JP2019174598A - 波長変換装置、光源装置及びプロジェクター - Google Patents

Abstract

【課題】小型であり、かつ回転機構の信頼性を高める波長変換装置を提供する。【解決手段】本発明を適用した波長変換装置５０Ａは、青色光Ｅの波長を波長変換して蛍光Ｙを射出する蛍光体４０と、蛍光体４０を青色光Ｅの入射方向Ｄ１に沿う回転軸Ｏ周りに回転させる回転機構５４と、入射方向Ｄ１において蛍光体４０と回転機構５４との間に設けられる断熱部材６２とを備える。入射方向Ｄ１から見て蛍光体４０は、回転機構５４と重複する重複部分４０Ｃを有する。【選択図】図３

Description

本発明は、波長変換装置、光源装置及びプロジェクターに関する。

近年、プロジェクター用の光源装置として蛍光を利用するものがある。このような光源装置は、固体光源から発せられた励起光が入射することによって励起されて励起光とは異なる波長の蛍光を発する蛍光体（または、波長変換素子）を備える。蛍光体は、円盤状の基板の表面に、励起光の入射方向から見て環状に設けられ、基板の表面に直交する回転軸を中心に回転駆動される。例えば、特許文献１には、円盤状の基板上に形成された蛍光体層と、基板の表面に直交する方向に見たときに互いに重なる複数の放熱フィンとを備えた蛍光体ホイールが開示されている。

国際公開第２０１６／０５６２８５号公報

近年では、プロジェクターの小型化の要望が高まり、蛍光体ホイール及び蛍光体ホイールを備える光源装置の小型化が図られている。しかし、上述の特許文献１に記載の蛍光体ホイールでは、蛍光体層の直径を回転機構（例えば、モーター）の直径と同程度にして小型化を図ると、基板における蛍光体層とは反対側に放熱フィンを設けることができず、蛍光体で生じた熱が回転機構に伝導し、回転機構の信頼性が損なわれるという問題があった。

本発明は、上述の事情を勘案したものであって、小型であり、かつ波長変換素子（蛍光体）を回転させるための回転機構の信頼性を高める波長変換装置、該波長変換装置を備えて信頼性の高い光源装置及びプロジェクターを提供する。

本発明の第１態様に従えば、第１光の波長を波長変換して前記第１光とは異なる波長を有する第２光を射出する波長変換素子と、前記波長変換素子を前記第１光の入射方向に沿う回転軸周りに回転させる回転機構と、前記第１光の入射方向において前記波長変換素子と前記回転機構との間に設けられる第１断熱部材と、を備え、前記第１光の入射方向から見て前記波長変換素子は、前記回転機構と重複する重複部分を有することを特徴とする光源装置が提供される。

第１態様に係る波長変換装置において、前記波長変換素子を固定する基板をさらに備え、前記回転機構は前記回転軸を中心に回転する軸部材と、前記軸部材に固定されて前記軸部材の回転に伴って回転する回転部材と、を備え、前記回転部材は、前記第１断熱部材を介して前記基板を固定してもよい。

第１態様に係る波長変換装置において、前記第１断熱部材が前記軸部材と前記基板との間に延在してもよい。

第１態様に係る波長変換装置において、前記軸部材と前記基板との間に前記第１断熱部材とは異なる断熱性を有する第２断熱部材が設けられていてもよい。

第１態様に係る波長変換装置において、前記軸部材と前記基板との間に設けられた前記第１断熱部材と前記基板との間、または、前記軸部材と前記基板との間に設けられた前記第１断熱部材と前記軸部材との間に空隙が設けられていてもよい。
また、第１態様に係る波長変換装置において、前記第２断熱部材と前記基板との間、または、前記第２断熱部材と前記軸部材との間に空隙が設けられていてもよい。

第１態様に係る波長変換装置において、前記波長変換素子と前記回転機構との間に設けられた前記第１断熱部材には、前記波長変換素子からの熱流束の進行方向に交差する方向の断面積が他より小さい縮小部が設けられていてもよい。

第１態様に係る波長変換装置において、前記第１光の入射方向から見て前記回転軸を中心とする前記基板の最大半径は前記波長変換素子の最大半径の１００％以上１３０％以下であってもよい。

また、本発明の第１態様に従えば、上述の波長変換装置と、前記波長変換素子に向けて前記第１光を射出する光源と、を備えることを特徴とする光源装置が提供される。

また、本発明の第１態様に従えば、上述の光源装置と、前記光源装置からの光を画像情報に応じて変調することにより画像光を形成する光変調装置と、前記画像光を投写する投写光学系と、を備えることを特徴とするプロジェクターが提供される。

第１実施形態に係るプロジェクターの構成を示す概略図である。 図１に示すプロジェクターの照明装置の概略図である。 図２に示す照明装置の光源装置に適用可能であり、第１実施形態に係る波長変換装置の側面図である。 図２に示す照明装置の光源装置に適用可能であり、第２実施形態に係る波長変換装置の側面図である。 図２に示す照明装置の光源装置に適用可能であり、第３実施形態に係る波長変換装置の側面図である。 図２に示す照明装置の光源装置に適用可能であり、第４実施形態に係る波長変換装置の側面図である。 図２に示す照明装置の光源装置に適用可能であり、第５実施形態に係る波長変換装置の側面図である。 図２に示す照明装置の光源装置に適用可能であり、その他の実施形態に係る波長変換装置の側面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

（第１実施形態）
はじめに、本発明の第１実施形態に係る光学装置及びプロジェクターの一例について説明する。図１は、第１実施形態に係るプロジェクター１の構成を示す概略図である。

＜プロジェクター＞
図１に示すように、第１実施形態のプロジェクター１は、スクリーンＳＣＲ上にカラー映像を表示する投写型画像表示装置である。プロジェクター１Ａは、照明装置２と、色分離光学系３と、光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂと、合成光学系５と、投写光学系６とを備える。

照明装置２からは、少なくとも赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、青色光ＬＢ（図２参照）の三原色の光を含む照明光ＷＬが射出される。色分離光学系３は、照明光ＷＬを赤色光ＬＲと、緑色光ＬＧと、青色光ＬＢとに分離する。

色分離光学系３は、照明光ＷＬを赤色光ＬＲと、緑色光ＬＧと、青色光ＬＢとに分離する。色分離光学系３は、第１のダイクロイックミラー７ａ及び第２のダイクロイックミラー７ｂと、第１の全反射ミラー８ａ、第２の全反射ミラー８ｂ及び第３の全反射ミラー８ｃと、第１のリレーレンズ９ａ及び第２のリレーレンズ９ｂとを備えている。

第１のダイクロイックミラー７ａは、照明装置２からの照明光ＷＬを赤色光ＬＲと、その他の光（緑色光ＬＧ及び青色光ＬＢ）とに分離する。第１のダイクロイックミラー７ａは、赤色光ＬＲを透過すると共に、その他の光（緑色光ＬＧ及び青色光ＬＢ）を反射する。一方、第２のダイクロイックミラー７ｂは、緑色光ＬＧを反射すると共に青色光ＬＢを透過することによって、前述のその他の光を緑色光ＬＧと青色光ＬＢとに分離する。

第１の全反射ミラー８ａは、赤色光ＬＲの光路中に配置され、第１のダイクロイックミラー７ａを透過した赤色光ＬＲを光変調装置４Ｒに向けて反射する。一方、第２の全反射ミラー８ｂ及び第３の全反射ミラー８ｃは、青色光ＬＢの光路中に配置され、第２のダイクロイックミラー７ｂを透過した青色光ＬＢを光変調装置４Ｂに導く。緑色光ＬＧは、第２のダイクロイックミラー７ｂから光変調装置４Ｇに向けて反射される。

第１のリレーレンズ９ａは、青色光ＬＢの光路中における第２の全反射ミラー８ｂの光入射側に配置されている。第２のリレーレンズ９ｂは、青色光ＬＢの光路中における第２の全反射ミラー８ｂの光射出側に配置されている。第１のリレーレンズ９ａ及び第２のリレーレンズ９ｂは、青色光ＬＢの光路長が赤色光ＬＲや緑色光ＬＧの光路長よりも長くなることに起因した青色光ＬＢの光損失を補償する機能を有している。

光変調装置４Ｒは、赤色光ＬＲを画像情報に応じて変調し、赤色光ＬＲに対応した画像光を形成する。光変調装置４Ｇは、緑色光ＬＧを画像情報に応じて変調し、緑色光ＬＧに対応した画像光を形成する。光変調装置４Ｂは、青色光ＬＢを画像情報に応じて変調し、青色光ＬＢに対応した画像光を形成する。

光変調装置４Ｒ，光変調装置４Ｇ，光変調装置４Ｂには、例えば透過型の液晶パネルが用いられている。また、液晶パネルの入射側及び射出側各々には、偏光板（図１では省略）が配置されている。

また、光変調装置４Ｒ，光変調装置４Ｇ，光変調装置４Ｂの入射側には、それぞれフィールドレンズ１０Ｒ，フィールドレンズ１０Ｇ，フィールドレンズ１０Ｂが配置されている。フィールドレンズ１０Ｒ，フィールドレンズ１０Ｇ，フィールドレンズ１０Ｂは、光変調装置４Ｒ，光変調装置４Ｇ，光変調装置４Ｂのそれぞれに入射する赤色光ＬＲ，緑色光ＬＧ，青色光ＬＢそれぞれをコリメートする。

合成光学系５には、光変調装置４Ｒ，光変調装置４Ｇ，光変調装置４Ｂからの画像光が入射する。合成光学系５は、各々が赤色光ＬＲ，緑色光ＬＧ，青色光ＬＢに対応した画像光を合成し、この合成された画像光を投写光学系６に向けて射出する。合成光学系５には、例えばクロスダイクロイックプリズムが用いられている。

投写光学系６は、合成光学系５により合成された画像光をスクリーンＳＣＲに向けて拡大させつつ投射する。スクリーンＳＣＲ上には、拡大されたカラー映像が表示される。投写光学系６には、例えば、鏡筒と、鏡筒内に配置される複数のレンズとによって構成される組レンズや投写レンズ群が用いられる。

＜照明装置＞
図２は、照明装置２の構成を示す概略図である。図２に示すように、照明装置２は、第１光源装置（光源装置）１１と、第２光源装置１２と、均一照明光学系１３とを備える。

＜光源装置＞
第１光源装置１１は、励起光源（光源）２０、コリメート光学系２１、ダイクロイックミラー２２、集光光学系２３及び波長変換装置５０を備える。

励起光源２０は、励起光としてレーザー光からなる青色光（第１光）Ｅを射出する半導体レーザーからなる。励起光源２０は、１つの半導体レーザーからなるものであってもよく、複数の半導体レーザーで構成されてもよい。励起光源２０は、ダイクロイックミラー２２で反射される前の青色光Ｅの光軸ａｘ１が照明光軸ａｘ２と直交するように配置されている。

コリメート光学系２１は、例えば１枚以上の凸レンズから構成され、励起光源２０からの光を略平行化する。

ダイクロイックミラー２２は、コリメート光学系２１から集光光学系２３までの光路中に、励起光源２０の光軸ａｘ１及び照明光軸ａｘ２のそれぞれに対して４５°の角度で交わるように配置されている。ダイクロイックミラー２２は、青色光Ｅを反射し、赤色光及び緑色光を含む黄色の蛍光（第２光）Ｙを通過させる光学特性を有する。

集光光学系２３は、例えば一枚以上の凸レンズから構成され、ダイクロイックミラー２２からの青色光Ｅを略集光した状態で波長変換装置５０に入射させる機能と、波長変換装置５０Ａから射出される蛍光Ｙをピックアップする機能とを有する。波長変換装置５０の構成については、後述する。

第２光源装置１２は、第２光源３０、集光光学系３１、散乱板３２及びコリメート光学系３３を備える。

第２光源３０は、第１光源装置１１の励起光源２０と同様に、少なくとも１つの半導体レーザーから構成される。第２光源３０の光軸は、照明光軸ａｘ２と一致している。集光光学系３１は、例えば１枚以上の凸レンズから構成され、第２光源３０から射出される青色光Ｂを散乱板３２付近に集光する。

散乱板３２は、第２光源３０から射出される青色光Ｂを散乱し、蛍光体ホイール２５から射出される蛍光Ｙの配光分布に似た配光分布を有する青色光Ｂとする。散乱板３２としては、例えば、磨りガラスが用いられている。

コリメート光学系３３は、例えば１枚以上の凸レンズから構成され、散乱板３２からの光をコリメートする。

第２光源装置１２からの青色光Ｂは、ダイクロイックミラー２２で反射され、蛍光体ホイール２５から射出されかつダイクロイックミラー２２を透過した蛍光Ｙと合成され、白色の照明光ＷＬを生成する。照明光ＷＬは、均一照明光学系１３に入射する。

均一照明光学系１３は、インテグレータ光学系３４と、偏光変換素子３５と、重畳レンズ３６とを備える。

インテグレータ光学系３４は、照明光ＷＬを複数の小光束に分割する。インテグレータ光学系３４は、例えば、第１レンズアレイ３４ａおよび第２レンズアレイ３４ｂで構成されている。第１レンズアレイ３４ａおよび第２レンズアレイ３４ｂは、アレイ状に配列された複数のマイクロレンズを備える。

インテグレータ光学系３４から射出された照明光ＷＬは、複数の小光束をなして偏光変換素子３５に入射する。偏光変換素子３５は、照明光ＷＬを直線偏光に変換する。偏光変換素子３５は、例えば、偏光分離膜と位相差板とミラーで構成されている。

直線偏光に変換された照明光ＷＬは、重畳レンズ３６に入射する。重畳レンズ３６は、偏光変換素子３５から射出された複数の小光束を照明対象物上で互いに重畳させる。このような構成によって、照明対象物を均一に照明することができる。

＜波長変換装置＞
図３は、第１実施形態に係る波長変換装置５０Ａの側面図である。図３に示すように、波長変換装置５０Ａは、少なくとも、青色光Ｅを励起光として青色光Ｅの波長を波長変換し、かつ青色光Ｅとは異なる波長を有する蛍光Ｙを射出する蛍光体（波長変換素子）４０と、蛍光体４０を青色光Ｅの入射方向Ｄ１（以下、単に入射方向Ｄ１という場合がある）に沿う回転軸Ｏの周りに（すなわち、回転Ｏを中心に）回転させる回転機構５４と、入射方向Ｄ１において蛍光体４０と回転機構５４との間に設けられる断熱部材（第１断熱部材）６１と、を備える。以下では、特に入射方向Ｄ１において蛍光体４０と回転機構５４との間に介在する断熱部材６１を断熱部材６２として記載する。

波長変換装置５０Ａは、蛍光体４０を固定する基板４６をさらに備え、蛍光体４０は基板４６における青色光Ｅの入射側の表面４６ａに適当な接着剤などにより貼り付けられている。蛍光体４０は、入射方向Ｄ１から見て、回転機構５４と重複する重複部分４０Ｃを有する。入射方向Ｄ１から見て青色光Ｅの蛍光体４０への照射領域は、適度な大きさ（例えば、直径１０ｍｍから２０ｍｍ程度）に設定され、重複部分４０Ｃと少なくとも部分的に重なる。

第１実施形態では、蛍光体４０は、入射方向Ｄ１から見たときに、回転軸Ｏを中心として円盤状に形成され、基板４６の表面４６ａの径方向の中央部に配置されている。前述の径方向は、回転軸Ｏを中心として、回転軸Ｏに直交する面に含まれる径方向を表す。すなわち、重複部分４０Ｃは、入射方向Ｄ１から見たときに回転軸Ｏを含む蛍光体４０の中央部である。

なお、以下の説明では、入射方向Ｄ１の後側（青色光Ｅの進行方向と反対側）を上側、入射方向Ｄ１の前側（青色光Ｅの進行方向側）を下側とし、入射方向Ｄ１及び回転軸Ｏに直交する面に沿う方向を左右方向という場合がある。

蛍光体４０は、青色光Ｅが入射され、青色光Ｅの波長を波長変換して蛍光Ｙを射出する。蛍光体４０は、前述のように青色光Ｅの波長を波長変換して蛍光Ｙを射出可能であれば特に限定されないが、第１実施形態では、例えばＹ_３Ａｌ_５Ｏ_１２のガーネット結晶（ＹＡＧ）にセリウムイオン（例えば、Ｃｅ^３＋）を添加したＹＡＧ:Ｃｅが用いられる。なお、蛍光体４０には、適当な散乱要素（図示略）が含まれていてもよい。

図２及び図３に示すように、基板２６は、入射方向Ｄ１から見たときに、回転軸Ｏを中心として円盤状に形成され、回転機構５４により、プロジェクター１（図１参照）の使用時において所定の回転数で回転する。これにより、蛍光体４０の特定の領域に対して青色光Ｅが連続的に入射することが抑制されるので、蛍光体層２７の長寿命化が図られる。基板２６は、蛍光体４０で生じた熱流束Ｈを放出させ、蛍光Ｙを入射方向Ｄ１と平行して逆向きに射出させるように、アルミニウム板などの放熱性及び反射性に優れた金属材料から構成される。

入射方向Ｄ１から見て回転軸Ｏを中心とする基板４６の最大半径は、蛍光体４０の最大半径と同程度であることが好ましく、蛍光体４０の最大半径の１００％以上１３０％以下であることが好ましい。前述のように基板４６の左右方向の大きさが蛍光体４０の左右方向の大きさと同程度であることによって、蛍光体４０で生じた熱流束Ｈの左右方向の拡がりを抑えつつ、波長変換装置５０Ａの小型化が図られる。

図３に示すように、回転機構５４は、モーター本体５５と、軸部材５６と、ハブ（回転部材）５８と、を備える。モーター本体５５は、例えば不図示のローター及びステーターを有する公知のモーター構造を備える。前述のローターはインナーローター、アウターローターの何れでもよい。軸部材５６は、モーター本体５５の内部に挿通され、モーター本体５５の上側の面５５ａから回転軸Ｏに沿って上側に突出している。軸部材５６は、モーター本体５５の作動によって、回転軸Ｏを中心に回転する。ハブ５８は、環状のフリンジ部５９と、外周部の半径がフリンジ部５９より小さい環状の突出部６０とを備える。フリンジ部５９及び突出部６０には、径方向の中心に貫通孔５９ｈ，６０ｈが形成されている。フリンジ部５９は、貫通孔５９ｈに軸部材５６が貫通した状態で、モーター本体５５の面５５ａ及び軸部材５６の外周面に当接するように配置される。突出部６０は、貫通孔６０ｈに軸部材５６が挿通した状態で、フリンジ部５９の上側の面５９ａに当接し、かつ軸部材５６とは間隔をあけるように配置される。このような構成によって、ハブ５８は、軸部材５６に固定されて軸部材５６の回転に伴って回転軸Ｏを中心に回転する。

回転機構５４のハブ５８は、断熱部材６２を介して基板４６を固定する。つまり、断熱部材６２の下側の面６２ｂの少なくとも左右方向における中央部は、フリンジ部５９の上側の面５９ａに当接している。断熱部材６２の上側の面６２ａは、基板４６の下側の面４６ｂに当接している。

第１実施形態では、断熱部材６２には、入射方向Ｄ１から見て、回転軸Ｏを含む中央部に孔６２ｈが形成されている。孔６２ｈには、ハブ５８の突出部６０及び軸部材５６の上側の部分が配置されている。断熱部材６２の左右方向の幅は入射方向Ｄ１において略均一である。断熱部材６２（６１）は、蛍光体４０で生じた熱流束Ｈの伝導を抑える効果を有する部材であれば特に限定されないが、例えばサーモレジンなどの樹脂系の断熱材を適用できる。断熱部材６２（６１）は前述のように配置されることから、基板４６とハブ５８とのスペーサーとして機能し得る特性（強度など）を有することが好ましい。なお、断熱部材６２（６１）として、金属系の断熱材を適用する場合は、熱伝導率の低い材料が好ましい。

以上説明した第１実施形態に係る波長変換装置５０Ａによれば、以下の効果を奏する。
第１実施形態の波長変換装置５０Ａは、上述の蛍光体４０と、回転機構５４と、断熱部材６２とを備え、蛍光体４０は入射方向Ｄ１から見て回転機構５４と重複する重複部分４０Ｃを有する。また、波長変換装置５０Ａは、蛍光体４０を固定する基板４６をさらに備え、回転機構５４は回転軸Ｏを中心に回転する軸部材５６と、軸部材５６の回転に伴って回転軸Ｏを中心に回転するハブ５８と、を備える。さらに、ハブ５８は、断熱部材６２を介して基板４６を固定している。このような構成によれば、入射方向Ｄ１から見て蛍光体４０の大きさが従来よりも回転機構５４の大きさに近づき、波長変換装置５０Ａの小型化を図ることができる。このように蛍光体４０の外周を小さくしたうえで、蛍光体４０と回転機構５４との間に断熱部材６２が設けられるので、蛍光体４０で生じた熱の回転機構５４側への放出を断熱部材６２で遮断し、蛍光体４０で生じた熱が回転機構５４に伝導することによる回転機構５４の信頼性の低下を防止できる。

また、第１実施形態に係る波長変換装置５０Ａでは、入射方向Ｄ１から見て回転軸Ｏを中心とする基板４６の最大半径は蛍光体４０の最大半径の１００％以上１３０％以下であることが好ましい。このような構成によれば、入射方向Ｄ１から見て基板４６及び蛍光体４０の大きさを回転機構５４と同程度にして、波長変換装置５０Ａを従来の波長変換装置に比べてさらに小型にすることができる。

また、第１実施形態に係る第１光源装置１１によれば、以下の効果を奏する。
第１実施形態の第１光源装置１１は、第１実施形態の波長変換装置５０Ａと、蛍光体４０に青色光Ｅを射出する励起光源２０とを備える。上述のように回転機構５４の信頼性の低下を防止することによって、信頼性の高い第１光源装置１１を提供できる。

また、第１実施形態に係るプロジェクター１によれば、以下の効果を奏する。
第１実施形態のプロジェクター１は、第１実施形態の第１光源装置１１と、第１光源装置１１からの青色光ＬＢ、緑色光ＬＧ、赤色光ＬＲを画像情報に応じて変調することにより画像光を形成する光変調装置４Ｂ，４Ｇ，４Ｒと、前述の画像光を投写する投写光学系６とを備える。したがって、上述のように回転機構５４の信頼性の低下が抑えられた第１光源装置１１を用いて、高輝度な画像を形成及び投写すると共に信頼性の高いプロジェクター１を提供できる。

（第２実施形態）
続いて、第２実施形態に係る波長変換装置、光源装置及びプロジェクターについて説明する。第２実施形態と第１実施形態とは、波長変換装置の構成が異なるが、それ以外の光源装置及びプロジェクターの構成は共通である。そのため、以下の説明では波長変換装置において第１実施形態とは異なる第２実施形態の構成を主体に説明し、第１実施形態と共通する構成及び部材については同じ符号を付し、その詳細を省略する。

図４は、第２実施形態に係る波長変換装置５０Ｂの側面図である。図４に示すように、波長変換装置５０Ｂでは、第１実施形態の波長変換装置５０Ａの構成に加え、軸部材５６と基板４６との間に、断熱部材６２とは異なる断熱性を有する断熱部材（第２断熱部材）６３が設けられている。

回転機構５４のハブ５８は、断熱部材６２に加えて断熱部材６３を介して基板４６を固定する。断熱部材６３の下側の面６３ｂは、突出部６０の上側の面６０ａに当接している。断熱部材６３の上側の面６３ａは、基板４６の下側の面４６ｂに当接している。断熱部材６３の左右方向の幅は入射方向Ｄ１において略均一である。

断熱部材６３は、蛍光体４０で生じた熱流束Ｈの伝導を抑える効果を有し、かつ前述のように断熱部材６２とは異なる断熱性を有する部材であれば特に限定されないが、例えば、たとえばガラスウール、石綿、ロックウール、炭素繊維などの無機質断熱材が好ましい。

以上説明した第２実施形態に係る波長変換装置５０Ｂ、光源装置及びプロジェクターによれば、以下の効果を奏する。
第２実施形態の波長変換装置５０Ｂ、光源装置及びプロジェクターは、少なくとも第１実施形態の波長変換装置５０Ａ、光源装置及びプロジェクターと同様の基本構成を備えるので、第１実施形態の波長変換装置５０Ａ、光源装置及びプロジェクターと同様の作用効果を奏する。すなわち、第２実施形態の波長変換装置５０Ｂによれば、蛍光体４０で生じた熱の回転機構５４側への放出を断熱部材６２で遮断し、蛍光体４０で生じた熱が回転機構５４に伝導することによる回転機構５４の信頼性の低下を防止できる。また、第２実施形態の光源装置及びプロジェクターによれば、回転機構５４の信頼性の低下を防止可能な波長変換装置を用いて、信頼性を高め、かつ高輝度な画像を形成すると共に投写することができる。

また、第２実施形態の波長変換装置５０Ｂでは、軸部材５６と基板４６との間に、断熱部材６３が設けられている。このことによって、蛍光体４０で生じた熱による熱流束Ｈの軸部材５６への伝導を抑えられる。特に、軸部材５６はモーター本体５５に挿通されている部材であって、軸部材５６への熱流束Ｈの伝導を抑えることは回転機構５４の信頼性をより一層高めるために効果を奏する。このことによって、第２実施形態の波長変換装置５０Ｂによれば、断熱部材６３の断熱性に応じて、回転機構５４の信頼性の低下を防止する効果を高くすることができる。

（第３実施形態）
続いて、第３実施形態に係る波長変換装置、光源装置及びプロジェクターについて説明する。第３実施形態と第２実施形態とは、波長変換装置の構成が異なるが、それ以外の光源装置及びプロジェクターの構成は共通である。そのため、以下の説明では波長変換装置において第２実施形態とは異なる第３実施形態の構成を主体に説明し、第２実施形態と共通する構成及び部材については同じ符号を付し、その詳細を省略する。

図５は、第３実施形態に係る波長変換装置５０Ｃの側面図である。図５に示すように、波長変換装置５０Ｃでは、第２実施形態の波長変換装置５０Ｂの構成において、断熱部材６３と基板４６との間に空隙Ｓが設けられている。すなわち、断熱部材６３の上側の面６３ａは基板４６の下側の面４６ｂに対して離間し、断熱部材６３の下側の面６３ｂは軸部材５６の上側の面５６ａに当接している。

以上説明した第３実施形態に係る波長変換装置５０Ｃ、光源装置及びプロジェクターによれば、以下の効果を奏する。
第３実施形態の波長変換装置５０Ｃ、光源装置及びプロジェクターは、第２実施形態の波長変換装置５０Ｂ、光源装置及びプロジェクターと同様の基本構成を備えるので、第２実施形態の波長変換装置５０Ｂ、光源装置及びプロジェクターと同様の作用効果を奏する。
また、第３実施形態の波長変換装置５０Ｃでは、断熱部材６３と基板４６との間に空隙Ｓが設けられることによって、基板４６と軸部材５６との間の断熱性を高め、軸部材５６への熱流束Ｈの伝導をさらに抑えて回転機構５４の信頼性の低下をより一層防止できる。

なお、図示していないが、空隙Ｓは、断熱部材６３と軸部材５６との間に設けられていてもよい。つまり、断熱部材６３の上側の面６３ａは基板４６の下側の面４６ｂに当接し、断熱部材６３の下側の面６３ｂは軸部材５６の上側の面５６ａに対して離間していてもよい。このような構成によっても、基板４６と軸部材５６との間の断熱性を高め、軸部材５６への熱流束Ｈの伝導をさらに抑えて回転機構５４の信頼性の低下をより一層防止できる。

（第４実施形態）
続いて、第４実施形態に係る波長変換装置、光源装置及びプロジェクターについて説明する。第４実施形態と第１実施形態とは、波長変換装置の構成が異なるが、それ以外の光源装置及びプロジェクターの構成は共通である。そのため、以下の説明では波長変換装置において第１実施形態とは異なる第４実施形態の構成を主体に説明し、第１実施形態と共通する構成及び部材については同じ符号を付し、その詳細を省略する。

図６は、第４実施形態に係る波長変換装置５０Ｄの側面図である。図６に示すように、波長変換装置５０Ｄでは、断熱部材（波長変換素子と回転機構との間に設けられた第１断熱部材）６２に、蛍光体４０からの熱流束Ｈの上側から下側への進行方向ＤＨに交差する方向（すなわち、左右方向）の断面積が他より小さい縮小部６８が設けられている。具体的に、波長変換装置５０Ｄでは、縮小部６８は断熱部材６２の下側の端部に設けられ、断熱部材６２の左右方向の幅は入射方向Ｄ１に沿って進むにしたがって小さくなる。蛍光体４０からの熱流束Ｈの経路を小さくすると共に蛍光体４０及び基板４６を支持する強度を適度に保持する観点から、縮小部６８の断面積は、断熱部材６２の最大断面積の３０％以上７０％以下であることが好ましい。

以上説明した第４実施形態に係る波長変換装置５０Ｄ、光源装置及びプロジェクターによれば、以下の効果を奏する。
第４実施形態の波長変換装置５０Ｄ、光源装置及びプロジェクターは、第１実施形態の波長変換装置５０Ａ、光源装置及びプロジェクターと同様の基本構成を備えるので、第１実施形態の波長変換装置５０Ａ、光源装置及びプロジェクターと同様の作用効果を奏する。
また、第４実施形態の波長変換装置５０Ｄでは、断熱部材６２に縮小部６８が設けられることによって、断熱部材６２における熱流束Ｈの経路を部分的に縮小し、蛍光体４０からの熱を回転機構５４に対してさらに伝わりにくくするので、回転機構５４の信頼性の低下をより一層防止できる。

なお、図示していないが、縮小部６８の位置は、断熱部材６２の上側の端部でもよく、断熱部材６２の入射方向Ｄ１におけるほぼ中央であってもよい。縮小部６８を設ける位置によらず、上述のように断熱部材６２における熱流束Ｈの経路を部分的に縮小し、回転機構５４の信頼性の低下をより一層防止できる。

（第５実施形態）
続いて、第５実施形態に係る波長変換装置、光源装置及びプロジェクターについて説明する。第５実施形態と第１実施形態とは、波長変換装置の構成が異なるが、それ以外の光源装置及びプロジェクターの構成は共通である。そのため、以下の説明では波長変換装置において第１実施形態とは異なる第５実施形態の構成を主体に説明し、第１実施形態と共通する構成及び部材については同じ符号を付し、その詳細を省略する。

図７は、第５実施形態に係る波長変換装置５０Ｅの側面図である。図７に示すように、波長変換装置５０Ｅでは、断熱部材６１が軸部材５６と基板４６との間に延在している。すなわち、軸部材５６と基板４６との間に断熱部材６２と同一の素材からなる断熱部材（第１断熱部材）６４が設けられている。また、断熱部材６４と軸部材５６との間に空隙Ｓが設けられている。すなわち、断熱部材６４の上側の面６４ａは基板４６の下側の面４６ｂに当接し、断熱部材６４の下側の面６４ｂは軸部材５６の上側の面５６ａに対して離間している。

以上説明した第５実施形態に係る波長変換装置５０Ｅ、光源装置及びプロジェクターによれば、以下の効果を奏する。
第５実施形態の波長変換装置５０Ｅ、光源装置及びプロジェクターは、第１実施形態の波長変換装置５０Ａ、光源装置及びプロジェクターと同様の基本構成を備えるので、第１実施形態の波長変換装置５０Ａ、光源装置及びプロジェクターと同様の作用効果を奏する。
また、第５実施形態の波長変換装置５０Ｅでは、断熱部材６１が軸部材５６と基板４６との間に延在し、断熱部材６４が設けられることによって、蛍光体４０で生じた熱による熱流束Ｈの軸部材５６への伝導を抑え、断熱部材６１，６４の断熱性に応じて、回転機構５４の信頼性の低下を防止する効果を高くすることができる。
さらに、第５実施形態の波長変換装置５０Ｅでは、断熱部材６４と軸部材５６との間に空隙Ｓが設けられることによって、基板４６と軸部材５６との間の断熱性を高め、軸部材５６への熱流束Ｈの伝導をさらに抑えて回転機構５４の信頼性の低下をより一層防止できる。

なお、図示していないが、第５実施形態における空隙Ｓは、断熱部材６４と基板４６との間に設けられていてもよい。つまり、断熱部材６４の上側の面６４ａは基板４６の下側の面４６ｂに対して離間し、断熱部材６４の下側の面６４ｂは軸部材５６の上側の面５６ａに当接していてもよい。このような構成によっても、基板４６と軸部材５６との間の断熱性を高め、軸部材５６への熱流束Ｈの伝導をさらに抑えて回転機構５４の信頼性の低下をより一層防止できる。

（その他の実施形態）
上述の各実施形態では、蛍光体４０及び基板４６が入射方向Ｄ１から見て円盤状であって、回転軸Ｏを含む中央部に孔が形成されていない。しかしながら、本発明では、蛍光体４０が重複部分４０Ｃを有していれば、入射方向Ｄ１から見て、回転軸Ｏを含む中央部に孔が形成されていてもよい。

図８は、第１実施形態の波長変換装置５０Ａの前述の観点で変形したその他の実施形態の波長変換装置５０Ｆの側面図である。図８に示すように、波長変換装置５０Ｆでは、蛍光体４０及び基板４６に、入射方向Ｄ１から見て、回転軸Ｏを含む中央部に、断熱部材６２の孔６２ｈと重なる孔４０ｈ及び孔４６ｈが形成されている。孔４０ｈ，４６ｈ，６２ｈには、ハブ５８の突出部６０及び軸部材５６の上側の部分が露出している。重複部分４０Ｃは、入射方向Ｄ１から見たときに孔４０ｆを囲む蛍光体４０の内周部である。

上述の波長変換装置５０Ｆにおいても、入射方向Ｄ１から見て蛍光体４０の大きさが従来よりも回転機構５４の大きさに近づき、波長変換装置５０Ａの小型化を図ることができる。また、蛍光体４０と回転機構５４との間に断熱部材６２が設けられるので、蛍光体４０で生じた熱による熱流束Ｈの回転機構５４側への放出を断熱部材６２で遮断し、蛍光体４０で生じた熱が回転機構５４に伝導することによる回転機構５４の信頼性の低下を防止できる。
また、波長変換装置５０Ｆによれば、上述以外にも第１実施形態の波長変換装置５０Ａと同様の作用効果を奏する。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

例えば、上述の各実施形態では、本発明に係る波長変換素子として、青色光Ｅを励起光として黄色の蛍光Ｙを射出する蛍光体４０を例示したが、波長変換素子としては、第１光の波長を波長変換して第１光とは異なる波長を有する第２光を射出し、その際に熱を発する素子が広く含まれる。

また、上述の各実施形態では、３つの光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを備えるプロジェクター１を例示したが、本発明に係るプロジェクターは１つの光変調装置でカラー映像を表示するプロジェクターであってもよい。また、光変調装置として、デジタルミラーデバイスが用いられてもよい。

１…プロジェクター、１１…光源装置、２０…励起光源（光源）、２６…基板、４０…蛍光体（波長変換素子）、４０Ｃ…重複部分、４６…基板、５４…回転機構、６１，６２，６４…断熱部材（第１断熱部材）、６３…断熱部材（第２断熱部材）、Ｅ…青色光（励起光）、Ｙ…蛍光

Claims (10)

1. 第１光の波長を波長変換して前記第１光とは異なる波長を有する第２光を射出する波長変換素子と、
   前記波長変換素子を前記第１光の入射方向に沿う回転軸周りに回転させる回転機構と、
   前記第１光の入射方向において前記波長変換素子と前記回転機構との間に設けられる第１断熱部材と、
   を備え、
   前記第１光の入射方向から見て前記波長変換素子は、前記回転機構と重複する重複部分を有することを特徴とする波長変換装置。
2. 前記波長変換素子を固定する基板をさらに備え、
   前記回転機構は
   前記回転軸を中心に回転する軸部材と、
   前記軸部材に固定されて前記軸部材の回転に伴って回転する回転部材と、
   を備え、
   前記回転部材は、前記第１断熱部材を介して前記基板を固定する、
   請求項１に記載の波長変換装置。
3. 前記第１断熱部材が前記軸部材と前記基板との間に延在する、
   請求項２に記載の波長変換装置。
4. 前記軸部材と前記基板との間に前記第１断熱部材とは異なる断熱性を有する第２断熱部材が設けられている、
   請求項２に記載の波長変換装置。
5. 前記軸部材と前記基板との間に設けられた前記第１断熱部材と前記基板との間、または、前記軸部材と前記基板との間に設けられた前記第１断熱部材と前記軸部材との間に空隙が設けられている、
   請求項３に記載の波長変換装置。
6. 前記第２断熱部材と前記基板との間、または、前記第２断熱部材と前記軸部材との間に空隙が設けられている、
   請求項４に記載の波長変換装置。
7. 前記波長変換素子と前記回転機構との間に設けられた前記第１断熱部材には、前記波長変換素子からの熱流束の進行方向に交差する方向の断面積が他より小さい縮小部が設けられている、
   請求項１から請求項６の何れか一項に記載の波長変換装置。
8. 前記第１光の入射方向から見て前記回転軸を中心とする前記基板の最大半径は前記波長変換素子の最大半径の１００％以上１３０％以下である、
   請求項２から請求項７の何れか一項に記載の波長変換装置。
9. 請求項１から請求項８の何れか一項に記載の波長変換装置と、
   前記波長変換素子に向けて前記第１光を射出する光源と、
   を備えることを特徴とする光源装置。
10. 請求項９に記載の光源装置と、
    前記光源装置から射出された光を画像情報に応じて変調することにより画像光を形成する光変調装置と、
    前記画像光を投写する投写光学系と、
    を備えることを特徴とするプロジェクター。

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