを拡大した斜視図である。なお、図２および図３では、見易さのため、各構成部品を保持するホルダは示されていない。

【0016】

照明光学系１は、励起光の照射により蛍光を発する蛍光体３１を含む蛍光体ユニット３０と、蛍光体３１に照射する励起光を発する励起光源１１と、を有する。励起光源１１から発せられた励起光は、各種の光学部品１２，１４，１６，１８，２１，２２，３６を経て、蛍光体ユニット３０に設けられた蛍光体３１に入射する。

【0017】

励起光源１１は、マトリックス状に配置された複数のレーザ光源１０を含んでいてよい。励起光源１１は、複数のレーザ光源１０から出射したレーザ光のミキシングにより形成される励起光を発することができる。レーザ光源１０は、青色の波長を有する青色レーザ光を出射するものであることが好ましい。レーザ光源１０は例えばレーザダイオードであってよい。

【0018】

次に、蛍光体ユニット３０の具体的構成の一例について、特に図４および図５を参照して説明する。蛍光体ユニット３０は、基板３２と、基板３２の一面に形成された蛍光体３１と、を有する。基板３２は、例えばアルミニウムのような熱伝導性の高い材料から作られることが好ましい。

【0019】

基板３２は円板形状であってよい。基板３２は、基板の表面に直交する回転軸まわりに回転自在に支持されていることが好ましい。この場合、蛍光体ユニット３０は、蛍光体３１が形成された基板３２を回転駆動させる駆動モータ３３を備えていてよい。駆動モータ３３は、基板３２の、蛍光体３１が形成されている一面とは反対側の領域に配置されていることが好ましい。

【0020】

励起光源１１から発せられた励起光は、蛍光体３１上の一部Ｓを局所的に照射する。励起光の照射中に基板３２が回転することにより、励起光が常に蛍光体３１の同一箇所に照射されることを防止することができる。これにより、励起光の照射中における蛍光体３１の過度な発熱を抑制することができる。また、蛍光体３１および基板３２は、基板３２の回転により受ける風により冷却される。

【0021】

本実施形態では、蛍光体３１は、赤色から緑色までの波長を含む黄色の蛍光を放射するものである。これに代えて、蛍光体３１は、用途等に応じて任意の蛍光を発するものであってよい。また、互いに異なる波長の蛍光を発する複数の蛍光体が基板３２に形成されていてもよい。この場合、基板３２を回転しつつ複数の蛍光体に順番に励起光を照射することによって、互いに異なる波長の蛍光が蛍光体ユニット３０から順次出射される。

【0022】

次に、蛍光体ユニット３０の冷却構造について図２〜５を参照して説明する。照明光学系１は、蛍光体ユニット３０を冷却する冷却風の流れを発生させる送風システム７０，７１と、送風システム７０，７１からの冷却風を蛍光体ユニット３０に導くダクト構造体６８と、を有する。送風システム７０，７１からの冷却風をダクト構造体６８により蛍光体ユニット３０に導くことで、蛍光体ユニット３０の冷却効果を向上させることができる。ダクト構造体６８の具体的な構造は任意である。

【0023】

以下ではダクト構造体６８の構造の好ましい態様について図２〜図５を参照して詳細に説明する。ダクト構造体６８の外壁は、外壁部材６４と筐体６の一部とにより構成されていてよい。蛍光体ユニット３０は、ダクト構造体６８の内部に配置されていることが好ましい。励起光源１１やその他の光学部品は、ダクト構造体６８の外側に設けられていて良い。この場合、励起光源１１からの励起光を蛍光体３１に照射させるため、ダクト構造体６８は、励起光が通過可能な窓部６５を有していてよい。蛍光体３１に向けて励起光を集光する集光レンズ系３６は、ダクト構造体６８の窓部６５のところに配置されていて良い。

【0024】

ダクト構造体６８は、冷却風が流れる第１の流路６０と、冷却風が流れる第２の流路６１と、を有していてよい。また、照明光学系１は、第１の流路６０に冷却風を流入させる第１の送風装置７０と、第２の流路６１に冷却風を流入させる第２の送風装置７１と、を有することが好ましい。これに代えて、第１の流路６０と第２の流路６１の両方に冷却風を流入させる共通の１つの送風装置が設けられていてもよい。

【0025】

第１の流路６０は、第１の送風装置７０の、冷却風の噴出口７０ａから、蛍光体ユニット３０の基板３２の一端へ向けて延びている。第１の流路６０は、基板３２の、蛍光体３１が形成された一面に、第１の送風装置７０からの冷却風Ｗ１を導く。第１の流路６０は、蛍光体ユニット３０の基板３２に向かうにつれて流路幅が小さくなる絞り部６２を有することが好ましい。絞り部６２の先端は、励起光の照射スポットＳに向けられていてよい。

【0026】

第１の送風装置７０から噴射した冷却風Ｗ１は、第１の流路６０を通って、蛍光体３１に向けて噴出する。第１の流路６０が冷却風Ｗ１の流れ方向における下流に向かうにつれて絞られている場合、第１の流路６０から流出する冷却風Ｗ１の流速は大きくなる。このように、流速の大きい冷却風Ｗ１による局所冷却によって、発熱密度の高い部分、すなわち励起光の照射スポットＳの冷却効果を向上させることができる。

【0027】

第２の流路６１は、第２の送風装置７１の、冷却風の噴出口７１ａから、蛍光体ユニット３０の基板３２の一端へ向けて延びている。第２の流路６１は、基板３２の、蛍光体３１が形成された一面とは反対側の領域に、第２の送風装置７１からの冷却風Ｗ２を導く。これにより、第２の流路６１を通った冷却風Ｗ２は、基板３２の、蛍光体３１が形成されていない方の面と、駆動モータ３３と、を冷却することができる。なお、駆動モータ３３は第２の流路６１内に配置されていることが好ましい。

【0028】

第２の流路６１は、第１の流路６０のような絞り部６２を有していなくてよい。つまり、第２の流路６１は、第１の流路６０の絞り部６２よりも広い流路幅を有していてよい。このように発熱密度が比較的低く広範囲にわたって発熱し得る蛍光体ユニット３０の裏側については、冷却風Ｗ２の風量をできる限り低減させることなく、全体的に冷却することが冷却効果の観点から好ましい。

【0029】

上記のように、第１の流路６０と第２の流路６１とで冷却風の流速や風量を変える場合、第１の流路６０と第２の流路６１との間を仕切る板状の仕切部材６３が設けられていてよい。なお、図５では、見易さのため、仕切部材６３は示されていない。

【0030】

仕切部材６３の一端は、蛍光体ユニット３０の基板３２の一端に近接していることが好ましい。これにより、仕切部材６３は、第１の流路６０を通る第１の冷却風Ｗ１と第２の流路６１を通る第２の冷却風Ｗ２との混合を防ぐ。さらに、図４に示されているように、蛍光体ユニット３０の基板３２が第１の流路６０と第２の流路６１とを仕切るように配置されていることが好ましい。この場合、基板３２の蛍光体３１が形成された一面が第１の流路６０に向けられ、基板３２の、蛍光体３１が形成された一面とは反対側の面が、第２の流路６１に向けられる。

【0031】

冷却風Ｗ１，Ｗ２の流れ方向において、蛍光体ユニット３０よりも下流側に、加熱された空気の温度を下げるための熱交換器７５が設けられていてよい。熱交換器７５は、ダクト構造体６８の出口部分に設けられていることが好ましい。これにより、蛍光体ユニット３０のところで加熱された冷却風の温度を下げることができる。

【0032】

より具体的には、熱交換器７５は、熱を受け取る受熱部７６と、熱を排出する放熱部７８と、受熱部７６と放熱部７８とを熱的に接続するヒートパイプ７７と、を有していてよい。受熱部７６はダクト構造体６８の出口部分に設けられており、放熱部７８は筐体６の外部に設けられている。これにより、受熱部７６で受けた熱は、ヒートパイプ７７を通って筐体６の外へ排出される。

【0033】

蛍光体ユニット３０がダクト構造体６８の内部に配置されている場合、加熱された空気は他の空間に拡散することなく、熱交換器７５の受熱部７６に向けて流れる。これにより、照明光学系１の筐体６内の別の空間、特に励起光源１１やその他の光学部品が配置された空間の温度上昇を抑制することができる。

【0034】

熱交換器７５の受熱部７６で冷却された空気Ｗ３は、筐体６内で循環し、再び送風装置７０，７１の流入口７０ｂ，７１ｂに達する。送風装置７０，７１の流入口７０ｂ，７１ｂに達した空気は、再び冷却風としてダクト構造体６８内に流出する。このように冷却風を循環させることで、蛍光体ユニット３０を効率よく冷却することができる。

【0035】

第１のレーザ光源１０は、レーザ光を外部に飛散させることがないよう筐体６内に配置されることが好ましい。この場合、上記のように冷却風を循環させることで、筐体６内の温度の上昇を抑制することができる。

【0036】

蛍光体ユニット３０の駆動モータ３３の軸受け部３４は、熱伝導シート７３を挟んでヒートシンク７４と接続されていることが好ましい。なお、図５では、見易さのため、ヒートシンク７４は図示されていない。ヒートシンク７４は筐体６の外側に配置されていてよい。ヒートシンク７４により、蛍光体ユニット３０の駆動モータ３３をより効率的に冷却することができる。

【0037】

照明光学系１は、ヒートシンク７４に冷却風Ｗ４を送風する第３の送風装置７９、たとえばファンを有することが好ましい。第３の送風装置７９からの冷却風Ｗ４により、ヒートシンク７４を冷却することができる。また、熱交換器７５の放熱部７８は、第３の送風装置７９とヒートシンク７４との間に配置されていてよい。

【0038】

次に、照明光学系１の光学的な構成の一例について特に図２および図６を参照して詳細に説明する。第１のレーザ光源１０から発せられた青色のレーザ光Ｌ１は、レンズ１２によって平行光にされる。レンズ１２によって平行化（コリメート）されたレーザ光Ｌ１は、集光レンズ１４によってライトトンネル１８の入射側開口部に集光される。レンズ１４とライトトンネル１８との間には、レーザ光を拡散させる拡散板１６が設けられていてよい。

【0039】

ライトトンネル１８は中空の光学素子である。ライトトンネル１８の上下左右の内面が反射ミラーとなっている。ライトトンネル１８に入射したレーザ光Ｌ１はライトトンネルの内面で複数回反射する。これにより、ライトトンネル１８の出射部における光の照度分布が均一化される。このライトトンネル１８の代わりに、ガラスロッド（ロッドインテグレータ）が設けられていても良い。

【0040】

ライトトンネル１８を出射したレーザ光Ｌ１は、レンズ２１を透過し、それからダイクロイックミラー２２に入射する。このダイクロイックミラー２２は、青色の波長を有する光を反射し、緑色の波長よりも長い波長の光を透過する特性を有する。したがって、第１のレーザ光源１０から発せられた青色のレーザ光Ｌ１は、ダイクロイックミラー２２で反射する。ダイクロイックミラー２２で反射した青色のレーザ光Ｌ１は、レンズ系３６を透過して蛍光体ユニット３０の蛍光体３１に入射する。

【0041】

蛍光体ユニットの蛍光体３１はレーザ光の照射により蛍光を発する。本実施形態では、赤色から緑色までの波長を含む黄色の蛍光を放射する蛍光体３１が用いられる。しかしながら、上述したように、蛍光体３１は黄色の蛍光を放射するものに限定されない。

【0042】

蛍光体３１から放射された黄色光Ｌ２は、レンズ系３６とダイクロイックミラー２２とをこの順で透過する。ダイクロイックミラー２２を透過した黄色光Ｌ２は、レンズ３８を通り、ダイクロイックミラー５０に入射する。

【0043】

このダイクロイックミラー５０は、青色の波長を有する光を透過し、緑色の波長よりも長い波長の光を反射する特性を有する。これにより、ダイクロイックミラー５０は、蛍光体３１から発せられた黄色光Ｌ２を反射する。

【0044】

第２のレーザ光源４０は、平面上に複数配置された青色レーザダイオードから構成されていて良い。レーザダイオードは非常に面積の小さい発光点からレーザ光を放射する。第２のレーザ光源４０から放射された青色レーザ光Ｌ３は、レンズ４２によって平行化（コリメート）された後、第１の集光レンズ４４によって集光される。

【0045】

照明光学系１は、第２のレーザ光源４０から出射されたレーザ光Ｌ３を拡散させる拡散板４６を備えていてよい。拡散板４６は、第１の集光レンズ４４と第２の集光レンズ４８との間に配置されている。拡散板４６は、第１の集光レンズ４４を通ったレーザ光の集光部付近、つまり第１の集光レンズ４４の焦点付近に設けられることが好ましい。

【0046】

拡散板４６によって拡散した青色レーザ光Ｌ３は、第２の集光レンズ４８を透過し、ダイクロイックミラー５０へ入射する。この青色レーザ光Ｌ３はダイクロイックミラー５０を透過する。ダイクロイックミラー５０を透過した青色レーザ光Ｌ３は、ダイクロイックミラー５０で反射した黄色の蛍光Ｌ２と合成される。

【0047】

ダイクロイックミラー５０によって合成された合成光Ｌ４、つまり青色レーザ光と黄色の蛍光との合成光Ｌ４は、集光レンズ５２を透過して、筐体６の外部へ出射する。照明光学系１から出射した合成光Ｌ４は、青色の波長、緑色の波長および赤色の波長を含む白色光となっていることが好ましい。

【0048】

上述した冷却構造により蛍光体ユニット３０の蛍光体３１は効率よく冷却されるため、蛍光体３１の発光効率の低下を防止することができる。その結果、経時的な照度維持率の高い照明光学系１を提供することができる。

【0049】

本発明の照明光学系１は上記構成のものに限定されない。本発明は、励起光の照射により蛍光を発する蛍光体を含む蛍光体ユニットと、上記の冷却構造と、を有する任意の照明光学系に適用できる。照明光学系は複数の蛍光体ユニットを備えていてもよい。この場合、少なくとも１つの蛍光体ユニットに対応して上記の冷却構造が設けられていてよい。

【0050】

次に、照明光学系１を備えた投写型表示装置の構成の一例について図７を参照して説明する。投写型表示装置２は、各構成部品を収容する筐体８を有する。冷却風の流れを良くするため、筐体８の、第３の送風装置７９が設置された部分には、開口が形成されていてよい。

【0051】

投写型表示装置２は、照明光学系１から出射した光を画像光に変換する光学エンジン１００と、当該画像光を外部へ投写する投写レンズ９８と、を有する。光学エンジン１００は、ＴＩＲ（Total Internal Reflection）プリズム９０、カラープリズム９２およびデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）９６を有していてよい。

【0052】

照明光学系１から出射した光はインテグレータ５４へ入射する。照明光学系１の集光レンズ５２は、合成光Ｌ４をインテグレータ５４に集光させる。インテグレータ５４は、合成光の照度分布を均一化する。インテグレータ５４は、例えばライトトンネルであってよい。

【0053】

インテグレータ５４を通過した光は、レンズ８０，８２を透過し、ミラー８４で反射し、さらにレンズ８６を透過する。レンズ８６を透過した光は、ＴＩＲプリズム９０に入射する。ＴＩＲプリズム９０に入射した光は、プリズム内で全反射し、カラープリズム９２に入射する。

【0054】

カラープリズム９２は、白色光を、緑色光と赤色光と青色光に分光する。カラープリズム９２で分光された緑色光は、緑色光用のデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）９６へ入射する。同様に、赤色光は赤色光用のＤＭＤ（不図示）へ入射し、青色光は青色光用のＤＭＤ（不図示）へ入射する。

【0055】

ＤＭＤ９６は、マトリックス状に配列された多数の微小ミラーを備えた半導体型投写デバイスである。各微小ミラーが、投写される画像の画素に対応する。各微小ミラーの角度は調整可能となっている。ＤＭＤ９６は、投写レンズ９８へ入射する光の光量を画素ごとに調節することができる。このようにして、ＤＭＤ９６は、投写すべき画像光を形成する。ＤＭＤ９６で形成された画像光は、投写レンズ９８によってスクリーンに投写される。

【0056】

上述した冷却構造により蛍光体ユニット３０の蛍光体３１は効率よく冷却されるため、蛍光体３１の発光効率の低下を防止することができる。その結果、経時的な照度維持率の高い投写型表示装置２を提供することができる。

【0057】

本発明の投写型表示装置２は上記構成のものに限定されない。投写型表示装置２は、上記の光源装置を備えていればどのような構成を有していてもよい。光学エンジン１００も、上記構成に限られず任意の構成を有していてよい。

【0058】

図８は、照明光学系における蛍光体ユニットの第１の変形例を示している。この照明光学系の構成は、蛍光体ユニットを除き、上述した照明光学系と同様である。

【0059】

第１の変形例に係る蛍光体ユニットでは、基板３２の、蛍光体３１が形成された一面とは反対側の一面に、放熱面積を大きくするフィン１３２が形成されている。

【0060】

図９は、照明光学系における蛍光体ユニットの第２の変形例を示している。この照明光学系の構成は、蛍光体ユニットを除き、上述した照明光学系と同様である。

【0061】

第２の変形例に係る蛍光体ユニットでは、基板３２の、蛍光体３１が形成された一面とは反対側の一面に、放熱面積を大きくする突起１３３が形成されている。

【0062】

第１および第２の変形例におけるフィン１３２や突起１３３により基板３２の放熱面積を大きくすることで、蛍光体ユニット３０の冷却効果をさらに向上させることができる。

【0063】

また、上記冷却構造を用いた蛍光体ユニット３０または投写型表示装置２の冷却方法も本発明の範囲に含まれる。既述の実施形態に関連し、本発明は、以下の付記に記載する冷却構造、照明光学系、投写型表示装置および冷却方法を含んでいてよい。

【0064】

［付記１］
基板と、前記基板に形成され、励起光の照射により蛍光を発する蛍光体と、を含む蛍光体ユニットと、
冷却風を流す送風システムと、
前記送風システムからの冷却風を前記蛍光体ユニットに導くダクト構造体と、を有する冷却構造。

【0065】

［付記２］
付記１に記載の冷却構造であって、
前記ダクト構造体は、前記基板の、前記蛍光体が形成された一面に、前記送風システムからの冷却風を導く第１の流路を有する、冷却構造。

【0066】

［付記３］
付記２に記載の冷却構造であって、
前記第１の流路は、前記蛍光体の、前記励起光の照射スポットに向かうにつれて流路幅が小さくなる絞り部を有する、冷却構造。

【0067】

［付記４］
付記１から３のいずれか１項に記載の冷却構造であって、
前記ダクト構造体は、前記基板の、前記蛍光体が形成された一面とは反対側の領域に、前記送風システムからの冷却風を導く第２の流路を有する、冷却構造。

【0068】

［付記５］
付記１に記載の冷却構造であって、
前記ダクト構造体は、前記基板の前記蛍光体が形成された一面に前記送風システムからの冷却風を導く第１の流路と、前記基板の、前記蛍光体が形成された一面とは反対側の領域に、前記送風システムからの冷却風を導く第２の流路と、を有する、冷却構造。

【0069】

［付記６］
付記５に記載の冷却構造であって、
前記第１の流路は、前記蛍光体の、前記励起光の照射スポットに向かうにつれて流路幅が小さくなる絞り部を有する、冷却構造。

【0070】

［付記７］
付記５または６に記載の冷却構造であって、
前記基板は、前記第１の流路と前記第２の流路との間を仕切っており、
前記基板の前記蛍光体が形成された一面が、前記第１の流路に向けられており、
前記基板の、前記蛍光体が形成された一面とは反対側の面が、前記第２の流路に向けられている、冷却構造。

【0071】

［付記８］
付記５から７のいずれか１項に記載の冷却構造であって、
前記送風システムは、前記第１の流路に冷却風を流す第１の送風装置と、前記第２の流路に冷却風を流す第２の送風装置と、を有する、冷却構造。

【0072】

［付記９］
付記４から８のいずれか１項に記載の冷却構造であって、
前記第２の流路内に設けられ、前記基板を回転駆動させる駆動モータを有する、冷却構造。

【0073】

［付記１０］
付記９に記載の冷却構造であって、
前記駆動モータに取り付けられたヒートシンクと、
前記ヒートシンクに冷却風を吹き付ける第３の送風装置と、を有する、冷却構造。

【0074】

［付記１１］
付記１から１０のいずれか１項に記載の冷却構造であって、
前記蛍光体ユニットで加熱された前記冷却風の温度を低下させる熱交換器を有する、冷却構造。

【0075】

［付記１２］
付記１から１１のいずれか１項に記載の冷却構造であって、
前記基板の、前記蛍光体が形成された一面とは反対側の一面に、放熱面積を大きくするフィンまたは突起が形成されている、冷却構造。

【0076】

［付記１３］
付記１から１２のいずれか１項に記載の冷却構造であって、
前記蛍光体ユニットの前記基板は回転自在に構成されている、冷却構造。

【0077】

［付記１４］
付記１から１３のいずれか１項に記載の冷却構造であって、
前記蛍光体ユニットは前記ダクト構造体の内部に配置されている、冷却構造。

【0078】

［付記１５］
付記１４に記載の冷却構造であって、
前記ダクト構造体は、該ダクト構造体の外部から前記蛍光体ユニットへ向けて前記励起光を通過させる窓部を有する、冷却構造。

【0079】

［付記１６］
付記１から１５のいずれか１項に記載の冷却構造であって、
前記ダクト構造体および前記送風システムを収容する筐体を有し、
前記ダクト構造体から流出した冷却風を前記筐体内で前記送風システムへ戻すことにより前記冷却風を循環させる、冷却構造。

【0080】

［付記１７］
付記１から１６のいずれか１項に記載の冷却構造と、
前記蛍光体に照射する励起光を発生する励起光源と、を有する照明光学系。

【0081】

［付記１８］
付記１７に記載の照明光学系と、
前記照明光学系から出射した光を画像光に変換する光学エンジンと、
前記画像光を外部へ投写する投写レンズと、を有する、投写型表示装置。

【0082】

［付記１９］
基板と、前記基板に形成され、励起光の照射により蛍光を発する蛍光体と、を含む蛍光体ユニットを冷却する冷却方法であって、
送風システムから前記蛍光体ユニットに導くダクト構造体を介して、冷却風を前記蛍光体ユニットに当てることを含む、冷却方法。

【0083】

［付記２０］
付記１９に記載の冷却方法であって、
前記ダクト構造体は、前記基板の、前記蛍光体が形成された一面に、前記送風システムからの冷却風を導く第１の流路を有する、冷却方法。

【0084】

［付記２１］
付記２０に記載の冷却方法であって、
前記第１の流路は、前記蛍光体の、前記励起光の照射スポットに向かうにつれて流路幅が小さくなる絞り部を有する、冷却方法。

【0085】

［付記２２］
付記１９から２１のいずれか１項に記載の冷却方法であって、
前記ダクト構造体は、前記基板の、前記蛍光体が形成された一面とは反対側の領域に、前記送風システムからの冷却風を導く第２の流路を有する、冷却方法。

【0086】

［付記２３］
付記１９に記載の冷却方法であって、
前記ダクト構造体は、前記基板の前記蛍光体が形成された一面に前記送風システムからの冷却風を導く第１の流路と、前記基板の、前記蛍光体が形成された一面とは反対側の領域に、前記送風システムからの冷却風を導く第２の流路と、を有する、冷却方法。

【0087】

［付記２４］
付記２３に記載の冷却方法であって、
前記第１の流路は、前記蛍光体の、前記励起光の照射スポットに向かうにつれて流路幅が小さくなる絞り部を有する、冷却方法。

【0088】

［付記２５］
付記２３または２４に記載の冷却方法であって、
前記基板は、前記第１の流路と前記第２の流路との間を仕切っており、
前記基板の前記蛍光体が形成された一面が、前記第１の流路に向けられており、
前記基板の、前記蛍光体が形成された一面とは反対側の面が、前記第２の流路に向けられている、冷却方法。

【0089】

［付記２６］
付記２３から２５のいずれか１項に記載の冷却方法であって、
前記送風システムは第１の送風装置と第２の送風装置とを有し、
前記第１の送風装置から前記第１の流路に冷却風を流すことと、前記第２の送風装置から前記第２の流路に冷却風を流すことと、を含む、冷却方法。

【0090】

［付記２７］
付記２２から２６のいずれか１項に記載の冷却方法であって、
前記第２の流路内に設けられた駆動モータにより前記基板を回転させることを含む、冷却方法。

【0091】

［付記２８］
付記２７に記載の冷却方法であって、
前記駆動モータにヒートシンクが取り付けられており、
前記ヒートシンクに第３の送風装置から冷却風を吹き付けることをさらに含む、冷却方法。

【0092】

［付記２９］
付記１９から２８のいずれか１項に記載の冷却方法であって、
熱交換器により、前記蛍光体ユニットで加熱された冷却風の温度を低下させることを含む、冷却方法。

【0093】

［付記３０］
付記１９から２９のいずれか１項に記載の冷却方法であって、
前記基板の、前記蛍光体が形成された一面とは反対側の一面に、放熱面積を大きくするフィンまたは突起が形成されている、冷却方法。

【0094】

［付記３１］
付記１９から３０のいずれか１項に記載の冷却方法であって、
前記蛍光体ユニットの前記基板は回転自在に構成されている、冷却方法。

【0095】

［付記３２］
付記１９から３１のいずれか１項に記載の冷却方法であって、
前記蛍光体ユニットは前記ダクト構造体の内部に配置されている、冷却方法。

【0096】

［付記３３］
付記３２に記載の冷却方法であって、
前記ダクト構造体は、該ダクト構造体の外部から前記蛍光体ユニットへ向けて前記励起光を通過させる窓部を有する、冷却方法。

【0097】

［付記３４］
付記１９から３３のいずれか１項に記載の冷却方法であって、
前記ダクト構造体および前記送風システムを収容する筐体を有し、
前記ダクト構造体から流出した冷却風を前記筐体内で前記送風システムへ戻すことにより前記冷却風を循環させることを含む、冷却方法。

【0098】

以上、本発明の望ましい実施形態について提示し、詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない限り、さまざまな変更及び修正が可能であることを理解されたい。

【符号の説明】

【0099】

１ 照明光学系
２ 投写型表示装置
６ 筐体
１０ 第１のレーザ光源
１１ 励起光源
３０ 蛍光体ユニット
３１ 蛍光体
３２ 基板
３３ 駆動モータ
６０ 第１の流路
６１ 第２の流路
６２ 絞り部
６３ 仕切部材
６４ 外壁部材
６５ 窓部
６８ ダクト構造体
７０ 第１の送風装置
７１ 第２の送風装置
７３ 熱伝導シート
７４ ヒートシンク
７５ 熱交換器
７９ 第３の送風装置
９８ 投写レンズ
１００ 光学エンジン
１３２ フィン
１３３ 突起

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】