JP2017167521A - 蛍光体ホイール、光源装置及び投写型映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蛍光体層と基板との位置合わせの精度が良い蛍光体ホイールを提供する。
【解決手段】円盤状の基板と、この基板に接着固定される蛍光体リングと、からなる蛍光体ホイールであって、基板の周縁部には少なくとも３箇所に切欠部もしくは開口部が設けられており、基板の中心から切欠部もしくは開口部の縁までの最短の長さと、蛍光体リングの外周縁の半径とが略一致する、蛍光体ホイール。
【選択図】図６Ａ

Description

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

特許文献１は、基板上に酸化チタン層を設けて、その上に蛍光体層を設けることを特徴とする蛍光体ホイールの構成が開示されている。かかる蛍光体ホイールは、励起光源に対向配置された蛍光発光部と、励起光源の反対側であって蛍光発光部に接合するように配置された酸化チタンを含む反射部とを有する蛍光発光板である。反射部を有する構成であるため、励起光源からの励起光が蛍光発光部に照射されると、蛍光発光部からは蛍光発光光が出射され、反射部からは反射した蛍光発光光が出射される。従って、蛍光発光光の利用効率を高めることができる。また、基板上に酸化チタン層を設けて反射部とする構成であるため、低コスト化を実現することができる。

特開２０１３−２２８５９８号公報

本開示は、蛍光体層と基板との位置合わせの精度が良い蛍光体ホイールを提供する。

本開示における蛍光体ホイールは、円盤状の基板と、この基板に接着固定される蛍光体リングと、からなる蛍光体ホイールであって、基板の周縁部には少なくとも３箇所に切欠部もしくは開口部が設けられており、基板の中心から切欠部もしくは開口部の縁までの最短の長さと、蛍光体リングの外周縁の半径とが略一致する。

本開示によれば、蛍光体層と基板との位置合わせの制度が良い蛍光体ホイールを提供する。

図１Ａは実施の形態１に係る基板を示す平面図である。 図１Ｂは実施の形態１に係る基板を示す側面図である。 図２Ａは実施の形態１に係る基板に接着剤層を形成した状態を示す平面図である。 図２Ｂは実施の形態１に係る基板に接着剤層を形成した状態を示す側面図である。 図３Ａは実施の形態１に係る位置決め用治具を示す平面図である。 図３Ｂは実施の形態１に係る位置決め用治具を示す側面図である。 図４は実施の形態１に係る基板を位置決め用治具に取り付けた状態を示す平面図である。 図５Ａは実施の形態１に係る蛍光体リングを示す平面図である。 図５Ｂは実施の形態１に係る蛍光体リングを示す側面図である。 図６Ａは実施の形態１に係る基板および蛍光体リングを位置決め用治具に取り付けた状態を示す平面図である。 図６Ｂは図６Ａの６Ｂ−６Ｂ線における断面拡大図である。 図７Ａは実施の形態２に係る基板を示す平面図である。 図７Ｂは実施の形態２に係る基板を示す側面図である。 図８Ａは実施の形態２に係る基板に接着剤層を形成した状態を示す平面図である。 図８Ｂは実施の形態２に係る基板に接着剤層を形成した状態を示す側面図である。 図９は実施の形態２に係る基板を位置決め用治具に取り付けた状態を示す平面図である。 図１０Ａは実施の形態２に係る蛍光体リングを示す平面図である。 図１０Ｂは実施の形態２に係る蛍光体リングを示す側面図である。 図１１Ａは実施の形態２に係る基板および蛍光体リングを位置決め用治具に取り付けた状態を示す平面図である。 図１１Ｂは図１１Ａの１１Ｂ−１１Ｂ線における断面拡大図である。 図１２は実施の形態１に係る蛍光体ホイールを備えた光源装置の構成を示す図である。 図１３は実施の形態１に係る光源装置を備えた投写型映像表示装置の構成を示す図である。

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。

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。

（実施の形態１）
［１−１］蛍光体ホイールの構成、製造法
実施の形態１に係る蛍光体ホイールについて、図１Ａ〜図６Ｂを用いて説明する。

図１Ａは、実施の形態１に係る基板１０１を示す平面図である。図１Ｂは、実施の形態１に係る基板１０１を示す側面図である。実施の形態１に係る蛍光体ホイール１１１（図６Ａ参照）で使用される基板１０１は、アルミニウムからなる円盤状をなしており、その中心Ｏにモータ１１２（図１２参照）の回転軸が取り付けられる取付け孔１０２が開設されており、基板１０１はモータ１１２によって回転駆動される。基板１０１の周縁部には、円周方向に沿ってθ＝１２０°の角度を隔てて、３箇所に切欠部１０３が設けられている。ここで、基板１０１の中心Ｏから切欠部１０３の縁までの最短の長さを長さＲ１とする。実施の形態１では中心Ｏから切欠部１０３の内側縁１０３ａまでの長さが長さＲ１に該当する。また、基板１０１の少なくとも片側表面には、表面拡散反射率を向上させるため、図示しないアンダーコートおよびトップコートからなる増反射膜層１０４が形成されている。

図２Ａは、実施の形態１に係る基板１０１に接着剤層１０５を形成した状態を示す平面図である。図２Ｂは、実施の形態１に係る基板１０１に接着剤層１０５を形成した状態を示す側面図である。

増反射膜層１０４上において、図２Ａ，図２Ｂに示すように基板１０１の中心Ｏからの長さが等しい円周上に、所定の幅を有するリング状の接着剤層１０５が形成される。図２Ａに示す幅Ｄ１は接着剤層１０５の半径方向の幅であって、上記所定の幅に該当する。接着剤層１０５を形成するには、例えば、図示しない塗布用ノズルを、基板１０１上における接着剤層１０５を形成したい位置に配置し、基板１０１を、中心Ｏを回転中心として回転させながら、塗布用ノズルから接着剤を吐出する。これにより、基板１０１の中心Ｏからの長さが等しい円周上に、所定の幅を有するリング状の接着剤層１０５を形成できる。接着剤は、樹脂シリコーン１０６（図６Ｂ参照）内に拡散反射率と熱伝導率を上昇させる含有粒子１０７（図６Ｂ参照）を含んでいる。

接着剤層１０５を形成する接着剤に用いる材料としては、基板１０１と、蛍光体層である蛍光体リング１０８（図５Ａ参照）との熱膨張係数の差によって生じる歪を緩衝し、蛍光体ホイール１１１の構成を維持するために、樹脂シリコーンを用いることが望ましい。また、歪を緩衝する特性から、接着剤に用いる樹脂シリコーンとしては、ジメチル系の樹脂シリコーンを用いることが望ましい。

図３Ａは、実施の形態１に係る位置決め用治具５００を示す平面図である。図３Ｂは、実施の形態１に係る位置決め用治具５００を示す側面図である。位置決め用治具５００は、基台５０１に３本の位置決めピン５０２が配置されている。これら位置決めピン５０２は、切欠部１０３の内側縁１０３ａと当接する位置に配置される。図４は、実施の形態１に係る基板１０１を位置決め用治具５００に取り付けた状態を示す平面図である。接着剤層１０５が形成された基板１０１は、位置決め用治具５００に図４のように取り付けられる。

図５Ａは、実施の形態１に係る蛍光体リング１０８を示す平面図である。図５Ｂは、実施の形態１に係る蛍光体リング１０８を示す側面図である。図６Ａは実施の形態１に係る基板１０１および蛍光体リング１０８を位置決め用治具５００に取り付けた状態を示す平面図である。図６Ｂは、図６Ａの６Ｂ−６Ｂ線における断面拡大図である。蛍光体リング１０８は、図６Ｂに示すように蛍光体粒子１０９と、混合物であるバインダ１１０とで構成されている。蛍光体粒子１０９は、励起光によって励起され蛍光を発光する。蛍光体リング１０８は、図５Ａに示すように外周縁１０８ａの半径が半径Ｐ１、内周縁１０８ｂの半径が半径Ｐ２、半径方向の幅が幅Ｐ３の長さとなるようリング状に予め形成されている。

バインダ１１０としては、熱伝導率の高い無機物質、例えばアルミナを主成分とした混合物が望ましい。アルミナは、ジメチル系のシリコーンに対し、１０倍以上の熱伝導率を有しており、蛍光体粒子１０９と、アルミナを主成分とした混合物であるバインダ１１０とで蛍光体リング１０８を構成することにより、高熱伝導率を有する蛍光体リング１０８（蛍光体層）を実現することができる。

図１Ａ、図５Ａおよび図６Ａから分かるように、基板１０１の中心Ｏから切欠部１０３の縁１０３ａまでの最短の長さＲ１と、蛍光体リング１０８の外周縁１０８ａの半径Ｐ１とが略一致する。ここでいう略一致とは、長さＲ１と半径Ｐ１とが等しい（Ｒ１＝Ｐ１）、または長さＲ１が半径Ｐ１より大きい（Ｒ１＞Ｐ１）関係で近似していることを言う。また、実施の形態１では、接着剤層１０５の幅Ｄ１は蛍光体リング１０８の幅Ｐ３よりも少し幅広になっているが、同じ幅であってもよい。

このようにして、蛍光体リング１０８は、図６Ａに示すように、その外周縁１０８ａが位置決めピン５０２に当接するように配置される。これによって、蛍光体リング１０８は、基板１０１の増反射膜層１０４上に形成された接着剤層１０５上の所定位置（基板１０１の中心Ｏから半径方向の長さＰ２以上長さＰ１以下の領域）に配置されることになる。蛍光体リング１０８が配置された後、熱により接着剤を硬化して、蛍光体リング１０８を基板１０１に接着固定することにより、蛍光体ホイール１１１として構成される。すなわち、蛍光体ホイール１１１は、基板１０１と、増反射膜層１０４と、接着剤層１０５と、蛍光体層である蛍光体リング１０８とから構成される。そして、この蛍光体ホイール１１１の取付け孔１０２にモータ１１２の回転軸を取り付けることによって、蛍光体ホイール１１１が回転駆動される蛍光体ホイール装置１として構成される。

なお、実施の形態１では、切欠部１０３は３つ設けられているが、これに限定されず、切欠部１０３は少なくとも３つあればよく、従って、４つ以上の切欠部１０３を設ける構成としてもよい。切欠部１０３の位置も、蛍光体ホイール１１１の回転バランスがとれるような位置であれば良く、１２０°間隔に限定されない。また、実施の形態１では基板１０１の周縁部に切欠部１０３を設けたが、周縁部に開口部を設ける構成としてもよい。基板１０１の中心Ｏから開口部の縁までの最短の長さと、蛍光体リング１０８の外周縁１０８ａの半径Ｐ１とが略一致するように開口部を設ければ、切欠部１０３を設けた場合と同様の効果を得ることができる。

また、基板１０１は放熱性の良い金属であればよく、アルミニウムには限定されない。アルミニウム以外の材料としては、例えばガラスやアルミナのようなセラミックス材料、銅やステンレスのような金属材料などがある。さらに、接着剤層１０５は、塗布用ノズルで形成する方法に代えて、スクリーン印刷により形成するようにしても良い。

［１−２］効果
実施の形態１に係る蛍光体ホイールの組み立てに当たっては、基板１０１に蛍光体リング１０８を接着する際に、まず、接着剤層１０５を設けた基板１０１を、基板１０１の切欠部１０３に対応する位置決めピン５０２を設けた基台５０１に、切欠部１０３に位置決めピン５０２を通して配置する。その後、蛍光体リング１０８の外周縁１０８ａと、位置決めピン５０２が当接するように位置合わせし接着する。

上記のようにすることにより、基板１０１と蛍光体リング１０８が所定の位置で位置合わせされた状態でそれらを接着することが可能となり、蛍光体層である蛍光体リング１０８と基板１０１とを接着する際の位置合わせ精度の向上が図れる。これにより、基板１０１と蛍光体リング１０８の回転中心が合うことになり、回転時のバランスが調整された状態で、接着することが可能となる。

（実施の形態２）
［２−１］蛍光体ホイールの構成、製造法
実施の形態２に係る蛍光体ホイールについて、図７Ａ〜図１１Ｂを用いて説明する。

図７Ａは、実施の形態２に係る基板２０１を示す平面図である。図７Ｂは、実施の形態２に係る基板２０１を示す側面図である。実施の形態２に係る蛍光体ホイール２１１（図１１Ａ参照）で使用される基板２０１は、アルミニウムからなる円盤状をなしており、その中心Ｏ２にモータ１１２（図１２参照）の回転軸が取り付けられる取付け孔２０２が開設されており、基板２０１はモータ１１２によって回転駆動される。基板２０１には、円周方向に沿ってθ＝１２０°の角度を隔てて、３箇所に開口部２０３が設けられている。ここで、基板２０１の中心Ｏ２から開口部２０３の縁までの最長の長さを長さＲ２とする。実施の形態２では中心Ｏ２から開口部２０３の外側縁２０３ａまでの長さが長さＲ２に該当する。また、基板２０１の少なくとも片側表面には、表面拡散反射率を向上させるため、図示しないアンダーコートおよびトップコートからなる増反射膜層２０４が形成されている。

図８Ａは、実施の形態２に係る基板２０１に接着剤層２０５を形成した状態を示す平面図である。図８Ｂは、実施の形態２に係る基板２０１に接着剤層２０５を形成した状態を示す側面図である。

増反射膜層２０４上において、図８Ａ，図８Ｂに示すように基板２０１の中心Ｏ２からの長さが等しい円周上に、所定の幅を有するリング状の接着剤層２０５が形成される。図８Ａに示す幅Ｄ２は接着剤層２０５の半径方向の幅であって、上記所定の幅に該当する。接着剤層２０５を形成するには、例えば、図示しない塗布用ノズルを、基板２０１上における接着剤層２０５を形成したい位置に配置し、基板２０１を、中心Ｏ２を回転中心として回転させながら、塗布用ノズルから接着剤を吐出する。これにより、基板２０１の中心Ｏ２からの長さが等しい円周上に、所定の幅を有するリング状の接着剤層２０５を形成できる。接着剤は、樹脂シリコーン２０６（図１１Ｂ参照）内に拡散反射率と熱伝導率を上昇させる含有粒子２０７（図１１Ｂ参照）を含んでいる。

接着剤層２０５を形成する接着剤に用いる材料としては、基板２０１と、蛍光体層である蛍光体リング２０８（図１０Ａ参照）との熱膨張係数の差によって生じる歪を緩衝し、蛍光体ホイール２１１の構成を維持するために、樹脂シリコーンを用いることが望ましい。また、歪を緩衝する特性から、接着剤に用いる樹脂シリコーンとしては、ジメチル系の樹脂シリコーンを用いることが望ましい。

実施の形態２でも、図３Ａに示したような基台５０１と位置決めピン５０２とからなる位置決め用治具５００を使用する。位置決め用治具５００は、実施の形態２に適用できるように、位置決めピン５０２が、開口部２０３の外側縁２０３ａと当接する位置に配置される。図９は実施の形態２に係る基板２０１を位置決め用治具５００に取り付けた状態を示す平面図である。接着剤層２０５が形成された基板２０１は、位置決め用治具５００に図９のように取り付けられる。

図１０Ａは、実施の形態２に係る蛍光体リング２０８を示す平面図である。図１０Ｂは、実施の形態２に係る蛍光体リング２０８を示す側面図である。図１１Ａは、実施の形態２に係る基板２０１および蛍光体リング２０８を位置決め用治具５００に取り付けた状態を示す平面図である。図１１Ｂは、図１１Ａの１１Ｂ−１１Ｂ線における断面拡大図である。蛍光体リング２０８は、図１１Ｂに示すように蛍光体粒子２０９と、混合物であるバインダ２１０とで構成されている。蛍光体粒子２０９は、励起光によって励起され蛍光を発光する。蛍光体リング２０８は、図１０Ａに示すように外周縁２０８ａの半径が半径Ｐ１、内周縁２０８ｂの半径が半径Ｐ２、半径方向の幅が幅Ｐ３となるようリング状に予め形成されている。

バインダ２１０としては、熱伝導率の高い無機物質、例えばアルミナを主成分とした混合物が望ましい。アルミナは、ジメチル系のシリコーンに対し、１０倍以上の熱伝導率を有しており、蛍光体粒子２０９と、アルミナを主成分とした混合物であるバインダ２１０とで蛍光体リング２０８を構成することにより、高熱伝導率を有する蛍光体リング２０８（蛍光体層）を実現することができる。

図７Ａ、図１０Ａおよび図１１Ａから分かるように、基板２０１の中心Ｏ２から開口部２０３の縁２０３ａまでの最長の長さＲ２と、蛍光体リング２０８の内周縁２０８ｂの半径Ｐ２とが略一致する。ここでいう略一致とは、長さＲ２と半径Ｐ２とが等しい（Ｒ２＝Ｐ２）、または長さＲ２が半径Ｐ２より小さい（Ｒ２＜Ｐ２）関係で近似していることを言う。また、実施の形態２では、接着剤層２０５の幅Ｄ２は蛍光体リング２０８の幅Ｐ３よりも少し幅広になっているが、同じ幅であってもよい。

このようにして、蛍光体リング２０８は、図１１Ａに示すように、その内周縁２０８ｂが位置決めピン５０２に当接するように配置される。これによって、蛍光体リング２０８は基板２０１の増反射膜層２０４上に形成された接着剤層２０５上の所定位置（基板２０１の中心Ｏ２から半径方向の長さＰ２以上Ｐ１以下の領域）に配置されることになる。蛍光体リング２０８が配置された後、熱により接着剤を硬化して、蛍光体リング２０８を基板２０１に接着固定することにより、蛍光体ホイール２１１として構成される。すなわち、蛍光体ホイール２１１は、基板２０１と、増反射膜層２０４と、接着剤層２０５と、蛍光体層である蛍光体リング２０８とから構成される。そして、この蛍光体ホイール２１１の取付け孔２０２にモータ１１２の回転軸を取り付けることによって、蛍光体ホイール２１１が回転駆動される蛍光体ホイール装置１０として構成される。

なお、実施の形態２では、開口部２０３は３つ設けられているが、これに限定されず、開口部２０３は少なくとも３つあればよく、従って、４つ以上の開口部２０３を設ける構成としてもよい。開口部２０３の位置も、蛍光体ホイール２１１の回転バランスがとれるような位置であれば良く、１２０°間隔に限定されない。

また、基板２０１の材料は放熱性の良い金属であればよく、アルミニウムには限定されない。アルミニウム以外の材料としては、例えばガラスやアルミナのようなセラミックス材料、銅やステンレスのような金属材料などがある。さらに、接着剤層２０５は、塗布用ノズルで形成する方法に代えて、スクリーン印刷により形成するようにしても良い。

［２−２］効果
実施の形態２に係る蛍光体ホイールの組み立てに当たっては、基板２０１に蛍光体リング２０８を接着する際に、まず、接着剤層２０５を設けた基板２０１を、基板２０１の開口部２０３に対応する位置決めピン５０２を設けた基台５０１に、開口部２０３に位置決めピン５０２を通して配置する。その後、蛍光体リング２０８の内周縁２０８ｂと、位置決めピン５０２が当接するように位置合わせし接着する。

上記のようにすることにより、基板２０１と蛍光体リング２０８が所定の位置で位置合わせた状態でそれらを接着することが可能となり、蛍光体層である蛍光体リング２０８と基板２０１とを接着する際の位置合わせ精度の向上が図れる。これにより、基板２０１と蛍光体リング２０８の回転中心が合うことになり、回転時のバランスが調整された状態で、接着することが可能となる。

［３−１］蛍光体ホイールを用いた光源装置
図１２は実施の形態１に係る蛍光体ホイール１１１を備えた光源装置３の構成を示す図である。実施の形態２の蛍光体ホイール２１１を用いても光源装置３を構成できるが、ここでは便宜上、実施の形態１の蛍光体ホイール１１１を用いて説明する。従って、蛍光体ホイール装置１は、蛍光体ホイール１１１と、これを回転駆動するモータ１１２とから構成される。

複数の第１のレーザ３０２から出射される光は、各第１のレーザ３０２の出射側に配置されたコリメータレンズ３０３により平行光化される。コリメータレンズ３０３の出射側には、複数のコリメータレンズ３０３から出射される第１のレーザ３０２の光をまとめて、光束幅を小さくする凸レンズ３０４を備える。また、凸レンズ３０４は、コリメータレンズ３０３を通過した状態で発生している第１のレーザ３０２から出射された光の光束の粗密を解消する機能も備えている。凸レンズ３０４で光束幅を小さくされた出射光は、凸レンズ３０４の出射側に位置する拡散板３０５に入射する。拡散板３０５では、凸レンズ３０４で解消しきれなかった光束の粗密を解消する。ここで、第１のレーザ３０２は、励起光源の一例である。

拡散板３０５から出射された光は、凹レンズ３０６に入射する。凹レンズ３０６は、拡散板３０５から入射した光を平行光化する。

凹レンズ３０６を出射した平行光化された光は、光軸に対して４５度の角度で出射側に配置されたダイクロイックミラー３０７に入射する。ダイクロイックミラー３０７は、第１のレーザ３０２の出射光の波長域の光を透過し、後述する蛍光体ホイール１１１からの蛍光の波長域の光を反射する特性を有している。したがって、ダイクロイックミラー３０７に入射した凹レンズ３０６からの光は透過し、複数の凸レンズ３０８、３０９へ順に入射することで、光束が収束され、蛍光体ホイール１１１に入射する。

蛍光体ホイール１１１は、蛍光体層である蛍光体リング１０８が凸レンズ３０８、３０９に対向するように配置されている。併せて、蛍光体ホイール１１１は、図６Ａに示す通り、蛍光体ホイール１１１の回転中心から長さが等しい円周上に、蛍光体層である蛍光体リング１０８を有している。蛍光体リング１０８は、蛍光体ホイール１１１の回転に伴い、時系列に凸レンズ３０８、３０９で収束された第１のレーザ３０２の光が照射される。ここで、コリメータレンズ３０３、凸レンズ３０４、拡散板３０５、凹レンズ３０６、ダイクロイックミラー３０７、凸レンズ３０８、３０９は、導光光学系の一例である。

蛍光体層である蛍光体リング１０８に入射した第１のレーザ３０２からの励起光は、蛍光体層内の蛍光体粒子１０９を励起する。励起された蛍光体粒子１０９は第１のレーザ３０２の波長とは異なる波長域の蛍光を凸レンズ３０９側へ出射する。凸レンズ３０９に入射した蛍光は、凸レンズ３０８側へ出射後、凸レンズ３０８に入射し、平行光化され、ダイクロイックミラー３０７側へ出射後、ダイクロイックミラー３０７に入射する。

ダイクロイックミラー３０７は、前述の通り、蛍光の光軸に対して４５度の角度で配置されており、第１のレーザ３０２の出射光の波長域の光を透過し、蛍光体ホイール１１１からの蛍光の波長域の光を反射する特性を有している。したがって、ダイクロイックミラー３０７に入射した蛍光は、その進行方向が９０度曲げられる。

次に、複数の第２のレーザ３２２から出射された光は、各第２のレーザ３２２の出射側に配置されたコリメータレンズ３２３により平行光化される。コリメータレンズ３２３の出射側には、複数のコリメータレンズ３２３から出射される第２のレーザ３２２の光をまとめて、光束幅を小さくする凸レンズ３２４を備える。また、凸レンズ３２４は、コリメータレンズ３２３を通過した状態で発生している第２のレーザ３２２から出射された光の光束の粗密を解消する機能も備えている。凸レンズ３２４で光束幅を小さくされた出射光は、凸レンズ３２４の出射側に位置する拡散板３２５に入射する。拡散板３２５では、凸レンズ３２４で解消しきれなかった光束の粗密を解消する。

拡散板３２５から出射された光は、凹レンズ３２６に入射する。凹レンズ３２６は、拡散板３２５から入射した光を平行光化する。

凹レンズ３２６を出射した平行光化された光は、光軸に対して４５度の角度で出射側に配置されたダイクロイックミラー３０７に、蛍光体ホイール１１１から出射した蛍光とは９０度異なる方向から入射する。ダイクロイックミラー３０７は、第２のレーザ３２２の出射光の波長域の光を透過し、蛍光体ホイール１１１からの蛍光の波長域の光を反射する特性を有している。したがって、ダイクロイックミラー３０７に入射した凹レンズ３２６からの光を透過する。その結果、蛍光体ホイール１１１から出射した蛍光と、第２のレーザ３２２から出射した光は、同一の方向へ出射する。

蛍光体ホイール１１１からの蛍光と、第２のレーザ３２２からのレーザ光は、凸レンズ３１０で収束され、光均一化手段であるロッドインテグレータ３１１に入射する。ロッドインテグレータ３１１を出射した光の強度分布は均一化されている。

ここで、第２のレーザ３２２の出射する光は、青色の波長域の光であり、第１のレーザ３０２の出射する光は、紫外から青色の波長域の光である。また、蛍光体ホイール１１１の蛍光体リング１０８に含まれる蛍光体粒子１０９は、第１のレーザ３０２の波長域の光で励起され、緑色と赤色の両波長域を含んだ黄色の蛍光を出射する。

上記の構成により、光源装置３のロッドインテグレータ３１１からは、強度分布が均一化された白色の光が出射する。

［３−２］蛍光体ホイールを用いた光源装置を備えた投写型映像表示装置
図１３は、実施の形態１に係る光源装置３を備えた投写型映像表示装置の構成を示す図である。

当該投写型映像表示装置は、図１２を用いて説明した光源装置３を備えている。光源装置３の詳細に関しては、その重複説明は省略して、ロッドインテグレータ３１１を出射した白色光の挙動と投写型映像表示装置の構成につき説明する。

まず、ロッドインテグレータ３１１を出射した白色光は、３枚のレンズ３３１、３３２、３３３で構成されたリレーレンズ系にて、後述するＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）３３８、３３９、３４０に、ロッドインテグレータ３１１の出射面を写像する。

リレーレンズ系を構成するレンズ３３１、３３２、３３３を通過した光は、２つの硝子ブロックの間に微小ギャップ３３５を設けた全反射プリズム３３４に入射する。全反射プリズム３３４に入射した光は、前述した微小ギャップ３３５で反射し、３つの硝子ブロックで構成されたカラープリズム３３６に入射する。カラープリズム３３６は、第１の硝子ブロックと第２の硝子ブロックの間に微小ギャップ３３７と第１のガラスブロック側に青色の波長域の光を反射するダイクロイック面を有している。

全反射プリズム３３４から、カラープリズム３３６に入射した白色光のうち、青色波長域の光は、カラープリズムの微小ギャップ３３７の前側の第１のガラスブロックに設けられた青色領域を反射するダイクロイック面で反射し、カラープリズム３３６と全反射プリズム３３４の間に設けられたギャップで全反射し、光の進行方向を変えて、青色用のＤＭＤ３３８に入射する。

続いて、カラープリズムの微小ギャップ３３７を通過した赤色と緑色領域の両方の領域の光を含む黄色の光は、カラープリズム３３６の第２のガラスブロックと第３のガラスブロックの境界面に設けられた、赤色の波長域の光を反射し、緑色の波長域の光を透過するダイクロイック面で、赤色光と緑色光に分離され、赤色光は反射し、第２のガラスブロックに、緑色光は透過し第３のガラスブロックに入射する。

第２のガラスブロックと第３のガラスブロックの界面で反射した赤色光は、第２のガラスブロックと第１のガラスブロックの間の設けられた微小ギャップ３３７に、全反射以上の角度で入射することで反射し、赤色用のＤＭＤ３３９に入射する。

第３のガラスブロックに入射した緑色光はそのまま直進し、緑色用のＤＭＤ３４０に入射する。

３枚のＤＭＤ３３８、３３９、３４０は、図示されない映像回路によって駆動され、画像情報に対応して各画素のＯＮ／ＯＦＦが切り替わり反射方向が変わる。

三枚のＤＭＤ３３８、３３９、３４０のＯＮの画素からの光は、前述した経路を逆に通り、カラープリズム３３６で合成され、白色光となって、全反射プリズム３３４に入射する。全反射プリズム３３４に入射した光は、全反射プリズム３３４の微小ギャップ３３５に全反射角以下の角度で入射し、そのまま透過して、投写レンズ３４１によって、図示していないスクリーンに拡大投写される。

本開示は、投写型映像表示装置の照明装置に適用可能である。

１，１０ 蛍光体ホイール装置
１０１，２０１ 基板
１０２，２０２ 取付け孔
１０３ 切欠部
１０３ａ 内側縁（縁）
１０４，２０４ 増反射膜層
１０５，２０５ 接着剤層
１０６，２０６ 樹脂シリコーン
１０７，２０７ 含有粒子
１０８，２０８ 蛍光体リング
１０９，２０９ 蛍光体粒子
１１０，２１０ バインダ
１１１，２１１ 蛍光体ホイール
１１２ モータ
２０３ 開口部
２０３ａ 外側縁（縁）
３ 光源装置
３０２ 第１のレーザ
３０３ コリメータレンズ
３０４ 凸レンズ
３０５ 拡散板
３０６ 凹レンズ
３０７ ダイクロイックミラー
３０８，３０９，３１０ 凸レンズ
３１１ ロッドインテグレータ
３２２ 第２のレーザ
３２３ コリメータレンズ
３２４ 凸レンズ
３２５ 拡散板
３２６ 凹レンズ
３３１，３３２，３３３ レンズ
３３８，３３９，３４０ ＤＭＤ
３３４ 全反射プリズム
３３５，３３７ 微小ギャップ
３３６ カラープリズム
３４１ 投写レンズ
５００ 位置決め用治具
５０１ 基台
５０２ 位置決めピン
Ｄ１，Ｄ２ 接着剤層の半径方向の幅（幅）
Ｐ１ 外周縁の半径（半径）
Ｐ２ 内周縁の半径（半径）
Ｐ３ 蛍光体リングの半径方向の幅（幅）
Ｒ１ 最短の長さ（長さ）
Ｒ２ 最長の長さ（長さ）

Claims (4)

1. 円盤状の基板と、この基板に接着固定される蛍光体リングと、からなる蛍光体ホイールであって、
   前記基板の周縁部には少なくとも３箇所に切欠部もしくは開口部が設けられており、前記基板の中心から前記切欠部もしくは開口部の縁までの最短の長さと、前記蛍光体リングの外周縁の半径とが略一致する、蛍光体ホイール。
2. 円盤状の基板と、この基板に接着固定される蛍光体リングと、からなる蛍光体ホイールであって、
   前記基板には円周方向に沿って少なくとも３箇所に開口部が設けられており、前記基板の中心から前記開口部の縁までの最長の長さと、前記蛍光体リングの内周縁の半径とが略一致する、蛍光体ホイール。
3. 励起光源と、
   前記励起光源からの出射光を導光する導光光学系と、
   請求項１または２に記載の蛍光体ホイールと、を備え、
   前記導光光学系からの励起光が、前記蛍光体ホイールの蛍光体リングに照射されることにより蛍光を発光する、光源装置。
4. 請求項３に記載の光源装置を備えた投写型映像表示装置。

Images