JP2021033133A - 光源装置および投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】投射型表示装置用の従来の光源では、蛍光体が被覆された回転体を用いていたが、蛍光体の温度上昇が問題になっていた。【解決手段】光源装置は、回転体と、蛍光体と、励起光源と、集光素子とを備え、回転体は回転軸の軸方向に沿って配置された第１回転部材と第２回転部材を備える。第１回転部材は、集光素子側からの平面視で回転軸の側に配置された第１基部と、回転軸の軸方向と直交する方向に放射状に突出する複数の第１突出部とを有し、第２回転部材は、集光素子側からの平面視で回転軸の側に配置された第２基部と、回転軸の軸方向と直交する方向に放射状に突出する複数の第２突出部と、複数の第２突出部の各々と第２基部とが回転軸の軸方向に沿って見て所定の距離だけ離間するように接続する接続部とを有する。第１基部と第２基部は、回転軸の軸方向に沿って見て所定距離を隔てて配置されている。【選択図】図２

Description

本発明は、蛍光体が被覆された回転体を備える光源装置と、当該光源装置を用いた投射型表示装置に関する。

近年、高い発光効率で短波長の光を出力する半導体レーザが開発されている。かかる半導体レーザの出力光で蛍光体を励起し、波長変換された光を投射型表示装置の光源として用いることが行われている。

蛍光体を一定の場所に固定して励起光を照射してもよいが、蛍光体の同一点を局所的に照射し続けると温度が上昇し、蛍光体の発光効率が低下する場合や、更には蛍光体の材料劣化が生じる可能性がある。このため、回転する円板の主面上に蛍光体を設けておき、蛍光体の同一点を励起光が定常的には照射しないように構成する光源が多く用いられる。
例えば、特許文献１には、回転する蛍光板に励起光源の出力光を照射することにより、蛍光板の一点に熱が集中しないように構成した光源が記載されている。

さらに高輝度な光源が求められる場合には、単に蛍光板を回転させて蓄熱の局所集中を防ぐだけではなく、積極的に放熱する構造を設けて蛍光体の劣化を抑制することも試みられている。
例えば、特許文献２には、蛍光体が設けられているホイールに、放熱用のフィンを設けた光源が記載されている。

特開２０１２−７８４８８号公報 特開２０１２−１３８９７号公報

特許文献１や特許文献２の光源によれば、蛍光体を一定の位置に固定して励起光を照射し続ける場合に比べれば、蛍光体の温度上昇を低減することができる。しかし、一般に蛍光体はある温度以上になると発光効率が飽和したり、発光効率が低下する傾向がある。光源の輝度を高めるために蛍光体に高強度の励起光を照射すると、温度上昇が生じて発光効率が低下するが、光源の輝度を大きくしようとして更に励起光の強度を高めると、更に発光効率が低下するという悪循環が生じ、たとえ高輝度を出力できたとしても消費電力が大きくなったり、蛍光体の寿命が短くなったりしていた。

そこで、冷却効果に優れ、蛍光体の温度上昇が抑制され、高効率かつ長寿命な光源装置を実現することが期待されていた。あわせて、かかる光源装置を備えた低消費電力で高輝度な投射型表示装置の実現が期待されていた。

本発明は、回転軸を中心に回転可能に支持された回転体と、蛍光体と、励起光を出力する励起光源と、前記励起光を前記蛍光体に集光する集光素子と、を備え、前記回転体は、前記回転軸の軸方向に沿って配置された第１回転部材と第２回転部材を備えており、前記第１回転部材は、前記集光素子が配置された側からの平面視で前記回転軸の側に配置された第１基部と、前記回転軸の軸方向と直交する方向に放射状に突出する複数の第１突出部とを有し、前記第２回転部材は、前記集光素子が配置された側からの平面視で前記回転軸の側に配置された第２基部と、前記回転軸の軸方向と直交する方向に放射状に突出する複数の第２突出部と、前記複数の第２突出部の各々と前記第２基部とが前記回転軸の軸方向に沿って見て所定の距離だけ離間するように前記複数の第２突出部の各々と前記第２基部とを接続する接続部とを有し、前記回転体が回転した時に、前記集光素子の光軸上に前記複数の第１突出部のいずれかと前記複数の第２突出部のいずれかが交互に配置されるように、前記第１突出部と前記第２突出部は前記回転体の回転周方向に沿って配置され、前記蛍光体は、前記複数の第１突出部の少なくとも一部と前記複数の第２突出部の少なくとも一部の、前記集光素子から見える側に付設されており、前記第１回転部材の前記第１基部と前記第２回転部材の前記第２基部は、前記回転軸の軸方向に沿って見て所定距離を隔てて配置されていることを特徴とする光源装置である。

また、本発明は、上記光源装置と、光変調素子と、投射レンズとを備えることを特徴とする投射型表示装置である。

本発明によれば、冷却効果を好適に優れ、蛍光体の温度上昇が抑制され、高効率かつ長寿命な光源装置を提供することができる。あわせて、かかる光源装置を備えた低消費電力で高輝度な投射型表示装置を提供することが可能である。

実施形態１に係る光源装置を備えた投射型表示装置の構成を示す模式図。 （ａ）実施形態１に係る回転体ユニットを蛍光体側集光レンズの側から見た平面図。（ｂ）図２（ａ）に示すＣ０−Ｃ１線に沿って切った断面図。 （ａ）実施形態１に係る回転部材１０Ａを蛍光体側集光レンズの側から見た平面図。（ｂ）図３（ａ）に示すＣ０−Ｃ１線に沿って切った断面図。（ｃ）実施形態１に係る回転部材１０ＢとスペーサＳＰを蛍光体側集光レンズの側から見た平面図。（ｄ）図３（ｃ）に示すＣ０−Ｃ１線に沿って切った断面図。 （ａ）実施形態１に係る回転体における各色の蛍光体とミラー部の配置を模式的に示す平面図。（ｂ）蛍光体側集光レンズの側から実施形態１に係る回転体ユニットを見た模式的な平面図。 （ａ）図４（ｂ）に示すＣ２−Ｃ３線に沿って切った断面図。（ｂ）図４（ｂ）に示すＣ４−Ｃ５線に沿って切った断面図。 実施形態２に係る光源装置を備えた投射型表示装置の構成を示す模式図。 （ａ）実施形態２に係る回転体における白色蛍光体の配置を模式的に示す平面図。（ｂ）蛍光体側集光レンズの側から実施形態２に係る回転体ユニットを見た模式的な平面図。 （ａ）図７（ｂ）に示すＣ６−Ｃ７線に沿って切った断面図。（ｂ）図７（ｂ）に示すＣ８−Ｃ９線に沿って切った断面図。 （ａ）実施形態３に係る回転部材１０Ａを蛍光体側集光レンズの側から見た平面図。（ｂ）実施形態３に係る回転部材１０Ｂを蛍光体側集光レンズの側から見た平面図。 （ａ）実施形態４に係る回転体ユニットを回転軸に沿って切断した断面図。（ｂ）実施形態５に係る回転体ユニットを回転軸に沿って切断した断面図。 （ａ）回転部材１０ＣとスペーサＳＰを蛍光体側集光レンズの側から見た平面図。（ｂ）図１１（ａ）に示すＣ０−Ｃ１線に沿って切った断面図。（ｃ）回転部材１０Ｄを蛍光体側集光レンズの側から見た平面図。（ｄ）図１１（ｃ）に示すＣ０−Ｃ１線に沿って切った断面図。 （ａ）回転部材１０ＥとスペーサＳＰを蛍光体側集光レンズの側から見た平面図。（ｂ）図１２（ａ）に示すＣ１０−Ｃ１１線に沿って切った断面図。（ｃ）回転部材１０Ｆを蛍光体側集光レンズの側から見た平面図。（ｄ）図１２（ｃ）に示すＣ１２−Ｃ１３線に沿って切った断面図。（ｅ）回転部材１０ＧとスペーサＳＰを蛍光体側集光レンズの側から見た平面図。（ｆ）図１２（ｅ）に示すＣ１４−Ｃ１５線に沿って切った断面図。 実施形態６に係る回転体ユニットを、回転軸ＲＡに沿って切った断面図。 （ａ）回転部材１０Ｈを蛍光体側集光レンズの側から見た平面図。（ｂ）回転部材１０Ｈを回転軸ＲＡと直交する方向から見た側面図。（ｃ）図１４（ａ）に示すＣ１６−Ｃ１７線に沿って切った断面図。 （ａ）回転部材１０Ｊの一例を蛍光体側集光レンズの側から見た模式的な平面図。（ｂ）回転部材１０Ｊの別の一例を蛍光体側集光レンズの側から見た模式的な平面図。（ｃ）回転部材１０Ｊの更に別の一例を蛍光体側集光レンズの側から見た模式的な平面図。 （ａ）実施形態７に係る回転体ユニットを、回転軸ＲＡに沿って切った断面図。（ｂ）回転部材１０Ｌを蛍光体側集光レンズの側から見た平面図。（ｃ）回転部材１０Ｌの斜視図。（ｄ）図１６（ｂ）に示すＣ２０−Ｃ２１線に沿って切った断面図。 （ａ）回転部材１０Ｍを蛍光体側集光レンズの側から見た平面図。（ｂ）図１７（ａ）に示すＣ１８−Ｃ１９線に沿って切った断面図。

図面を参照して、本発明の実施形態である光源装置および投射型表示装置について説明する。尚、以下の説明において参照する図面では、特に但し書きがない限り、同一の参照番号を付して示した部材は、同一の機能を有するものとする。

［実施形態１］
本発明の実施形態１である光源装置と、それを備えた投射型表示装置について説明する。最初に、投射型表示装置の全体構成について説明し、その後に光源装置、および光源装置が備える回転体について詳細に説明する。

（投射型表示装置）
図１は、実施形態１にかかる光源装置を備えた投射型表示装置の全体構成を示す模式図である。投射型表示装置は、照明光源である光源装置４００（点線で囲まれた部分）、リレーレンズ１１０、色選択ホイール１３０、ライトトンネル１４０、照明レンズ１５０、光変調デバイス１６０、プリズム１７１、プリズム１７２、投射レンズ１８０、を備えている。さらに、投影スクリーン１９０を備える場合もある。

光源装置４００の構成については後に詳述するが、光源装置４００は、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｙ（黄色）の蛍光と、青色のレーザ光を時分割で順次出力することができる。リレーレンズ１１０は、光源装置４００が発する光を、投射レンズ１８０のＦナンバーに適合させるべく所定のＮＡに設定してライトトンネル１４０の入射口に集光するためのレンズである。リレーレンズは、必ずしも１枚のレンズで構成しなければならないわけではない。また、ＮＡが十分である場合には、設けなくともよい。

色選択ホイール１３０は、回転軸ＡＣを中心に回転可能な板状回転体で、Ｒ、Ｇ、Ｙの各色を透過させるカラーフィルターと、青色光を透過させるための光透過部が、周方向に沿って設けられている。
後述するように、光源装置４００は回転体（回転部材１０Ａと回転部材１０Ｂが一体化されたもの）を備えており、回転体にはＲ、Ｇ、Ｙの各色の蛍光体と、青色のレーザ光を反射する反射面が周方向に沿って設けられており、モータ１２１により回転される。色選択ホイール１３０は、この回転体と同期して回転する。すなわち、回転体の赤色蛍光体が発光している時には色選択ホイール１３０のＲフィルターが、回転体の緑色蛍光体が発光している時には色選択ホイール１３０のＧフィルターが、回転体の黄色蛍光体が発光している時には色選択ホイール１３０のＹフィルターが、回転体の反射面が青色のレーザ光を反射している時には色選択ホイール１３０の光透過部が、光路上に位置するように回転タイミングが調整されている。
Ｒ、Ｇ、Ｙの各色のカラーフィルターは、蛍光のうち不要な波長域の光をカットして、光変調デバイス１６０に入射させる光の色純度を高めるために設けられている。ただし、青色光については、色純度が高いレーザ光でありフィルターを設ける必要がないため、フィルターの替わりに光透過部を配置している。尚、蛍光体の発光色純度が十分に高い場合には、色選択ホイール１３０を設けなくてもよい場合があり得る。

照明レンズ１５０は、ライトトンネル１４０で伝播された光を、光変調デバイス１６０を照明するのに適した光束に整形するレンズである。単数もしくは複数のレンズで構成される。

プリズム１７１とプリズム１７２は、合わせてＴＩＲプリズム（内部全反射プリズム）を構成している。ＴＩＲプリズムは、照明光を内部全反射させて、光変調デバイス１６０に所定の角度で入射させ、光変調デバイス１６０で変調された反射光を投射レンズ１８０に向けて透過させる。

光変調デバイス１６０は、映像信号に基づき入射光を変調する素子で、マイクロミラーデバイスをアレイ状に設けたＤＭＤを用いている。ただし、反射型液晶デバイスのような、他の反射型光変調デバイスを用いることも可能である。
投射レンズ１８０は、光変調デバイス１６０により変調された光を、映像として投射するためのレンズである。単数もしくは複数のレンズで構成される。

投影スクリーン１９０は、リヤプロジェクション型の表示装置を構成する場合に用いられる。また、フロントプロジェクション型の場合にも設置されることが多いが、ユーザが任意の壁面などに投射する場合には、必ずしも備える必要はない。
次に投射型表示装置の全体動作について説明する。

光源装置４００から出射した照明光は、リレーレンズ１１０、色選択ホイール１３０、ライトトンネル１４０と照明レンズ１５０を経由して、ＴＩＲプリズムのプリズムに入射する。プリズム１７１の全反射面で反射された光は、光変調デバイス１６０に所定角度で入射する。
光変調デバイス１６０は、アレイ状に設けられたマイクロミラーデバイスを有し、照明光の色の切り替えに同期させて、映像の各色成分信号に応じてマイクロミラーデバイスを駆動して、映像光をプリズム１７１に向けて所定角度で反射する。映像光は、プリズム１７１およびプリズム１７２を透過して、投射レンズ１８０に導かれ、投影スクリーン１９０に投射される。

（光源装置）
次に、光源装置４００（図１において点線で囲まれた部分）について説明する。
まず、励起光源ユニット２００は、アレイ状に配置された複数の青色レーザ光源２０１と、青色レーザ光源２０１の各々に対応して配置された複数のコリメートレンズ２０２を備え、青色レーザ光源２０１とコリメートレンズ２０２はモジュール化されている。励起光源ユニット２００に用いた青色レーザ光源２０１は、例えば波長４４０ｎｍのＳ偏光を発する半導体レーザである。

励起光源ユニット２００には、青色レーザ光源２０１が、例えば２×４にマトリクス配列された発光素子アレイが含まれている。ただし、マトリクス配列の規模は、この例に限られるものではない。より大規模なマトリクス配列でもよいし、縦横が同数のマトリクス配列であってもよい。各レーザ光源から出力される光は、コリメートレンズ２０２の作用により、ほぼ平行な光線として励起光源ユニット２００から出射する。

励起光源ユニット２００から出射したＳ偏光の青色レーザ光は、励起光源側集光レンズ１０３を経て偏光ビームスプリッタ１０５で反射され、集光素子である蛍光体側集光レンズ１０６により、第１回転部材である回転部材１０Ａと第２回転部材である回転部材１０Ｂからなる回転体の表面に集光される。励起光が照射される領域には、赤色、緑色、黄色に発光する蛍光体および反射面が、回転の周方向に沿って配置されている。偏光ビームスプリッタ１０５は、Ｓ偏光である青色の励起光を反射するが、偏光が揃っていない蛍光、及び回転体で反射され１／４波長板１０７を経由して戻ってきたＰ偏光の青色光は透過するような選択性を有するミラーである。蛍光体が発する蛍光は、集光素子である蛍光体側集光レンズ１０６により集光され、偏光ビームスプリッタ１０５を透過して、集光レンズ１０９を経て、リレーレンズ１１０に向けて出射される。

（光源装置の回転体）
実施形態１では、第１回転部材である回転部材１０Ａと第２回転部材である回転部材１０Ｂが一体化されたものを回転体として用いるが、回転体はモータ１２１により付勢されて回転軸ＲＡを中心に回転するように支持されている。説明の便宜上、回転体とモータ１２１を合わせて、回転体ユニット１２０と呼ぶ場合がある。回転体は、投射型表示装置が高いフレームレートでカラー画像表示を行うことができるように高速度で回転するが、具体的には、例えば毎秒１２０画面のカラー画像表示に対応すべく７２００ｒｐｍで回転する。回転体は、熱伝導率と反射率が高い金属材料で形成される。例えば、アルミニウム、あるいはアルミニウム合金が好適に用いられる。

図２（ａ）は、回転体ユニット１２０を蛍光体側集光レンズ１０６の側から見た平面図で、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すＣ０−Ｃ１線に沿って切った断面図である。尚、図２（ａ）には、Ｃ０−Ｃ１線が３本示されているが、そのいずれで切っても回転体の断面形状は図２（ｂ）に示すようになる。尚、図２（ａ）および図２（ｂ）は、回転体ユニット１２０の機械的な構造を説明するための図であるため、蛍光体は図示されていない。また、図２（ｂ）において、モータ１２１の内部構造については、断面の図示を省略している。

図２（ｂ）に示すように、モータ１２１の回転軸１２２には取り付けハブ２０が装着されている。取り付けハブ２０の座面には、回転部材１０Ｂ、スペーサＳＰ、回転部材１０Ａ、押さえ板２１がこの順に設置されている。押さえ板２１は取り付けハブ２０にかしめ固定されており、回転部材１０Ｂ、スペーサＳＰ、回転部材１０Ａは、取り付けハブ２０と押さえ板２１に挟持されて一体化されている。すなわち、取り付けハブ２０、回転部材１０Ｂ、スペーサＳＰ、回転部材１０Ａ、押さえ板２１が一体化されて、回転体が構成されている。

まず、回転部材１０Ａの形状について説明する。図３（ａ）は、回転部材１０Ａを蛍光体側集光レンズ１０６の側から見た平面図で、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すＣ０−Ｃ１線に沿って切った断面図である。尚、図３（ａ）には、互いに１２０度ずれて回転軸ＲＡで交差する３本のＣ０−Ｃ１線が示されているが、そのいずれで切っても回転部材１０Ａは図３（ｂ）に示す断面形状を呈する。尚、図３（ａ）、図３（ｂ）は、回転部材１０Ａの部品形状を説明するための図であるため、蛍光体は図示されていない。

回転部材１０Ａは、回転軸ＲＡを中心とするリング状の基部（第１基部）と、リング状の基部から軸方向と直交する方向に放射状に突出する第１突出部としての３つの突出部ａ１、ａ２、ａ３を備える。リング状の基部の外縁は、回転軸ＲＡを中心とする半径ｒ１の円である。３つの突出部ａ１、ａ２、ａ３の外縁は、回転軸ＲＡを中心とする半径Ｒ１の円弧である。また、リング状の基部の内縁は、回転軸ＲＡを中心とする円であり、その直径は回転部材１０Ａを取り付けハブ２０にガタなく装着可能な寸法に設定されている。

図３（ａ）に示すように、３つの突出部ａ１、ａ２、ａ３は、蛍光体側集光レンズ１０６の側から見ると回転周方向に沿って等間隔、すなわち１２０度間隔で配置されている。また、３つの突出部ａ１、ａ２、ａ３の各々は、回転周方向に沿ってＣ０−Ｃ１線を中心に両側振り分けで３０度ずつ、すなわち回転周方向に沿って６０度の幅を有している。各々の突出部の中心と回転軸ＲＡを通る線、すなわち３本のＣ０−Ｃ１線に対して、回転部材１０Ａは線対称である。かかる形状の回転部材１０Ａは、重心位置が回転軸ＲＡと一致し、回転軸ＲＡを中心にバランスよくスムーズに回転することができる。

また、詳しくは後述するが、３つの突出部ａ１、ａ２、ａ３が有する面のうち蛍光体側集光レンズ１０６と対向する側の面、すなわち励起光が照射される面である被照射面１０ＡＳ（図３（ｂ））には、不図示の蛍光体あるいは反射面が設けられている。

次に、回転部材１０Ｂの形状について説明する。図３（ｃ）は、回転部材１０ＢとスペーサＳＰを蛍光体側集光レンズ１０６の側から見た平面図で、図３（ｄ）は、図３（ｃ）に示すＣ０−Ｃ１線に沿って切った断面図である。尚、図３（ｃ）には、互いに１２０度ずれて回転軸ＲＡで交差する３本のＣ０−Ｃ１線が示されているが、そのいずれで切っても回転部材１０Ｂは図３（ｄ）に示す断面形状を呈する。尚、図３（ｃ）、図３（ｄ）は、回転部材１０Ｂの部品形状を説明するための図であるため、蛍光体は図示されていない。

回転部材１０Ｂは、回転軸ＲＡを中心とするリング状の基部（第２基部）と、リング状の基部から軸方向と直交する方向に放射状に突出する第２突出部としての３つの突出部ｂ１、ｂ２、ｂ３を備える。リング状の基部の外縁は、回転軸ＲＡを中心とする半径ｒ１の円である。３つの突出部ｂ１、ｂ２、ｂ３の外縁は、回転軸ＲＡを中心とする半径Ｒ１の円弧である。また、リング状の基部の内縁は、回転軸ＲＡを中心とする円であり、その直径は回転部材１０Ｂを取り付けハブ２０にガタなく装着可能な寸法に設定されている。

図３（ｃ）に示すように、３つの突出部ｂ１、ｂ２、ｂ３は、蛍光体側集光レンズ１０６の側から見ると回転周方向に沿って等間隔、すなわち１２０度間隔で配置されている。また、３つの突出部ｂ１、ｂ２、ｂ３の各々は、回転周方向に沿ってＣ０−Ｃ１線を中心に両側振り分けで３０度ずつ、すなわち回転周方向に沿って６０度の幅を有している。各々の突出部の中心と回転軸ＲＡを通る線、すなわち３本のＣ０−Ｃ１線に対して、回転部材１０Ｂは線対称である。かかる形状の回転部材１０Ｂは、重心位置が回転軸ＲＡと一致し、回転軸ＲＡを中心にバランスよくスムーズに回転することができる。

回転部材１０Ｂは、回転部材１０Ａと異なり、図３（ｄ）に示すように、Ｃ０−Ｃ１に沿って切った断面において一部が屈曲した形状を有しており、３つの突出部ｂ１、ｂ２、ｂ３の各々は、回転軸ＲＡと平行な面を持つ接続部２２を介してリング状の基部と接続されている。言い換えれば、回転軸ＲＡ方向に沿って見たとき、リング状の基部の主面と３つの突出部ｂ１、ｂ２、ｂ３の主面は、接続部２２の長さｔ０の分だけ突出部ｂ１、ｂ２、ｂ３が蛍光体側集光レンズ１０６側にずれて配置されている。３つの突出部ｂ１、ｂ２、ｂ３が有する面のうち蛍光体側集光レンズ１０６と対向する側の面、すなわち励起光が照射される面である被照射面１０ＢＳ（図３（ｄ））には、不図示の蛍光体あるいは反射面が設けられている。

回転体ユニット１２０が組み立てられたとき、回転部材１０Ａの被照射面１０ＡＳと回転部材１０Ｂの被照射面１０ＢＳとは、回転軸ＲＡ方向に垂直な方向で見て同一面内に配置される必要がある。回転体を回転させると、回転部材１０Ａの被照射面１０ＡＳと回転部材１０Ｂの被照射面１０ＢＳとが周回して蛍光体側集光レンズ１０６の光軸上に交互に配置されるが、その際に被照射面１０ＡＳと被照射面１０ＢＳが蛍光体側集光レンズ１０６から等距離の位置に配置されるようにするためである。すなわち、被照射面１０ＡＳと被照射面１０ＢＳのいずれについても、励起光を照射する際の集光や、回転体にて反射される励起光や回転体が発する蛍光の集光が、蛍光体側集光レンズ１０６により光学的に同一の条件で行われるようにする。

被照射面１０ＡＳと被照射面１０ＢＳとが蛍光体側集光レンズ１０６に対して光学的に同一の配置を取るようにするために、以下の数式１の関係を満足すように各部の寸法形状を設定する。
［数式１］
ｔ３＋ｔ１＝ｔ０＋ｔ２
ただし、ｔ０は接続部２２の回転軸ＲＡ方向の長さ、ｔ１は回転部材１０Ａの厚さ、ｔ２は回転部材１０Ｂの厚さ、ｔ３はスペーサＳＰの厚さである。
数式１を満足させるように各部の形状寸法を設定すれば、回転部材１０Ａの被照射面１０ＡＳと回転部材１０Ｂの被照射面１０ＢＳとは回転軸ＲＡ方向に垂直な方向で見て同一面内に配置される。

本実施形態では、回転部材１０Ａと回転部材１０Ｂの両方に蛍光体を分散して配置し、回転部材１０Ａと回転部材１０Ｂを厚さｔ３のスペーサを介在させて離間させることにより、単体の円板上に蛍光体を設ける従来の方法と比較して、蛍光体の冷却効率を高めることができる。回転部材１０Ａと回転部材１０Ｂを併用することにより、蛍光体の下地部材の合計熱容量を大きくできるばかりではなく、下地部材が空気と接触する面積を約２倍とすることができる。すなわち、回転部材１０Ａの表裏両面と、回転部材１０Ｂの表裏両面を周囲の空気と接触させることが可能になるため、放熱性能を高めることができる。

回転部材１０Ａと回転部材１０Ｂとに挟まれた空間の容積を確保し、回転体周囲の雰囲気との空気の交換を促進するため、回転部材１０Ａと回転部材１０Ｂとを隔てる距離、すなわちスペーサＳＰの厚さｔ３は、回転部材１０Ａの厚さｔ１の３分の１以上、あるいは回転部材１０Ｂの厚さｔ２の３分の１以上とするのが望ましい。
回転部材１０Ａの厚さｔ１と回転部材１０Ｂの厚さｔ２が等しい場合には、前記条件はいずれを基準としても同一となるが、回転部材１０Ａと回転部材１０Ｂの厚さが異なる場合には、スペーサＳＰの厚さｔ３は、少なくとも厚さｔ１と厚さｔ２のうちの小さい方の３分の１以上とするのが望ましい。

回転部材１０Ａの突出部ａ１、ａ２、ａ３と回転部材１０Ｂの突出部ｂ１、ｂ２、ｂ３は、図２（ａ）に示すように、蛍光体側集光レンズ１０６の側から見て回転体の外周に沿って隙間なく交互に配置されるように回転体ユニット１２０は組み立てられている。これにより、回転体の突出部ａ１、ａ２、ａ３と突出部ｂ１、ｂ２、ｂ３のどちらか、すなわち被照射面１０ＡＳと被照射面１０ＢＳのどちらかを、励起光は必ず照射する。

次に、突出部ａ１、ａ２、ａ３と突出部ｂ１、ｂ２、ｂ３、すなわち被照射面１０ＡＳと被照射面１０ＢＳに設けられた蛍光体とミラー部の配置について説明する。図４（ａ）は、回転体ユニットを蛍光体側集光レンズ１０６の側から見た場合における各色の蛍光体とミラー部の配置を模式的に示した平面図である。同図において、回転体ユニットの外縁よりも少し内側に一点鎖線で示す円は、回転体ユニットを回転させながら励起光であるレーザビームを照射した時の照射軌跡ＬＢＯである。回転軸ＲＡを中心として、回転体の半径Ｒ１は例えば３２．５ｍｍであり、レーザビームの照射軌跡ＬＢＯの半径は例えば３０ｍｍである。

本実施形態では、レーザビームの照射軌跡ＬＢＯに沿って、ビームスポット径と等しいか又はそれよりも少し大きな幅の円弧形状のミラー部と蛍光体とが設けられている。具体的には、例えばレーザビームのビームスポットの直径が０．８ｍｍであれば、ミラー部および蛍光体の幅は、回転体の径方向に見て０．８ｍｍ以上に設定される。

回転周方向に見て、角度α１を有する領域には励起光である青色レーザビームを反射させるミラー部ＭＲ（Ｂ）が、角度α２を有する領域には励起光の照射により赤色の蛍光を発する赤色蛍光体Ｐ（Ｒ）が、角度α３を有する領域には励起光の照射により緑色の蛍光を発する緑色蛍光体Ｐ（Ｇ）が、角度α４を有する領域には励起光の照射により黄色の蛍光を発する黄色蛍光体Ｐ（Ｙ）が設けられている。各々の部分が占める角度α１、角度α２、角度α３、角度α４の大きさは、光変調デバイス１６０を照射する各色成分の光量比に基づいて設定されているが、例えば、α１＝６０°、α２＝α３＝α４＝１００°とする。すなわち、光変調デバイス１６０を照射する各色照明光の照明時間の長さが、青色：赤色：緑色：黄色＝６：１０：１０：１０の比になるように設定する。尚、色選択ホイール１３０の光透過部およびカラーフィルターもこの角度比で設けられており、色選択ホイール１３０の回転および光変調デバイス１６０に入力する色画像信号の切替えは、回転体の回転と同期して行われる。

回転体が回転するに従い、赤色蛍光体Ｐ（Ｒ）、緑色蛍光体Ｐ（Ｇ）、黄色蛍光体Ｐ（Ｙ）は順次に励起光で照射され、それぞれ赤色、緑色、黄色の蛍光を発する。また、ミラー部ＭＲ（Ｂ）が励起光（青色レーザ光）で照射されるタイミングでは、青色光（励起光）は回転体により反射される。各色の蛍光体が発した蛍光を有効に取り出せるように、あるいはミラー部ＭＲ（Ｂ）で青色レーザ光を高い効率で反射するように、被照射面１０ＡＳと被照射面１０ＢＳの基材表面は、鏡面加工しておくのが望ましい。

図４（ｂ）は、蛍光体側集光レンズ１０６の側から回転体ユニット１２０を見た模式的な平面図で、ミラー部ＭＲ（Ｂ）が設けられた領域と、蛍光体が設けられた領域Ｐが示されている。（図示の簡略化のため、領域Ｐにおける蛍光体の色の塗り分けについては省略している）。

ミラー部は励起光を吸収せずに反射するため発熱が小さい一方、蛍光体は発光効率が１００％でない限りは温度上昇する。蛍光体の温度上昇の局所的なアンバランスが大きくならないようにするには、回転部材１０Ａの被照射面１０ＡＳと回転部材１０Ｂの被照射面１０ＢＳのそれぞれに配置されたミラー部と蛍光体の面積が、回転部材１０Ａと回転部材１０Ｂとで等しくなるように振り分けて配置するのが熱設計的には望ましい。

そこで、本実施形態では、図４（ｂ）に示すように、図中の１０時方向と１２時方向の間において、ミラー部を被照射面１０ＡＳと被照射面１０ＢＳに半分ずつ振り分けている。また、蛍光体も被照射面１０ＡＳと被照射面１０ＢＳに半分ずつ振り分けている。理解を容易にするため、図４（ｂ）に示すＣ２−Ｃ３線に沿って切った断面図を図５（ａ）に、図４（ｂ）に示すＣ４−Ｃ５線に沿って切った断面図を図５（ｂ）に示す。

以上説明した本実施形態の光源装置においては、回転体は回転軸ＲＡの軸方向に沿って配置された第１回転部材（回転部材１０Ａ）と第２回転部材（回転部材１０Ｂ）を備えており、第１回転部材の第１基部と第２回転部材の第２基部は、回転軸ＲＡの軸方向に沿って見て所定距離を隔てて配置されている。

かかる光源装置が備える回転体は、間隔を開けて配置された回転部材１０Ａと回転部材１０Ｂにより構成されるため放熱面積が大きく冷却効果に優れており、各々の回転部材の突出部に配置された蛍光体の温度上昇を抑制することができる。このような回転体を備えた本実施形態の光源装置は、蛍光体の効率が大きく低下しない温度範囲での動作が可能であり、高効率かつ長寿命である。かかる光源装置を備えた本実施形態の投射型表示装置は、低消費電力で高輝度という特徴を備える。

尚、回転体に設ける蛍光体の色の種類や色数は、赤色、緑色、黄色の３色に限られるわけではなく適宜選択可能であり、また回転体の周方向に沿って色を配置するレイアウトも適宜変更可能である。
また、回転部材１０Ａと回転部材１０Ｂの各々が備える突出部の数は３に限られるわけではなく、複数の突出部が回転周方向に沿って等間隔に並ぶように回転部材１０Ａと回転部材１０Ｂに配置できればよい。

［実施形態２］
本発明の実施形態２としての光源装置と、それを備えた投射型表示装置について説明する。最初に、投射型表示装置の全体構成について説明し、その後に光源装置、および光源装置が備える回転体について詳細に説明する。

（投射型表示装置）
図６は、実施形態２にかかる光源装置を備えた投射型表示装置の全体構成を示す模式図である。実施形態１の投射型表示装置は反射型の光変調素子を備えていたが、本実施形態の投射型表示装置は透過型の光変調素子を備えている点が異なる。

図６に示すように、本実施形態の投射型表示装置は、照明光源である光源装置４０１（点線で囲まれた部分）、リレーレンズ８１０、第一レンズアレイ８２０、第二レンズアレイ８３０、偏光変換素子８４０、重畳レンズ８５０、ダイクロイックミラー８６０、８６１、反射ミラー８６２、８６３、８６４、クロスダイクロイックプリズム８７０、Ｒ用レンズ８８１、Ｒ用透過型液晶パネル８８２、Ｇ用レンズ８８３、Ｇ用透過型液晶パネル８８４、Ｂ用レンズ８８５、Ｂ用透過型液晶パネル８８６、投射レンズ８９０、を備えている。さらに、投影スクリーン８９１を備える場合もある。
光源装置４０１については後述するが、赤色光成分、緑色光成分、青色光成分を含んだ白色光を、連続して出力することが可能である。

光源装置４０１から出射された光は、リレーレンズ８１０を介して第一レンズアレイ８２０に導かれる。第一レンズアレイ８２０は、光を複数の部分光束に分割するため、マトリクス状に配置された複数の小レンズを備える。第二レンズアレイ８３０および重畳レンズ８５０は、第一レンズアレイ８２０の小レンズの像を、Ｒ用透過型液晶パネル８８２、Ｇ用透過型液晶パネル８８４、Ｂ用透過型液晶パネル８８６の画面領域近傍に結像させる。第一レンズアレイ８２０、第二レンズアレイ８３０および重畳レンズ８５０は、光源装置４０１の光強度を、透過型液晶パネルの面内方向で均一化する。

偏光変換素子８４０は、第一レンズアレイ８２０により分割された部分光束を、直線偏光に変換する。ダイクロイックミラー８６０は、赤色光を反射させ、緑色光および青色光を透過させるダイクロイックミラーである。ダイクロイックミラー８６１は、緑色光を反射させ、青色光を透過させるダイクロイックミラーである。反射ミラー８６２と８６３は、青色光を反射させる反射ミラーである。反射ミラー８６４は、赤色光を反射させる反射ミラーである。

直線偏光された赤色光は、Ｒ用レンズ８８１を介してＲ用透過型液晶パネル８８２に入射し、画像信号に応じて変調され、映像光として出射する。尚、Ｒ用レンズ８８１とＲ用透過型液晶パネル８８２の間、およびＲ用透過型液晶パネル８８２とクロスダイクロイックプリズム８７０の間には、それぞれ入射側偏光版（不図示）と出射側偏光版（不図示）が配置されている。赤色と同様に、緑色光はＧ用透過型液晶パネル８８４により、青色光はＢ用透過型液晶パネル８８６により変調され、映像光として出射する。

クロスダイクロイックプリズム８７０は、４つの直角プリズムを張り合わせて構成され、張り合わせ部のＸ字形界面には、誘電体多層膜が形成されている。Ｒ用透過型液晶パネル８８２およびＢ用透過型液晶パネル８８６から出力された映像光は、投射レンズ８９０に向けて誘電体多層膜で反射され、Ｇ用透過型液晶パネル８８４から出力された映像光は、投射レンズ８９０に向けて誘電体多層膜を透過する。各色の映像光は重畳され、投射レンズ８９０により投影スクリーン８９１に投射される。

（光源装置）
次に、光源装置４０１（図６において点線で囲まれた部分）について説明する。
本実施形態の光源装置４０１も、実施形態１の光源装置４００と同様に、青色レーザ光源２０１とコリメートレンズ２０２を含んだ励起光源ユニット２００を備えている。励起光源ユニット２００から出射した励起光は、励起光源側集光レンズ１０３で集光された後、偏光ビームスプリッタ１０５で反射され、蛍光体側集光レンズ１０６を経て、回転部材１０Ａと回転部材１０Ｂが一体化された回転体の表面に集光される。尚、偏光ビームスプリッタ１０５は、Ｓ偏光である青色の励起光を反射するが、蛍光体が発する偏光が揃っていない蛍光は透過するような選択性を有するミラーである。

本実施形態の回転体ユニット１２０の各部の機械的な構造は、実施形態１の回転体ユニット１２０と同様であるので説明を省略し、差異点である蛍光体の配置について説明する。
実施形態１の回転体ユニット１２０においては、図４（ａ）および図４（ｂ）を参照して説明したように、回転体の回転周方向に沿って、被照射面１０ＡＳと被照射面１０ＢＳには各色の蛍光体とミラー部が配置されていた。
これに対して、本実施形態の光源装置４０１の回転体においては、回転部材１０Ａの突出部ａ１、ａ２、ａ３と回転部材１０Ｂの突出部ｂ１、ｂ２、ｂ３、すなわち被照射面１０ＡＳと被照射面１０ＢＳには、蛍光体側集光レンズ１０６の側から見て、白色蛍光体がリング状に隙間なく配置されている。

図７（ａ）は、回転体を蛍光体側集光レンズ１０６の側から見た場合における白色蛍光体Ｐ（Ｗ）の配置を模式的に示す平面図である。同図において、回転体の外周よりも少し内側に一点鎖線で示す円は、回転体ユニットを回転させながら励起光であるレーザビームを照射した時の照射軌跡ＬＢＯである。本実施形態では、レーザビームの照射軌跡ＬＢＯに沿って、ビームスポット径と等しいか又はそれよりも少し大きな幅の円環形状の白色蛍光体Ｐ（Ｗ）が設けられている。具体的には、例えばレーザビームのビームスポットの直径が０．８ｍｍであれば、白色蛍光体Ｐ（Ｗ）の幅は、回転体の径方向に見て０．８ｍｍ以上に設定される。

図７（ｂ）は、蛍光体側集光レンズ１０６の側から回転体ユニット１２０を見た模式的な平面図で、白色蛍光体Ｐ（Ｗ）が設けられた領域が示されている。理解を容易にするため、図７（ｂ）に示すＣ６−Ｃ７線に沿って切った断面図を図８（ａ）に、図７（ｂ）に示すＣ８−Ｃ９線に沿って切った断面図を図８（ｂ）に示す。

以上説明した本実施形態の光源装置においては、回転体は回転軸ＲＡの軸方向に沿って配置された第１回転部材（回転部材１０Ａ）と第２回転部材（回転部材１０Ｂ）を備えており、第１回転部材の第１基部と第２回転部材の第２基部は、回転軸ＲＡの軸方向に沿って見て所定距離を隔てて配置されている。

本実施形態の光源装置が備える回転体は、間隔を開けて配置された回転部材１０Ａと回転部材１０Ｂにより構成されるため放熱面積が大きく冷却効果に優れており、各々の回転部材の突出部に配置された白色蛍光体の温度上昇を抑制することができる。このような回転体を備えた本実施形態の光源装置は、白色蛍光体の効率が大きく低下しない温度範囲での動作が可能であり、高効率かつ長寿命である。かかる光源装置を備えた本実施形態の投射型表示装置は、低消費電力で高輝度という特徴を備える。

また、回転部材１０Ａと回転部材１０Ｂの各々が備える突出部の数は３に限られるわけではなく、複数の突出部が回転周方向に沿って等間隔に並ぶように回転部材１０Ａと回転部材１０Ｂに配置できればよい。

［回転体の他の構造例］
次に、実施形態の光源装置に用いる回転体の他の構造を例示する。以下に説明する実施形態３〜実施形態６の回転体には、図４（ａ）や図４（ｂ）を参照して説明したように反射部と各色蛍光体を設けても良いし、図７（ａ）や図７（ｂ）を参照して説明したように単色の蛍光体を設けても良い。すなわち、実施形態３〜実施形態６にて説明する構造の回転体を用いれば、蛍光体の配置の仕方により、図１を参照して説明したような投射型表示装置用の光源装置か、あるいは図６を参照して説明したような投射型表示装置用の光源装置を作成することが出来る。

［実施形態３］
実施形態３の光源装置に用いられる回転体も、実施形態１や実施形態２と同様に２つの回転部材が所定間隔を隔てて固定された回転体であるが、実施形態３の回転部材１０Ａと回転部材１０Ｂは、実施形態１や実施形態２のものとは形状が異なっている。
図９（ａ）は、実施形態３の回転部材１０Ａを蛍光体側集光レンズ１０６の側から見た平面図で、図９（ｂ）は、実施形態３の回転部材１０Ｂを蛍光体側集光レンズ１０６の側から見た平面図である。尚、図９（ａ）、図９（ｂ）は、部品形状を説明するための図であるため、蛍光体やミラー部は図示されていない。

実施形態３の回転部材１０Ａは、回転軸ＲＡを中心とするリング状の基部と、リング状の基部から放射状に突出する３つの突出部ａ１、ａ２、ａ３を備える点で、実施形態１と同様であるが、実施形態１ではリング状の基部が円形外周のドーナツ形状を有していたのに対して、実施形態３のリング状の基部の外周は直線形状を有している。

また、実施形態３の回転部材１０Ｂは、回転軸ＲＡを中心とするリング状の基部と、リング状の基部から放射状に突出する３つの突出部ｂ１、ｂ２、ｂ３を備える点で、実施形態１と同様であるが、実施形態１ではリング状の基部と突出部を接続する接続部２２が平面視で円弧形状であったのに対し、実施形態３の接続部２２Ｂは、図９（ｂ）に示すように平面視で直線形状に構成されている。かかる形状の回転部材１０Ｂは、例えば金属板にプレス加工や折り曲げ加工を施すことにより容易に製造できるという利点を有する。

本実施形態においても、間隔を開けて配置された回転部材１０Ａと回転部材１０Ｂを備える回転体は、放熱面積が大きく冷却効果に優れるため、各々の突出部に配置された蛍光体の温度上昇を抑制することができる。このような回転体を備えた本実施形態の光源装置は、蛍光体の効率が大きく低下しない温度範囲で動作可能であり、高効率かつ長寿命である。かかる光源装置を備えた本実施形態の投射型表示装置は、低消費電力で高輝度という特徴を備える。

［実施形態４］
実施形態４の光源装置に用いられる回転体も、実施形態１や実施形態２と同様に２つの回転部材が所定間隔を隔てて固定された回転体であるが、実施形態４の回転部材１０Ｃと回転部材１０Ｄは、実施形態１や実施形態２の回転部材とは形状が異なっている。
図１０（ａ）に示すのは、実施形態４に係る回転体ユニットを回転軸ＲＡに沿って切断した断面図である。図１１（ａ）は、回転部材１０ＣとスペーサＳＰを蛍光体側集光レンズ１０６の側から見た平面図で、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示すＣ０−Ｃ１線に沿って切った断面図である。図１１（ｃ）は、回転部材１０Ｄを蛍光体側集光レンズ１０６の側から見た平面図で、図１１（ｄ）は、図１１（ｃ）に示すＣ０−Ｃ１線に沿って切った断面図である。

本実施形態では、回転部材１０Ｃと回転部材１０ＤはともにＣ０−Ｃ１に沿って切った断面において屈曲した形状を有している。
回転部材１０Ｃの３つの突出部ｂ１、ｂ２、ｂ３の各々は、回転軸ＲＡと平行な面を持つ接続部２２Ｃを介してリング状の基部に接続されている。言い換えれば、回転軸ＲＡ方向に沿って見たとき、リング状の基部の主面と３つの突出部ｂ１、ｂ２、ｂ３の主面は、接続部２２Ｃの長さ分だけ突出部ｂ１、ｂ２、ｂ３が蛍光体側集光レンズ１０６側にずれて配置されている。
また、回転部材１０Ｄの３つの突出部ａ１、ａ２、ａ３の各々は、回転軸ＲＡと平行な面を持つ接続部２２Ｄを介してリング状の基部に接続されている。言い換えれば、回転軸ＲＡ方向に沿って見たとき、リング状の基部の主面と３つの突出部ａ１、ａ２、ａ３の主面は、接続部２２Ｄの長さ分だけ突出部ａ１、ａ２、ａ３が蛍光体側集光レンズ１０６とは反対側にずれて配置されている。

本実施形態では、被照射面１０ＣＳと被照射面１０ＤＳとが蛍光体側集光レンズ１０６に対して光学的に同一の配置を取れるようにするために、以下の数式２の関係を満足すように各部の寸法形状を設定する。
［数式２］
ｔ４＋ｔ７＝ｔ５＋ｔ６−ｔ８
ただし、ｔ４は回転部材１０Ｃの厚さ、ｔ５はスペーサＳＰの厚さ、ｔ６は回転部材１０Ｄの厚さ、ｔ７は接続部２２Ｃの回転軸ＲＡ方向の長さ、ｔ８は接続部２２Ｄの回転軸ＲＡ方向の長さ、である。

本実施形態においても、間隔を開けて配置された回転部材１０Ｃと回転部材１０Ｄを備える回転体は、放熱面積が大きく冷却効果に優れるため、各々の突出部に配置された蛍光体の温度上昇を抑制することができる。特に、回転部材１０Ｃと回転部材１０Ｄに接続部２２Ｃと２２Ｄを設けたことにより、同一形状の部材を回転部材１０Ｃと回転部材１０Ｄに用いることが可能となり、量産性が向上するとともに、熱容量や放熱面積も一致させることができる。このような回転部材より成る回転体を備えた本実施形態の光源装置は、蛍光体の効率が大きく低下しない温度範囲で動作可能であり、高効率かつ長寿命である。かかる光源装置を備えた本実施形態の投射型表示装置は、低消費電力で高輝度という特徴を備える。

［実施形態５］
実施形態１〜実施形態４の光源装置に用いられる回転体は、２つの回転部材が所定間隔を隔てて固定された回転体であったが、回転体を構成する回転部材は２つに限られるわけではない。
図１０（ｂ）に示すのは、回転部材１０Ｅ、回転部材１０Ｆ、回転部材１０Ｇの３つを備えた実施形態５に係る回転体ユニットを切断した断面図である。

図１２（ａ）は、第１回転部材としての回転部材１０ＥとスペーサＳＰを蛍光体側集光レンズ１０６の側から見た平面図で、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）に示すＣ１０−Ｃ１１線に沿って切った断面図である。回転部材１０Ｅは、蛍光体側集光レンズ１０６が配置された側からの平面視で回転軸ＲＡの側に配置された第１基部と、第１基部から回転軸ＲＡの軸方向と直交する方向に放射状に突出する３つの第１突出部とを有する。

図１２（ｃ）は、第３回転部材としての回転部材１０Ｆを蛍光体側集光レンズ１０６の側から見た平面図で、図１２（ｄ）は、図１２（ｃ）に示すＣ１２−Ｃ１３線に沿って切った断面図である。回転部材１０Ｆは、蛍光体側集光レンズ１０６が配置された側からの平面視で回転軸ＲＡの側に配置された第３基部と、第３基部から回転軸ＲＡの軸方向と直交する方向に放射状に突出する３つの第３突出部とを有する。

図１２（ｅ）は、第２回転部材としての回転部材１０ＧとスペーサＳＰを蛍光体側集光レンズ１０６の側から見た平面図で、図１２（ｆ）は、図１２（ｅ）に示すＣ１４−Ｃ１５線に沿って切った断面図である。回転部材１０Ｇは、蛍光体側集光レンズ１０６が配置された側からの平面視で回転軸ＲＡの側に配置された第２基部と、第２基部から回転軸ＲＡの軸方向と直交する方向に放射状に突出する３つの第２突出部とを有する。

図１０（ｂ）に示すように、第３回転部材（回転部材１０Ｆ）は、回転軸ＲＡの軸方向に沿って見て、第１回転部材（回転部材１０Ｅ）と第２回転部材（回転部材１０Ｇ）の間に配置され、第３回転部材の第３基部は、回転軸ＲＡの軸方向に沿って見て第１回転部材の第１基部と第２回転部材の第２基部のいずれとも離間するように配置されている。

本実施形態の光源装置が有する回転体は、間隔を開けて配置された３つの回転部材により構成されるリング状の基部（第１基部、第２基部、第３基部）の表裏面、つまり合計６面が空気と接するため、放熱面積が特に大きく、冷却効果に優れるため、各々の突出部に配置された蛍光体の温度上昇を抑制することができる。このような回転体を備えた本実施形態の光源装置は、蛍光体の効率が大きく低下しない温度範囲で動作可能であり、高効率かつ長寿命である。かかる光源装置を備えた本実施形態の投射型表示装置は、低消費電力で高輝度という特徴を備える。

［実施形態６］
実施形態１〜実施形態５の光源装置に用いられる回転体では、回転部材のリング状の基部や接続部は主面が板状であった。実施形態６では、リング状の基部や接続部の形状に工夫を加えて、２つの回転部材に挟まれた空間に空気を導入する導入開口と、回転部材に挟まれた空間から空気を排出する排出開口と、回転部材に挟まれた空間内に空気流を発生させるためのフィンを設けて、放熱効果を更に向上させた。

図１３に示すのは、所定間隔を隔てて固定された回転部材１０Ｈと回転部材１０Ｊを備えた実施形態６に係る回転体ユニットを、回転軸ＲＡに沿って切断した断面図である。
本実施形態の回転部材１０Ｈは、回転軸ＲＡを中心とするリング状の基部と、リング状の基部から放射状に突出する３つの突出部を備える点で、実施形態１の回転部材１０Ｂと共通している。しかし、本実施形態ではリング状の基部には凸部であるフィン３０が付設され、リング状の基部と突出部を接続する接続部には、回転部材１０Ｈと回転部材１０Ｊに囲まれた空間から空気を排出するための排出開口３１が設けられている。

図１４（ａ）に、回転部材１０Ｈを蛍光体側集光レンズ１０６の側から見た平面図を、図１４（ｂ）に回転軸ＲＡと直交する方向から見た側面図を、図１４（ｃ）に図１４（ａ）に示すＣ１６−Ｃ１７線に沿って切った断面図を示す。
図１４（ａ）に示すように、フィン３０は、モータ１２１で回転体を回転方向ｒｏｔに回転させる時に、回転体の外周に向かう空気流（図中に示す矢印 ＡｉｒＦｌｏｗ）を誘起する形状を備えている。フィン３０は、回転周方向に沿って均等な間隔で複数配置すると回転時に効率よく安定的に空気流を誘起でき、乱流の発生が抑制され、騒音を低下させるのに有利である。

フィン３０により誘起された空気流は、図１３や図１４（ａ）に示すように、接続部が存在しない部分を通る経路と、接続部に設けられた排出開口３１を通る経路により、回転部材１０Ｈと回転部材１０Ｊに挟まれた空間から外部に排出される。

一方、図１３に示すように、回転部材１０Ｊのリング状の基部には、回転部材１０Ｈと回転部材１０Ｊに挟まれた空間に空気を導入する導入開口３２が設けられている。導入開口３２の形状や配置には種々のバリエーションが可能であるが、３つの例を図１５（ａ）、図１５（ｂ）、図１５（ｃ）に示す。これらの図は、いずれも蛍光体側集光レンズ１０６の側から見た平面図である。リング状の基部ＣＳに設けられた導入開口３２の形状は、図１５（ａ）に示す円形や、図１５（ｂ）に示す台形、図１５（ｃ）に示す曲線形状をはじめ、種々の形状が有り得るが、複数の開口を回転周方向に沿って均等な間隔で配置すると効率よく空気を導入でき、乱流の発生が抑制され、騒音を低下させるのに有利である。尚、図１５（ｃ）に示す導入開口３２の曲線形状は、回転軸ＲＡから遠ざかるにつれ回転体の回転方向ｒｏｔに沿って曲がって伸びる流線形状であるということもでき、特に乱流の発生が小さい。

尚、上記実施形態では、導入開口、排出開口、およびフィンを設けたが、これら全てを併用しなくとも、これらのうち一部だけを設けることも可能である。例えば、第１回転部材の基部と第２回転部材の基部の両方に開口だけを設けてもよい。また、導入開口とフィンを併用する場合に、これらは別の回転部材に設けなくとも、同一の回転部材に設けてもよい。
また、上記実施形態とは気流の向きが逆方向になる構成も可能である。すなわち、接続部が存在しない部分あるいは接続部に設けられた開口から回転部材１０Ｈと回転部材１０Ｊの間の空間に空気を導入し、リング状の基部に設けた開口から空気を排出してもよい。

本実施形態の光源装置が備える回転体は、放熱面積が大きいだけでなく、回転部材１０Ｈと回転部材１０Ｊに挟まれた空間に空気流を誘起させることができるため、大きな冷却効果を得ることができる。このため、各々の突出部に配置された蛍光体の温度上昇を極めて効果的に抑制することができる。回転体が導入開口、排出開口、フィンの中の少なくともいずれかを備える本実施形態の光源装置は、蛍光体の効率が大きく低下しない温度範囲で動作可能であり、高効率かつ長寿命である。かかる光源装置を備えた本実施形態の投射型表示装置は、低消費電力で高輝度という特徴を備える。

［実施形態７］
実施形態７にかかる光源装置は、フィン及び開口の配置が実施形態６とは異なる。図１６（ａ）に示すのは、所定間隔を隔てて固定された回転部材１０Ｌと回転部材１０Ｍを備えた実施形態７に係る回転体ユニットを、回転軸ＲＡに沿って切断した断面図である。実施形態６では、２つの回転部材に挟まれた空間内にフィンを配置し、この空間内に空気流を発生させたが、実施形態７では蛍光体側集光レンズ１０６側に突出した板状のフィン３３を回転部材１０Ｌに設け、回転体の回転に伴いフィン３３が誘起する空気流を導入開口３４を介して回転部材１０Ｌと回転部材１０Ｍの間の空間に導入する。

図１６（ｂ）に、回転部材１０Ｌを蛍光体側集光レンズ１０６の側から見た平面図を、図１６（ｃ）に回転部材１０Ｌの斜視図を、図１６（ｄ）に図１６（ｂ）に示すＣ２０−Ｃ２１線に沿って切った断面図を示す。
本実施形態の回転部材１０Ｌは、回転軸ＲＡを中心とするリング状の基部と、リング状の基部から放射状に突出する３つの突出部を備え、リング状の基部に開口を備える点で、実施形態６の回転部材１０Ｊと共通している。しかし、本実施形態のリング状の基部には、蛍光体側集光レンズ１０６側に突出した板状のフィン３３が開口に隣接して設けられている。

図１６（ａ）〜図１６（ｄ）に示すように、フィン３３は、モータ１２１で回転体を回転方向ｒｏｔに回転させると、回転部材１０Ｌと回転部材１０Ｍの間の空間に、導入開口３４から空気流（図中に示す矢印 ＡｉｒＦｌｏｗ）を取り込むような形状を備えている。フィン３３は、回転周方向に沿って均等な間隔で複数配置すると回転時に効率よく安定的に空気流を導入でき、乱流の発生が抑制され、騒音を低下させるのに有利である。

フィン３３により導入された空気流（ＡｉｒＦｌｏｗ）は、図１６（ａ）に示すように、接続部が存在しない部分を通る経路と、回転部材１０Ｍに設けられた排出開口３５を通る経路により、回転部材１０Ｌと回転部材１０Ｍに挟まれた空間から外部に排出される。

図１７（ａ）に、回転部材１０Ｍを蛍光体側集光レンズ１０６の側から見た平面図を、図１７（ｂ）に図１７（ａ）に示すＣ１８−Ｃ１９線に沿って切った断面図を示す。これらの図に示されるように、回転部材１０Ｍのリング状の基部には、回転部材１０Ｌと回転部材１０Ｍに挟まれた空間から空気を排出する排出開口３５が設けられている。排出開口３５の形状や配置には、図１７（ａ）に示す円形の他に、台形、曲線形状をはじめ、種々の形状が有り得るが、複数の開口を回転周方向に沿って均等な間隔で配置すると効率よく空気を排出でき、乱流の発生が抑制され、騒音を低下させるのに有利である。
尚、本実施形態では、導入開口、排出開口、およびフィンを設けたが、これら全てを併用しなくとも、例えば導入開口とフィンだけを設けてもよい。

本実施形態の光源装置が備える回転体は、放熱面積が大きいだけでなく、回転部材１０Ｌと回転部材１０Ｍに挟まれた空間に空気流を積極的に導入することができ、実施例６よりも空気流の流量を大きくすることが容易で、さらに大きな冷却効果を得ることができる。このため、各々の突出部に配置された蛍光体の温度上昇を極めて効果的に抑制することができる。本実施形態の光源装置は、蛍光体の効率が大きく低下しない温度範囲で動作可能であり、高効率かつ長寿命である。かかる光源装置を備えた本実施形態の投射型表示装置は、低消費電力で高輝度という特徴を備える。

［その他の実施形態］
回転体において蛍光面の下地となる部分や反射面は、すでに述べたように光利用効率を向上するために鏡面加工すると良いが、それ以外の部分の表面は、微小な凹凸をつけた粗し酸化膜（自然色）や黒色の粗し酸化膜とすることができ、表面積の増加による放熱効率の更なる向上を図ることができる。
また、回転体に設ける蛍光体は、実施形態１で例示したＲ、Ｂ、Ｙの三色に限られるわけではなく、種類や色数の変更が可能である。

また、光源装置の構成において、励起光源、レンズ、ダイクロイックミラー等の光学素子の種類や配置方法は図１あるいは図６の例に限られるわけではなく、本発明の基本思想から逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
また、投射型表示装置の構成において、各種レンズ、光変調素子、等の種類や配置方法は図１あるいは図６の例に限られるわけではなく、本発明の基本思想から逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

１０Ａ、１０Ｂ・・・回転部材／１０ＡＳ、１０ＢＳ・・・被照射面／２０・・・取り付けハブ／２１・・・押さえ板／２２、２２Ｂ・・・接続部／１０３・・・励起光源側集光レンズ／１０５・・・偏光ビームスプリッタ／１０６・・・蛍光体側集光レンズ／１０７・・・１／４波長板／１０９・・・集光レンズ／１１０・・・リレーレンズ／１２０・・・回転体ユニット／１２１・・・モータ／１２２・・・回転軸／１３０・・・色選択ホイール／１４０・・・ライトトンネル／１５０・・・照明レンズ／１６０・・・光変調デバイス／１７１、１７２・・・プリズム／１８０・・・投射レンズ／１９０・・・投影スクリーン／２００・・・励起光源ユニット／２０１・・・青色レーザ光源／２０２・・・コリメートレンズ／４００・・・光源装置／４０１・・・光源装置／８１０・・・リレーレンズ／８２０・・・第一レンズアレイ／８３０・・・第二レンズアレイ／８４０・・・偏光変換素子／８５０・・・重畳レンズ／８６０、８６１・・・ダイクロイックミラー／８６２、８６３、８６４・・・反射ミラー／８７０・・・クロスダイクロイックプリズム／８８１・・・Ｒ用レンズ／８８２・・・Ｒ用透過型液晶パネル／８８３・・・Ｇ用レンズ／８８４・・・Ｇ用透過型液晶パネル／８８５・・・Ｂ用レンズ／８８６・・・Ｂ用透過型液晶パネル／８９０・・・投射レンズ／８９１・・・投影スクリーン／ａ１、ａ２、ａ３・・・突出部／ｂ１、ｂ２、ｂ３・・・突出部／ＲＡ・・・回転軸／ＳＰ・・・スペーサ

Claims (9)

1. 回転軸を中心に回転可能に支持された回転体と、
   蛍光体と、
   励起光を出力する励起光源と、
   前記励起光を前記蛍光体に集光する集光素子と、を備え、
   前記回転体は、前記回転軸の軸方向に沿って配置された第１回転部材と第２回転部材を備えており、
   前記第１回転部材は、前記集光素子が配置された側からの平面視で前記回転軸の側に配置された第１基部と、前記回転軸の軸方向と直交する方向に放射状に突出する複数の第１突出部とを有し、
   前記第２回転部材は、前記集光素子が配置された側からの平面視で前記回転軸の側に配置された第２基部と、前記回転軸の軸方向と直交する方向に放射状に突出する複数の第２突出部と、前記複数の第２突出部の各々と前記第２基部とが前記回転軸の軸方向に沿って見て所定の距離だけ離間するように前記複数の第２突出部の各々と前記第２基部とを接続する接続部とを有し、
   前記回転体が回転した時に、前記集光素子の光軸上に前記複数の第１突出部のいずれかと前記複数の第２突出部のいずれかが交互に配置されるように、前記第１突出部と前記第２突出部は前記回転体の回転周方向に沿って配置され、
   前記蛍光体は、前記複数の第１突出部の少なくとも一部と前記複数の第２突出部の少なくとも一部の、前記集光素子から見える側に付設されており、
   前記第１回転部材の前記第１基部と前記第２回転部材の前記第２基部は、前記回転軸の軸方向に沿って見て所定距離を隔てて配置されている、
   ことを特徴とする光源装置。
2. 前記複数の第１突出部の各々は、前記回転体の回転周方向に沿って等間隔に配置され、
   前記複数の第２突出部の各々は、前記回転体の回転周方向に沿って等間隔に配置されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記回転体は、前記集光素子が配置された側からの平面視で前記回転軸の側に配置された第３基部と、前記第３基部から前記回転軸の軸方向と直交する方向に放射状に突出する複数の第３突出部とを有する第３回転部材を更に有し、
   前記第３回転部材は、前記回転軸の軸方向に沿って見て、前記第１回転部材と前記第２回転部材の間に配置され、
   前記蛍光体は、前記複数の第３突出部の少なくとも一部の前記集光素子から見える側に更に付設されており、
   前記第３回転部材の前記第３基部は、前記回転軸の軸方向に沿って見て前記第１回転部材の前記第１基部と前記第２回転部材の前記第２基部のいずれとも離間するように配置されている、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の光源装置。
4. 前記第１基部および／または前記第２基部には、開口が設けられている、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のうちの何れか１項に記載の光源装置。
5. 前記第１基部および／または前記第２基部には、前記回転体の回転により空気流を発生させるフィンが設けられている、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のうちの何れか１項に記載の光源装置。
6. 前記接続部には、開口が設けられている、
   ことを特徴とする請求項１乃至５のうちの何れか１項に記載の光源装置。
7. 前記回転体は回転時に、前記第１基部および／または前記第２基部に設けられたフィンにより空気流を発生させ、前記第１基部および／または前記第２基部に設けられた開口から前記第１基部と前記第２基部に挟まれた空間に空気を導入し、前記第１基部と前記第２基部の隙間および前記接続部に設けられた開口から空気を排出する、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のうちの何れか１項に記載の光源装置。
8. 前記回転体は回転時に、前記第１基部または前記第２基部の一方に設けられたフィンにより空気流を発生させ、前記第１基部または前記第２基部の前記一方に設けられた開口から前記第１基部と前記第２基部に挟まれた空間に空気を導入し、前記第１基部または前記第２基部の前記一方とは異なる他方に設けられた開口および前記第１基部と前記第２基部の隙間から空気を排出する、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のうちの何れか１項に記載の光源装置。
9. 請求項１乃至８のうちの何れか１項に記載の光源装置と、
   光変調素子と、投射レンズと、を備える、
   ことを特徴とする投射型表示装置。

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