JP2023016358A - 蛍光体ホイール、光源装置および投写型映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安価に冷却性能を向上させる。【解決手段】本開示の蛍光体ホイールは、第１主面、および第１主面と反対側の第２主面を有し、金属材料から成る第１の基板と、第１の基板の第１主面に設けられる蛍光体リングと、第１の基板の第２主面に配置される第３主面、および第３主面と反対側の第４主面を有し、金属材料から成る第２の基板と、第２の基板の第４主面に形成される複数の放熱フィンと、を備え、第１の基板の第２主面と第２の基板の第３主面は、ロウ付けによって結合されている。【選択図】図６

Description

本開示は、蛍光体ホイール、光源装置および投写型映像表示装置に関する。

特許文献１には、蛍光体層を効果的に冷却する蛍光体ホイールが開示されている。特許文献１に記載の蛍光体ホイールは、第１主面、第２主面及び開口部を有する基板と、第１主面に設けられた蛍光体層と、第２主面に設けられたフィンと、を備える。フィンは、蛍光体層よりも基板の中心寄りに位置し、開口部は、基板の中心から基板の外周へ向かう方向において、蛍光体層とフィンとの間に位置する。

特許文献２には、蛍光体デバイスを備えた光源装置が開示されている。特許文献２に記載の光源装置は、所定の波長帯域の励起光を放射する励起光源と、励起光を受けて蛍光を発光する無機バインダ蛍光体層と、無機バインダ蛍光体層上に形成された所望の波長の光を反射する薄膜と、を備える。

特許第６７４５４８６号明細書 特開２０１７－７２６７３号公報

しかしながら、特許文献１及び２では、安価に冷却性能を向上させるという点において未だ改善の余地がある。

本開示は、安価に冷却性能を向上させることが可能な蛍光体ホイール、光源装置および投写型映像表示装置を提供することを目的とする。

本開示の一態様の蛍光体ホイールは、第１主面、および第１主面と反対側の第２主面を有し、金属材料から成る第１の基板と、第１の基板の第１主面に設けられる蛍光体リングと、第１の基板の第２主面に配置される第３主面、および第３主面と反対側の第４主面を有し、金属材料から成る第２の基板と、第２の基板の第４主面に形成される複数の放熱フィンと、を備え、第１の基板の第２主面と第２の基板の第３主面は、ロウ付けによって結合されている。

本開示の一態様の光源装置は、前記態様の蛍光体ホイールを備える。

本開示の一態様の投写型映像表示装置は、前記態様の光源装置を備える。

本開示は、安価に冷却性能を向上させる蛍光体ホイール、光源装置および投写型映像表示装置を提供することができる。

実施の形態１の投写型映像表示装置の一例の概略構成図 レーザダイオードユニットの一例の模式図 レーザダイオードユニットの一例の模式図 部分反射ミラーの一例を示す模式図 レーザダイオードユニットの出射光の光路を説明するための模式図 蛍光体ホイールを第１の基板側から見た模式図 蛍光体ホイールを第２の基板側から見た模式図 蛍光体ホイールの概略部分断面図 蛍光体ホイールを第２の基板側から見た概略透視図 蛍光体ホイールの第２の基板側の構成を示す模式図 変形例の蛍光体ホイールを第２の基板側から見た概略透視図 変形例の蛍光体ホイールを第２の基板側から見た概略透視図 第１の基板とモータとの取り付けを説明するための模式図 第１の基板とモータとの取り付けを説明するための模式図

（本開示に至った経緯）
投写型映像表示装置の光源は、寿命、環境問題の点から従来の放電ランプからＬＥＤ又はレーザへと移行しつつある。ＬＥＤにおいては、発光角が大きいうえに発光部大きくなるほど光の広がりが大きくなる。このため、投写型映像表示装置としては、発光部の大きさ、光の広がり角の制限があり、ＬＥＤでは投写型映像表示装置の光出力を高く得ることができない。一方、レーザは光の広がりが小さく、多数のレーザを合成して高出力化が可能である。このため、投写型映像表示装置の光源としてレーザを用いることが主流になっている。また、高出力の青色の波長のレーザを光源として用いる場合、白色光を得るために、レーザを励起光として黄色光を発する蛍光体が用いられている。

蛍光体においては、励起光のエネルギーによって熱が発生する。この熱によって蛍光体の温度が上昇し、蛍光効率が下がる温度消光が発生する。これを解決するため、金属円板に円環状の蛍光体を設け、金属円板を回転させることによって温度を低減している。

一方で、さらなる高輝度化を実現するために、レーザの高出力化が求められている。これに伴い、蛍光体を冷却する冷却性能を向上させるための構造が検討されている。例えば、蛍光体が設けられた金属円板に冷却フィンを導入することや、金属円板に切削部材フィンを一体化することによって冷却性能の向上を試みている。

特許文献１に記載の蛍光体ホイールでは、基板の第１主面に蛍光体層が設けられ、基板の第２主面にファン部材が取り付けられている。ファン部材は、基板とは別部材で構成されており、複数のフィンを有する。ファン部材は、モータによって基板と一体で回転され、複数のフィンのそれぞれは、基板の回転に応じて当該フィンよりも外側（遠心方向）に風を送っている。複数のフィンによって外向きに生じる風は、基板の第１主面と第２主面とを貫通する複数の開口を通じて蛍光体層に向かって流れ、蛍光体層を冷却する。しかしながら、特許文献１に記載の蛍光体ホイールは、冷却性能の向上といった点で未だ改善の余地がある。

特許文献２に記載の光源装置では、蛍光体層の熱を放熱するための冷却手段として、放熱体やヒートシンク等が用いられている。しかしながら、特許文献２に記載の光源装置では、放熱体やヒートシンクを取り付けることによって重量が増えるため、十分な駆動力を有するモータなどが要求される。このため、モータなどの部品の大型化に伴う高コスト化及び／又は騒音の発生などの問題が生じる。また、基板とヒートシンクとの間にグリスなどの熱伝導材を塗布する場合、高温での使用や高速回転により、グリスが軟化したり、飛散したりして信頼性を保証できない。

そこで、本発明者らは、これらの課題を解決するため、安価に冷却性能を向上させることが可能な蛍光体ホイールを検討した。そして、本発明者らは、蛍光体リングが設けられた第１の基板と、複数の放熱フィンが設けられた第２の基板と、をロウ付けによって結合した蛍光体ホイールを見出し、本開示に至った。

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、添付図面及び以下の説明は、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．投写型映像表示装置の構成]
図１は実施の形態１の投写型映像表示装置１００の一例を示す概略構成図である。図１に示すように、投写型映像表示装置１００は、光源装置２００と、照明光学系３００と、を備える。

本実施の形態では、光源装置２００は、レーザダイオードユニット１０１ａ，１０１ｂ、部分反射ミラー１０２、レンズ１０３，１０８，１１０，１１２，１１３、ミラー１０４，１０９，１１４、拡散板１０５，１１５、コンデンサレンズ１０６，１１６，１１７、ダイクロイックミラー１０７および蛍光体ホイール１１８、モータ１１９を備える。照明光学系３００は、ロッドインテグレータ１１１、リレーレンズ１２０，１２１、ミラー１２２、フィールドレンズ１２３、全反射プリズム１２４、カラープリズムユニット１２９、画像形成素子（ＤＭＤ：Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）１３５Ｒ，１３５Ｇ，１３５Ｂおよび投写レンズ１３６を備える。なお、ここで示す光源装置２００及び照明光学系３００の構成は例示であって、これらの要素に限定されない。

まず、光源装置２００について説明する。

光源装置２００において、レーザダイオードユニット１０１ａ，１０１ｂは光源として用いられる。図２Ａ及び図２Ｂは、それぞれ、レーザダイオードユニットの１０１ａ，１０１ｂの一例の模式図である。図２Ａ及び図２Ｂに示すように、複数のレーザ光源１０Ａ，１０Ｂを備える。複数のレーザ光源１０Ａ，１０Ｂは、それぞれ、複数の青色レーザダイオード（図示なし）と、複数の青色レーザダイオードの出射面側に配置される複数のコリメートレンズ１１と、を有する。複数のコリメートレンズ１１は、複数の青色レーザダイオードの出射する光の光軸上に配置されている。本実施形態では、レーザダイオードユニット１０１ａには３つのレーザ光源１０Ａが並べて配置され、レーザダイオードユニット１０１ｂには、３つのレーザ光源１０Ｂが並べて配置されている。

レーザダイオードユニット１０１ａ，１０１ｂは、例えば、４５６ｎｍを中心波長とした青色の光を出射する。レーザダイオードユニット１０１ａ，１０１ｂを出射した光は、部分反射ミラー１０２に入射する。部分反射ミラー１０２は、部分的に青波長の光を一定量反射する特性を持つミラーである。

図３は、部分反射ミラー１０２の一例の模式図である。図３に示すように、部分反射ミラー１０２は、青色光を反射する複数の反射部１２と、青色光を透過する複数の透過部１３と、を有する。複数の反射部１２及び複数の透過部１３は、それぞれ、長手方向を有する矩形形状を有する。複数の反射部１２及び複数の透過部１３は、交互に配置されている。複数の反射部１２は、それぞれ、青波長を一定量反射する特性を有する。即ち、複数の反射部１２において、入射した青色光の一部は反射され、入射した青色光の一部は透過する。

レーザダイオードユニット１０１ａ，１０１ｂから出射した青色光は、部分反射ミラー１０２に入射する。部分反射ミラー１０２は、青色光を選択的に反射及び透過する。

図４は、レーザダイオードユニット１０１ａ，１０１ｂの出射光の光路を説明するための模式図である。図４に示すように、レーザダイオードユニット１０１ａから出射した光は、＋Ｘ方向に進み、部分反射ミラー１０２の複数の反射部１２に入射する。複数の反射部１２において、レーザダイオードユニット１０１ａから出射した光の一部は＋Ｙ方向に反射され、残りの光は＋Ｘ方向に透過する。レーザダイオードユニット１０１ｂから出射した光は、＋Ｙ方向に進み、部分反射ミラー１０２の複数の透過部１３に入射する。複数の透過部１３において、レーザダイオードユニット１０１ｂから出射したすべての光が＋Ｙ方向に透過する。このようにして、＋Ｙ方向に多くの光が導かれる。

図１に戻って、部分反射ミラー１０２において、＋Ｘ方向に出射された青色光は、レンズ１０３で集光され、ミラー１０４で反射された後、拡散板１０５に集光される。拡散板１０５に集光された青色光はコンデンサレンズ１０６に入射し、略平行光となってダイクロイックミラー１０７に入射する。ダイクロイックミラー１０７は青色光を透過し、それ以外の色光を反射する特性を有する。ダイクロイックミラー１０７を透過した青色光はレンズ１０８、ミラー１０９及びレンズ１１０を通過し、照明光学系３００のロッドインテグレータ１１１の入射面に集光される。

部分反射ミラー１０２において、＋Ｙ方向に出射された青色光は、ミラー１１４を挟んでアフォーカル系を構成するレンズ１１２，１１３で収束され、拡散板１１５に入射する。青色光は、拡散板１１５で拡散された後、ダイクロイックミラー１０７を透過する。ダイクロイックミラー１０７を透過した青色光は、コンデンサレンズ１１６，１１７を通過し、蛍光体ホイール１１８に入射する。

蛍光体ホイール１１８は、蛍光体層が設けられて構成される。蛍光体ホイール１１８は、モータ１１９を有する。蛍光体ホイール１１８は、モータ１１９によって回転する。蛍光体層は、例えば、青色光により励起され、緑色および赤色の波長成分を含む黄色光を発光するＹＡＧ蛍光体が塗布されて形成される。蛍光体ホイール１１８の蛍光体層で略結像された光は、黄色の光となって反射する。蛍光体ホイール１１８の詳細な構成については後述する。

蛍光体ホイール１１８で反射された黄色光（蛍光光）は、コンデンサレンズ１１７，１１６を通過し、ダイクロイックミラー１０７に入射する。黄色光は、ダイクロイックミラー１０７で反射され、青色光と同様にレンズ１０８、ミラー１０９、レンズ１１０を通過し、照明光学系３００のロッドインテグレータ１１１の入射面に集光される。

光源装置２００においては、青色光と黄色光とがロッドインテグレータ１１１の入射面に集光される際に、青色光と黄色光（蛍光光）が重畳する。これにより、白色光が形成される。

次に、照明光学系３００について説明する。

照明光学系３００において、ロッドインテグレータ１１１は、ガラスなどの透明部材により構成される。ロッドインテグレータ１１１は、入射する光を内部で複数回反射させることにより、強度分布を均一化した光を生成する。ロッドインテグレータ１１１は、中実のロッドであってもよく、または、内壁がミラー面により構成される中空のロッドであってもよい。

ロッドインテグレータ１１１からの出射光（白色光）は、リレーレンズ１２０、１２１を通過し、折り返しミラー１２２で反射された後、フィールドレンズ１２３を通過し、全反射プリズム１２４に入射する。全反射プリズム１２４は、第１のプリズム１２５と、第２のプリズム１２６と、を有する。第１のプリズム１２５と第２のプリズム１２６との間には、間隙が設けられている。第１のプリズム１２５及び第２のプリズム１２６は、例えば、略三角柱形状を有する。全反射プリズム１２４は、入射した白色光を内部全反射させて、カラープリズムユニット１２９に向けて出射する。具体的には、全反射プリズム１２４に入射した光は、第１面１２７で全反射された後、第２面１２８を通過してカラープリズムユニット１２９に入射する。

カラープリズムユニット１２９は、青色光を反射する特性を備えた第１ダイクロイックミラー面１３０を備えた第１のプリズム１３１と、赤色光を反射する特性を備えた第２ダイクロイックミラー面１３２を備えた第２のプリズム１３３と、第３のプリズム１３４と、を備える。第１のプリズム１３１、第２のプリズム１３３及び第３にプリズム１３４は、接着固定されている。各プリズムの端面には、画像形成素子（ＤＭＤ：Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）１３５Ｒ，１３５Ｇ，１３５Ｂが配置されている。ＤＭＤ１３５Ｒ，１３５Ｇ，１３５Ｂは、複数の微少ミラーが２次元的に配置されて構成されており、外部からの映像信号に合わせて、その倒れ方向が２方向に制御される。ＯＮ信号時の倒れ角で反射光は、カラープリズムユニット１２９に対して入射角０°で戻り、ＯＦＦ信号時は大きな角度を持って再度入射する。ＤＭＤ１３５Ｂは青光変調用，ＤＭＤ１３５Ｒは赤光変調用，ＤＭＤ１３５Ｇは緑光変調用である。

ＤＭＤ１３５Ｒ，１３５Ｇ，１３５Ｂのそれぞれの微小ミラーは、基本的に１画素に相当する。ＤＭＤ１３５Ｒ，１３５Ｇ，１３５Ｂは、各種制御信号に基づいて、それぞれの微小ミラーの角度を変更することにより、ＤＭＤ１３５Ｒ，１３５Ｇ，１３５Ｂで反射した光を、投写レンズ１３６に向けるか否かを切り替える。具体的には、ＤＭＤ１３５Ｒ，１３５Ｇ，１３５Ｂでそれぞれの各画素において白表示モードの光は、再度カラープリズムユニット１２９に戻り、全反射プリズム１２４の第１のプリズム１２５、第２のプリズム１２６を透過して投写レンズ１３６に入射し、スクリーンに照射される。このようにしてカラー表示を実現する。ＤＭＤ１３５Ｒ，１３５Ｇ，１３５ＢでのＯＦＦ光の光路についてはここでは詳細を割愛するが、投写レンズ１３６に入射しない様に制御されるため、スクリーン上では黒表示となる。

[１－２．蛍光体ホイールの構成]
図５Ａは蛍光体ホイール１１８を第１の基板１４側から見た模式図であり、図５Ｂは蛍光体ホイール１１８を第２の基板１６側から見た模式図である。図６は蛍光体ホイール１１８の概略部分断面図である。図５Ａ－図６に示すように、蛍光体ホイール１１８は、第１の基板１４と、蛍光体リング１５と、第２の基板１６と、複数の放熱フィン１７と、を備える。蛍光体ホイール１１８においては、蛍光体リング１５が第１の基板１４に設けられ、複数の放熱フィン１７が第２の基板１６に設けられている。第１の基板１４と第２の基板１６とは、ロウ付けによって結合されている。

また、蛍光体ホイール１１８は、モータ１１９を備え、モータ１１９によって回転させられる。蛍光体は励起光を受けて蛍光光を発するが、その際エネルギーのおよそ半分は熱になってしまう。急激な発熱による焼損を抑制するために、蛍光体ホイール１１８を回転させることで励起光の集光を受けても、温度上昇を抑えて、長期間、効率良く蛍光光（この例では黄色光）への変換を可能としている。

第１の基板１４は、第１主面ＰＳ１、および第１主面ＰＳ１と反対側の第２主面ＰＳ２を有し、金属材料から成る。第１の基板１４は、第１主面ＰＳ１側から見て外径Ｄ１の円形状を有する金属円板である。「第１主面ＰＳ１側から見て」とは、第１の基板１４の厚み方向、即ち、第１主面ＰＳ１から第２主面ＰＳ２に向かう方向に見ることを意味する。具体的には、第１の基板１４を構成する金属材料は、放熱性の優れた金属材料である。第１の基板１４を構成する金属材料としては、例えば、アルミニウム材（純アルミニウム系等）を用いることができる。

第１主面ＰＳ１側から見て、第１の基板１４の中央には、第１の孔１５ａが設けられている。第１の孔１５ａは、第１主面ＰＳ１側から見て、直径Ｄ２を有する円形の孔である。第１の孔１５ａの中心は、第１の基板１４の中心と一致する。第１の孔１５ａには、モータ１１９が取り付けられている。モータ１１９は取り付け部１８を有する。取り付け部１８は、円柱形状を有し、回転軸としても機能する。取り付け部１８が第１の孔１５ａに挿入されることによって、モータ１１９が第１の基板１４に取り付けられる。

また、第１の基板１４の第１主面ＰＳ１には、円環状の固定フランジ１９が設けられている。固定フランジ１９とモータ１１９は、例えば、ねじによって固定されている。具体的には、モータ１１９は、第１の基板１４の第２主面ＰＳ２に配置されるモータフランジ２１を有している。第１の基板１４は、固定フランジ１９とモータフランジ２１とに挟まれた状態となっている。固定フランジ１９及び第１の基板１４には、貫通孔が設けられており、モータフランジ２１にはねじ孔が設けられている。固定用のねじが固定フランジ１９及び第１の基板１４の貫通孔を通り、モータフランジ２１のねじ孔に螺合する。これにより、モータ１１９を第１の基板１４に取り付けている。

モータ１１９の取り付け部１８の外周、固定フランジ１９の内周及び第１の基板１４の内周２２は、機械公差が小さく、ほぼ隙間なく接触している。なお、第１の基板１４の内周２２とは、第１の孔１５ａを画定する内壁を意味する。言い換えると、取り付け部１８の外径、固定フランジ１９の内径および第１の基板１４の内径（第１の孔１５ａの直径Ｄ２）は、機械公差の小さいはめあい寸法になっている。

蛍光体リング１５は、第１の基板１４の第１主面ＰＳ１に設けられている。蛍光体リング１５は、例えば、青色光により励起され、緑色および赤色の波長成分を含む黄色光を発光するＹＡＧ蛍光体で形成されている。例えば、蛍光体リング１５は、反射特性を有する材料（例えば、酸化チタン等）を含有する接着剤で第１の基板１４に固着されている。第１の基板１４を第１主面ＰＳ１側から見て、蛍光体リング１５は、円環形状を有する。第１主面ＰＳ１側から見て、蛍光体リング１５の中心と第１の基板１４の中心は略一致する。第１主面ＰＳ１側から見て、蛍光体リング１５は、第１の基板１４において中央よりも外周側に形成されている。具体的には、蛍光体リング１５は第１の基板１４の外周に沿って形成されている。本実施形態では、蛍光体リング１５は、第１の基板１４の外周からやや内側に形成されている。

第２の基板１６は、第３主面ＰＳ３、および第３主面ＰＳ３と反対側の第４主面ＰＳ４を有し、金属材料から成る。第２の基板１６は、第１の基板１４に重ねて配置される。第３主面ＰＳ３は、第１の基板１４の第２主面ＰＳ２に配置される。第２の基板１６は、第４主面ＰＳ４側から見て外径Ｄ３の円形状を有する金属の板状部材である。「第４主面ＰＳ４側から見て」とは、第２の基板１６の厚み方向、即ち、第４主面ＰＳ４から第３主面ＰＳ３に向かう方向に見ることを意味する。具体的には、第２の基板１６は、放熱性の優れた金属材料から成る円板である。第２の基板１６の外径Ｄ３は、第１の基板１４の外径Ｄ１と等しい。

好ましくは、第２の基板１６を構成する金属材料の熱膨張率は、第１の基板１４を構成する金属材料の熱膨張率と等しい。より好ましくは、第２の基板１６を構成する金属材料は、第１の基板１４を構成する金属材料と同じである。このような構成により、第１の基板１４の熱を第２の基板１６に伝達しやすくなる。

第４主面ＰＳ４側から見て、第２の基板１６の中央には、第２の孔１６ａが設けられている。第２の孔１６ａは、第４主面ＰＳ４側から見て、直径Ｄ４を有する円形の孔である。第２の孔１６ａの中心は、第２の基板１６の中心と一致する。第２の孔１６ａの直径Ｄ４は、第１の孔１５ａの直径Ｄ２よりも大きい。また、第４主面ＰＳ４側から見て、第２の孔１６ａの直径Ｄ４は、第３主面ＰＳ３におけるモータ１１９の外形寸法よりも大きい。

第２の孔１６ａの直径Ｄ４は、モータ１１９のモータフランジ２１の外径よりも大きい。これにより、モータフランジ２１の外周２１ａと第２の基板１６の内周２３とが離れており、第２の基板１６は、モータ１１９に接触しない状態となる。モータ１１９は、第２の基板１６に接触せずに、第１の基板１４に接続された状態となるため、モータ１１９の回転を第１の基板１４に効率良く伝えることができる。また、ロウ付けする際に、ロウ材２０が第１の基板１４と第２の基板１６との間から溢れた場合に、第２の基板１６の内周２３とモータフランジ２１の外周２１ａとの間に隙間があることで、溢れたロウ材２０が流れ込むスペースを提供できる。これにより、ロウ材２０がモータ１１９の取り付けに影響を与えることを抑制することができる。

複数の放熱フィン１７は、第２の基板１６の第４主面ＰＳ４に形成されている。複数の放熱フィン１７は、第２の基板１６と一体で形成されており、第４主面ＰＳ４と交差する方向に屈曲している。具体的には、複数の放熱フィン１７は、第２の基板１６を切り起こして形成されている。複数の放熱フィン１７は、それぞれ、第４主面ＰＳ４に対して交差する方向に形成された板状部材である。本実施の形態では、複数の放熱フィン１７のそれぞれは、第４主面ＰＳ４と直交する方向に延びる略矩形状の板状部材で形成されている。また、複数の放熱フィン１７は、第２の基板１６の外周の内側で等間隔に配置されている。

複数の放熱フィン１７が第２の基板１６を切り起こして形成されることによって、複数の放熱フィン１７と隣接する位置に矩形状の開口１７ａが設けられる。開口１７ａからは、第１の基板１４の第２主面ＰＳ２が露出している。

複数の放熱フィン１７は、モータ１１９の回転によって第１の基板１４と共に第２の基板１６が回転することによって、風を生じさせ、蛍光体リング１５で発生した熱を放熱する。具体的には、蛍光体リング１５で生じた熱は、第１の基板１４を介して第２の基板１６に伝導する。複数の放熱フィン１７は、第２の基板１６の熱を風によって放熱することによって、蛍光体リング１５で生じた熱を放熱している。

図７は、蛍光体ホイール１１８を第２の基板１６側から見た概略透視図である。図７に示すように、複数の放熱フィン１７の少なくとも一部は、第２の基板１６の第４主面ＰＳ４側から見て蛍光体リング１５と重なる位置に形成されている。具体的には、第４主面ＰＳ４側から見て、複数の放熱フィン１７は、第２の基板１６の外周に沿って円環状に配置されている。これにより、蛍光体リング１５から生じた熱を放熱しやすい。具体的には、蛍光体リング１５からの熱を温度の高いまま複数の放熱フィン１７に伝えて、冷媒である空気との温度差を大きくすることで放熱性能が向上する。

また、第４主面ＰＳ４側から見て、複数の開口１７ａは、蛍光体リング１５と重なる位置に形成されている。これにより、蛍光体リング１５が位置する第１の基板１４の第１主面ＰＳ１と反対側の第２主面ＰＳ２が、複数の開口１７ａから露出する。複数の開口１７ａから露出した第１の基板１４の第２主面ＰＳ２から蛍光体リング１５で生じた熱を放熱することができる。これにより、第２の基板１６が存在する部分よりも、放熱性能を向上させることができる。

第１の基板１４と第２の基板１６とは、ロウ付けによって結合されている。具体的には、第１の基板１４の第２主面ＰＳ２と第２の基板１６の第３主面ＰＳ３とが、ロウ付けによって結合されている。「ロウ付け」とは、接合する部材よりも融点の低いロウ材を溶かして接着剤として用いることにより、複数の部材を接合させることを意味する。このように、第１の基板１４と第２の基板１６とがロウ付け加工されていることによって、モータ１１９により第１の基板１４が回転すると、第２の基板１６も回転する。

第１の基板１４の第２主面ＰＳ２と第２の基板１６の第３主面ＰＳ３とは、ロウ材２０によって結合されている。ロウ材２０としては、第１の基板１４及び第２の基板１６を構成する金属材料よりも融点が低く、高い熱伝導率を有する金属材料が用いられる。ロウ材２０は、ＡＬ－Ｓｉ合金などを用いることができる。なお、クラッド材はブレージングシートとしてＪＩＳＺ３２６３：２００２などで規定されている。

第１の基板１４と第２の基板１６とのうち少なくとも一方は、クラッド材で形成されていてもよい。クラッド材は、金属材料から成る板状の母材と、母材の少なくとも一方の主面に形成されたロウ材層と、を有する。本実施形態では、第２の基板１６がクラッド材で形成されている。具体的には、第２の基板１６は、第３主面ＰＳ３と、第３主面ＰＳ３と反対側の第４主面ＰＳ４とを有し、金属材料から成る母材と、第３主面ＰＳ３に形成されたロウ材層と、を有する。

第２の基板１６を圧延により母材表面に薄くロウ材層を備えたクラッド材で形成することによって、第１の基板１４と第２の基板１６を圧接し、炉で加熱処理することで容易にロウ付けすることができる。

このように、第１の基板１４と第２の基板１６とが、ロウ材２０によってロウ付けされている。これにより、ロウ材２０を介して第１の基板１４から第２の基板１６に熱伝導しやすくなるため、放熱性能を向上させることができる。

本実施形態では、第１の基板１４は第１主面ＰＳ１側から見て円形状を有し、第２の基板１６は第４主面ＰＳ４側から見て円形状を有し、第１の基板１４の外径Ｄ１と第２の基板１６の外径Ｄ３とは等しい。第１の基板１４と第２の基板１６とをロウ付けする際に、第１主面ＰＳ１側から見て、第１の基板１４の外周と第２の基板１６の外周とが重なるように第１の基板１４と第２の基板１６とを配置する。これにより、第１の基板１４と第２の基板１６との芯だしを容易に行うことができる。具体的には、ロウ付けする際に、第１の基板１４の第１主面ＰＳ１側から見て、第１の基板１４の中心と第２の基板１６の中心とが重なった状態を容易に実現することができる。

図８は、蛍光体ホイール１１８の第２の基板１６側の構成を示す模式図である。図８においては、説明を容易にするため、第１の環状平坦部２４及び第２の環状平坦部２５を斜線ハッチングで示している。第２の基板１６は、第１の環状平坦部２４および第２の環状平坦部２５を有する。

第１の環状平坦部２４は、第４主面ＰＳ４側から見て、複数の放熱フィン１７より内側に形成されている。第１の環状平坦部２４は、第４主面ＰＳ４側から見て、連続したフラットな円環形状を有する。ここで、「連続した」とは、途切れずに繋がっていることを意味する。第４主面ＰＳ４側から見て、第１の環状平坦部２４は、第２の基板１６の径方向において複数の放熱フィン１７の最も内側に位置する部分よりも内側に形成されている。

第２の環状平坦部２５は、第４主面ＰＳ４側から見て、複数の放熱フィンより外側に形成されている。第２の環状平坦部２５は、第４主面ＰＳ４側から見て、連続したフラットな円環形状を有し、且つ第２の基板の外周に沿って形成されている。第４主面ＰＳ４側から見て、第２の環状平坦部２５は、第２の基板１６の径方向において複数の放熱フィン１７の最も外側に位置する部分よりも外側に形成されている。第４主面ＰＳ４側から見て、第２の環状平坦部２５の内径は、第１の環状平坦部２４の外径よりも大きい。第２の環状平坦部２５の外径は、第２の基板１６の外径と等しい。

このように、第２の基板１６が第１の環状平坦部２４及び第２の環状平坦部２５を有し、第１の環状平坦部２４と第２の環状平坦部２５との間に複数の放熱フィン１７が配置されている。これにより、第２の基板１６の剛性を高めることができ、複数の放熱フィン１７が第２の基板１６から浮くことを抑制することができる。

[１－３．効果]
本開示の蛍光体ホイール１１８は、第１の基板１４、蛍光体リング１５、第２の基板１６及び複数の放熱フィン１７を備える。第１の基板１４は、第１主面ＰＳ１、および第１主面ＰＳ１と反対側の第２主面ＰＳ２を有し、金属材料から成る。蛍光体リング１５は、第１の基板１４の第１主面ＰＳ１に設けられている。第２の基板１６は、第１の基板１４の第２主面ＰＳ２に配置される第３主面ＰＳ３、および第３主面ＰＳ３と反対側の第４主面ＰＳ４を有し、金属材料から成る。複数の放熱フィン１７は、第２の基板１６の第４主面ＰＳ４に形成されている。第１の基板１４の第２主面ＰＳ２と第２の基板１６の第３主面ＰＳ３は、ロウ付けによって結合されている。

このような構成により、安価に冷却性能を向上させることができる。具体的には、第１の基板１４と第２の基板１６とをロウ付けによって結合することで、第１の基板１４と第２の基板１６との間の熱伝導性を向上させることができる。その結果、放熱性能を向上させることができるため、冷却性能を向上させることができる。また、ロウ付けは比較的容易に且つ安価に行うことができる。

第１の基板１４は、第１主面ＰＳ１側から見て円形状を有し、第２の基板１６は、第４主面ＰＳ４側から見て円形状を有し、第１の基板１４の外径Ｄ１と第２の基板１６の外径Ｄ３とは等しい。第１の基板１４の第１主面ＰＳ１側から見て、第１の基板１４の外周と第２の基板１６の外周とが重なる。このような構成により、第１の基板１４と第２の基板１６とをロウ付けする際の位置決めが容易となり、第１の基板１４と第２の基板１６との芯だしが容易となる。

蛍光体ホイール１１８は、第１の基板１４に取り付けられるモータ１１９をさらに備える。第１の基板１４の第１主面ＰＳ１側から見て、第１の基板１４の中心にはモータが取り付けられる第１の孔１５ａが設けられている。第２の基板１６の第４主面ＰＳ４側から見て、第２の基板１６の中心には第１の孔１５ａより大きい第２の孔１６ａが設けられている。このような構成により、モータ１１９が、第２の基板１６に接触せずに、第１の基板１４に取り付けることができる。これにより、取り付けに基板間のロウ付け状態の影響などを受けることはない。極力蛍光体との間において傾きなどの要因を除くことで、あおり旋回などのない安定した回転を実現する。これは光学部材と蛍光体との位置関係を維持するものであり、光学特性の安定を得ることができる。

複数の放熱フィン１７の少なくとも一部は、第２の基板１６の第４主面ＰＳ４側から見て蛍光体リング１５と重なる位置に形成されている。このような構成により、蛍光体リング１５と複数の放熱フィン１７との間の熱伝達をする距離を短くすることができるため、放熱性能をより向上させることができる。これにより、冷却性能を向上させることができる。

第２の基板１６は、第１の環状平坦部２４と、第２の環状平坦部２５と、を有する。第１の環状平坦部２４は、第４主面ＰＳ４側から見て、複数の放熱フィン１７より内側に形成されている。第２の環状平坦部２５は、第４主面ＰＳ４側から見て、複数の放熱フィン１７より外側に形成されている。第１の環状平坦部２４は、連続したフラットな円環形状を有する。第２の環状平坦部２５は、連続したフラットな円環形状を有し、且つ第２の基板１６の外周に沿って形成されている。このような構成により、第２の基板１６の剛性を向上させることができるため、複数の放熱フィン１７の浮きを抑制することができる。

複数の放熱フィン１７は、第２の基板１６と一体で形成されており、第４主面ＰＳ４と交差する方向に屈曲している。このような構成により、第２の基板１６から複数の放熱フィン１７に熱が伝わりやすくなり、放熱性能を更に向上させることができる。

第１の基板１４と第２の基板１６とのうち少なくとも一方は、クラッド材で形成されている。クラッド材は、金属材料から成る板状の母材と、母材の少なくとも一方の主面に形成されたロウ材層と、を有する。このような構成により、ロウ付けを容易に行うことができる。例えば、第１の基板１４と第２の基板１６とを圧接し、炉で加熱処理することでロウ付けを行うことができる。また、第２の基板１６は、第１の基板１４のようにモータ１１９の取り付けや蛍光体リング１５の固着がないため、性能影響懸念が少ない。よって、第２の基板１６がクラッド材であることが好ましい。

第１の基板１４を構成する金属材料の熱膨張率と第２の基板１６を構成する金属材料の熱膨張率は等しい。好ましくは、第１の基板１４を構成する金属材料と第２の基板１６を構成する金属材料は同じである。このような構成により、放熱性能を向上させ、より冷却性能を向上させることができる。また、ロウ付けする際の温度と実際の使用温度が異なっているような場合であっても、反りやクラックなどの発生を抑制することができる。

光源装置２００は、上述した蛍光体ホイール１１８を備える。このような構成により、光源装置２００においても上述した蛍光体ホイール１１８の効果と同様の効果を奏することができる。

投写型映像表示装置１００は、上述した蛍光体ホイール１１８を有する光源装置２００を備える。このような構成により、投写型映像表示装置１００においても上述した蛍光体ホイール１１８の効果と同様の効果を奏することができる。

なお、実施の形態１では、光源装置２００及び照明光学系３００の一例について説明したが、これに限定されない。例えば、光源装置２００及び照明光学系３００は、追加の要素及び／又は代替の要素を含んでいてもよいし、いくつかの要素が省略されてもよい。

実施の形態１では、蛍光体リング１５が、円環形状を有する例について説明したが、これに限定されない。例えば、蛍光体リング１５は、一部が欠けていてもよい。

実施の形態１では、複数の放熱フィン１７が第２の基板１６を切り起こして形成される例について説明したが、これに限定されない。例えば、複数の放熱フィン１７は、第２の基板１６と別部材で形成されていてもよい。この場合、第２の基板１６には開口１７ａが設けられていなくてもよい。

実施の形態１では、複数の放熱フィン１７の形状及び配置について図７に示す例について説明したが、これに限定されない。図９及び図１０は、変形例の蛍光体ホイール１１８を第２の基板１６側から見た概略透視図である。図９に示すように、複数の放熱フィン１７の長さを大きくてもよい。あるいは、図１０に示すように、複数の放熱フィン１７を第２の基板１６の中心から離して配置してもよい。この場合、第２の孔１６ａの直径を更に大きくしてもよい。これにより、回転負荷を小さくすることができる。

実施の形態１では、モータ１１９と第１の基板１４とを固定フランジ１９とモータフランジ２１とをねじで固定する例について説明したが、これに限定されない。例えば、図１１Ａに示すように、モータ１１９のスラスト方向に長さを持ちバランス調整の調整面の設定自由度を上げてもよい。あるいは、図１１Ｂに示すように、固定フランジを用いずに、モータ１１９を第１の基板１４に直接固定してもよい。

実施の形態１では、投写型映像表示装置１００において、ＤＭＤを３枚使用する方式での構成としたが、これに限定されない。投写型映像表示装置１００においては、液晶パネル３枚を使用する構成であってもよい。その他についても連続して蛍光光を得る必要がある構成では、共通技術であることは同業者であれば周知である。また、１枚のＤＭＤで色光を高速で順次表示してカラー表示を得る１チップ方式では、間欠して蛍光光を得る必要がある。ここで詳細は避けるが、青光の波長が励起光と同じである場合は蛍光体ホイール１１８の蛍光体部分に部分的に開口窓を設けて青光の光路を別に設ける場合がある。この場合には本開示の内容において、蛍光体リング１５、第１の基板１４、第２の基板１６を貫通する孔を設ければ工法はそのまま応用可能である。また、開口が大きい場合、蛍光体から外周までの間隔を拡大して強度を向上させてもよい。

以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面及び詳細な説明を提供した。したがって、添付図面及び詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。したがって、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

また、上述の実施形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。

（実施の形態の概要）
（１）本開示の蛍光体ホイールは、第１主面、および第１主面と反対側の第２主面を有し、金属材料から成る第１の基板と、第１の基板の第１主面に設けられる蛍光体リングと、第１の基板の第２主面に配置される第３主面、および第３主面と反対側の第４主面を有し、金属材料から成る第２の基板と、第２の基板の第４主面に形成される複数の放熱フィンと、を備え、第１の基板の第２主面と第２の基板の第３主面は、ロウ付けによって結合されている。

（２）（１）の蛍光体ホイールにおいて、第１の基板は、第１主面側から見て円形状を有し、第２の基板は、第４主面側から見て円形状を有し、第１の基板の外径と第２の基板の外径とは等しく、第１の基板の第１主面側から見て、第１の基板の外周と第２の基板の外周とが重なってもよい。

（３）（１）又は（２）の蛍光体ホイールは、第１の基板に取り付けられるモータをさらに備え、第１の基板の第１主面側から見て、第１の基板の中央にはモータが取り付けられる第１の孔が設けられており、第２の基板の第４主面側から見て、第２の基板の中央には第１の孔より大きい第２の孔が設けられていてもよい。

（４）（１）から（３）のいずれか１つの蛍光体ホイールにおいて、複数の放熱フィンの少なくとも一部は、第２の基板の第４主面側から見て蛍光体リングと重なる位置に形成されていてもよい。

（５）（１）から（４）のいずれか１つの蛍光体ホイールにおいて、第２の基板は、第４主面側から見て、複数の放熱フィンより内側に形成された第１の環状平坦部と、前記複数の放熱フィンより外側に形成された第２の環状平坦部と、を有し、第１の環状平坦部は、連続したフラットな円環形状を有し、第２の環状平坦部は、連続したフラットな円環形状を有し、且つ第２の基板の外周に沿って形成されていてもよい。

（６）（１）から（５）のいずれか１つの蛍光体ホイールにおいて、複数の放熱フィンは、第２の基板と一体で形成されており、第４主面と交差する方向に屈曲していてもよい。

（７）（１）から（６）のいずれか１つの蛍光体ホイールにおいて、第１の基板と第２の基板とのうち少なくとも一方は、クラッド材で形成されており、クラッド材は、金属材料から成る板状の母材と、母材の少なくとも一方の主面に形成されたロウ材層と、を有していてもよい。

（８）（７）の蛍光体ホイールにおいて、第２の基板は、クラッド材で形成されていてもよい。

（９）（１）から（８）のいずれか１つの蛍光体ホイールにおいて、第１の基板を構成する金属材料の熱膨張率と第２の基板を構成する金属材料の熱膨張率は等しくてもよい。

（１０）（１）から（９）のいずれか１つの蛍光体ホイールにおいて、第１の基板を構成する金属材料と第２の基板を構成する金属材料は同じであってもよい。

（１１）本開示の光源装置は、（１）から（１０）のいずれか１つの蛍光体ホイールを備える。

（１２）本開示の投射型映像表示装置は、（１１）の光源装置を備える。

本開示は、蛍光体ホイール、光源装置および投写型映像表示装置に利用可能である。

１０Ａ，１０Ｂ レーザ光源
１１ コリメートレンズ
１２ 反射部
１３ 透過部
１４ 第１の基板
１４ａ 第１の孔
１５ 蛍光体リング
１６ 第２の基板
１６ａ 第２の孔
１７ 放熱フィン
１７ａ 開口
１８ 取り付け部
１９ 固定フランジ
２０ ロウ材
２１ モータフランジ
２１ａ 外周
２２ 内周
２３ 内周
２４ 第１の環状平坦部
２５ 第２の環状平坦部
１００ 投写型映像表示装置
１０１ａ、１０１ｂ レーザダイオードユニット
１０２ 部分反射ミラー
１０３、１０８、１１０、１１２、１１３ レンズ
１０４、１０９、１１４、１２２ ミラー
１０５、１１５ 拡散板
１０６、１１６、１１７ コンデンサレンズ
１０７ ダイクロイックミラー
１１１ ロッドインテグレータ
１１８ 蛍光体ホイール
１１９ モータ
１２０、１２１ リレーレンズ
１２３ フィールドレンズ
１２４ 全反射プリズム
１２５ 第１のプリズム
１２６ 第２のプリズム
１２７、１２８ プリズム平面
１２９ カラープリズムユニット
１３０、１３２ ダイクロイックミラー面
１３１ 第１のプリズム
１３３ 第２のプリズム
１３４ 第３のプリズム
１３５Ｒ、１３５Ｇ，１３５Ｂ 画像形成素子（ＤＭＤ）
１３６ 投写レンズ

Claims (12)

1. 第１主面、および前記第１主面と反対側の第２主面を有し、金属材料から成る第１の基板と、
   前記第１の基板の前記第１主面に設けられる蛍光体リングと、
   前記第１の基板の前記第２主面に配置される第３主面、および前記第３主面と反対側の第４主面を有し、金属材料から成る第２の基板と、
   前記第２の基板の前記第４主面に形成される複数の放熱フィンと、
   を備え、
   前記第１の基板の前記第２主面と前記第２の基板の前記第３主面は、ロウ付けによって結合されている、
   蛍光体ホイール。
2. 前記第１の基板は、前記第１主面側から見て円形状を有し、
   前記第２の基板は、前記第４主面側から見て円形状を有し、
   前記第１の基板の外径と前記第２の基板の外径とは等しく、
   前記第１の基板の前記第１主面側から見て、前記第１の基板の外周と前記第２の基板の外周とが重なる、
   請求項１に記載の蛍光体ホイール。
3. 前記第１の基板に取り付けられるモータをさらに備え、
   前記第１の基板の前記第１主面側から見て、前記第１の基板の中央には前記モータが取り付けられる第１の孔が設けられており、
   前記第２の基板の前記第４主面側から見て、前記第２の基板の中央には前記第１の孔より大きい第２の孔が設けられている、
   請求項１又は２に記載の蛍光体ホイール。
4. 前記複数の放熱フィンの少なくとも一部は、前記第２の基板の前記第４主面側から見て前記蛍光体リングと重なる位置に形成されている、
   請求項１～３のいずれか一項に記載の蛍光体ホイール。
5. 前記第２の基板は、前記第４主面側から見て、
   前記複数の放熱フィンより内側に形成された第１の環状平坦部と、
   前記複数の放熱フィンより外側に形成された第２の環状平坦部と、
   を有し、
   前記第１の環状平坦部は、連続したフラットな円環形状を有し、
   前記第２の環状平坦部は、連続したフラットな円環形状を有し、且つ前記第２の基板の外周に沿って形成されている、
   請求項１～４のいずれか一項に記載の蛍光体ホイール。
6. 前記複数の放熱フィンは、前記第２の基板と一体で形成されており、前記第４主面と交差する方向に屈曲している、
   請求項１～５のいずれか一項に記載の蛍光体ホイール。
7. 前記第１の基板と前記第２の基板とのうち少なくとも一方は、クラッド材で形成されており、
   前記クラッド材は、金属材料から成る板状の母材と、前記母材の少なくとも一方の主面に形成されたロウ材層と、を有する、
   請求項１～６のいずれか一項に記載の蛍光体ホイール。
8. 前記第２の基板は、前記クラッド材で形成されている、
   請求項７に記載の蛍光体ホイール。
9. 前記第１の基板を構成する金属材料の熱膨張率と前記第２の基板を構成する金属材料の熱膨張率は等しい、
   請求項１～８のいずれか一項に記載の蛍光体ホイール。
10. 前記第１の基板を構成する金属材料と前記第２の基板を構成する金属材料は同じである、
    請求項１～９のいずれか一項に記載の蛍光体ホイール。
11. 請求項１～１０のいずれか一項に記載の蛍光体ホイールを備える、光源装置。
12. 請求項１１に記載の光源装置を備える、投写型映像表示装置。

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