JP2012181431A - 光源装置及びプロジェクター - Google Patents

Abstract

【課題】光源装置を大型化することなく、蛍光層の集光スポットに対応する箇所を効率良く冷却することができ、当該箇所が高温になることに起因する有機バインダーの変質、蛍光層の波長変換効率の低下を抑制することができる光源装置、及び、これを用いたプロジェクターを提供する。
【解決手段】光源装置７０Ａは、励起光を射出する発光装置と、モーターにより回転可能な基板４０に、励起光の一部又は全部を該励起光と異なる波長の蛍光に変換する蛍光層４２が基板４０の回転方向に沿って形成されてなる回転蛍光板３０と、回転蛍光板３０に対して対向配置され、複数の羽根７３を、回転蛍光板３０の回転軸５１の周りを回転させることで、風を蛍光層４２の波長変換部Ｓに向けて送風する遠心ファン７１を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、光源装置及びプロジェクターに関する。

プロジェクターに用いるための光源装置としては、従来、高圧水銀ランプが主流であったが、近年、励起光（青色光）を射出する固体発光素子と、該励起光を吸収して所定の波長帯域光に変換する蛍光体を組み合わせた光源装置が用いられるようになっている。ここで、蛍光体は、蛍光材料のフィラーを有機バインダーに分散させた複合材料を、基板上に膜状に塗布することで形成されたものであり、基板としては、透明ガラス板もしくは金属板が用いられる。この光源装置は、高圧水銀ランプに比べて長寿命であり、また、水銀を含まないため、環境への影響が少ないというメリットがある。

ところで、このような光源装置を、特に高輝度が求められるプロジェクターに適用する場合、発光装置として半導体レーザーを用い、半導体レーザーが射出する励起光を集光し光密度を高めて、蛍光体に照射することになる。そのため、蛍光体の集光スポットに対応する箇所では、蛍光材料の僅かな光損失でも高い発熱を生じ、この光損失による発熱と、蛍光材料が励起光を波長変換する際に生じる発熱とが相俟って、蛍光体は非常に高温になる。蛍光体が高温になると、蛍光体に含まれる有機バインダーが変質したり、蛍光材料の蛍光発光量が低下（温度消光）したりし、蛍光体の波長変換効率が低下するといった問題が生じる。

そこで、このような蛍光体の温度上昇が抑えられるようにした光源装置が提案されている（例えば、特許文献１、２参照。）。
このうち、特許文献１の光源装置では、蛍光体が、移動制御可能な基材上に設けられており、特許文献２の光源装置では、蛍光体が、回転制御可能な円柱状の回転体の外周面に設けられている。そして、いずれも、基材もしくは回転体を回転等させることによって、励起光の集光スポットを蛍光体に対して相対移動させる。このような構成により、蛍光体の集光スポットに対応する箇所で蛍光材料が発熱しても、当該箇所が直ぐに集光スポットから外れ、次に集光スポットが当るまで周囲の空気によって冷却される。このため、特定箇所に励起光が連続的に照射されるのに比べて、蛍光体の温度上昇を抑制することができる。

特開２０１０−８６８１５号公報 特開２０１０−１９７４９７号公報

しかし、これらの光源装置は、集光スポットが当っている箇所を直接冷却するものではないため、集光スポットが当っている間の蛍光体の温度上昇を抑えることはできない。このため、集光スポットの光密度が高い場合など、集光スポットが当っている間に蛍光体が高温に至るような条件である場合、やはり、有機バインダーの変質や蛍光材料の温度消光によって波長変換効率が低下し、プロジェクターの高輝度化に限界がある。

これに対して、プロジェクターのケースの隔壁に冷却ファンを設け、光源装置が配設された筐体内全体を冷却する方策も講じられているが、冷却ファンの設置スペースや空間的な通風経路を確保することが必要となるため、光源装置やプロジェクターの大型化を招いてしまうという問題がある。

そこで、本発明は、上記した問題を解決するためになされたもので、光源装置を大型化することなく、蛍光体の集光スポットに対応する箇所を効率良く冷却することができ、蛍光体が高温になることに起因する有機バインダーの変質、蛍光体の波長変換効率の低下を抑制することができる光源装置、及び、これを用いたプロジェクターを提供することを目的とする。

［１］本発明の光源装置は、励起光を射出する発光装置と、モーターにより回転可能な基板に、前記励起光の一部又は全部を該励起光と異なる波長の蛍光に変換する蛍光層が前記基板の回転方向に沿って形成されてなる回転蛍光板と、前記回転蛍光板の前記蛍光層側に対向配置され、複数の羽根を前記基板の回転軸と同軸又は略平行な回転軸の周りを回転させることで、風を前記蛍光層の前記励起光が照射される部位に向けて送風する遠心ファンと、を備えていることを特徴とする。

このため、本発明の光源装置によれば、蛍光層が回転可能な基板上に設けられているので、基板が回転されることによって、励起光の集光スポットが蛍光層に対して周方向に相対移動する。これにより、蛍光層の集光スポットに対応する箇所（励起光が照射される部位）で蛍光材料が発熱しても、当該箇所が直ぐに集光スポットから外れ、次に集光スポットが当るまでの間、周囲の空気によって冷却される。このため、特定箇所に励起光が連続的に照射されるのに比べて、励起光が照射される部位での温度上昇を抑えることが可能となる。

また、本発明の光源装置によれば、蛍光層の励起光が照射される部位に向けて風を送風する遠心ファンを備えるため、遠心ファンからの風によって当該部位が直接冷却される。このため、励起光が照射される部位の温度上昇が効果的に抑制され、蛍光層が高温になることに起因する有機バインターの変質、波長変換効率の低下を軽減することが可能となる。

また、本発明の光源装置によれば、遠心ファンは、蛍光層の励起光が照射される部位を局所的に冷却するものであるため、光源装置が設置された筐体内全体を冷却する冷却ファンに比べて小型であり、その通風経路に要する空間も小さくて済む。また、回転蛍光板を回転駆動するモーターを、遠心ファンの羽根を回転させるモーターとして併用することもできる。このため、装置全体のサイズを大きく変えることなく、前述のような冷却効果を得ることが可能となる。

［２］本発明の光源装置においては、前記複数の羽根は、前記回転蛍光板を回転駆動する前記モーターとは異なるモーターによって回転駆動されることが好ましい。

このような構成とすることにより、回転蛍光板と羽根が、それぞれ、別々のモーターによって回転駆動されるため、回転蛍光板の回転数とは無関係に、羽根の回転数を、排気口から送風される風の風量及び風速が最適になるように設定することができる。

［３］本発明の光源装置においては、前記羽根を回転駆動するモーターの回転数は、前記回転蛍光板を回転駆動するモーターの回転数よりも小さいことが好ましい。

回転蛍光板では、蛍光層において発生する熱を周方向に沿った広い領域に放散させるために、回転蛍光板のモーターの回転数を大きくする必要がある。一方、遠心ファンでは、小さな回転数でも十分な冷却能力を有することが多いため、遠心ファンのモーターの回転数を回転蛍光板のモーターの回転数と等しくすると、必要以上に大きな回転数で遠心ファンを回転することになる。よって、遠心ファンのモーターの回転数を回転蛍光板のモーターの回転数よりも小さくすれば、消費電力を抑えつつ、十分な冷却能力で蛍光体層を冷却することができる。

［４］本発明の光源装置においては、前記複数の羽根は、前記回転蛍光板を回転駆動する前記モーターによって回転駆動されることが好ましい。

このような構成とすることにより、光源装置の構成が簡易なものとなり、光源装置を小型化することが可能となる。

［５］本発明の光源装置においては、前記遠心ファンは、その開口端が風を排出する排気口とされたダクト状の排気部を有し、前記排気部の側壁は、前記風の上流側から下流側に向かうにつれて前記回転蛍光板との距離が小さくなるように傾斜していることが好ましい。

このような構成とすることにより、遠心ファンで発生した風は、排気部内において側壁に沿って斜めに流れる。さらに、側壁が傾斜していることによって排気口の開口面積が小さくなるため、斜めに流れる風が、排気口から蛍光層の励起光が照射される部位に向って高速で排出され、当該部位に斜めに当る。このため、励起光が照射される部位の温度上昇をより効果的に抑制することが可能となる。

［６］本発明の光源装置においては、前記遠心ファンの排気口内に、風向の調節を行う板体が設けられていることが好ましい。

このような構成とすることにより、遠心ファンで発生した風を、排気口から、蛍光体の励起光が照射される部位に向けて斜めに排出し、当該部位に斜めに当るようにすることができる。これにより、励起光が照射されている間の当該部位の温度上昇を、より効果的に抑制することが可能となる。

［７］本発明の光源装置においては、前記遠心ファンは、シロッコ型ファン又はターボ型ファンのいずれかであることが好ましい。

このような構成とすることにより、蛍光層の励起光が照射される部位に、適正な風量及び風速で風を送ることができ、励起光が照射される部位の温度上昇を、より効果的に抑制することが可能となる。

［８］本発明の光源装置においては、前記蛍光層は、前記励起光の一部又は全部を２以上の色光を含む蛍光に変換する単一の蛍光層であることが好ましい。

このような構成とすることにより、（１）励起光を射出する光源装置を用いて複数の色光を得ることが可能となる。また、蛍光層が色光毎に複数設けられた構成に比べて、（２）回転蛍光板の製造プロセスを比較的単純なものとすることが可能となる、（３）光源装置からは常に同じ色光が射出されることとなり、その結果、優れた特徴を有する非色順次駆動方式の液晶プロジェクターに適用することが可能となる、（４）蛍光層において発生する熱を周方向に沿った広い領域において放散させることができ、その結果、蛍光層の加熱による蛍光層の劣化及び発光効率の低下を抑制することが可能となる、という効果が得られる。

［９］本発明のプロジェクターは、本発明の光源装置と、前記光源装置からの色光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、前記光変調装置からの変調光を投写画像として投写する投写光学系を備えることを特徴とする。

このため、本発明のプロジェクターによれば、光源装置の設置スペース及び冷却ファンの通風経路を小さく抑えつつ、光源装置において高い波長変換効率を得ることができ、高輝度化と小型化の両立を図ることが可能となる。

実施形態１に係るプロジェクターの光学系を説明するために示す図。 実施形態１における光源装置を説明するために示す図。 実施形態２における光源装置を説明するために示す図。 実施形態３における光源装置を説明するために示す図。 実施形態４における光源装置を説明するために示す図。 実施形態５における光源装置を説明するために示す図。

以下、本発明の光源装置及びプロジェクターについて、図に示す実施形態に基づいて説明する。

＜実施形態１＞
まず、実施形態１に係る光源装置及びプロジェクターについて説明する。
図１は、実施形態１に係るプロジェクター１０００の光学系を説明するために示す図、図２は、図１に示すプロジェクターが備える光源装置７０Ａを説明するための図であり、図２（ａ）は光源装置７０Ａから射出される光の光軸に沿って光の射出側から見た透視図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ１−Ａ１断面図である。なお、図１においては、説明を容易にするために、回転蛍光板３０の構成要素の厚みを誇張して図示している。後の図においても同様である。

実施形態１に係るプロジェクター１０００は、図１に示すように、照明装置１００、色分離導光光学系２００、光変調装置としての３つの液晶光変調装置４００Ｒ、４００Ｇ、４００Ｂ、クロスダイクロイックプリズム５００及び投写光学系６００を備える。

照明装置１００は、光源装置７０Ａと、コリメート光学系６０、第１レンズアレイ１２０、第２レンズアレイ１３０、偏光変換素子１４０及び重畳レンズ１５０を備える。

光源装置７０Ａは、固体発光装置１０、集光光学系２０、回転蛍光板３０、モーター５０及び遠心ファン７１とを備え、全体として、赤色光及び緑色光を含む黄色光（蛍光）と、青色光をコリメート光学系６０に向けて射出する機能を有する。本発明では、この光源装置７０Ａの構成に特徴がある。この構成については、後に詳述する。

コリメート光学系６０は、図１に示すように、回転蛍光板３０からの光の拡がりを抑える第１レンズ６２と、第１レンズ６２からの光を略平行化する第２レンズ６４とを備え、全体として、回転蛍光板３０からの光を略平行化する機能を有する。第１レンズ６２及び第２レンズ６４は、凸レンズからなる。

第１レンズアレイ１２０は、コリメート光学系６０からの光を複数の部分光束に分割するための複数の第１小レンズ１２２を有する。第１レンズアレイ１２０は、コリメート光学系６０からの光を複数の部分光束に分割する光束分割光学素子としての機能を有し、複数の第１小レンズ１２２が照明光軸１００ａｘと直交する面内に複数行・複数列のマトリクス状に配列された構成を有する。図示による説明は省略するが、第１小レンズ１２２の外形形状は、液晶光変調装置４００Ｒ、４００Ｇ、４００Ｂの画像形成領域の外形形状に関して略相似形である。

第２レンズアレイ１３０は、第１レンズアレイ１２０の複数の第１小レンズ１２２に対応する複数の第２小レンズ１３２を有する。第２レンズアレイ１３０は、重畳レンズ１５０とともに、第１レンズアレイ１２０の各第１小レンズ１２２の像を液晶光変調装置４００Ｒ、４００Ｇ、４００Ｂの画像形成領域近傍に結像させる機能を有する。第２レンズアレイ１３０は、複数の第２小レンズ１３２が照明光軸１００ａｘに直交する面内に複数行・複数列のマトリクス状に配列された構成を有する。

偏光変換素子１４０は、第１レンズアレイ１２０により分割された各部分光束の偏光方向を、偏光方向の揃った略１種類の直線偏光光として射出する偏光変換素子である。
偏光変換素子１４０は、回転蛍光板３０からの光に含まれる偏光成分のうち一方の直線偏光成分をそのまま透過し、他方の直線偏光成分を照明光軸１００ａｘに垂直な方向に反射する偏光分離層と、偏光分離層で反射された他方の直線偏光成分を照明光軸１００ａｘに平行な方向に反射する反射層と、反射層で反射された他方の直線偏光成分を一方の直線偏光成分に変換する位相差板とを有している。

重畳レンズ１５０は、偏光変換素子１４０からの各部分光束を集光して液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域近傍に重畳させるための光学素子である。重畳レンズ１５０の光軸と照明装置１００の光軸とが略一致するように、重畳レンズ１５０が配置されている。なお、重畳レンズ１５０は、複数のレンズを組み合わせた複合レンズで構成されていてもよい。第１レンズアレイ１２０、第２レンズアレイ１３０及び重畳レンズ１５０は、回転蛍光板３０からの光の面内光強度分布を均一にするインテグレーター光学系を構成する。
なお、レンズインテグレーター光学系の代わりにインテグレーターロッドを備えるロッドインテグレーター光学系を用いることもできる。

色分離導光光学系２００は、ダイクロイックミラー２１０、２２０、反射ミラー２３０，２４０，２５０及びリレーレンズ２６０，２７０を備える。色分離導光光学系２００は、照明装置１００からの光を赤色光、緑色光及び青色光に分離し、赤色光、緑色光及び青色光のそれぞれの色光を照明対象となる液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂに導光する機能を有する。
色分離導光光学系２００と、液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂとの間には、フィールドレンズ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂが配置されている。

ダイクロイックミラー２１０，２２０は、基板上に、所定の波長領域の光を反射して、他の波長領域の光を通過させる波長選択透過膜が形成されたミラーである。
ダイクロイックミラー２１０は、赤色光成分を通過させ、緑色光成分及び青色光成分を反射するダイクロイックミラーである。
ダイクロイックミラー２２０は、緑色光成分を反射して、青色光成分を通過させるダイクロイックミラーである。
反射ミラー２３０は、赤色光成分を反射する反射ミラーである。
反射ミラー２４０，２５０は青色光成分を反射する反射ミラーである。

ダイクロイックミラー２１０を通過した赤色光は、反射ミラー２３０で反射され、フィールドレンズ３００Ｒを通過して赤色光用の液晶光変調装置４００Ｒの画像形成領域に入射する。
ダイクロイックミラー２１０で反射された緑色光は、ダイクロイックミラー２２０でさらに反射され、フィールドレンズ３００Ｇを通過して緑色光用の液晶光変調装置４００Ｇの画像形成領域に入射する。
ダイクロイックミラー２２０を通過した青色光は、リレーレンズ２６０、入射側の反射ミラー２４０、リレーレンズ２７０、出射側の反射ミラー２５０、フィールドレンズ３００Ｂを経て青色光用の液晶光変調装置４００Ｂの画像形成領域に入射する。リレーレンズ２６０，２７０及び反射ミラー２４０，２５０は、ダイクロイックミラー２２０を透過した青色光成分を液晶光変調装置４００Ｂまで導く機能を有する。

なお、青色光の光路にこのようなリレーレンズ２６０，２７０が設けられているのは、青色光の光路の長さが他の色光の光路の長さよりも長いため、光の発散等による光の利用効率の低下を防止するためである。実施形態１に係るプロジェクター１０００においては、青色光の光路の長さが長いのでこのような構成とされているが、赤色光の光路の長さを長くして、リレーレンズ２６０，２７０及び反射ミラー２４０，２５０を赤色光の光路を用いる構成も考えられる。

液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂは、入射された色光を画像情報に応じて変調してカラー画像を形成するものであり、照明装置１００の照明対象となる。なお、図示は省略したが、各フィールドレンズ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂと各液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂとの間には、それぞれ入射側偏光板が介在配置され、各液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂとクロスダイクロイックプリズム５００との間には、それぞれ射出側偏光板が介在配置される。これら入射側偏光板、液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ及び射出側偏光板によって、入射された各色光が光変調が行われる。
液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂは、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶を密閉封入した透過側の液晶光変調装置であり、例えば、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として、与えられた画像信号に応じて、入射側偏光板から射出された１種類の直線偏光の偏光方向を変調する。

クロスダイクロイックプリズム５００は、射出側偏光板から射出された色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成する光学素子である。このクロスダイクロイックプリズム５００は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた略Ｘ字状の界面には、誘電体多層膜が形成されている。略Ｘ字状の一方の界面が形成された誘電体多層膜は、赤色光を反射するものであり、他方の界面に形成された誘電体多層膜は、青色光を反射するものである。これらの誘電体多層膜によって赤色光及び青色光は曲折され、緑色光の進行方向と揃えられることにより、３つの色が合成される。

クロスダイクロイックプリズム５００から射出されたカラー画像は、投写光学系６００によって拡大投写され、スクリーンＳＣＲ上で画像を形成する。

次に、光源装置７０Ａの構成について説明する。
光源装置７０Ａは、固体発光装置１０、集光光学系２０、回転蛍光板３０、モーター５０、遠心ファン７１を備える。

発光装置１０は、励起光としてレーザー光からなる青色光（発光強度のピーク：約４４５ｎｍ）を射出するレーザー光源からなる。なお、発光装置１０は、１つのレーザー光源からなるものであってもよいし、多数のレーザー光源からなるものであってもよい。また、４４５ｎｍ以外の波長（例えば、４６０ｎｍ）の青色光を射出する光源装置を用いることもできる。

集光光学系２０は、第１レンズ２２及び第２レンズ２４を備える。集光光学系２０は、発光装置１０から回転蛍光板３０までの光路中に配置され、全体として青色光を略集光した状態で蛍光層４２（後述）に入射させる。第１レンズ２２及び第２レンズ２４は、凸レンズからなる。

回転蛍光板３０はいわゆる透過型の回転蛍光板であり、図１及び図２に示すように、モーター５０により回転可能な円板（基板）４０の一部に、単一の蛍光層４２が円板４０の周方向に沿って連続して形成されてなる。蛍光層４２が形成されている領域は、青色光が入射する領域（集光スポット）を含む。回転蛍光板３０は、この集光スポットに対応する箇所で、青色光が赤色光及び緑色光を含む色光に変換され、該色光が、青色光が入射する側とは反対の側に向けて射出するように構成されている。なお、以下の説明では、蛍光層４２の集光スポットに対応する箇所（励起光が照射される部位）を「波長変換部Ｓ」と言う。

回転蛍光板３０は、使用時において例えば７５００ｒｐｍで回転する。詳しい説明は省略するが、回転蛍光板３０の直径は５０ｍｍであり、回転蛍光板３０に入射する青色光の光軸が回転蛍光板３０の回転中心から約２２．５ｍｍ離れた場所に位置するように構成されている。つまり、回転蛍光板３０は、青色光の集光スポットが約１８ｍｍ／秒で蛍光層４２上を移動するような回転速度で回転する。なお、回転蛍光板３０の寸法、回転速度及び集光スポットの位置はこれに限定されず、集光スポットの光密度や蛍光層の構成材料に応じて適宜設定される。

円板４０は、青色光を透過する材料からなる。円板４０の材料としては、例えば、石英ガラス、水晶、サファイア、光学ガラス、透明樹脂等を用いることができる。

発光装置１０からの青色光は、円板４０側から回転蛍光板３０に入射し、蛍光層で略集光するように構成されている。
蛍光層４２は、青色光を透過し赤色光及び緑色光を反射するダイクロイック膜４４を介して円板４０上に形成されている。ダイクロイック膜４４は、例えば、誘電体多層膜からなる。

蛍光層４２は、波長変換部Ｓにおいて、発光装置１０からの青色光の一部を赤色光及び緑色光を含む光に変換し、かつ、青色光の残りの一部を変換せずに通過させる。具体的には、蛍光層４２は、波長が約４４５ｎｍの青色光によって効率的に励起され、発光装置１０が射出する青色光の一部を、赤色光及び緑色光を含む黄色光（蛍光）に変換して射出する。蛍光層４２は、例えばＹＡＧ系蛍光体である（Ｙ，Ｇｄ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅと有機バインダーを含有する層からなる。
なお、蛍光層として、赤色光及び緑色光を含む蛍光を射出する他の蛍光体を含有する層を用いてもよい。また、蛍光層として、励起光を赤色光に変換する蛍光体と、励起光を緑色に変換する蛍光体との混合物を含有する層を用いてもよい。

蛍光層４２をこのような構成とすることにより、（１）励起光を射出する光源装置を用いて複数の色光を得ることが可能となる。また、蛍光層が色光毎に複数設けられた構成に比べて、（２）回転蛍光板の製造プロセスを比較的単純なものとすることが可能となる、（３）光源装置からは常に同じ色光が射出されることとなり、その結果、優れた特徴を有する非色順次駆動方式の液晶プロジェクターに適用することが可能となる、（４）蛍光層において発生する熱を周方向に沿った広い領域において放散させることができ、その結果、蛍光層の加熱による蛍光層の劣化及び発光効率の低下を抑制することが可能となる、という効果が得られる。

図２に示すように、遠心ファン７１は、回転蛍光板３０の蛍光層４２側に、該蛍光層４２で囲まれた領域（以下、「内周領域３０ａ」と言う。）に対して微小間隔を空けて配置されている。
本実施形態では、遠心ファン７１はシロッコ型ファンとして構成されており、羽根支持板７２と、複数枚の羽根７３と、ブロアカバー７４とを有する。

羽根支持板７２は、回転蛍光板３０の内周領域３０ａよりも小径とされた円板状をなし、その中心部がモーター５０の回転軸５１に固定されている。羽根支持板７２は、モーター５０によって、回転蛍光板３０と同じ回転方向（図２（ａ）中、左回り方向）及び回転数で回転駆動される。

複数枚の羽根７３は、羽根支持板７２の回転蛍光板３０側と反対側の主面に、回転軸５１を中心として、径方向に沿うように放射状に配設されている。なお、各羽根７３は、回転方向に対して前方に湾曲した形状（羽根出口角θが９０°以上）をなしていても良い。
各羽根７３は、羽根支持板７２がモーター５０によって回転駆動されると、それぞれ回転軸５０の周りを公転する。これにより、回転軸方向から空気が流入し、径方向に空気が流れる気流（風）が生じる。

ブロアカバー７４は、プロジェクター１０００を構成する各部を収容する図示しない筐体に支持されている。
ブロアカバー７４は、羽根支持板７２及び各羽根７３を覆うものであり、扁平な略有底円筒状をなしている。このブロアカバー７４は、一方の底部７５が、回転蛍光板３０の内周領域３０ａと微小間隔を空けて対向するように配置されている。ブロアカバー７４がこのように配置されることにより、光源装置全体のサイズを小型なものとすることができる。

ブロアカバー７４の各底部７５、７６は、回転蛍光板３０の内周領域３０ａよりも小径とされている。そして、回転蛍光板３０側の底部７５の中心部には、モーター５０の回転軸５１よりも僅かに大径とされた孔部７５ａが設けられ、該孔部７５ａ内に回転軸５１が非接触状態で挿通している。また、回転蛍光板３０側と反対側の底部７６には、回転軸５１の同軸上を略中心とする円形の吸引口７６ａが設けられている。

また、ブロアカバー７４の周壁７７には、ダクト状の排気部７８が設けられている。
排気部７８は、その内部がブロアカバー７４の内部と連通しており、風を排出する排気口７９を有している。排気口７９は、波長変換部Ｓに向けて風を送風するように波長変換部Ｓと近接して配設されている。また、排気部７８は、ブロアカバー７４の周壁７７の接線方向に延在する第１側壁７８ａと、ブロアカバー７４の底部７５と連なる第２側壁７８ｂ及びブロアカバー７４の底部７６と連なる第３側壁（図２（ａ）は底部７６を透視した透視図となっているので、底部７６と連なる第３側壁も図示されていない）とを有し、各羽根７３の公転によって生じた風が、各側壁７８ａ、７８ｂにガイドされつつ排気口７９から排出されるようになっている。

以上のように構成された光源装置７０Ａでは、発光装置１０からの青色光が蛍光層４２に照射されている間、回転蛍光板３０及び遠心ファン７１の羽根支持板７２が、モーター５０によって回転駆動される。

回転蛍光板３０の回転によって、蛍光層４２に照射された青色光の集光スポットは、蛍光層４２に対して周方向に相対移動する。これにより、集光スポットに対応する箇所（波長変換部Ｓ）では蛍光材料が発熱するが、当該箇所が直ぐに集光スポットから外れ、次に集光スポットが当るまでの間、周囲の空気によって冷却される。このため、特定箇所に励起光が連続的に照射されるのに比べて波長変換部Ｓでの温度上昇を抑制することが可能となる。

また、羽根支持板７２の回転によって、羽根支持板７２に設けられた複数の羽根７３が回転軸５１の周りを公転する。これにより、ブロアカバー７４内に、回転軸５１方向から吸気口７６ａを介して空気が流入し、径方向に空気が流れる気流（風）が発生し、排気口７９から風が排出される。ここで、この光源装置７０Ａでは、排気口７９が、波長変換部Ｓに向って風を送風するように配置されているため、排気口７９から送風される風によって波長変換部Ｓが直接冷却される。これにより、蛍光材料の発熱による波長変換部Ｓの温度上昇が効果的に抑制され、波長変換部Ｓが高温になることに起因する有機バインターの変質、波長変換効率の低下を軽減することが可能となる。

また、この光源装置７０Ａでは、遠心ファン７１は、波長変換部Ｓを局所的に冷却するものであるため、光源装置が設置された筐体内全体を冷却する冷却ファンに比べて小型であり、通風経路に要する空間も小さくて済む。また、本実施形態のように、回転蛍光板３０を回転駆動するモーター５０を、羽根支持板７２を回転駆動するモーターとして併用することもできる。このため、装置全体のサイズを大きく変えることなく、前述のような冷却効果を得ることが可能となる。

したがって、このような光源装置７０Ａを適用したプロジェクター１０００は、光源装置７０Ａの設置スペース及び遠心ファン７１の通風経路を小さく抑えつつ、光源装置７０Ａにおいて高い波長変換効率を得ることができ、高輝度化と小型化の両立を図ることが可能となる。

＜実施形態２＞
次に、実施形態２に係る光源装置及びプロジェクターについて説明する。
図３は、実施形態２のプロジェクターが備える光源装置７０Ｂを説明するための図であり、図３（ａ）は上面図、図３（ｂ）は光源装置を遠心ファンの排気口側から見た側面図である。
なお、実施形態２においては、前記実施形態１との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
実施形態２のプロジェクター１０００は、図３に示すように、光源装置７０Ｂが備える遠心ファン７１の排気部７８において、第３側壁７８ｃが基端側よりも開口端側の方が第２側壁７８ｂとの距離が狭くなるように（回転蛍光体３０との距離が狭くなるように）傾斜している以外は、前記実施形態１と同様の構成とされている。すなわち、気流の上流側（回転軸５１側）から下流側（排気口７９側）に向かうにつれて第３側壁７８ｃと第２側壁７８ｂとの距離が徐々に小さくなるように構成されている。

この実施形態２においても、前記実施形態１と同様の作用・効果が得られる。
また、実施形態２の光源装置７０Ｂでは、特に、遠心ファン７１の第３側壁７８ｃが前述のように傾斜していることにより、遠心ファンで発生した風が、排気部７８内において第３側壁７８ｃに沿って斜めに流れる。さらに、第３側壁７３ｃが傾斜していることによって排気口７９の開口面積が小さくなるため、斜めに流れる風が、排気口７９から波長変換部Ｓに向って高速で排出され、波長変換部Ｓに斜めに当る。これによって、波長変換部Ｓがより効率よく冷却され、波長変換部Ｓが高温になることに起因する有機バインダーの変質及び波長変換効率の低下を効果的に軽減することが可能となる。

＜実施形態３＞
次に、実施形態３に係る光源装置及びプロジェクターについて説明する。
図４は、実施形態３のプロジェクターが備える光源装置７０Ｃを遠心ファンの排気口側から見た側面図である。
なお、実施形態３においては、前記実施形態２との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

実施形態３のプロジェクター１０００は、図４に示すように、光源装置７０Ｃが備える遠心ファン７１の排気口７９に、フラップ（板体）８０が取り付けられている以外は、前記実施形態１と同様の構成とされている。
フラップ８０は、左右の各端部が排気口７９を画成する周壁７７及び第１側壁７８ａに取り付けられており、風の排出側の辺縁８０ａが後退側の辺縁８０ｂよりも第２側壁７８ｂ側（回転蛍光体３０側）となるように斜めに傾いている。すなわち、気流の上流側（回転軸５１側）から下流側（排気口７９側）に向かうにつれてフラップ８０と第２側壁７８ｂとの距離が徐々に小さくなるようにフラップ８０が第２側壁７８ｂに対して斜めに傾いて配置されている。

この実施形態３においても、前記実施形態１及び前記実施形態２と同様の作用・効果が得られる。
また、実施形態３の光源装置７０Ｃでは、特に、遠心ファン７１の排気口７９に、前述のように斜めに傾いたフラップ８０が取り付けられていることにより、排気口７９に送出された風に、さらに斜め方向の流れが付与される。このため、波長変換部Ｓに向って斜めに送風される風の風量を上げることができ、波長変換部Ｓがさらに効率よく冷却される。これにより、波長変換部Ｓが高温になることが起因する有機バインターの変質及び波長変換効率の低下をより効果的に軽減することが可能となる。

＜実施形態４＞
次に、実施形態４に係る光源装置及びプロジェクターについて説明する。
図５は、実施形態４のプロジェクターが備える光源装置７０Ｄを説明するための図であり、図５（ａ）は上面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ２−Ａ２断面図である。
なお、実施形態４においては、前記実施形態１及び前記実施形態２との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
実施形態４のプロジェクター１は、光源装置７０Ｄに、回転蛍光板３０を回転駆動する第１モーター５０とは別に、羽根支持板７２を回転駆動する第２モーター８１を設けた以外は、前記実施形態２と同様の構成とされている。

図５に示すように、第２モーター８１は、吸引口７６ａの内側及び各羽根７３で囲まれた空間に亘って、羽根支持板７２の表面と離間した状態で収容されており、吸引口７６aの周囲に複数のモーター支持部８３を介して取り付けられている。そして、第２モーター８１の回転軸８２には、羽根支持板７２の中心部が固定され、第１モーター５０の回転軸５１には、回転蛍光板３０のみが固定されている。
この光源装置７０Ｄでは、回転蛍光板３０及び羽根支持板７２が、それぞれ、第１モーター５０及び第２モーター８１によってそれぞれ別々に回転駆動される。

第２モーター８１の回転数は第１モーター５０の回転数と同じでもよく、異なっていてもよい。第２モーター８１の回転数を第１モーター５０の回転数と異ならせる場合には、どちらのモーターの回転数を大きくしてもよい。ただし、回転蛍光板３０では、蛍光層４２において発生する熱を周方向に沿った広い領域に放散させるために、回転蛍光板３０のモーターの回転数を大きくする必要があり、羽根支持板７２では、小さな回転数でも十分な冷却能力を有することが多いため、羽根支持板７２のモーターの回転数を回転蛍光板３０のモーターの回転数と等しくすると、必要以上に大きな回転数で羽根支持板７２を回転することになる。よって、羽根支持板７２のモーターの回転数を回転蛍光板３０のモーターの回転数よりも小さくすれば、消費電力を抑えつつ、十分な冷却能力で蛍光体層４２を冷却することができる。

この実施形態４においても、前記実施形態１及び前記実施形態２と同様の作用・効果が得られる。
また、実施形態４の光源装置では、特に、回転蛍光板３０及び羽根支持板７２が、それぞれ、別々のモーター５０、８１によって回転駆動されるため、回転蛍光板３０の回転数とは無関係に、羽根支持板７２の回転数を、排気口７９から送風される風の風量及び風速が最適になるように設定することができる。このため、蛍光層４２の波長変換部Ｓをより効率よく冷却することができ、波長変換部Ｓが高温になることに起因する有機バインダーの変質及び波長変換効率の低下を効果的に軽減することが可能となる。

なお、このような構成では、回転蛍光板３０及び羽根支持板７２の各中心部を同軸とする必要はなく、遠心ファン７１の排気口７９が蛍光層４２の波長変換部Ｓに向いている限り、回転蛍光板３０と遠心ファン７１との位置関係を比較的自由に設計することが可能となる。
但し、この場合でも、回転蛍光板３０と遠心ファン７１（ブロアカバ７４ーの底部７５）の対峙する各主面は、対向関係となっているのが好ましい。これにより、光源装置７０Ｄのプロジェクター１０００における占有体積を小さくすることが可能となる。
また、遠心ファン７１は、ブロアカバー７４の各底部７５、７６の径が回転蛍光板３０の内側領域３０ａの径よりも小さく、内側領域３０ａに対して微小間隔を空けて配置されるのが好ましい。これにより、蛍光層４２に遠心ファン７１が重ならないため、回転蛍光板３０の回転によって蛍光層４２が周囲の空気で冷却される効果を効率よく得ることが可能となる。

＜実施形態５＞
次に、実施形態５に係る光源装置及びプロジェクターについて説明する。
図６は、実施形態５のプロジェクターが備える光源装置７０Ｅを説明するための図であり、図６（ａ）は図１の上側から見た透視図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ３−Ａ３断面図である。
なお、実施形態５においては、前記実施形態１との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

実施形態５のプロジェクター１は、光源装置７０Ｅの遠心ファン７１として、シロッコ型ファンの代わりにターボ型ファンを用いる以外は、前記実施形態１と同様の構成とされている。
図６に示すように、ターボ型ファンである遠心ファンは、回転軸５１の周りに放射状に取り付けられた複数枚の羽根８４を有する。各羽根８４は、各羽根の回転方向に対して後方に湾曲した形状（羽根出口角が９０°未満）をなし、その主面が回転軸５１の軸方向に対して傾斜するように配されている。

この実施形態５においても、前記実施形態１と同様の作用・効果が得られる。
また、実施形態５の光源装置７０Ｅでは、特に、遠心ファン７１としてターボ型ファンを用いているため、排気口において大きな風量を得ることができ、波長変換部Ｓがより効率よく冷却される。これにより、波長変換部Ｓが高温になることが起因する有機バインターの変質及び波長変換効率の低下をより効果的に軽減することが可能となる。
なお、遠心ファン７１の選択に際しては、各遠心ファンの排気口における風の風量及び風速、さらにファンの回転時における騒音に着目し、必要な特性に応じて適宜選定するのが好ましい。

以上、本発明を上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。その趣旨を逸脱しない範囲において種々の様態において実施することが可能である。
例えば、実施形態２〜４の光源装置７０Ａ〜７０Ｄにおいて、シロッコ型ファンの代わりにターボ型ファンを用いるようにしても構わない。また、実施形態１、４、５の光源装置７０Ａ、７０Ｄ、７０Ｅにおいて、遠心ファン７１の排気口７９に関し、実施形態２と同様の形状としてもよく、実施形態３と同様のフラップ８０を取り付けるようにしてもよい。

また、前記各実施形態では、回転蛍光板３０の円板４０として、青色光を透過する光透過基板を用いているが、Ａｌ等の金属材料よりなる光反射基板を用いても良い。この場合には、発光装置１０を、円板４０より蛍光層４２側（図１における上側）に配置し、発光装置１０が出射する青色光を蛍光層４２の表面に直接入射させる。蛍光層４２に入射した青色光の一部は、所定波長の蛍光に変換され、また、残りの一部の青色光は変換せずに蛍光層４２を通過し、いずれも円板４０表面で反射されて青色光の入射する側に出射される。

また、本発明は、次のような変形も可能である。
（１）上記各実施形態においては、円板４０の一部に蛍光層４２が形成されてなる回転蛍光板を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば円板の全体に蛍光層が形成されてなる回転蛍光板を用いてもよい。

（２）上記各実施形態においては、遠心ファンは、回転蛍光板３０の蛍光層４２側に、該蛍光層４２で囲まれた領域３０ａに対して微小間隔を空けて配置されているが、遠心ファンは、光が通過する部分（波長変換部Ｓ）以外は、蛍光層４２に囲まれた領域３０ａをはみ出して配置されていてもよい。例えば、円板４０の蛍光層４２が形成された面側から見たときに、遠心ファンのブロアカバーが、波長変換部Ｓ以外の蛍光層４２と重なるように配置されていてもよい。

（３）上記各実施形態においては、排気部７８に第２側壁（回転蛍光板と対向する側壁）を設けているが、第２側壁は必ずしも必要とされず、第１側壁および第３側壁のみで構成することもできる。

（４）上記実施形態１においては、青色光を射出する発光装置１０と、発光装置１０からの青色光の一部を赤色光及び緑色光を含む光に変換し、かつ、青色光の残りの一部を変換せずに通過させる蛍光層４２とを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、紫色光又は紫外光を射出する光源装置と、光源装置からの紫色光又は紫外光を赤色光、緑色光及び青色光を含む光に変換する蛍光層を用いてもよい。

（５）上記各実施形態においては、各コリメート光学系における第１レンズ及び第２レンズとして凸レンズを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。要するに、各コリメート光学系が、光を略平行にする機能を有するようになるような第１レンズ及び第２レンズを用いればよい。また、各コリメート光学系を構成するレンズの枚数は、１枚であってもよく、３枚以上であってもよい。

（６）上記各実施形態においては、各集光光学系における第１レンズ及び第２レンズとして凸レンズを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。要するに、各集光光学系が、光を略集光する機能を有するようになるような第１レンズ及び第２レンズを用いればよい。また、各集光光学系を構成するレンズの枚数は、１枚であってもよく、３枚以上であってもよい。

（７）上記各実施形態においては、レーザー光源からなる発光装置を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、発光ダイオードや特定の色光を射出する光源ランプ等からなる光源装置を用いてもよい。

（８）上記各実施形態においては、液晶光変調装置として３つの液晶光変調装置を用いたプロジェクターを例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。１つ、２つ又は４つ以上の液晶光変調装置を用いたプロジェクターにも適用可能である。

（９）上記各実施形態においては、透過型のプロジェクターを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、反射型のプロジェクターを用いてもよい。ここで、「透過型」とは、透過型の液晶表示装置等のように光変調手段としての光変調装置が光を透過するタイプであることを意味しており、「反射型」とは、反射型の液晶表示装置等のように光変調手段としての光変調装置が光を反射するタイプであることを意味している。反射型のプロジェクターにこの発明を適用した場合にも、透過型のプロジェクターと同様の効果を得ることができる。

（１０）本発明は、投写画像を観察する側から投写するフロント投写型プロジェクターに適用する場合にも、投写画像を観察する側とは反対の側から投写するリニア投写型プロジェクターに適用する場合にも可能である。

（１１）上記各実施形態において、本発明の光源装置をプロジェクターに適用した例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明の光源装置を他の光学系（例えば、光ディスク装置、自動車のヘッドランプ、照明機器等。）に適用することもできる。

１０…発光装置、３０…回転蛍光板、４０…円板（基板）、４２…蛍光層、５０…モーター、５１…（モーターの）回転軸、７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ，７０Ｄ，７０Ｅ…光源装置、７１…遠心ファン、７３…（シロッコ型ファンの）羽根、７８…排気部、７９…排気口、８０…フラップ（板体）、８０ａ、８０ｂ…辺縁、８１…モーター、８２…（モーターの）回転軸、８４…（ターボ型ファンの）羽根、４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ…液晶光変調装置、６００…投写光学系、１０００…プロジェクター、Ｓ…波長変換部（蛍光層の励起光が照射される部位）、ＳＣＲ…スクリーン

Claims (9)

1. 励起光を射出する発光装置と、
   モーターにより回転可能な基板に、前記励起光の一部又は全部を該励起光と異なる波長の蛍光に変換する蛍光層が前記基板の回転方向に沿って形成されてなる回転蛍光板と、
   前記回転蛍光板の前記蛍光層側に対向配置され、複数の羽根を前記基板の回転軸と同軸又は略平行な回転軸の周りを回転させることで、風を前記蛍光層の前記励起光が照射される部位に向けて送風する遠心ファンと、を備えていることを特徴とする光源装置。
2. 前記複数の羽根は、前記回転蛍光板を回転駆動する前記モーターによって回転駆動されることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記複数の羽根は、前記回転蛍光板を回転駆動する前記モーターとは異なるモーターによって回転駆動されることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
4. 前記羽根を回転駆動するモーターの回転数は、前記回転蛍光板を回転駆動するモーターの回転数よりも小さいことを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
5. 前記遠心ファンは、その開口端が風を排出する排気口とされたダクト状の排気部を有し、
   前記排気部の側壁は、前記風の上流側から下流側に向かうにつれて前記回転蛍光板との距離が小さくなるように傾斜していることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の光源装置。
6. 前記遠心ファンの排気口内に、風向の調節を行う板体が設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の光源装置。
7. 前記遠心ファンは、シロッコ型ファン又はターボ型ファンのいずれかであることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の光源装置。
8. 前記蛍光層は、前記励起光の一部又は全部を２以上の色光を含む蛍光に変換する単一の蛍光層であることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の光源装置。
9. 請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の光源装置と、
   前記光源装置からの色光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
   前記光変調装置からの変調光を投写画像として投写する投写光学系を備えていることを特徴とするプロジェクター。

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