特許 7507357 蛍光体ホイール、光源装置、および投写型映像表示装置

(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】

(24)【登録日】2024-06-20

(45)【発行日】2024-06-28

(54)【発明の名称】蛍光体ホイール、光源装置、および投写型映像表示装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 5/20 20060101AFI20240621BHJP

   G03B 21/14 20060101ALI20240621BHJP

   G03B 21/00 20060101ALI20240621BHJP

【ＦＩ】

G02B5/20

G03B21/14 A

G03B21/00 D

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2022207299

(22)【出願日】2022-12-23

(62)【分割の表示】P 2018197164の分割

【原出願日】2018-10-19

(65)【公開番号】P2023040081

(43)【公開日】2023-03-22

【審査請求日】2022-12-26

(31)【優先権主張番号】P 2018021678

(32)【優先日】2018-02-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106116

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 健司

(74)【代理人】

【識別番号】100131495

【弁理士】

【氏名又は名称】前田 健児

(72)【発明者】

【氏名】池田 貴司

【審査官】藤岡 善行

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－２１５５７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１２２８１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２１２１２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１４／１０９３３３（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ５／２０

Ｇ０３Ｂ ２１／１４

Ｇ０３Ｂ ２１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

励起光を出射する光源と、
前記励起光を受け、蛍光を発する蛍光体ホイールと、を備え、
前記蛍光体ホイールは、
基板と、
前記基板の光源側に設けられた環状の蛍光体層と、
前記蛍光体層の光源側の一部の領域上に設けられた反射膜と、
前記反射膜の光源側に拡散層と、を有し、
前記蛍光体層の上面と前記拡散層の上面との間に段差が設けられており、
前記反射膜の厚みは前記蛍光体層の厚みより薄く、前記拡散層の厚みは前記蛍光体層の厚みより薄い、
光源装置。

【請求項2】

励起光を出射する光源と、
前記励起光を受け、蛍光を発する蛍光体ホイールと、を備え、
前記蛍光体ホイールは、
基板と、
前記基板の光源側に設けられた環状の蛍光体層と、
前記蛍光体層の光源側の一部の領域上に設けられた反射膜と、
前記反射膜の光源側に拡散層と、を有し、
前記蛍光体層の上面と前記拡散層の上面との間に段差が設けられており、
前記反射膜の厚みおよび前記拡散層の厚みの合計は前記蛍光体層の厚みより薄い、
光源装置。

【請求項3】

励起光を出射する光源と、
前記励起光を受け、蛍光を発する蛍光体ホイールと、を備え、
前記蛍光体ホイールは、
基板と、
前記基板の光源側に設けられた環状の蛍光体層と、
前記蛍光体層の光源側の一部の領域上に設けられた反射膜と、
前記反射膜の光源側に拡散層と、を有し、
前記蛍光体層の上面と前記拡散層の上面との間に段差が設けられており、
前記反射膜の厚みは前記拡散層の厚みより薄く、前記拡散層の厚みは前記蛍光体層の厚みより薄い、
光源装置。

【請求項4】

前記蛍光体層は、赤色と緑色の色光成分を含む光を発光し、
前記反射膜は青色の色光を反射する、
請求項１～３のいずれか１項に記載の光源装置。

【請求項5】

前記蛍光体層は、複数の蛍光体セグメントで構成されている、
請求項１～３のいずれか１項に記載の光源装置。

【請求項6】

前記複数の蛍光体セグメントの第１セグメントは、赤色と緑色の色光成分を含む光を発光し、
前記複数の蛍光体セグメントの第２セグメントは、赤色もしくは緑色の色光成分を含む光を発光し、
前記反射膜は青色の色光を反射する、
請求項５に記載の光源装置。

【請求項7】

前記蛍光体ホイールは、前記蛍光体層の光源側に設けられた反射防止膜を有する、
請求項１～６のいずれか１項に記載の光源装置。

【請求項8】

前記蛍光及び前記励起光が入射するカラーホイールを備えた、
請求項１～７のいずれか１項に記載の光源装置。

【請求項9】

前記カラーホイールは、入射した光の青色光を透過する青色光透過領域を有し、
前記反射膜にて反射された励起光は、前記青色光透過領域に入射する、
請求項８に記載の光源装置。

【請求項10】

前記青色光透過領域は、全波長域の光を透過する、全波長透過領域である、
請求項９に記載の光源装置。

【請求項11】

前記励起光は、前記基板上における前記反射膜が設けられた領域とは異なる領域の前記蛍光体に入射する、
請求項８～１０のいずれか１項に記載の光源装置。

【請求項12】

前記カラーホイールは、赤色波長透過領域と緑色波長透過領域と全波長透過領域を有し、
前記基板上における前記反射膜が設けられた領域とは異なる領域の前記蛍光体に入射した光によって蛍光された光は、前記赤色波長透過領域、前記緑色波長透過領域、及び前記全波長透過領域に入射する、
請求項１１に記載の光源装置。

【請求項13】

請求項１～１２のいずれか１項に記載の光源装置を備えた投写型映像表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、例えば投写型映像表示装置の光源装置に使用される蛍光体ホイールに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、光源と蛍光基板とを有する光源装置が開示されており、蛍光基板は、基板部と、第１の反射膜と、蛍光体層と、第２の反射膜とを有する。第１の反射膜は、基板部の第１の箇所に形成されている。蛍光体層は、第１の反射膜の基板部と反対側の面に形成され、光源からの光により蛍光発光する。第２の反射膜は、基板部の第２の箇所に形成され、光源からの光を反射する。光源からの光が入射する蛍光体層の表面と、光源からの光が反射する第２の反射膜の表面とは、ほぼ同一平面にある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１５－０９２２２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、蛍光体ホイールとしてのバランスを確保することで製造性と信頼性の向上と、蛍光と反射光の集光効率向上の両立を図った蛍光体ホイールを備える光源装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示における第１の態様の光源装置は、励起光を出射する光源と、励起光を受け、蛍光を発する蛍光体ホイールと、蛍光及び前記励起光が入射する、カラーホイールと、を備え、蛍光体ホイールは、基板と、基板上に設けられた環状の蛍光体と、蛍光体の片面の領域上に設けられた反射防止膜と、反射防止膜の一部の領域上に設けられた反射膜と、を有する。

【0006】

また、第２の態様の光源装置は、励起光を出射する光源と、励起光を受け、蛍光を発する蛍光体ホイールと、蛍光及び前記励起光が入射する、カラーホイールと、を備え、蛍光体ホイールは、基板と、基板上に設けられ、複数の蛍光体セグメントで構成された環状の蛍光体層と、前記蛍光体層の片面の領域上に設けられた反射防止膜と、反射防止膜の一部の領域上に設けられた反射膜と、を有する。

【発明の効果】

【0007】

本開示における蛍光体ホイールは、製造性と信頼性が良好で、かつ蛍光と反射光の集光効率の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1A】実施の形態１の蛍光体ホイールの構成を示す平面図

【図1B】図１Ａの線１Ｂ－１Ｂにおける断面図

【図1C】図１Ｂに示す断面図により効果を説明する図

【図2A】実施の形態１の蛍光体ホイールの蛍光体層を示す図

【図2B】図２Ａの線２Ｂ－２Ｂにおける断面図

【図3】実施の形態１のカラーホイールの構成を示す図

【図4A】実施の形態２の蛍光体ホイールの構成を示す平面図

【図4B】実施の形態２の蛍光体層を構成する蛍光体セグメントを示す図

【図5】実施の形態１の蛍光体ホイールを用いた光源装置の構成を示す図

【図6】実施の形態１の光源装置を用いた投写型映像表示装置の構成を示す図

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

【0010】

なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。

【0011】

（実施の形態１）
［１－１ 蛍光体ホイール］
［１－１－１ 構成］
以下、実施の形態１における蛍光体ホイール１の構成について詳細に説明する。図１Ａは蛍光体ホイールの平面図、図１Ｂは図１Ａの線１Ｂ－１Ｂ における断面図、図１Ｃは図１Ｂに示す断面図により効果を説明するための図である。図２Ａは蛍光体層の平面図、図２Ｂは図２Ａの線２Ｂ－２Ｂにおける断面図である。

【0012】

図１Ａに示されるように、蛍光体ホイール１は、蛍光体層１１０と、この蛍光体層１１０が設けられる円盤状の基板１０３と、基板１０３の中央に設けられた取付け穴に取付けられ基板１０３を回転駆動するモータ１０４とを備える。

【0013】

蛍光体層１１０は、黄色の光（すなわち、赤色と緑色の色光成分を含む光）を発光する蛍光体１１１を円環状（リング状）に焼結したもので、その片面全領域に反射防止膜１１２が形成されている。蛍光体層１１０は、また、その片面の一部の領域の反射防止膜１１２上に青色の色光を反射するための第一の反射膜１０５が形成されている。本実施の形態では、蛍光体層１１０の厚みは１００～２００μｍ程度である。これに対し、第一の反射膜１０５の膜厚は、数μｍと非常に薄く形成される。本実施の形態では、第一の反射膜１０５上に拡散層１０６が設けられている。この拡散層１０６の厚みも、数十μｍと非常に薄く形成される。なお、反射防止膜１１２の膜厚は数μｍである。

【0014】

リング状の蛍光体層１１０は、基板１０３の中心に対して同心となるように取り付けられるが、その基板１０３上の取付け位置には、蛍光体層１１０の幅よりも少し幅広の円環状をした第二の反射膜１３１が形成されており、この第二の反射膜１３１上に接着剤１０２によって取り付けられる。接着剤１０２は、熱伝導率と反射率を向上させる含有粒子１２１がシリコーンに充填されたものであり、含有粒子１２１としては、酸化チタンや酸化アルミニウム、酸化亜鉛などが使用される。

【0015】

反射防止膜１１２は、誘電体多層膜からなり、後述するレーザ光源６０１（図５、図６参照）からの励起光と、励起光で蛍光体１１１が励起され波長変換され出射する蛍光との波長域での入出射光の表面反射ロスを最小化するように最適化されている。

【0016】

第一の反射膜１０５も、誘電体多層膜からなり、後述する凸レンズ６０９（図５、図６参照）から入射するレーザ光源６０１からの励起光の波長域と、蛍光体層１１０で波長変換された蛍光の波長域とのいずれに対しても反射率が高くなるように最適化されている。

【0017】

なお、反射防止膜１１２を蛍光体層１１０の片面全領域をカバーするように形成しているが、第一の反射膜１０５を形成する部分を除く領域のみに形成しても良い。

【0018】

第二の反射膜１３１は、例えば、アルミ、銀、もしくは銀合金の反射膜とその両側に保護膜で挟みこんだ多層膜からなり、後述するレーザ光源６０１の波長域と、蛍光体層１１０でレーザ光源６０１の光が波長変換されて出射した蛍光との波長域で反射率が最大化するように最適化されている。

【0019】

本実施の形態では、蛍光体１１１を焼結した蛍光体層１１０を接着剤１０２で基板１０３の第二の反射膜１３１に接着しているが、接着剤１０２を用いずに、基板１０３上の第二の反射膜１３１上に、蛍光体１１１を樹脂に充填した蛍光体層を形成し、その表面に反射防止膜１１２と第一の反射膜１０５を形成するようにしても良い。

【0020】

また、第二の反射膜１３１を設けない基板１０３上に、接着剤１０２を用いて接着してもよい。

【0021】

［１－１－２ 効果］
本実施の形態の効果について図１Ｃを参照しつつ説明する。まず、第一の反射膜１０５に励起光２０１が照射する場合について述べる。この場合、凸レンズ６０９（図５、図６参照）から蛍光体ホイール１の拡散層１０６に入射した励起光は、第一の反射膜１０５で反射して、その進行方向が１８０度変化し、再び拡散層１０６を通過して、凸レンズ６０９へと出射する。

【0022】

次に、蛍光体層１１０に励起光２０１が照射する場合について述べる。この場合、凸レンズ６０９（図５、図６参照）から反射防止膜１１２に入射した励起光２０１は、蛍光体層１１０で蛍光体１１１に吸収され、蛍光に波長変換され、蛍光が全方位に発光する。反射防止膜１１２側に出射した蛍光はそのまま、凸レンズ６０９へと出射する。また、基板１０３側に出射した蛍光は、含有粒子１２１で反射率が向上した接着剤１０２、もしくは、基板１０３の表面に形成された第二の反射膜１３１で反射し、再び、接着剤１０２、蛍光体層１１０、反射防止膜１１２を通過して凸レンズ６０９へと入射する。

【0023】

拡散層１０６と、第一の反射膜１０５の厚みは薄く、図１Ｂ、または図１Ｃに示すように、拡散層１０６と反射防止膜１１２との表面が略同一平面になるように基板１０３上に形成されることになる。

【0024】

このため、励起光２０１が拡散層１０６の面に入射して形成されるスポットサイズと、励起光２０１が蛍光体層１１０上の反射防止膜１１２の面に入射して形成さるスポットサイズが略同等の大きさとなり、第一の反射膜１０５で反射して拡散層１０６を通過してくる励起光と、蛍光体層１１０の蛍光体１１１で波長変換され発光する蛍光との、凸レンズ６０９への集光効率が略同じとなる。この結果、蛍光体ホイールとしての効率を向上させることができる。

【0025】

また、図１Ａに示すように、基板１０３にリング状の蛍光体層１１０を接着剤１０２でモータ１０４の回転軸に軸対称で接着することができるため、初期アンバランス量を最小化することができ、蛍光体ホイールとしての製造性および信頼性を向上させることができる。

【0026】

［１－２ 蛍光体ホイールを備える光源装置］
［１－２－１ 構成］
次に、実施の形態１に係る光源装置について、図５を参照しながら説明する。図５は実施の形態１に係る光源装置の構成を示す図である。

【0027】

図５に示されるように、実施の形態１に係る光源装置６は、実施の形態１にかかる蛍光体ホイール１と半導体レーザ素子からなる複数のレーザ光源６０１とを備える。レーザ光源６０１は、青色の波長域の励起光源の一例である。蛍光体ホイール１の構成は、先に説明したとおりであるので、重複説明は省略する。

【0028】

また、光源装置６は、レーザ光源６０１のそれぞれの出射側に配置されたコリメータレンズ６０２と、凸レンズ６０３と、拡散板６０４と、凹レンズ６０５と、波長および偏光選択性ミラー６０６と、波長板６０７と、凸レンズ６０８、６０９とを備える。これらの光学部品は、レーザ光源６０１からの出射光を蛍光体ホイール１に導光する光学系の一例である。光源装置６はさらに、凸レンズ６１０と、カラーホイール３と、ロッドインテグレータ６１１とを備える。

【0029】

複数のレーザ光源６０１のそれぞれから出射された青色波長域の光は、レーザ光源６０１の出射側に配置されたコリメータレンズ６０２により平行光化される。複数のコリメータレンズ６０２の出射側には、コリメータレンズ６０２から出射されるレーザ光源６０１の光をまとめて光束幅を小さくする凸レンズ６０３が配置される。凸レンズ６０３によって光束幅が小さくなった光は、凸レンズ６０３の出射側に配置された拡散板６０４に入射する。拡散板６０４では、凸レンズ６０３によって解消しきれなかった光束の不均一を低減する。

【0030】

拡散板６０４から出射した光は、凹レンズ６０５に入射する。凹レンズ６０５は、拡散板６０４から出射した光を平行化する。

【0031】

凹レンズ６０５から平行化されて出射された光は、凹レンズ６０５の出射側に配置された波長および偏光選択性ミラー６０６に入射する。波長および偏光選択性ミラー６０６は、光軸に対して４５度の角度で配置されており、レーザ光源６０１から出射された青色光の波長域でＳ偏光の光を反射し、かつ、レーザ光源６０１から出射された青色光の波長域でＰ偏光の光と蛍光体ホイール１から出射される黄色の蛍光の波長域の光を透過する特性を有している。なお、レーザ光源６０１は、出射するレーザの偏光が、波長および偏光選択性ミラー６０６に対するＳ偏光が出射するように配置されている。したがって、波長および偏光選択性ミラー６０６に入射した、凹レンズ６０５から出射された光は、波長および偏光選択性ミラー６０６で反射する。

【0032】

波長および偏光選択性ミラー６０６で反射したレーザ光源６０１の青色の励起光は波長板６０７に入射する。波長板６０７は、レーザ光源６０１の波長域の励起光の位相を遅相軸方向にλ／４だけ遅らせる機能を持つ。この時、波長板６０７の遅相軸は、入射するレーザ光源６０１の光の偏光方向に対して、４５度の方向に配置されている。波長板６０７を通過したレーザ光源６０１の励起光は、凸レンズ６０８、凸レンズ６０９の順に入射することで、光束が収束した状態で蛍光体ホイール１に入射する。

【0033】

蛍光体ホイール１は、蛍光体層１１０上に設けられた反射防止膜１１２、もしくは、第一の反射膜１０５上に設けられた拡散層１０６が凸レンズ６０９に対向するように配置されている。前述のように、蛍光体ホイール１は、モータ１０４によって回転するため、時系列で、励起光が蛍光体層１１０と第一の反射膜１０５に順次照射され、蛍光体層１１０および第一の反射膜１０５の一点に集中的に励起光が照射されることが抑制される。

【0034】

まず、凸レンズ６０８および凸レンズ６０９によって収束したレーザ光源６０１の光が、時系列で蛍光体層１１０に照射された場合を、以下に説明する。

【0035】

蛍光体層１１０に入射したレーザ光源６０１からの励起光は、波長変換される。すなわち、レーザ光源６０１からの励起光は、励起光と波長域が異なる蛍光に変換される。また、蛍光体層１１０から出射される黄色波長域の蛍光は、蛍光体層１１０に入射する光に対して１８０度進行方向が変換され、蛍光は凸レンズ６０９側に出射される。凸レンズ６０９に入射した蛍光は、凸レンズ６０８に入射し、平行光化される。平行光化された蛍光は、波長板６０７を透過したのち、波長および偏光選択性ミラー６０６に入射する。

【0036】

波長および偏光選択性ミラー６０６は、上述の通り、蛍光の光軸に対して４５度の角度で配置されている。また、波長および偏光選択性ミラー６０６は、レーザ光源６０１の出射光の青色の波長域でＳ偏光の光を反射し、レーザ光源６０１の出射光の青色の波長域でＰ偏光の光と蛍光体層１１０（蛍光体ホイール１）からの黄色の蛍光の波長域の光を透過する特性を有している。したがって、波長および偏光選択性ミラー６０６に入射した蛍光は、そのまま通過する。

【0037】

次に、凸レンズ６０８および凸レンズ６０９によって収束したレーザ光源６０１の光が、時系列で第一の反射膜１０５に照射された場合を、以下に説明する。

【0038】

第一の反射膜１０５に照射するレーザ光源６０１の励起光は、まず、拡散層１０６を通過し拡散される。その後、第一の反射膜１０５で、１８０度進行方向を変換される。つまり、反射光は、凸レンズ６０９側に進行方向が変わる。進行方向の変わった反射光は、再び拡散層１０６を通過することで再び拡散される。拡散層１０６を出射した反射光は凸レンズ６０９、６０８に順次入射し平行化される。平行光化したレーザ光源６０１の励起光の反射光は再び波長板６０７に入射する。

【0039】

波長板６０７は、前述のとおり、レーザ光源６０１の青色波長域の励起光の位相を遅相軸にλ／４だけ遅らせる機能を持ち、波長板６０７の遅相軸は４５度の方向に配置されている。このことにより、波長板６０７を２回通過したレーザ光源６０１の励起光は、偏光方向が９０度回旋しＰ偏光となる。

【0040】

波長板６０７を通過し、偏光方向が９０度回旋してＰ偏光になったレーザ光源６０１の励起光の反射光は、波長および偏光選択性ミラー６０６に入射する。

【0041】

波長および偏光選択性ミラー６０６は、上述の通り、蛍光の光軸に対して４５度の角度で配置されている。また、波長および偏光選択性ミラー６０６は、レーザ光源６０１の出射光の青色波長域でＳ偏光の光を反射し、レーザ光源６０１の青色の出射光の波長域でＰ偏光の光と蛍光体層１０１（蛍光体ホイール１）からの蛍光の黄色の波長域の光を透過する特性を有している。したがって、蛍光体ホイール１の第一の反射膜１０５で反射され、波長および偏光選択性ミラー６０６に入射した反射光は、そのまま通過する。

【0042】

波長および偏光選択性ミラー６０６を透過した蛍光体ホイール１からの、黄色波長域の蛍光と、反射光（レーザ光源６０１の青色波長域の励起光）とは、凸レンズ６１０で収束し、時系列でカラーホイール３に入射する。

【0043】

図３を用いて、カラーホイール３の構成を説明する。カラーホイール３は、カラーホイール３を回転させるモータ３０４と、赤色の波長域の光のみを透過する特性をもつように最適化させた誘電体多層膜をガラス板上に形成した赤色光透過領域３０１と、緑色の波長域の光のみを透過する特性を持つように最適化させた誘電体多層膜をガラス板上に形成した緑色光透過領域３０２と、全波長域の光の透過率を最大化するように最適化された全波長透過領域３０３が形成されている。なお、蛍光体ホイール１とカラーホイール３は、図示しない同期回路によって、回転の同期が取られている。

【0044】

まず、蛍光体ホイール１から黄色波長域の蛍光が出射したタイミングに合わせて、凸レンズ６１０で収束したカラーホイール３上のスポットが、順次、赤色光透過領域３０１、緑色光透過領域３０２、全波長透過領域３０３を移動する。これにより、カラーホイール３に入射した黄色波長域の蛍光は、順次、赤色、緑色、黄色波長域の光となってカラーホイール３を通過し、ロッドインテグレータ６１１に入射する。ロッドインテグレータ内では多重反射が行われ、光が均一化され、ロッドインテグレータ６１１を出射する。

【0045】

次に、蛍光体ホイール１から青色波長域の反射光が出射したタイミングに合わせて、凸レンズ６１０で収束したカラーホイール３上のスポットが、全波長透過領域３０３を移動する。これにより、カラーホイール３に入射した青色波長域の光は、カラーホイール３を通過し、ロッドインテグレータ６１１に入射し、ロッドインテグレータ内で多重反射が行われ、光が均一化され、ロッドインテグレータ６１１を出射する。このようにして、ロッドインテグレータ６１１からは、時系列で、光強度分布が均一化された赤色、緑色、黄色、青色光が出射される。

【0046】

なお、上記構成では、カラーホイール３をロッドインテグレータ６１１の入射側に配置したが、ロッドインテグレータ６１１の出射側に配置しても良い。

【0047】

また、蛍光体ホイール１からの蛍光が、赤色光透過領域３０１、緑色光透過領域３０２、および全波長透過領域３０３を通過する例を示したが、蛍光体ホイール１からの蛍光が、赤色光透過領域３０１と緑色光透過領域３０２のみを透過する構成であっても良い。また、カラーホイール３の各透過領域の色の順序が違っていても良く、カラーホイールをもたない構成となっても良い。

【0048】

［１－２－２ 効果］
本実施の形態は、集光性向上と製造性、信頼性を向上させた蛍光体ホイール１を使用することによって、高効率の光源装置を提供し得る。

【0049】

［１－３ 蛍光体ホイールを備える光源装置を用いた投写型映像表示装置］
［１－３－１ 構成］
次に、実施の形態１の蛍光体ホイールを備えた光源装置を用いた投写型映像装置について、図６を用いて説明する。図６は、実施の形態１に係る投写型映像表示装置の構成を示す図である。

【0050】

投写型映像表示装置７は、上述の光源装置６を備え、さらに、リレーレンズ７０１、７０２、７０３と全反射プリズム７０４とＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）７０６と、投写レンズ７０７を備える。

【0051】

以下の説明では、光源装置６の詳細に関してはその重複説明を省略し、ロッドインテグレータ６１１を出射した、赤色、緑色、黄色、青色の光の挙動について説明する。

【0052】

ロッドインテグレータ６１１を出射した各色の光は、リレーレンズ７０１、７０２、７０３の３枚の凸レンズで構成されたリレーレンズ系によって、後述するＤＭＤ７０６に写像される。

【0053】

リレーレンズ系を構成する凸レンズからなるリレーレンズ７０１、７０２、７０３を透過した光は、全反射プリズム７０４に入射する。全反射プリズム７０４は、２つのガラスブロックを有し、２つのブロックの間には微小ギャップ７０５が設けられている。全反射プリズム７０４に入射した光は、微小ギャップ７０５に臨界角よりも大きい角度で入射することで反射し、ＤＭＤ７０６に入射する。

【0054】

ＤＭＤ７０６は、図示されない同期回路と映像回路によって、蛍光体ホイール１、カラーホイール３と回転の同期を取ると同時に、駆動され、画像情報に対応して各画素のＯＮ／ＯＦＦが切り替えられる。これにより、ＤＭＤ７０６のそれぞれの画素に入射した光の反射方向が画素ごとに変わる。

【0055】

ＤＭＤ７０６において、ＯＮ状態の画素によって反射された光は、全反射プリズム７０４に入射し、微小ギャップ７０５には臨界角よりも小さい角度で入射し、そのまま通過する。微小ギャップ７０５を通過した光は、投写レンズ７０７によって、図示されないスクリーンに拡大投写される。

【0056】

［１－３－２ 効果］
本実施の形態は、集光性向上と製造性、信頼性を向上させた蛍光体ホイール１を使用した光源装置を使用することによって、輝度の向上とともに製品としての信頼性を向上させた投写型映像表示装置を提供し得る。

【0057】

（実施の形態２）
［２－１ 蛍光体ホイール］
［２－１－１ 構成］
以下、実施の形態２に係る蛍光体ホイール５の構成について図４Ａ、図４Ｂを用いて説明する。図４Ａは実施の形態２に係る蛍光体ホイール５を示す平面図、図４Ｂは蛍光体ホイール５に使用する蛍光体セグメント５０１、５５１を示す図である。ここで、蛍光体セグメント５０１は、レーザ光源６０１からの励起光で、緑色の蛍光を発光する蛍光体で構成されており、蛍光体セグメント５５１は、レーザ光源６０１からの励起光で、赤色の蛍光を発光する蛍光体で構成されている。蛍光体セグメント５０１と蛍光体セグメント５０１と合わせることで、リング状の蛍光体層５１０が形成される。

【0058】

図４Ｂに示すように、蛍光体セグメント５５１の一部の領域の表面に青色の色光を反射する反射膜５０５が形成されている。蛍光体ホイール５における蛍光体層５１０および反射膜５０５の断面構造は、図２Ｂに示す蛍光体ホイール１における蛍光体層１１０および第一の反射膜１０５の場合と同様であるため、その説明は省略する。

【0059】

図４Ａに示すように、モータ５０４で回転させるようにした基板５０３に、前述の２つの蛍光体セグメント５０１、５５１が、合わせてリング状になるように、それぞれ接着剤５０２で接着されることにより、蛍光体ホイール５が構成される。この場合、２つの蛍光体セグメント５０１、５５１によりリング状に構成された蛍光体層５１０はモータ５０４の回転軸に軸対称に配置される。

【0060】

なお、上記では、蛍光体層が蛍光体セグメントを２つ合わせて３６０度でリング状に構成される例を説明したが、２つより多くの蛍光体セグメントを組み合わせて３６０度となりリング状に構成しても良い。

【0061】

上記の説明では、反射膜５０５をいずれかの蛍光体セグメントの一つ（ここでは、蛍光体セグメント５５１）の一部に形成した構成で説明したが、複数の蛍光体セグメントのそれぞれの一部に形成しても良い。

【0062】

また、リング状（円環状）の蛍光体層を赤色および緑色の蛍光を発光する蛍光体セグメントで構成したが、これに限定されない。例えば、リング状の蛍光体層を形成する蛍光体セグメントとして、黄色の蛍光を発光する蛍光体セグメントと緑色の蛍光を発光する蛍光体セグメントを用いても良く、これに代えて、黄色の蛍光を発光する蛍光体セグメントと赤色の蛍光を発光する蛍光体セグメントを用いても良いなど、黄色のような他の波長域の光を発光する蛍光体セグメントを用いても良い。

【0063】

また、実施の形態１の蛍光体ホイール１のように、蛍光体層５１０上に反射防止膜を形成し、その反射防止膜上に第一の反射膜として反射膜５０５を形成してもよいし、さらに、反射膜５０５上に拡散層を設けてもよい。また、実施の形態１の蛍光体ホイール１のように、基板５０３上の第二の反射膜を形成し、この第二の反射膜上に接着剤５０２によって蛍光体層５１０を取り付けてもよい。

【0064】

［２－１－２ 効果］
上述のように、蛍光体セグメント５５１の表面に反射膜５０５を設けることで、反射膜５０５と蛍光体セグメント５０１、５５１との表面とを略同一の平面とすることにより、集光効率の向上を実現することができる。

【0065】

また、図４Ａに示すように、基板５０３に蛍光体セグメント５５１、５０１をリンク状にして接着剤１０２でモータ５０４の回転軸に軸対称で接着することができるため、初期アンバランス量を最小化することができ、製造性および信頼性を向上することができる。

【0066】

［２－２ 蛍光体ホイールを用いた光源装置］
図５に示す光源装置６において、実施の形態１の蛍光体ホイール１の代わりに、実施の形態２による蛍光体ホイール５を設置することにより、光源装置を構成することができる。

【0067】

蛍光体ホイール以外の光学部品の挙動に関しては、実施の形態１の［１－２ 蛍光体ホイールを用いた光源装置］で説明した光源装置６と同じであるので、説明を省略する。

【0068】

［２－３ 蛍光体ホイールを搭載した光源装置を用いた投写型映像表示装置］
図６に示す投写型映像表示装置７において、実施の形態１の蛍光体ホイール１の代わりに、実施の形態２による蛍光体ホイール５を設置することにより、投写型映像表示装置を構成することができる。

【0069】

蛍光体ホイール以外の光学部品の挙動に関しては、実施の形態１の［１－３－１ 蛍光体ホイールを備える光源装置を用いた投写型映像表示装置］で説明した投写型映像表示装置７と同じであるので、説明を省略する。

【産業上の利用可能性】

【0070】

本開示は、投写型映像表示装置の光源装置に適用可能である。

【符号の説明】

【0071】

１ 蛍光体ホイール
１０２ 接着剤
１０３ 基板
１０４ モータ
１０５ 第一の反射膜
１０６ 拡散層
１１０ 蛍光体層
１１１ 蛍光体
１１２ 反射防止膜
１２１ 含有粒子
１３１ 第二の反射膜
２０１ 励起光
３ カラーホイール
３０１ 赤色光透過領域
３０２ 緑色光透過領域
３０３ 全波長透過領域
３０４ モータ
５ 蛍光体ホイール
５０１、５５１ 蛍光体セグメント
５０２ 接着剤
５０３ 基板
５０４ モータ
５０５ 反射膜
５１０ 蛍光体層
６ 光源装置
６０１ レーザ光源
６０２ コリメータレンズ
６０３ 凸レンズ
６０４ 拡散板
６０５ 凹レンズ
６０６ 波長および偏光選択性ミラー
６０７ 波長板
６０８、６０９、６１０ 凸レンズ
６１１ ロッドインテグレータ
７ 投写型映像表示装置
７０１、７０２、７０３ リレーレンズ
７０４ 全反射プリズム
７０５ 微小ギャップ
７０６ ＤＭＤ
７０７ 投写レンズ

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】