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再表2017-154048蛍光体ホイール、及び、投写型映像表示装置
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
【公報種別】再公表特許(A1)
(11)【国際公開番号】WO/0
(43)【国際公開日】2017年9月14日
【発行日】2018年12月27日
(54)【発明の名称】蛍光体ホイール、及び、投写型映像表示装置
(51)【国際特許分類】
   G03B 21/16 20060101AFI20181130BHJP
   G03B 21/00 20060101ALI20181130BHJP
   F21V 29/502 20150101ALI20181130BHJP
   F21V 29/67 20150101ALI20181130BHJP
   F21S 2/00 20160101ALI20181130BHJP
   F21V 7/24 20180101ALI20181130BHJP
   F21V 7/26 20180101ALI20181130BHJP
   F21V 7/28 20180101ALI20181130BHJP
   F21V 7/30 20180101ALI20181130BHJP
   F21V 9/40 20180101ALI20181130BHJP
   F21V 9/00 20180101ALI20181130BHJP
   H04N 5/74 20060101ALI20181130BHJP
   F21Y 115/30 20160101ALN20181130BHJP
【FI】
   G03B21/16
   G03B21/00 D
   F21V29/502 100
   F21V29/67
   F21S2/00 311
   F21V7/22 300
   F21V9/10 200
   F21V9/16 100
   F21S2/00 377
   H04N5/74 Z
   F21Y115:30
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
【全頁数】19
【出願番号】特願2017-540808(P2017-540808)
(21)【国際出願番号】PCT/0/0
(22)【国際出願日】2016年8月24日
(31)【優先権主張番号】特願2016-45034(P2016-45034)
(32)【優先日】2016年3月8日
(33)【優先権主張国】JP
(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JP,KE,KG,KN,KP,KR,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ,UA,UG,US
(71)【出願人】
【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】100109210
【弁理士】
【氏名又は名称】新居 広守
(74)【代理人】
【識別番号】100137235
【弁理士】
【氏名又は名称】寺谷 英作
(74)【代理人】
【識別番号】100131417
【弁理士】
【氏名又は名称】道坂 伸一
(72)【発明者】
【氏名】北出 直也
(72)【発明者】
【氏名】近山 学
【テーマコード(参考)】
2K203
3K243
5C058
【Fターム(参考)】
2K203FA07
2K203FA09
2K203FA25
2K203FA32
2K203FA44
2K203FA45
2K203FA54
2K203GA35
2K203GA37
2K203HA30
2K203HB22
2K203LA04
2K203LA12
2K203LA37
2K203LA53
2K203LA54
2K203MA12
3K243AA01
3K243AC06
3K243BE09
3K243CC04
3K243CD05
5C058BA35
5C058EA02
5C058EA52
(57)【要約】
蛍光体ホイール(10)は、第1主面(21)、第1主面(21)の反対側の第2主面(22)、及び、開口部(23)を有する基板(20)と、第1主面(21)に設けられた蛍光体層(40)と、第2主面(22)に設けられたフィン(31)とを備える。フィン(31)は、蛍光体層(40)よりも基板(20)の中心寄りに位置し、開口部(23)は、蛍光体層(40)とフィン(31)との間に位置する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1主面、前記第1主面の反対側の第2主面、及び、開口部を有する基板と、
前記第1主面に設けられた蛍光体層と、
前記第2主面に設けられたフィンとを備え、
前記フィンは、前記蛍光体層よりも前記基板の中心寄りに位置し、
前記開口部は、前記蛍光体層と前記フィンとの間に位置する
蛍光体ホイール。
【請求項2】
前記基板は、円盤状であり、
前記蛍光体層は、前記基板の周方向に沿う形状であり、
前記蛍光体ホイールは、前記基板の中心を囲むように円環状に配置された複数の前記フィンを備え、
前記開口部は、複数の前記フィンを囲むように円環状に配置された複数の開口を含む
請求項1に記載の蛍光体ホイール。
【請求項3】
前記複数の開口のそれぞれは、前記基板の径方向に長い形状を有する
請求項2に記載の蛍光体ホイール。
【請求項4】
前記開口部は、第1開口部と、前記第1開口部の周囲を囲む第2開口部とを有し、
前記第1開口部に含まれる開口と、前記第2開口部に含まれる開口とは、前記基板の径方向において並ばない
請求項2または3に記載の蛍光体ホイール。
【請求項5】
前記蛍光体ホイールは、さらに、前記第2主面に立設された板材であって、前記開口部と前記蛍光体層との間に位置する板材を備える
請求項1〜4のいずれか1項に記載の蛍光体ホイール。
【請求項6】
前記第2主面のうち、前記蛍光体層と重なる部分には、凹凸構造が設けられる
請求項1〜5のいずれか1項に記載の蛍光体ホイール。
【請求項7】
前記フィンは、前記基板の回転に応じて当該フィンよりも外側に風を送る
請求項1〜6のいずれか1項に記載の蛍光体ホイール。
【請求項8】
請求項1〜7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を回転させるモータと、
前記蛍光体層にレーザ光を照射するレーザ光源と、
前記レーザ光源によって照射されたレーザ光に応じて前記蛍光体層から発せられる光を映像信号に基づいて変調する光変調素子と、
前記光変調素子によって変調された光を投射する投射レンズとを備える
投射型映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、投写型映像表示装置の光源等として使用される蛍光体ホイールに関する。
【背景技術】
【0002】
レーザ光源からレーザ光(励起光)が照射されることによって発光する蛍光体ホイールが採用された投射型映像表示装置が知られている。蛍光体ホイールは、蛍光体層にレーザ光が照射されている間、回転軸回りに回転される。これにより、レーザ光の照射による発熱によって蛍光体粒子が劣化することが抑制される。
【0003】
蛍光体ホイールの放熱性を高める技術として、特許文献1には、表面に蛍光体層を有する基板の裏面にナノメートルオーダからサブミクロメートルオーダの幅の凹凸構造を設ける技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2013−69547号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本開示は、蛍光体層を効果的に冷却することができる蛍光体ホイールを提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示における蛍光体ホイールは、第1主面、前記第1主面の反対側の第2主面、及び、開口部を有する基板と、前記第1主面に設けられた蛍光体層と、前記第2主面に設けられたフィンとを備え、前記フィンは、前記蛍光体層よりも前記基板の中心寄りに位置し、前記開口部は、前記蛍光体層と前記フィンとの間に位置する。
【発明の効果】
【0007】
本開示における蛍光体ホイールは、蛍光体層を効果的に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1図1は、実施の形態1に係る蛍光体ホイールを第1主面側から見たときの斜視図である。
図2図2は、実施の形態1に係る蛍光体ホイールを第2主面側から見たときの斜視図である。
図3図3は、実施の形態1に係る蛍光体ホイールの分解斜視図である。
図4図4は、実施の形態1に係る蛍光体ホイールの模式断面図である。
図5図5は、変形例1に係る蛍光体ホイールを第1主面側から見たときの斜視図である。
図6図6は、変形例1に係る蛍光体ホイールを第2主面側から見たときの斜視図である。
図7図7は、変形例2に係る蛍光体ホイールを第2主面側から見たときの斜視図である。
図8図8は、変形例2に係る蛍光体ホイールの模式断面図である。
図9図9は、変形例3に係る蛍光体ホイールを第2主面側から見たときの斜視図である。
図10図10は、変形例4に係る蛍光体ホイールを第1主面側から見たときの斜視図である。
図11図11は、実施の形態2に係る投射型映像表示装置の光学系を示す図である。
【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)
[構成]
まず、実施の形態1に係る蛍光体ホイールの構造について説明する。図1は、実施の形態1に係る蛍光体ホイールを第1主面側から見たときの斜視図である。図2は、実施の形態1に係る蛍光体ホイールを第2主面側から見たときの斜視図である。図3は、実施の形態1に係る蛍光体ホイールの分解斜視図である。なお、以下の実施の形態では、仮想的な回転軸J(図3で図示)を中心とした円の径方向を径方向r(図1で図示)、回転軸Jを中心とした円の周方向を周方向θ(図3で図示)と記載する。
【0012】
図1図3に示されるように、蛍光体ホイール10は、基板20と、ファン部材30とを備える。
【0013】
蛍光体ホイール10は、投射型映像表示装置の光源等に使用される光学部材である。蛍光体ホイール10が備える蛍光体層40は、レーザ光が照射されることにより発光する。このとき、蛍光体層40の一点に集中的にレーザ光が照射されることを避けるため、蛍光体ホイール10は、蛍光体層40にレーザ光が照射されている間、モータによって、回転軸Jを中心に回転する。これにより、レーザ光の照射による発熱によって蛍光体層40に含まれる蛍光体粒子が劣化することが抑制される。
【0014】
基板20は、回転軸Jを中心とした円盤状の基板である。言い換えれば、基板20の平面視における形状は、円形である。なお、平面視における形状とは、言い換えれば、基板20に垂直な方向から見た場合の形状である。基板20の直径は、例えば、8cm程度であるが、特に限定されない。基板20は、第1主面21、第1主面21の反対側の第2主面22、及び、開口部23を有する。
【0015】
また、基板20の中央には、主開口24が設けられ、主開口24にはモータ(図1図3で図示せず)が有するロータが接続される。基板20の中心(中心位置)には、回転軸Jが通り、基板20は、モータによって回転軸J回りに回転される。基板20は、例えば、アルミニウムまたはステンレスなどの熱伝導性の良好な金属によって形成される。また、基板20としてサファイア基板などが用いられてもよい。
【0016】
基板20の第1主面21には、蛍光体層40が設けられる。蛍光体層40は、多数の黄色蛍光体粒子を含む樹脂材料からなる。黄色蛍光体粒子は、例えば、YAG系の黄色蛍光体粒子である。樹脂材料の基材は、例えば、透光性及び熱硬化性を有するシリコーン樹脂である。蛍光体層40は、このような樹脂材料が基板20の第1主面21にスクリーン印刷された後、加熱炉で加熱硬化されることによって形成される。なお、図1図3では図示されないが、基板20の第1主面21と蛍光体層40との間には、反射膜が設けられてもよい。
【0017】
蛍光体層40は、平面視において、円盤状の基板20の周方向θに沿う円環状である。蛍光体層40は、第1主面21の周縁に設けられることが望ましい。また、実施の形態1では、蛍光体層40の径方向rにおける幅は、一定である。なお、基板20が円盤状の基板ではない場合にも、蛍光体層40は円環状に設けられる。
【0018】
基板20の第2主面22の中央には、ファン部材30が取り付けられる。ファン部材30は、複数のフィン31を有する。ファン部材30は、円盤状の基板であり、当該基板のうち、部分的に切り起こされた部分がフィン31となる。つまり、複数のフィン31は、基板20の第2主面22に立設されている。複数のフィン31の形状は、例えば、略矩形状(略台形状)であるが、特に限定されない。
【0019】
複数のフィン31は、蛍光体層40よりも基板20の中心寄りに位置する。言い換えれば、複数のフィン31は、蛍光体層40に囲まれる。複数のフィン31は、基板20の中心(回転軸J)を囲むように、周方向θに沿って円環状に配置される。
【0020】
ファン部材30は、例えば、ネジまたは接着剤などの固定部材によって第2主面22に固定される。ファン部材30は、モータによって基板20と一体で回転され、複数のフィン31のそれぞれは、基板20の回転に応じて当該フィン31よりも外側(遠心方向)に風を送る。言い換えれば、複数のフィン31のそれぞれは、開口部23側に向けて風を送る。このように、ファン部材30は、いわゆる遠心ファンとして機能する。複数のフィン31によって生じる風(気流)は、蛍光体層40の冷却に用いられる。
【0021】
ファン部材30は、例えば、ステンレスなどの金属の板材が、切り起こし加工されることにより形成される。なお、フィン31の径方向rに対する角度、及び、フィン31の第2主面22に対する角度は、外側に効果的に風を送ることができるように、経験的または実験的に定められればよく、特に限定されない。
【0022】
また、開口部23は、基板20のうち、複数の開口23aが設けられた円環状の部分(領域)である。つまり、開口部23には、複数の開口23aが含まれる。複数の開口23aのそれぞれは、基板20を貫通する貫通孔であり、複数のフィン31が送る風が通る通気孔である。複数の開口23aは、複数のフィン31(ファン部材30)を囲むように周方向θに沿って円環状に配置される。なお、複数の開口23aがランダムに配置されると、蛍光体ホイール10の回転が安定せず、異音等が生じる原因になる。このため、複数の開口23aは等間隔に配置される。
【0023】
[効果等]
開口部23は、蛍光体層40とフィン31との間に位置する。以下、このような配置によって得られる効果について説明する。図4は、蛍光体ホイール10の模式断面図である。なお、図4では、モータ50も模式的に示されている。
【0024】
上述のように、蛍光体層40は、基板20の第1主面21に設けられ、一方で、複数のフィン31のそれぞれは、基板20の第2主面22に設けられている。したがって、開口部23が無い場合には、複数のフィン31は、第2主面22に送風することは可能であるが、第1主面21に送風することができない。つまり、開口部23が無い場合には、複数のフィン31は、第1主面21に設けられた蛍光体層40を送風により直接冷却することができない。
【0025】
これに対し、蛍光体ホイール10においては、蛍光体層40とフィン31との間に開口部23が位置する。そうすると、図4に示されるように、複数のフィン31によって外向きに生じる風を、複数の開口23aを通じて蛍光体層40に向けることができる。つまり、複数のフィン31によって蛍光体層40を直接空冷することができる。
【0026】
また、蛍光体ホイール10を用いた投射型映像表示装置の小型化の観点から、蛍光体ホイール10の第1主面21には、なるべく部材が配置されないほうがよい。蛍光体ホイール10では、フィン31が第2主面22に設けられるため、蛍光体ホイール10を用いた投射型映像表示装置の小型化と、蛍光体層40の冷却との両方を実現することができる。
【0027】
さらに、開口部23が設けられることにより、蛍光体ホイール10が軽量化される。これにより、モータ50の負荷が軽くなる効果が得られる。
【0028】
ところで、複数の開口23aの形状及び配置によっては、蛍光体層40の放熱性が低下してしまう場合がある。例えば、複数の開口23aの総開口面積が大きすぎると、蛍光体層40から基板20の中心に向かう放熱経路が狭くなるため、放熱性が悪くなる場合がある。
【0029】
これに対し、蛍光体ホイール10では、複数の開口23aのそれぞれは、基板20の径方向rに長い形状を有する。複数の開口23aのそれぞれは、具体的には、径方向rに長いレーストラック形状であるが、径方向rに長い楕円形または長円形であってもよいし、径方向rに長い矩形であってもよい。径方向rに長い形状は、言い換えれば、周方向θに短い形状である。
【0030】
このように、複数の開口23aのそれぞれが基板20の径方向rに長い形状であれば、上述の図1において破線矢印で示されるように、蛍光体層40から基板20の中心に向かう放熱経路を確保しやすい。したがって、蛍光体層40から基板20への放熱性の悪化を抑制することができる。
【0031】
[変形例1]
上記実施の形態1で説明された開口部23における開口23aの配置、及び、開口23aの形状は、一例であり、特に限定されない。以下、開口部における開口の配置、及び、開口の形状が蛍光体ホイール10と異なる、変形例1に係る蛍光体ホイールについて説明する。図5は、変形例1に係る蛍光体ホイールを第1主面21側から見たときの斜視図である。図6は、変形例1に係る蛍光体ホイールを第2主面22側から見たときの斜視図である。なお、以下の変形例1の説明では、蛍光体ホイール10との相違点を中心に説明が行われ、蛍光体ホイール10と重複する説明については省略される。
【0032】
図5及び図6に示されるように、変形例1に係る蛍光体ホイール10aが備える開口部は、第1開口部25と、第1開口部25を囲む第2開口部26とを有する。
【0033】
第1開口部25は、基板20のうち、複数の開口25aが設けられた領域である。つまり、第1開口部25には、複数の開口25aが含まれる。複数の開口25aは、複数のフィン31を囲むように周方向θに沿って円環状に配置される。第1開口部25は、第2開口部26よりも内側(内周側)に位置する。開口25aの形状は、円形状である。
【0034】
第2開口部26は、基板20のうち、複数の開口26aが設けられた領域である。つまり、第2開口部26には、複数の開口26aが含まれる。複数の開口26aは、複数の開口25aの周囲を囲むように周方向θに沿って円環状に配置される。つまり、第2開口部26は、第1開口部25よりも外側(外周側)に位置する。開口26aの形状は、開口25aと同じ大きさの円形状である。なお、開口25aの形状及び大きさと、開口26aの形状及び大きさとは異なってもよい。また、開口25aの形状及び開口26aの形状のそれぞれは、径方向rに長い形状であってもよい。
【0035】
このような蛍光体ホイール10aにおいても、蛍光体層40とフィン31との間に開口部(第1開口部25及び第2開口部26)が位置する。そうすると、複数のフィン31によって外向きに生じる風を、複数の開口25a及び複数の開口26aを通じて蛍光体層40に向けることができる。つまり、複数のフィン31によって蛍光体層40を直接空冷することができる。
【0036】
また、上述のように、複数の開口25a及び複数の開口26aの形状及び配置によっては、蛍光体層40の放熱性が低下してしまう場合がある。これに対し、蛍光体ホイール10aでは、第1開口部25に含まれる開口25aと、第2開口部26に含まれる開口26aとは、基板20の径方向rにおいて並ばない(開口26aは、開口25aの間に位置する)。これにより、図5において破線矢印で示されるように、蛍光体層40から基板20の中心に向かう放熱経路を確保しやすい。したがって、蛍光体層40から基板20への放熱性の悪化を抑制することができる。
【0037】
[変形例2]
開口部に含まれる開口は、基板20の切り起こしによって形成されてもよい。以下、このような変形例2に係る蛍光体ホイールについて説明する。図7は、変形例2に係る蛍光体ホイールを第2主面22側から見たときの斜視図である。なお、以下の変形例2の説明では、蛍光体ホイール10との相違点を中心に説明が行われ、蛍光体ホイール10と重複する説明については省略される。
【0038】
図7に示されるように、変形例2に係る蛍光体ホイール10bが備える開口部27は、基板20のうち、複数の開口27aが設けられた領域である。開口部27には、複数の開口27aが含まれる。複数の開口27aは、複数のフィン31(ファン部材30)を囲むように周方向θに沿って円環状に配置される。
【0039】
複数の開口27aのそれぞれは、基板20の一部が切り起こされることによって形成される。開口27aの形状は、短手方向が径方向rに沿う略矩形状(角丸矩形状)である。
【0040】
なお、開口27aを形成するために、基板20の一部はどの方向に切り起こされてもよいが、蛍光体ホイール10bでは、基板20の一部は外周側に向かって切り起こされる。そうすると、切り起こされた基板20の一部である切り起こし部28は、第2主面22に立設され、開口部27(開口27a)と蛍光体層40との間に位置する。切り起こし部28の主面は、径方向rと交差する。以下、このような切り起こし部28によって得られる効果について図8を参照しながら説明する。図8は、蛍光体ホイール10bの模式断面図である。
【0041】
図8に示されるように、複数のフィン31によって外側に送られた風は、切り起こし部28に当たって開口27aに導かれる。そうすると、複数のフィン31によって外側に向かう風のうち、複数の開口27aを通じて第1主面21に向かう風の量を増やすことができる。つまり、蛍光体層40に向かう風の量を増やし、蛍光体層40の冷却効果を高めることができる。
【0042】
なお、このような効果は、蛍光体ホイール10bが、第2主面22に立設された板材であって、開口部27と蛍光体層40との間に位置する板材を備えることにより得られる。上述の切り起こし部28は、このような板材の一例であり、このような板材は、基板20の切り起こしにより形成される必要はない。例えば、基板20とは別体の板材が基板20に取り付けられてもよい。
【0043】
[変形例3]
第2主面22のうち、蛍光体層40と重なる部分には、凹凸構造が設けられてもよい。以下、このような変形例3に係る蛍光体ホイールについて説明する。図9は、変形例3に係る蛍光体ホイールを第2主面22側から見たときの斜視図である。なお、以下の変形例3の説明では、蛍光体ホイール10との相違点を中心に説明が行われ、蛍光体ホイール10と重複する説明については省略される。
【0044】
図9に示されるように、変形例3に係る蛍光体ホイール10cが備える基板20の第2主面22のうち、蛍光体層40と重なる部分には、凹凸構造29が設けられている。これにより、第2主面22のうち、蛍光体層40と重なる部分の表面積が増えるため、フィン31によって外側に向かう風の一部が当該部分に当たったときの蛍光体層40の冷却を促進することができる。なお、凹凸構造29の具体的な態様(形状または深さなど)は、特に限定されない。
【0045】
[変形例4]
蛍光体層は、円環状である必要はなく、一部が途切れていてもよい。蛍光体層は、基板20の周方向θに沿う形状、つまり円弧状であればよい。また、蛍光体層に含まれる蛍光体粒子は、黄色蛍光体粒子に限定されず、赤色蛍光体粒子、または、緑色蛍光体粒子など、発光色が異なる他の蛍光体粒子であってもよい。以下、このような変形例4に係る蛍光体ホイールについて説明する。図10は、変形例4に係る蛍光体ホイールを第1主面21側から見たときの斜視図である。
【0046】
図10に示されるように、蛍光体ホイール10dが備える基板20の第1主面21には、蛍光体層40aが設けられる。蛍光体層40aは、円環状ではなく、基板20の周方向θに沿う長尺状、すなわち、部分円弧状である。
【0047】
蛍光体層40aは、具体的には、赤色蛍光体層40rと、緑色蛍光体層40gとからなる。赤色蛍光体層40r及び緑色蛍光体層40gは、いずれも円弧状であり、周方向θにおける端部同士が接続されている。
【0048】
赤色蛍光体層40rには、赤色蛍光体粒子が含まれる。赤色蛍光体粒子は、具体的には、CaAlSiN:Eu2+または、(Sr,Ca)AlSiN:Eu2+などである。緑色蛍光体層40gには、緑色蛍光体粒子が含まれる。緑色蛍光体粒子は、具体的には、Y(Al,Ga)12:Ce3+、または、LuAl12:Ce3+などである。
【0049】
このような蛍光体ホイール10dが投射型映像表示装置に用いられれば、当該投射型映像表示装置が備える光変調素子(映像素子)に赤色、緑色、及び、青色の光を時分割で入射させることができる。
【0050】
なお、蛍光体ホイール10dにおいては、蛍光体層40aの一部が途切れているが、開口部23は、蛍光体層40aの一部が途切れていない場合と同じように形成される。
【0051】
[実施の形態1のまとめ]
以上説明したように、蛍光体ホイール10は、第1主面21、第1主面21の反対側の第2主面22、及び、開口部23を有する基板20と、第1主面21に設けられた蛍光体層40と、第2主面22に設けられたフィン31とを備える。フィン31は、蛍光体層40よりも基板20の中心寄りに位置し、開口部23は、蛍光体層40とフィン31との間に位置する。なお、フィン31は、基板20の回転に応じて当該フィンよりも外側に風を送る。
【0052】
これにより、フィン31によって外向きに生じる風を、開口部23を通じて第1主面21に設けられた蛍光体層40に向けることができる。つまり、フィン31によって蛍光体層40を直接空冷することができる。言い換えれば、蛍光体ホイール10は、蛍光体層40を効果的に冷却することができる。
【0053】
また、基板20は、円盤状であってもよい。蛍光体層40は、基板20の周方向θに沿う形状であってもよい。蛍光体ホイール10は、基板20の中心を囲むように円環状に配置された複数のフィン31を備えてもよい。開口部23は、複数のフィン31を囲むように円環状に配置された複数の開口23aを含んでもよい。
【0054】
これにより、複数のフィン31によって外向きに生じる風を、複数の開口23aを通じて蛍光体層40に向けることができる。つまり、複数のフィン31によって蛍光体層40を直接空冷することができる。言い換えれば、蛍光体ホイール10は、蛍光体層40を効果的に冷却することができる。
【0055】
また、複数の開口23aのそれぞれは、基板20の径方向に長い形状を有してもよい。
【0056】
これにより、蛍光体層40から基板20の中心に向かう放熱経路を確保しやすくなる。したがって、蛍光体層40から基板20への放熱性の悪化を抑制することができる。
【0057】
また、蛍光体ホイール10aのように、開口部は、第1開口部25と、第1開口部25の周囲を囲む第2開口部26とを有し、第1開口部25に含まれる開口25aと、第2開口部26に含まれる開口26aとは、基板20の径方向rにおいて並ばなくてもよい。
【0058】
これにより、蛍光体層40から基板20の中心に向かう放熱経路を確保しやすくなる。したがって、蛍光体層40から基板20への放熱性の悪化を抑制することができる。
【0059】
また、蛍光体ホイール10bは、第2主面22に立設された切り起こし部28であって、開口部27と蛍光体層40との間に位置する切り起こし部28を備えてもよい。切り起こし部28は、板材の一例である。
【0060】
これにより、複数のフィン31によって外側に送られた風は、切り起こし部28に当たって開口27aに導かれるため、複数のフィン31によって外側に向かう風のうち、複数の開口27aを通じて第1主面21に向かう風の量を増やすことができる。つまり、蛍光体層40に向かう風の量を増やし、蛍光体層40の冷却効果を高めることができる。
【0061】
また、蛍光体ホイール10cのように、第2主面22のうち、蛍光体層40と重なる部分には、凹凸構造29が設けられてもよい。
【0062】
これにより、第2主面22のうち、蛍光体層40と重なる部分の表面積が増えるため、フィン31によって外側に向かう風の一部が当該部分に当たったときの蛍光体層40の冷却を促進することができる。
【0063】
(実施の形態2)
[構成]
実施の形態2では、実施の形態1に係る蛍光体ホイール10を備える投射型映像表示装置について説明する。図11は、実施の形態2に係る投射型映像表示装置の光学系を示す図である。
【0064】
実施の形態2に係る投射型映像表示装置300は、例えば、20000ルーメン程度の光を投射することができる高輝度タイプのプロジェクタである。投射型映像表示装置300は、具体的には、プロジェクションマッピングなどに用いられる。なお、投射型映像表示装置300は、家庭用の低輝度タイプのプロジェクタであってもよい。
【0065】
図11に示されるように、投射型映像表示装置300は、青色レーザダイオード101a、101b、101cと、コリメートレンズ102a、102b、102cと、レンズ103と、レンズ104と、拡散板105とを備える。投射型映像表示装置300は、ダイクロイックミラー106と、レンズ107と、レンズ108と、ロッドインテグレータ116とを備える。投射型映像表示装置300は、青色レーザダイオード201a、201bと、コリメートレンズ202a、202bと、レンズ203と、拡散板204と、レンズ205とを備える。投射型映像表示装置300は、レンズ308と、レンズ309と、ミラー310と、ミラー311と、光変調素子312と、投射レンズ313とを備える。
【0066】
また、投射型映像表示装置300は、上述の蛍光体ホイール10と、蛍光体ホイール10を回転させるモータ50とを備える。モータ50は、例えば、アウターロータ型のモータであるが、特に限定されない。なお、投射型映像表示装置300は、蛍光体ホイール10に代えて、蛍光体ホイール10a〜10dのいずれかを備えてもよい。
【0067】
青色レーザダイオード101a、101b、101cは、レーザ光源の一例であって、蛍光体ホイール10が備える蛍光体層40を励起するための青色光を出射する。言い換えれば、青色レーザダイオード101a、101b、101cは、蛍光体層40にレーザ光を照射する。青色レーザダイオード101a、101b、101cが出射した青色光は、コリメートレンズ102a、102b、102cでそれぞれコリメートされた後、アフォーカル系を構成するレンズ103及びレンズ104で収束される。レンズ103及びレンズ104で収束された青色光は、拡散板105に入射することによって拡散され、ダイクロイックミラー106に入射する。
【0068】
ダイクロイックミラー106は、青色光を透過し、青色光以外の発光色を有する光を反射する特性を有する。したがって、拡散板105からダイクロイックミラー106に入射した青色光は、ダイクロイックミラーを透過し、レンズ107及びレンズ108をさらに透過した後、蛍光体ホイール10の蛍光体層40に入射する。
【0069】
このとき、蛍光体ホイール10は、モータ50によって回転軸J回りに回転されている。したがって、蛍光体層40の一点に集中的に青色光が照射されることが回避され、青色光の照射による発熱によって蛍光体層40に含まれる蛍光体粒子が劣化することが抑制される。
【0070】
蛍光体層40中の黄色蛍光体粒子は、青色光によって励起され黄色光を発する。黄色光は、基板20の第1主面21と蛍光体層40との間に設けられた反射膜によって反射され、ダイクロイックミラー106に入射する。
【0071】
上述のように、ダイクロイックミラー106は、青色光以外の発光色を有する光を反射する。また、ダイクロイックミラー106は、入射光の光軸に対して45度傾斜して配置されている。したがって、ダイクロイックミラー106に入射した黄色光は、反射されて90度曲がり、レンズ115に入射した後、ロッドインテグレータ116に入射する。
【0072】
一方で、青色レーザダイオード201a、201bは、青色光をそれぞれ出射し、出射された青色光は、コリメートレンズ202a、202bでそれぞれコリメートされる。コリメートされた青色光は、レンズ203によって集光された後、拡散板204によって略平行化される。略平行化された青色光は、レンズ205、ダイクロイックミラー106、及び、レンズ107をこの順に透過した後、ロッドインテグレータ116に入射する。
【0073】
このように、ロッドインテグレータ116には、黄色光及び青色光が混ざることによって得られる白色光が入射する。なお、ロッドインテグレータ116に代えて、矩形状のレンズからなるレンズアレイが用いられてもよい。
【0074】
ロッドインテグレータ116から出射した光は、リレー光学系を構成するレンズ308及びレンズ309を通過した後、ミラー310、及び、ミラー311で反射されて光変調素子312に入射する。
【0075】
光変調素子312は、青色レーザダイオード101a、101b、101cによって照射されたレーザ光に応じて蛍光体層40から発せられる光を映像信号に基づいて変調する。変調された光は、投射レンズ313に入射する。投射レンズ313は、光変調素子312によって変調された光を、例えば、スクリーンに投射する。この結果、スクリーンに映像が表示される。
【0076】
なお、図11に示される光学系では、光変調素子312として、マイクロミラーアレイ、または、反射型液晶パネル(LCOS:Liquid Crystal On Silicon)などの反射型の映像素子が用いられている。しかしながら、光変調素子312としては、透過型液晶パネルなどの透過型の映像素子が用いられてもよい。
【0077】
次に、投射型映像表示装置300の放熱構造について説明する。投射型映像表示装置300は、主として光学系が収容される第1筐体301と、蛍光体ホイール10が収容される第2筐体302と、第3筐体303を備える。第3筐体303は、第2筐体302と、第2筐体302を冷却するための冷却ファン304a、304bとを収容する。
【0078】
蛍光体ホイール10の周辺は発熱量が多いため、蛍光体ホイール10は、第2筐体302に収容されることによって他の部品と隔離されている。これにより、冷媒である外気の温度と第2筐体302内の温度との差を大きくして熱交換効率の向上を図っている。第2筐体302の側面(第2筐体302のうち、蛍光体ホイール10の側方)には、各々が複数の放熱フィンを有するヒートシンク314、315が設けられている。
【0079】
蛍光体ホイール10がモータ50によって回転軸J回りに回転されると、ファン部材30が有する複数のフィン31によって、蛍光体ホイール10の側方(遠心方向)に風が送られる。このような風を冷やして第2筐体302内の温度を下げるために、ヒートシンク314、315は、蛍光体ホイール10の側方に配置されるとよい。
【0080】
第2筐体302の側方には、冷却ファン304a、304bが設けられており、この冷却ファン304a、304bは、ヒートシンク314、315にそれぞれ風を送る。これにより、ヒートシンク314、315による熱交換効率が向上される。
【0081】
なお、投射型映像表示装置300を小型化するために、第2筐体302はなるべく小さくされるほうがよい。そうすると、図11に示されるように、蛍光体ホイール10の蛍光体層40(第1主面21)と、第2筐体302の内面とを近づける必要がある。このため、蛍光体ホイール10では、基板20の第2主面22にファン部材30が配置される。そして、このようなファン部材30の配置において、蛍光体層40を効果的に冷却するために、基板20に開口部23が設けられている。
【0082】
[実施の形態2のまとめ]
以上説明したように、投射型映像表示装置300は、蛍光体ホイール10と、蛍光体ホイール10を回転させるモータ50と、蛍光体層40にレーザ光を照射する青色レーザダイオード101a、101b、101cとを備える。また、投射型映像表示装置300は、青色レーザダイオード101a、101b、101cによって照射されたレーザ光に応じて蛍光体層40から発せられる光を映像信号に基づいて変調する光変調素子312と、光変調素子312によって変調された光を投射する投射レンズ313とを備える。青色レーザダイオード101a、101b、101cは、レーザ光源の一例である。
【0083】
このような投射型映像表示装置300は、蛍光体ホイール10が備える蛍光体層40を効果的に冷却することができる。
【0084】
(全体のまとめ)
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態1〜2を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施の形態1〜2で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
【0085】
また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
【0086】
また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【0087】
本開示は、蛍光体ホイール、及び、蛍光体ホイールを備える投写型映像表示装置に適用可能である。
【符号の説明】
【0088】
10、10a、10b、10c、10d 蛍光体ホイール
20 基板
21 第1主面
22 第2主面
23、27 開口部
23a、25a、26a、27a 開口
24 主開口
25 第1開口部
26 第2開口部
28 切り起こし部
29 凹凸構造
30 ファン部材
31 フィン
40、40a 蛍光体層
40g 緑色蛍光体層
40r 赤色蛍光体層
50 モータ
101a、101b、101c、201a、201b 青色レーザダイオード
102a、102b、102c、202a、202b コリメートレンズ
103、104、107、108、115、203、205、308、309 レンズ
105、204 拡散板
106 ダイクロイックミラー
116 ロッドインテグレータ
300 投射型映像表示装置
301 第1筐体
302 第2筐体
303 第3筐体
304a、304b 冷却ファン
310、311 ミラー
312 光変調素子
313 投射レンズ
314、315 ヒートシンク
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
【国際調査報告】