JP2019095771A5 - - Google Patents

Description

圧縮光学系は、コリメータレンズ３２、反射ミラーアレイ３３、折り返しミラー３６、メニスカスレンズ３５を有する。圧縮光学系は、ＬＤ３１からのレーザー光（励起光）１００（図１中の破線で示す）の光束の大きさを圧縮して小さくし、後述の集光光学系に向けて出射する。

ダイクロイックミラー４３の表面には多層膜がコーティングされている。この多層膜は、入射光の波長によって入射光を反射したり透過させたりする特性を有する。すなわち多層膜は波長選択性を有する反射膜であり、青色光は反射し、蛍光体により波長変換された赤色光と緑色光は透過する特性を有する。

したがって、赤色、緑色の光はダイクロイックミラー４３を通過できる。青色の光は、ダイクロイックミラー４３に一部が反射されるが、ダイクロイックミラー４３の外側を通過できる。したがって、光源装置２０から取り出せる光は赤、緑、青の３原色の光、すなわち白色光１０１である。

次に、図２および図３を用いて、本実施例の特徴である蛍光体５１を効率的に冷却できる構成について説明する。蛍光体５１は、励起光であるレーザー光１００がスポット的に照射されると、蛍光光に変換する際の発熱及び励起光が持つエネルギーにより発熱することが知られている。このように蛍光体５１が発熱した状態で長時間保持されると、蛍光体５１の変換効率が低下してしまうため、蛍光体５１は高温にならないようにすることが必要であり、波長変換素子の周囲には蛍光体５１を冷却する仕組みが求められる。

図３に示す上面図からわかるように、熱伝導部材１１２の熱伝導層は、レーザー光１００および白色光１０１を遮らない様に、レーザー光１００が入射する位置を中心とした開口部１１２ａが設けられている。本実施例における開口部１１２ａの開口の大きさは、蛍光体５１の外形形状よりも小さい。すなわち、熱伝導部材１１２の熱伝導層と蛍光体５１とは、第２のコンデンサレンズ４５の光軸の方向からみてオーバーラップする領域を有する。言い換えると、光軸の方向から見て蛍光体５１の蛍光体層と熱伝導部材１１２の熱伝導層と集光部材の一部である第２のコンデンサレンズ４５とがこの順に層状に重なっている領域が設けられている。

つまり熱伝導部材１１２は、第２のコンデンサレンズ４５の平面部であって、前述の閉空間の内部にある面と蛍光体５１の表面との両方に接触している領域がある。このような領域が熱伝導部材１１２に設けられていることにより、蛍光体５１で発生した熱を第２のコンデンサレンズ４５の熱伝導率よりも大きな熱伝導率を有する熱伝導部材１１２にも放熱することができ、良好に放熱させることができる。

さらに図２に示すように、熱伝導部材１１２には、第２のコンデンサレンズ４５の外径からその径方向外側に延出する延出部１１２ｂが設けられており、当該延出部１１２ｂは、放熱部材１１０に接触するように設けられている。つまり熱伝導部材１１２は、保持部材１１１、放熱部材１１０、および第２のコンデンサレンズ４５によって構成される（囲まれる）収容部（閉空間）の外部に延出する延出部１１２ｂが設けられている（図３では、延出部１１２ｂは保持部材１１１および第２のコンデンサレンズ保持部１１１ｂに隠れている）。このような延出部１１２ｂが設けられることにより、蛍光体５１の熱を効率的に放熱部材１１０に逃がすことができ蛍光体５１を効率的に冷却することができる。

さらに、第２のコンデンサレンズ４５および蛍光体５１の周囲の密閉性を保ち（コンタミネーションによる透過率低下を抑制し）つつ、熱伝導部材１１２を介して蛍光体５１の熱を放熱部材１１０および保持部材１１１に伝熱できる。

（製造方法）
また、本実施例の光源装置は、熱伝導部材１１２と第２のコンデンサレンズ４５と一体成型するプロセスを含む方法により製造することができる。この成型のため、熱伝導部材１１２には融解した第２のコンデンサレンズ４５の材料が通過するための孔が設けられる場合もある。

図４（ａ）の切断面図を用いて、説明に用いる各面を定義する。Ｐ１は、第２のコンデンサレンズ４５の平面部である。Ｐ２は、熱伝導部材１１２の面であって、蛍光体５１側の面である。Ｐ３は、蛍光体５１の面であって、第２のコンデンサレンズ４５および、熱伝導部材１１２側の面である。

本実施例では、前述のように熱伝導部材１１２は第２のコンデンサレンズ４５の平面部Ｐ１に対して凸あるいは凹にならないように一体成型される。また、図４（ａ）に示すように予め第２のコンデンサレンズ４５は熱伝導部材１１２の厚み分の凹部（リセス）Ｒを形成しておき、凹部Ｒに熱伝導部材１１２を配置しても、貼り付けてもかまわない。何れの方法によっても、本実施例においては図４（ｂ）に示すように、第２のコンデンサレンズ４５の平面部Ｐ１、熱伝導部材１１２の面Ｐ２が同一の面ＣＰになる構成であり、面ＣＰは蛍光体５１の面Ｐ３と面接触する。

また、第２のコンデンサレンズ４５と蛍光体５１とは、図４（ｄ）に示すように蛍光体５１に面取り形状Ｃを設け、形状Ｃの面で放熱部材１１２と接する構成にしてもよい。さらに、図４（ｅ）に示すように蛍光体５１の側面で熱伝導部材１１２が接触するような構成にしてもよい。このように熱伝導部材１１２を設けたとしても蛍光体５１と熱伝導部材１１２とが接する領域が設けられているため、蛍光体５１の熱を良好に熱伝導部材１１２へと放熱させることができる。そして熱伝導部材１１２と第２のコンデンサレンズ４５とが接するようにも設けられているため、蛍光体５１から第２のコンデンサレンズ４５へと伝わった熱も、熱伝導部材１１２へと放熱させることができる。

実施例２における熱伝導部材２１２の延出部２１２ｂは、実施例１と同様に、放熱部材１１０と保持部材１１１に狭持されて保持される。これにより第２のコンデンサレンズ４５と蛍光体５１の周囲の密閉性を保ちつつ、蛍光体５１の熱を放熱部材１１０および保持部材１１１に効率的に伝導することが可能となる。

また、熱伝導部材２１２の延出部を保持部材よりも延出させて、さらに新たな放熱部材（実施例２では放熱部材１２０）等を追加して、これらにも伝熱させることが出来るため、さらに冷却効率を向上することができる。

例えば、本実施形態において熱伝導部材２１２はグラファイトシートで形成されるとしたが、実使用上はこれによらず熱伝導率の高い金属メッシュやヒートパイプなどで構成されてもよい。

Claims (11)

1. 光源からの光の波長を変換する蛍光体を備える波長変換素子と、
   該波長変換素子に前記光源からの光を集光させる集光部材であって、前記蛍光体の面と対向して設けられた前記集光部材と、
   前記集光部材よりも熱伝導率が大きい熱伝導部材と、を有する光源装置であって、
   前記蛍光体と前記熱伝導部材と前記集光部材とは、前記集光部材の光軸方向からみたときに少なくとも一部がこの順に重なって接していることを特徴とする光源装置。
2. 前記蛍光体の面と前記集光部材の面とが接するように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記蛍光体の面と前記集光部材の面とは、１００μｍ以下の幅となるように対向するように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
4. 前記蛍光体と前記熱伝導部材と前記集光部材との接している部分は、前記集光部材の光軸方向からみたときに、
   前記蛍光体の前記光源からの光が入光する領域を囲むように設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光源装置。
5. 前記波長変換素子は、前記集光部材を含む複数の部材で囲まれて形成された空間に配置されており、前記熱伝導部材は当該空間の外部に延出するように設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光源装置。
6. 前記波長変換素子は放熱部材の上に設けられており、前記熱伝導部材の前記空間の外部に延出した部分は、前記放熱部材に接するように設けられていることを特徴とする請求項５に記載の光源装置。
7. 前記熱伝導部材は、前記集光部材の径方向の大きさよりも大きな形状を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光源装置。
8. 前記熱伝導部材は、前記蛍光体に前記光源からの光が入射する開口が設けられていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光源装置。
9. 前記熱伝導部材の前記開口の大きさは前記蛍光体の外形よりも小さいことを特徴とする請求項８に記載の光源装置。
10. 前記波長変換素子はさらに反射層を有し、前記反射層と前記蛍光体と前記熱伝導部材と前記集光部材とは、前記集光部材の光軸方向から見たときに少なくとも一部がこの順に重なって接していることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光源装置。
11. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光源装置と、該光源装置からの光を変調する光変調素子と、前記光源装置からの光により前記光変調素子を照明する照明光学系と、を有し、前記光変調素子からの光を投射することを特徴とする投射型表示装置。