JP2016057396A

JP2016057396A - 蛍光ホイール、光源装置及び投影装置

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Publication number: JP2016057396A
Application number: JP2014182295A
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Inventors: 宮崎　健; Takeshi Miyazaki; 健宮崎
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Filing date: 2014-09-08
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Abstract

【課題】厚みを薄くして小型にすることができる蛍光ホイール及びこの蛍光ホイールを備える光源装置及び投影装置を提供する。【解決手段】反射板３１０は、円盤状に形成され、円弧状に形成された拡散板３２０と、拡散板３２０と周方向に並設され、Ｃ環状に形成される蛍光体層３２５を有する。そして、拡散板３２０は、反射板３１０の正面に設けられる第１の支持板３３０と、反射板３１０の背面に設けられる第２の支持板３４０とにより挟持される。【選択図】図４

Description

本発明は、蛍光ホイールと、この蛍光ホイールを備える蛍光ホイール装置を有する光源装置及び投影装置に関する。

今日、パーソナルコンピュータの画面やビデオ画像、さらにメモリカード等に記憶されている画像データによる画像等をスクリーンに投影する画像投影装置としてのデータプロジェクタが多用されている。このプロジェクタは、光源から出射された光をＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）と呼ばれるマイクロミラー表示素子、又は、液晶板に集光させ、スクリーン上にカラー画像を表示させるものである。

そして、この投影装置であるプロジェクタは、パーソナルコンピュータやＤＶＤプレーヤーなどの映像機器の普及に伴って、業務用プレゼンテーションから家庭用に至るまで、用途が拡大している。このようなプロジェクタにおいて、従来は高輝度の放電ランプを光源とするものが主流であったが、近年、光源として複数のレーザダイオード等の半導体発光素子を用いるとともに、この半導体発光素子を励起光源とする蛍光ホイールを備える投影装置が種々開発されている。

特許文献１に開示される投影装置は、赤色光源装置と、青色波長帯域光である励起光照射装置からの出射光が励起光として照射されて緑色波長帯域の蛍光光を発する蛍光体層及び励起光照射装置からの出射光を拡散透過させる拡散透過領域を有する蛍光ホイール有する蛍光ホイール装置と、が配置されている。励起光照射装置は、出射光が蛍光ホイールの拡散透過領域を拡散透過されることにより、青色光源ともされている。

特許文献１に開示される蛍光ホイール装置の蛍光ホイールは、円盤状の金属基材を円弧状に切り欠いた切欠き部を有し、この切欠き部に拡散板が設けられる。そして、拡散板と周方向に並設される蛍光体層は、ミラー加工された基材の環状の凹部に設けられる。このように、金属基材に対する環状の凹部の加工は難しく、加工時間を要する。そして、金属基材は、環状の凹部を形成するため所定の厚みを要する。従って、プレスによる打ち抜き加工により切欠き部を形成することは難しいため、切削加工により切欠き部を形成することとなる。切削加工による切欠き部の形成は、時間が掛かると考えられる。

このような加工上の問題点を改善した蛍光ホイールとして、図９に示す蛍光ホイール５０１が近年使用されている。蛍光ホイール５０１は、反射板５１０の正面側に蛍光体層５０２がＣ環状に設けられる。反射板５１０の背面側には、拡散板５２０を支持する第一拡散板支持板５３０が設けられている。拡散板５２０は、第一拡散板支持板５３０の切欠き部の両端に設けられた爪部５３３により、回転時に遠心方向に脱落しないように押さえられている。

さらに、第一拡散板支持板５３０の背面側には、第二拡散板支持板５４０が設けられている。そして、拡散板５２０の内周縁５２２近傍の正面側は、反射板５１０の切欠き部における内周縁５１２近傍の背面と重ねられる。一方、拡散板５２０の内周縁５２２近傍の背面側は、第二拡散板支持板５４０の切欠き部における内周縁５４２の正面と重ねられる。このようにして、拡散板５２０は、反射板５１０と第二拡散板支持板５４０とで挟持され、蛍光ホイール５０１に固定されている。

特開２０１２−３７６８１号公報

図９に示す蛍光ホイール５０１の反射板５１０や第一拡散板支持板５３０、第二拡散板支持板５４０は、薄い金属板材により形成されるため、切欠き部等は打ち抜き加工で短時間に加工することができる。さらに、蛍光ホイール５０１は、これらの円盤状の薄い板材を組み合わせて形成されるため、組み立て作業も容易である。

しかしながら、図９に示す蛍光ホイール５０１は、第一拡散板支持板５３０と、第二拡散板支持板５４０と、反射板５１０と蛍光体層５０２の４層構造とされるので、蛍光ホイール５０１の厚みが増し、蛍光ホイール５０１の大型化を招いている。各部材の厚みを薄くすることも考えられるが、反射板５１０はミラー加工を施す際の熱変形を防止する等の理由により、所定の厚みが必要とされる。また、第一拡散板支持板５３０は、拡散板５２０の遠心方向を爪部５３３により押さえているので、所定の厚みが必要とされる。

よって、本発明の目的は、厚みを薄くした蛍光ホイールと、この蛍光ホイールを備えることで小型化とすることのできる光源装置及び投影装置を提供する。

本発明の蛍光ホイールは、拡散板と、蛍光体層と、が周方向に並設して形成された反射板と、前記反射板の一方の面に設けられ、前記拡散板の一部を支持する第１の支持板と、前記反射板の他方の面に設けられ、前記拡散板の一部を支持する第２の支持板と、を有することを特徴とする。

本発明の光源装置は、本発明に係る上述の蛍光ホイールを備える蛍光ホイール装置と、半導体発光素子により構成され、励起光とされる青色波長帯域光を出射する励起光照射装置と、半導体発光素子により構成され、赤色波長帯域光を出射する赤色光源装置と、を有し、前記蛍光体層は、前記励起光が照射されることにより緑色波長帯域光を発光することを特徴とする。

本発明の投影装置は、本発明に係る上述の光源装置と、前記光源装置からの光源光が照射され、画像光を形成する表示素子と、前記表示素子から出射された前記画像光をスクリーンに投影する投影側光学系と、前記表示素子と、前記光源装置を制御する投影装置制御手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、蛍光ホイールを薄くできるので、小型化に好適な蛍光ホイール及び、この蛍光ホイールを備える光源装置及び投影装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る投影装置を示す外観斜視図である。本発明の実施形態に係る投影装置の機能ブロックを示す図である。本発明の実施形態に係る投影装置の内部構造を示す平面模式図である。本発明の実施形態に係る蛍光ホイールの正面図である。本発明の実施形態に係る蛍光ホイールの分解斜視図である。本発明の実施形態に係る蛍光ホイールの図４のＶＩ−ＶＩ断面図である。本発明の実施形態に係る蛍光ホイールの図４のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。本発明の実施形態に係る蛍光ホイールの図４のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図である。従来の蛍光ホイールを示す一部断面斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について図を用いて説明する。図１は、投影装置１０の外観斜視図である。なお、本実施形態において、投影装置１０における左右とは投影方向に対しての左右方向を示し、前後とは投影装置１０のスクリーン側方向及び光線束の進行方向に対しての前後方向を示す。

そして、投影装置１０は、図１に示すように、略直方体形状であって、投影装置１０の筐体の前方の側板とされる正面パネル１２の側方に投影口を覆うレンズカバー１９を有するとともに、この正面パネル１２には複数の排気孔１７を設けている。さらに、図示しないがリモートコントローラからの制御信号を受信するＩｒ受信部を備えている。

また、筐体の上面パネル１１にはキー／インジケータ部３７が設けられ、このキー／インジケータ部３７には、電源スイッチキーや電源のオン又はオフを報知するパワーインジケータ、投影のオン、オフを切りかえる投影スイッチキー、光源装置や表示素子又は制御回路等が過熱したときに報知をする過熱インジケータ等のキーやインジケータが配置されている。

さらに、筐体の背面には、背面パネルにＵＳＢ端子やアナログＲＧＢ映像信号が入力される映像信号入力用のＤ−ＳＵＢ端子、Ｓ端子、ＲＣＡ端子、音声出力端子等を設ける入出力コネクタ部及び電源アダプタプラグ等の各種端子（群）２０が設けられている。また、背面パネルには、複数の吸気孔が形成されている。なお、図示しない筐体の側板である右側パネル、及び、図１に示した側板である左側パネル１５や正面パネル１２には、各々複数の排気孔１７が形成されている。また、左側パネル１５の背面パネル近傍の隅部や背面パネルには、吸気孔１８も形成されている。

次に、投影装置１０の投影装置制御手段について図２の機能ブロック図を用いて述べる。投影装置制御手段は、制御部３８、入出力インターフェース２２、画像変換部２３、表示エンコーダ２４、表示駆動部２６等から構成される。

この制御部３８は、投影装置１０内の各回路の動作制御を司るものであって、ＣＰＵ、各種セッティング等の動作プログラムを固定的に記憶したＲＯＭ及びワークメモリとして使用されるＲＡＭ等により構成されている。

そして、この投影装置制御手段により、入出力コネクタ部２１から入力された各種規格の画像信号は、入出力インターフェース２２、システムバス（ＳＢ）を介して画像変換部２３で表示に適した所定のフォーマットの画像信号に統一するように変換されたあと、表示エンコーダ２４に出力される。

また、表示エンコーダ２４は、入力された画像信号をビデオＲＡＭ２５に展開記憶させた上でこのビデオＲＡＭ２５の記憶内容からビデオ信号を生成して表示駆動部２６に出力する。

表示駆動部２６は、表示素子制御手段として機能するものであり、表示エンコーダ２４から出力された画像信号に対応して適宜フレームレートで空間的光変調素子（ＳＯＭ）である表示素子５１を駆動するものであり、光源装置６０から出射された光線束を後述の光源側光学系を介して表示素子５１に照射することにより、表示素子５１の反射光で光像を形成し、投影側光学系を介して図示しないスクリーンに画像を投影表示する。なお、この投影側光学系の可動レンズ群２３５は、レンズモータ４５によりズーム調節やフォーカス調節のための駆動が行われる。

また、画像圧縮／伸長部３１は、画像信号の輝度信号及び色差信号をＡＤＣＴ及びハフマン符号化等の処理によりデータ圧縮して着脱自在な記録媒体とされるメモリカード３２に順次書き込む記録処理を行う。

さらに、画像圧縮／伸長部３１は、再生モード時にメモリカード３２に記録された画像データを読み出し、一連の動画を構成する個々の画像データを１フレーム単位で伸長し、この画像データを、画像変換部２３を介して表示エンコーダ２４に出力し、メモリカード３２に記憶された画像データに基づいて動画等の表示を可能とする処理を行う。

そして、筐体の上面パネル１１に設けられるメインキー及びインジケータ等により構成されるキー／インジケータ部３７の操作信号は、直接に制御部３８に送出され、リモートコントローラからのキー操作信号は、Ｉｒ受信部３５で受信され、Ｉｒ処理部３６で復調されたコード信号が制御部３８に出力される。

なお、制御部３８にはシステムバス（ＳＢ）を介して音声処理部４７が接続されている。この音声処理部４７は、ＰＣＭ音源等の音源回路を備えており、投影モード及び再生モード時には音声データをアナログ化し、スピーカ４８を駆動して拡声放音させる。

また、制御部３８は、光源制御手段としての光源制御回路４１を制御しており、この光源制御回路４１は、画像生成時に要求される所定波長帯域の光が光源装置６０から出射されるように、励起光源や赤色光源装置から所定のタイミングで赤色、緑色及び青色の波長帯域光を発光させる個別の制御を行う。

さらに、制御部３８は、冷却ファン駆動制御回路４３に光源装置６０等に設けた複数の温度センサによる温度検出を行わせ、この温度検出の結果から冷却ファンの回転速度を制御させている。また、制御部３８は、冷却ファン駆動制御回路４３にタイマー等により投影装置１０本体の電源オフ後も冷却ファンの回転を持続させる、あるいは、温度センサによる温度検出の結果によっては投影装置１０本体の電源をオフにする等の制御も行う。

次に、この投影装置１０の内部構造について図３に基づいて述べる。図３は、投影装置１０の内部構造を示す平面模式図である。投影装置１０は、右側パネル１４の近傍に制御回路基板２４１を備えている。この制御回路基板２４１は、電源回路ブロックや光源制御ブロック等を備えてなる。また、投影装置１０は、制御回路基板２４１の側方、つまり、投影装置１０筐体の略中央部分に光源装置６０を備えている。さらに、投影装置１０は、光源装置６０と左側パネル１５との間に、光源側光学系１７０や投影側光学系２２０が配置されている。

光源装置６０は、赤色波長帯域光の光源とされる赤色光源装置１２０と、青色波長帯域光の光源とされる青色光源装置であって、励起光源ともされる励起光照射装置７０と、緑色波長帯域光の光源とされる緑色光源装置８０と、を備える。緑色光源装置８０は、励起光照射装置７０と、蛍光ホイール装置１００とにより構成される。そして、光源装置６０には、赤、緑、青の各色波長帯域光を導光し、出射する導光光学系１４０が配置されている。導光光学系１４０は、各色光源装置から出射される各色波長帯域光をライトトンネル１７５の入射口に集光する。

緑色光源装置８０を構成する励起光源である励起光照射装置７０は、投影装置１０筐体の左右方向における略中央部分であって背面パネル１３近傍に配置される。そして、励起光照射装置７０は、背面パネル１３と光軸が平行になるよう配置された複数の半導体発光素子である青色レーザダイオード７１から成る光源群、各青色レーザダイオード７１からの出射光の光軸を正面パネル１２方向に９０度変換する反射ミラー群７５、反射ミラー群７５で反射した各青色レーザダイオード７１からの出射光を集光する集光レンズ７８、及び、青色レーザダイオード７１と右側パネル１４との間に配置されたヒートシンク８１等を備える。

光源群は、複数の青色レーザダイオード７１がマトリクス状に配列されて成る。また、各青色レーザダイオード７１の光軸上には、各青色レーザダイオード７１からの各出射光の指向性を高めるように各々平行光に変換するコリメータレンズ７３が夫々配置されている。また、反射ミラー群７５は、複数の反射ミラーが階段状に配列されてミラー基板７６と一体化されて位置調整を行って生成され、青色レーザダイオード７１から出射される光線束の断面積を一方向に縮小して集光レンズ７８に出射する。

ヒートシンク８１と背面パネル１３との間には冷却ファン２６１が配置されており、この冷却ファン２６１とヒートシンク８１とによって青色レーザダイオード７１が冷却される。さらに、反射ミラー群７５と背面パネル１３との間にも冷却ファン２６１が配置されており、この冷却ファン２６１によって反射ミラー群７５や集光レンズ７８が冷却される。

赤色光源装置１２０には、青色レーザダイオード７１と光軸が平行となるように配置された赤色光源１２１と、赤色光源１２１からの出射光を集光する集光レンズ群１２５と、が備えられる。この赤色光源１２１は、赤色波長帯域の光を発する半導体発光素子である赤色発光ダイオードである。そして、赤色光源装置１２０は、赤色光源装置１２０が出射する赤色波長帯域光の光軸が励起光照射装置７０から出射される青色波長帯域光及び蛍光ホイール１０１から出射される緑色波長帯域光の光軸と交差するように配置されている。さらに、赤色光源装置１２０は、赤色光源１２１の右側パネル１４側に配置されるヒートシンク１３０を備える。そして、ヒートシンク１３０と正面パネル１２との間には冷却ファン２６１が配置されており、この冷却ファン２６１及びヒートシンク１３０によって赤色光源１２１が冷却される。

蛍光ホイール装置１００は、正面パネル１２と平行となるように、つまり、励起光照射装置７０からの出射光の光軸と直交するように配置された蛍光ホイール１０１と、この蛍光ホイール１０１を回転駆動するホイールモータ１１０と、励起光照射装置７０から出射される励起光の光線束を蛍光ホイール１０１に集光するとともに蛍光ホイール１０１から背面パネル１３方向に出射される光線束を集光する集光レンズ群１０７と、蛍光ホイール１０１から正面パネル１２方向に出射される光線束を集光する集光レンズ１１５と、を備える。なお、ホイールモータ１１０と正面パネル１２との間には冷却ファン２６１が配置されており、この冷却ファン２６１によって蛍光ホイール装置１００等が冷却される。

蛍光ホイール１０１は、蛍光光が発光される蛍光発光領域と、入射光を拡散させる拡散透過領域とを有する。蛍光ホイール１０１の蛍光発光領域における蛍光体層は、緑色蛍光体により形成されている。よって、この蛍光体層に励起光照射装置７０からの励起光としての青色波長帯域光が照射されると、緑色蛍光体が励起され、この緑色蛍光体から全方位に緑色波長帯域光が出射される。蛍光発光された光線束は、蛍光ホイール１０１の正面側（換言すれば、背面パネル１３側）へ出射され、集光レンズ群１０７に入射する。一方、蛍光ホイール１０１における拡散透過領域に入射された励起光照射装置７０からの青色波長帯域光は、蛍光ホイール１０１を拡散透過され、蛍光ホイール１０１の背面側（換言すれば、正面パネル１２側）に配置された集光レンズ１１５に入射する。

そして、導光光学系１４０は、赤色、緑色、青色波長帯域の光線束を集光させる集光レンズや、各色波長帯域の光線束の光軸を変換して同一の光軸とさせる反射ミラー、ダイクロイックミラー等からなる。具体的には、導光光学系１４０には、励起光照射装置７０から出射される青色波長帯域光及び蛍光ホイール１０１から出射される緑色波長帯域光と、赤色光源装置１２０から出射される赤色波長帯域光とが交差する位置に、青色及び赤色波長帯域光を透過し、緑色波長帯域光を反射して、この緑色波長帯域光の光軸を左側パネル１５方向に９０度変換する第一ダイクロイックミラー１４１が配置されている。

また、蛍光ホイール１０１を拡散透過した青色波長帯域光の光軸上、つまり、集光レンズ１１５と正面パネル１２との間には、青色波長帯域光を反射して、この青色光の光軸を左側パネル１５方向に９０度変換する第一反射ミラー１４３が配置されている。第一反射ミラー１４３における左側パネル１５側には、集光レンズ１４６が配置され、さらにこの集光レンズ１４６の左側パネル１５側には、第二反射ミラー１４５が配置されている。第二反射ミラー１４５の背面パネル１３側には、集光レンズ１４７が配置されている。第二反射ミラー１４５は、第一反射ミラー１４３により反射され、集光レンズ１４６を介して入射される青色波長帯域光の光軸を背面パネル１３側に９０度変換する。

また、第一ダイクロイックミラー１４１の左側パネル１５側には、集光レンズ１４９が配置されている。さらに、集光レンズ１４９の左側パネル１５側であって、集光レンズ１４７の背面パネル１３側には、第二ダイクロイックミラー１４８が配置されている。第二ダイクロイックミラー１４８は、赤色波長帯域光及び緑色波長帯域光を反射して背面パネル１３側に９０度光軸を変換し、青色波長帯域光を透過させる。

第一ダイクロイックミラー１４１を透過した赤色波長帯域光の光軸は、第一ダイクロイックミラー１４１により反射された緑色波長帯域光の光軸と一致される。従って、第一ダイクロイックミラー１４１を透過した赤色波長帯域光及び第一ダイクロイックミラー１４１により反射された緑色波長帯域光は、共に集光レンズ１４９に入射される。そして、集光レンズ１４９を透過した赤色及び緑色波長帯域光は、第二ダイクロイックミラー１４８により反射され、光源側光学系１７０の集光レンズ１７３を介してライトトンネル１７５の入射口に集光される。一方、集光レンズ１４７を透過した青色波長帯域光は、第二ダイクロイックミラー１４８を透過して、集光レンズ１７３を介してライトトンネル１７５の入射口に集光される。

光源側光学系１７０は、集光レンズ１７３，ライトトンネル１７５，集光レンズ１７８，光軸変換ミラー１８１，集光レンズ１８３，照射ミラー１８５，コンデンサレンズ１９５により構成されている。なお、コンデンサレンズ１９５は、コンデンサレンズ１９５の背面パネル１３側に配置される表示素子５１から出射された画像光を投影側光学系２２０に向けて出射するので、投影側光学系２２０の一部ともされている。

ライトトンネル１７５の近傍には、ライトトンネル１７５の入射口に光源光を集光する集光レンズ１７３が配置されている。よって、赤色波長帯域光、緑色波長帯域光及び青色波長帯域光は、集光レンズ１７３により集光され、ライトトンネル１７５に入射される。ライトトンネル１７５に入射された光線束は、ライトトンネル１７５により均一な強度分布の光線束とされる。

ライトトンネル１７５の背面パネル１３側の光軸上には、集光レンズ１７８を介して、光軸変換ミラー１８１が配置されている。ライトトンネル１７５の出射口から出射した光線束は、集光レンズ１７８で集光された後、光軸変換ミラー１８１により、左側パネル１５側に光軸を変換される。

光軸変換ミラー１８１で反射した光線束は、集光レンズ１８３により集光された後、照射ミラー１８５により、コンデンサレンズ１９５を介して表示素子５１に所定の角度で照射される。なお、ＤＭＤとされる表示素子５１は、背面パネル１３側にヒートシンク１９０が設けられ、このヒートシンク１９０により表示素子５１は冷却される。

光源側光学系１７０により表示素子５１の画像形成面に照射された光源光である光線束は、表示素子５１の画像形成面で反射され、投影光として投影側光学系２２０を介してスクリーンに投影される。ここで、投影側光学系２２０は、コンデンサレンズ１９５，可動レンズ群２３５，固定レンズ群２２５により構成されている。固定レンズ群２２５は、固定鏡筒に内蔵される。可動レンズ群２３５は、可動鏡筒に内蔵され、レンズモータにより移動可能とされることにより、ズーム調整やフォーカス調整を可能としている。

このように投影装置１０を構成することで、蛍光ホイール１０１を回転させるとともに励起光照射装置７０及び赤色光源装置１２０から異なるタイミングで光を出射すると、赤色、緑色及び青色の各波長帯域光が導光光学系１４０を介して集光レンズ１７３及びライトトンネル１７５に順次入射され、さらに光源側光学系１７０を介して表示素子５１に入射されるため、投影装置１０の表示素子５１であるＤＭＤがデータに応じて各色の光を時分割表示することにより、スクリーンにカラー画像を投影することができる。

次に、本実施形態における蛍光ホイール１０１の構成について、さらに詳細に説明する。図４は蛍光ホイール１０１の正面図である。図５は蛍光ホイール１０１の分解斜視図である。蛍光ホイール１０１には、円盤状に形成された反射板３１０が設けられている。反射板３１０は、銅やアルミニウム等から成る金属基材の表面に銀蒸着等によりミラー加工が施されたものである。

反射板３１０には、反射板３１０の外周と同心とされる円弧状に穿孔された拡散板孔部３１２が設けられている。拡散板孔部３１２には、この拡散板孔部３１２の円弧状の形状に合わせて形成された拡散板３２０が挿入されている。拡散板３２０は、表面をサンドブラスト等で微細凹凸を形成したガラス等の透明基材により形成される。よって、励起光照射装置７０からのレーザ光とされる出射光は、拡散板３２０を透過することにより、所定の拡散角度で拡散される。

また、反射板３１０の正面側の面には、反射板３１０と同心とされるＣ環状をした蛍光体層３２５が拡散板３２０と周方向に並設して設けられている。この蛍光体層３２５は、緑色蛍光体が透光性の高いシリコン樹脂等のバインダに均一に混合されて層を成したものである。従って、励起光照射装置７０からの出射光が励起光として蛍光体層３２５に照射されると、この蛍光体層３２５は、緑色波長帯域光の蛍光光を発する。そして、蛍光体層３２５の緑色蛍光体から全方位に蛍光発光された光線束は、直接励起光照射装置７０側へ、あるいは、反射板３１０の反射面で反射した後に励起光照射装置７０側へ出射される。

また、蛍光体層３２５の二箇所の端縁３２６は、拡散板３２０上に位置している。すなわち、蛍光体層３２５の端部は、拡散板３２０上に位置するようにしてオーバーラップして設けられている。従って、拡散板３２０の周方向の両側の端縁３２１と拡散板孔部３１２の繋ぎ目は蛍光体層３２５により覆われている。

拡散板孔部３１２の反対側には、開口部３１６が形成される。開口部３１６は、反射板３１０が回転時のバランスが取れるように、拡散板孔部３１２の位置及び大きさに対応して開口されている。

反射板３１０の正面側には、アルミ材等の金属により形成された円盤状の正面側支持板（第１の支持板）３３０が設けられている。正面側支持板３３０の外周縁３３１は、拡散板３２０の内周縁３２２よりも径方向外方に延設される。従って、拡散板３２０の内周縁３２２の近傍の正面は、正面側支持板３３０により、反射板３１０における径方向内側で拡散板３２０と重なって支持されている。

反射板３１０の背面側には、ステンレス材等の金属により形成された円盤状の背面側支持板（第２の支持板）３４０が設けられている。背面側支持板３４０には、背面側支持板３４０と同心とされる円弧状に穿孔された二箇所の透過部３４１，３４５が形成されている。一方の透過部３４１は、拡散板３２０と対応して設けられ、他方の透過部３４５は、一方の透過部３４１と反対側に形成されている。このように、背面側支持板３４０は、二箇所に同形の透過部３４１及び３４５が設けられることにより、回転時のバランスが取られている。そして、拡散板３２０を拡散透過される光は、透過部３４１を透過する。

透過部３４１の内周縁３４２は、正面側支持板３３０の外周縁３３１と倣う同径とされている。すなわち、内周縁３４２は、拡散板３２０の内周縁３２２よりも径方向外方に延設される。従って、拡散板３２０の内周縁３２２の近傍の背面は、背面側支持板３４０により、拡散板３２０と重なって支持されている。

さらに、透過部３４１の周方向における両側の端縁３４３は、周方向における拡散板３２０の両側の端縁３２１よりも拡散板３２０の周方向の内側寄りに延設されている。よって、端縁３４３近傍の正面は、拡散板３２０の端縁３２１近傍の背面と当接する。従って、拡散板３２０の両端部は、透過部３４１の両端部により、蛍光ホイール１０１の背面側から支持されている。

そして、ホイールモータ１１０は、アウターロータ型のモータとされ、軸部１１１に、反射板３１０、正面側支持板３３０、背面側支持板３４０それぞれの取付孔部３１８，３３８，３４８が嵌入される。そして、正面側支持板３３０の正面側から円盤状のバランスホイール３５０の取付孔部３５８が軸部１１１に固定されることにより、反射板３１０、正面側支持板３３０、背面側支持板３４０はホイールモータ１１０に接続され、回転駆動される。蛍光ホイール１０１の最終的な回転バランスの調整は、バランスホイール３５０の正面側の内縁に接着剤等を塗布して行われる。

次に、図６に図４のＶＩ−ＶＩ断面図を示す。前述の通り、拡散板３２０の内周縁３２２の近傍は、正面側支持板３３０の外周縁３３１の近傍と、背面側支持板３４０における透過部３４１の内周縁３４２の近傍と、により挟持されている。また、拡散板３２０の径方向外方である拡散板孔部３１２の外方には、外周枠３１４が形成される。拡散板３２０は、遠心方向をこの外周枠３１４により押さえられている。

このように、拡散板３２０の遠心方向が外周枠３１４により押さえられる構造により、拡散板３２０の周方向の両端部を露出することができる。よって、図９の従来の蛍光ホイール５０１と比べて、拡散板３２０が使用されない領域を低減することができるので、拡散板３２０の利用効率を向上させることができる。なお、背面側支持板３４０の透過部３４１外方にも同様に外周枠３４４が形成される。そして、外周枠３４４と外周枠３１４の径方向の長さは同一に形成されている。

次に、図７に図４のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図を示す。前述の通り、拡散板３２０の端縁３２１近傍の背面は、透過部３４１の端縁３４３近傍の正面により支持されている。さらに、蛍光体層３２５は、その端縁３２６近傍が拡散板３２０とオーバーラップして設けられている。

次に、図８に図４のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図を示す。前述の通り、蛍光体層３２５は、反射板３１０上に設けられている。従って、蛍光体層３２５の蛍光体が励起光により励起して発せられる蛍光光のうち、蛍光ホイール１０１の背面側に発せられた蛍光光は、反射板３１０により反射され、蛍光ホイール１０１の正面側に出射されることとなる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は本実施形態により限定されることはなく、種々の形態により実施することができる。例えば、本実施形態においては、正面側支持板３３０は、アルミニウム材により形成したが、他の材料により形成することもできる。また、同様に、背面側支持板３４０は、ステンレス材により形成したが、他の材料により形成することもできる。

また、本実施形態においては、拡散板３２０は、拡散板孔部３１２に設けられるよう構成したが、図９に示す従来の蛍光ホイール５０１と同様に、切欠き部を形成して、遠心方向は爪部５３３で押さえるように形成してもよい。同様に、背面側支持板３４０の透過部３４１は、切欠き状に形成してもよい。

以上の通り、本発明の実施形態における蛍光ホイール１０１の反射板３１０は、拡散板３２０と、蛍光体層３２５と、が周方向に並設して形成される。反射板３１０の一方の面である正面には、拡散板３２０の一部を支持する第１の支持板とされる正面側支持板３３０が設けられる。そして、反射板３１０の他方の面である背面には、拡散板３２０の一部を支持する第２の支持板とされる背面側支持板３４０が設けられる。

これにより、反射板３１０の正面側の面に、正面側支持板３３０と蛍光体層３２５を設けることができる。従って、蛍光ホイール１０１は、正面側支持板３３０及び蛍光体層３２５と、背面側支持板３４０と、反射板３１０の３層構造とすることができるので、蛍光ホイール１０１の厚みを薄くすることができる。さらに、正面側支持板３３０と背面側支持板３４０は、拡散板３２０を挟持できる程度の剛性を有すれば足りるので、薄い板材により形成することができ、これにより、蛍光ホイール１０１をさらに薄く形成することができる。

さらに、拡散板３２０は、蛍光体層３２５が設けられる反射板３１０の拡散板孔部３１２に設けられる。よって、蛍光体層３２５の表面と拡散板３２０の表面とをほぼ同一平面とすることができるので、蛍光体層３２５に照射される励起光と拡散板３２０を拡散透過される光線束の大きさや強度が同等の光となり、従って、投影光として利用するに際して利用しやすい光を出射することのできる蛍光ホイール１０１を得ることができる。

また、反射板３１０は円盤状に形成される。そして、第１の支持板である正面側支持板３３０は、拡散板３２０の内周縁３２２側の一部と重なって拡散板３２０を支持している。これにより、拡散板３２０の正面側からの支持構造を簡単なものとすることができ、正面側支持板３３０の径を小さくすることができる。

また、第２の支持板である背面側支持板３４０は、拡散板３２０の内周縁３２２側の一部と重なって拡散板３２０を支持している。これにより、拡散板３２０の背面側からの支持構造を簡単なものとすることができる。

また、蛍光体層３２５は、Ｃ環状に形成され、Ｃ環状の端縁３２６が拡散板３２０の一方の面上である上面側の面上に設けられている。これにより、拡散板３２０の端縁３２１と、拡散板孔部３１２の周方向における周縁との間隙が、蛍光体層３２５により覆われる。従って、蛍光体層３２５と拡散板３２０を周方向に連続して形成させることができる。

また、第１の支持板である正面側支持板３３０は、円盤状に形成される。これにより、回転バランスの取り易い円盤形状として正面側支持板３３０が形成されるので、蛍光ホイール１０１をバランスよく回転駆動させることができる。

また、第２の支持板である背面側支持板３４０は、透過部３４１を有する。拡散板３２０は、透過部３４１の周方向の端縁３４３近傍の正面側の面により、他方の面側である背面側から拡散板３２０の周方向の端部が支持される。これにより、蛍光ホイール１０１の組み立ての際、背面側支持板３４０に拡散板３２０を仮置きして他の工程の作業をすることができるので、蛍光ホイール１０１の製造に掛かる工数を削減することができる。

また、第１の支持板である正面側支持板３３０はアルミ材等のアルミニウムを含む金属により形成され、第２の支持板である背面側支持板３４０はステンレス材等のステンレスを含む金属により形成される。これにより、正面側支持板３３０は軽量な部材として形成することができ、背面側支持板３４０は剛性の高い部材として形成することができる。

また、光源装置６０は、蛍光ホイール装置１００と、青色波長帯域光を出射する励起光照射装置７０と、赤色波長帯域光を出射する赤色光源装置１２０と、を有し、蛍光ホイール１０１の蛍光体層３２５は、励起光照射装置７０から出射される励起光が照射されることにより、緑色波長帯域光を発光する。これにより、薄く形成された蛍光ホイール１０１により蛍光ホイール装置１００を小型にすることができるので、三色光源を出射可能な小型の光源装置６０を提供することができる。

また、投影装置１０は、光源装置６０と、表示素子５１と、投影側光学系２２０と、投影装置制御手段と、を有する。これにより、小型化された投影装置１０を得ることができる。

また、以上説明した実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

以下に、本願出願の最初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］拡散板と、蛍光体層と、が周方向に並設して形成された反射板と、
前記反射板の一方の面に設けられ、前記拡散板の一部を支持する第１の支持板と、
前記反射板の他方の面に設けられ、前記拡散板の一部を支持する第２の支持板と、
を有することを特徴とする蛍光ホイール。
［２］前記反射板は円盤状であり、
前記第１の支持板は、前記拡散板の内周縁側の一部と重なって前記拡散板を支持することを特徴とする前記［１］に記載の蛍光ホイール。
［３］前記第２の支持板は、前記拡散板の内周縁側の一部と重なって前記拡散板を支持することを特徴とする前記［１］又は前記［２］に記載の蛍光ホイール。
［４］前記蛍光体層はＣ環状に形成され、Ｃ環状の端部が前記拡散板の前記一方の面上に設けられることを特徴とする前記［１］乃至前記［３］の何れか記載の蛍光ホイール。
［５］前記第１の支持板は、円盤状に形成されることを特徴とする前記［１］乃至前記［４］の何れか記載の蛍光ホイール。
［６］前記第２の支持板は、前記拡散板を拡散透過される光が透過する透過部を有し、前記透過部の周方向の両端部により前記拡散板の両端部が支持されることを特徴とする前記［１］乃至前記［５］の何れか記載の蛍光ホイール。
［７］前記第１の支持板は、アルミニウムを含む金属により形成され、前記第２の支持板は、ステンレスを含む金属により形成されることを特徴とする前記［１］乃至前記［６］の何れか記載の蛍光ホイール。
［８］前記［１］乃至前記［７］の何れか記載の蛍光ホイールを備える蛍光ホイール装置と、
半導体発光素子により構成され、励起光とされる青色波長帯域光を出射する励起光照射装置と、
半導体発光素子により構成され、赤色波長帯域光を出射する赤色光源装置と、
を有し、
前記蛍光体層は、前記励起光が照射されることにより緑色波長帯域光を発光することを特徴とする光源装置。
［９］前記［８］に記載の光源装置と、
前記光源装置からの光源光が照射され、画像光を形成する表示素子と、
前記表示素子から出射された前記画像光をスクリーンに投影する投影側光学系と、
前記表示素子と、前記光源装置を制御する投影装置制御手段と、
を有することを特徴とする投影装置。

１０投影装置１１上面パネル
１２正面パネル１３背面パネル
１４右側パネル１５左側パネル
１７排気孔１８吸気孔
１９レンズカバー２１入出力コネクタ部
２２入出力インターフェース２３画像変換部
２４表示エンコーダ２５ビデオＲＡＭ
２６表示駆動部３１画像圧縮／伸長部
３２メモリカード３５Ｉｒ受信部
３６Ｉｒ処理部３７キー／インジケータ部
３８制御部４１光源制御回路
４３冷却ファン駆動制御回路４５レンズモータ
４７音声処理部４８スピーカ
５１表示素子６０光源装置
７０励起光照射装置７１青色レーザダイオード
７３コリメータレンズ７５反射ミラー群
７６ミラー基板７８集光レンズ
８０緑色光源装置８１ヒートシンク
１００蛍光ホイール装置
１０１蛍光ホイール１０７集光レンズ群
１１０ホイールモータ１１１軸部
１１５集光レンズ１２０赤色光源装置
１２１赤色光源１２５集光レンズ群
１３０ヒートシンク１４０導光光学系
１４１第一ダイクロイックミラー１４３第一反射ミラー
１４５第二反射ミラー１４６集光レンズ
１４７集光レンズ１４８第二ダイクロイックミラー
１４９集光レンズ１７０光源側光学系
１７３集光レンズ１７５ライトトンネル
１７８集光レンズ１８１光軸変換ミラー
１８３集光レンズ１８５照射ミラー
１９０ヒートシンク１９５コンデンサレンズ
２２０投影側光学系
２２５固定レンズ群２３５可動レンズ群
２４１制御回路基板２６１冷却ファン
３１０反射板３１２拡散板孔部
３１４外周枠３１６開口部
３１８取付孔部３２０拡散板
３２１端縁３２２内周縁
３２５蛍光体層３２６端縁
３３０正面側支持板（第１の支持板）３３１外周縁
３３８取付孔部３４０背面側支持板（第２の支持板）
３４１透過部３４２内周縁
３４３端縁３４４外周枠
３４５透過部３４８取付孔部
３５０バランスホイール３５８取付孔部
５０１蛍光ホイール
５０２蛍光体層５１０反射板
５１２内周縁５２０拡散板
５２２内周縁５３０第一拡散板支持板
５３３爪部５４０第二拡散板支持板
５４２内周縁

Claims

拡散板と、蛍光体層と、が周方向に並設して形成された反射板と、
前記反射板の一方の面に設けられ、前記拡散板の一部を支持する第１の支持板と、
前記反射板の他方の面に設けられ、前記拡散板の一部を支持する第２の支持板と、
を有することを特徴とする蛍光ホイール。
前記反射板は円盤状であり、
前記第１の支持板は、前記拡散板の内周縁側の一部と重なって前記拡散板を支持することを特徴とする請求項１に記載の蛍光ホイール。
前記第２の支持板は、前記拡散板の内周縁側の一部と重なって前記拡散板を支持することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の蛍光ホイール。
前記蛍光体層はＣ環状に形成され、Ｃ環状の端部が前記拡散板の前記一方の面上に設けられることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか記載の蛍光ホイール。
前記第１の支持板は、円盤状に形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか記載の蛍光ホイール。
前記第２の支持板は、前記拡散板を拡散透過される光が透過する透過部を有し、前記透過部の周方向の両端部により前記拡散板の両端部が支持されることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか記載の蛍光ホイール。
前記第１の支持板は、アルミニウムを含む金属により形成され、前記第２の支持板は、ステンレスを含む金属により形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか記載の蛍光ホイール。
請求項１乃至請求項７の何れか記載の蛍光ホイールを備える蛍光ホイール装置と、
半導体発光素子により構成され、励起光とされる青色波長帯域光を出射する励起光照射装置と、
半導体発光素子により構成され、赤色波長帯域光を出射する赤色光源装置と、
を有し、
前記蛍光体層は、前記励起光が照射されることにより緑色波長帯域光を発光することを特徴とする光源装置。
請求項８に記載の光源装置と、
前記光源装置からの光源光が照射され、画像光を形成する表示素子と、
前記表示素子から出射された前記画像光をスクリーンに投影する投影側光学系と、
前記表示素子と、前記光源装置を制御する投影装置制御手段と、
を有することを特徴とする投影装置。