JP6417795B2 - 光源装置及び該光源装置を備えたプロジェクタ - Google Patents

Description

本発明は、光源装置及びこの光源装置を備えたプロジェクタに関する。

近年、時分割で複数の波長の光を取り出し、取り出された複数の波長の光を順次変調することで画像を形成して投影する時分割式のプロジェクタが普及している。このような時分割式のプロジェクタに用いる光源装置として、例えば、白色光を出力する光源と、複数のカラーフィルタが貼られた回転ホイールとを備えて、光源から出射された白色光を、一定速度で回転する回転ホイールに入射させて、時分割で複数の波長の光（例えば、青、緑、赤色光）を取り出すものが知られている。

また、半導体レーザを始めとする単波長の光を出力する光源により、カラーフィルタの代わりに蛍光体層を有する回転ホイール（以下「蛍光ホイール」という）を用いて、これに半導体レーザ等の光源から出射された単波長の光を入射させることで、時分割で複数の波長の光を取り出す光源装置も提案されている。この蛍光体ホイールを有する光源装置では、高出力を得るために蛍光体に照射する光の出力を高めると、蛍光体の発熱量が増大して蛍光体が高温になり、これにより、蛍光体の変換効率が低下する課題が発生する。

このような課題に対応するため、冷却ファンを用いて、蛍光体ホイール上の蛍光体に設けられた凹凸に向けて、斜め方向から冷却媒体（空気等）を当てて冷却する光源装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、蛍光体ホイール及び蛍光体ホイールに風を送風する送風機をケースで収容して冷却効率を高めた光源装置も提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１２−７８７０７号 特開２０１４−９２５９９号

特許文献１に示された光源装置では、光源の冷却手段に加えて、蛍光体ホイール専用の冷却手段を要するので、光源装置の小型化が困難になり、部品点数増加により製造コストも増大する。
特許文献２に示された光源装置では、光源の冷却手段に加えて、蛍光体ホイール専用の送風機を要し、更に蛍光対ホイール及び送風機を収容するケースを要するので、光源装置の小型化が困難になり、部品点数増加により製造コストも増大する。

従って、本発明の目的は、上記の課題を解決するものであり、蛍光体ホイールの効率的な冷却が可能であるとともに、小型化が可能で部品点数増加による製造コストの増大を抑制可能な光源装置、及びこの光源装置を備えた小型化が可能で製造コストの増大を抑制可能なプロジェクタを提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明に係る光源装置の１つの実施態様では、
少なくとも１つの半導体レーザと、
複数のフィンが備えられた前記半導体レーザの冷却装置と、
前記半導体レーザからの光が入射する蛍光体ホイールと、
を備え、
前記蛍光体ホイールの一部が、前記半導体レーザの冷却装置の前記フィンとフィンの間に配置されている。

本発明に係るプロジェクタの１つの実施態様では、上記の実施態様の光源装置と、
画像データに基づいて、前記光源装置から出射された複数の波長帯域の光を順次変調して画像を形成する光変調手段と、
前記画像を拡大して投射する投射手段と、
を備えている。

以上のように、本発明の実施態様においては、蛍光体ホイールの効率的な冷却が可能であるとともに、小型化が可能で部品点数増加による製造コストの増大を抑制可能な光源装置、及びこの光源装置を備えた小型化が可能で製造コストの増大を抑制可能なプロジェクタを提供することができる。

本発明の光源装置の１つの実施形態を示す斜視図である。 図１に示す光源装置からファンを除いて示した（ａ）平面図、及び（ａ）の矢印Ａ−Ａから見た光源装置の側面図である。 本発明の光源装置の蛍光体ホイールの冷却機構に関する第２の実施形態を模式的に示す平面図である。 本発明の光源装置の蛍光体ホイールの冷却機構に関する第３の実施形態を模式的に示す平面図である。 本発明の光源装置の蛍光体ホイールの冷却機構に関する第４の実施形態を模式的に示す平面図である。 本発明の光源装置の蛍光体ホイールの冷却機構に関する第４の実施形態の変形例を模式的に示す平面図である。 本発明の光源装置の蛍光体ホイールの冷却機構に関する第５の実施形態を模式的に示す平面図である。 本発明の光源装置の蛍光ホイールの１つの実施形態を示す模式図である。 本発明の光源装置を備えたプロジェクタの構成を示す模式図である。

本発明に係る光源装置の実施態様１では、少なくとも１つの半導体レーザと、複数のフィンが備えられた前記半導体レーザの冷却装置と、前記半導体レーザからの光が入射する蛍光体ホイールと、を備え、前記蛍光体ホイールの一部が、前記半導体レーザの冷却装置の前記フィンとフィンの間に配置されている。

本実施態様によれば、蛍光体ホイールの一部が、半導体レーザの冷却装置のフィンとフィンの間に配置されているので、半導体レーザからの照射により高温となった蛍光体ホイールを、フィンとフィンの間で形成される冷却媒体の流路により、効率的に冷却することができる。更に、半導体レーザの冷却装置を用いて蛍光体ホイールを冷却するので、部品点数の増加を抑制して、製造コストの低い小型化が可能な光源装置を提供できる。

本発明に係る光源装置の実施態様２では、上記の実施態様１において、前記半導体レーザからの光の光路以外の領域に、前記半導体レーザの冷却装置の前記フィンが備えられている。

本実施態様によれば、半導体レーザからの光の光路以外の領域に、半導体レーザの冷却装置のフィンが備えられているので、光源装置としての性能を損なうことなく、半導体レーザ及び蛍光体の冷却を効率的に行うことができる。

本発明に係る光源装置の実施態様３では、上記の実施態様１または２において、前記冷却装置が、前記フィンに沿った冷却媒体の流れを作るためのファンを備えている。

本実施態様によれば、ファンによりフィンに沿った冷却媒体の流れが作られるので、フィンとフィンの間で形成される冷却媒体の流速が増加して、蛍光体ホイールを更に効率的に冷却することができる。

本発明に係る光源装置の実施態様４では、上記の実施態様１〜３の何れかにおいて、前記蛍光体ホイールが配置される領域の一部のフィンが切り欠かれている。

本実施態様によれば、蛍光体ホイールが配置される領域の一部のフィンが切り欠かれており、これにより、蛍光体ホイールの一部が容易にフィンとフィンの間に配置されるようになる。よって、部品点数を増加させることなく、蛍光体ホイールを効率的に冷却することができる。

本発明に係る光源装置の実施態様５では、上記の実施態様４において、前記複数のフィンの両端を塞ぐ板状部材を有し、前記板状部材が、前記フィンが切り欠かれているところを塞いでいる。

本実施態様によれば、複数のフィンの両端を塞ぐ板状部材により、フィンが切り欠かれているところを塞いでいるので、冷却媒体がフィンの両端から逃げることがない。よって、フィンとフィンの間で形成される冷却媒体の流路をより効率的に用いて、蛍光体ホイールを冷却することができる。

本発明に係る光源装置の実施態様６では、上記の実施態様１〜３の何れかにおいて、前記複数のフィンのうち、前記蛍光体ホイールが配置されている領域の一部のフィンが、他の領域のフィンよりも伸びて形成されている。

本実施態様によれば、蛍光体ホイールが配置されている領域の一部のフィンが、他の領域のフィンよりも蛍光体ホイールの回転中心側に伸びて形成されており、これにより、蛍光体ホイールの一部が容易にフィンとフィンの間に配置されるようになる。よって、部品点数を増加させることなく、蛍光体ホイールを効率的に冷却することができる。

本発明に係る光源装置の実施態様７では、上記の実施態様１〜６の何れかにおいて、前記蛍光体ホイールを駆動する駆動モータの支持部材に、第２の複数のフィンが備えられている。

蛍光体ホイールを駆動する駆動モータも発熱するため、回転軸を介して連結された蛍光体ホイールの温度を上昇される要因の１つとなる。そこで、本実施態様によれば、蛍光体ホイールを駆動する駆動モータの支持部材に第２の複数のフィンが備えられているので、上述の冷却フィンに加えて、この第２の複数のフィンにより、駆動モータ及び回転軸を介して連結された蛍光体ホイールを冷却することができる。よって、蛍光体ホイールを更に効率的に冷却することができる。

本発明に係る光源装置の実施態様８では、上記の実施態様１〜７の何れかにおいて、前記第２の複数のフィンが前記駆動モータを取り囲むように配置されている。
本実施態様によれば、第２の複数のフィンが駆動モータを取り囲むように配置されているので、フィンの冷却面の面積を増大させて、駆動モータ及び回転軸を介して連結された蛍光体ホイールをより効率的に冷却することができる。

本発明に係るプロジェクタの第１の実施態様では、上記の実施態様１〜８の何れかの実施形態の光源装置と、画像データに基づいて、前記光源装置から出射された複数の波長帯域の光を順次変調して画像を形成する光変調手段と、前記画像を拡大して投射する投射手段と、を備えている。

本実施態様によれば、蛍光体ホイールの効率的な冷却が可能であるとともに、小型化が可能で部品点数増加による製造コストの増大を抑制可能な光源装置を備えるので、小型化が可能で製造コストの増大を抑制可能なプロジェクタを提供することができる。
次に、本発明の実施態様の光源装置及びこの光源装置を備えたプロジェクタについて、以下に図面を用いながら詳細に説明する。

(光源装置の概要の説明）
まず、図１及び２を参照しながら、本発明に係る光源装置の一実施形態について、その概要を説明する。なお、図１は、本発明の光源装置の１つの実施形態を示す斜視図である。図２（ａ）は、図１に示す光源装置から冷却装置のファンを除いて示した平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）の矢印Ａ−Ａから見た光源装置の側面図である。
図１に示すように、本実施形態の光源装置２は、複数の半導体レーザ１２を備えた光源部１０、集光レンズ２０、蛍光板ホイール３０、蛍光板ホイールを回転させる駆動モータ４０、冷却装置５０及び受光レンズ７０を備える。

まず、光源部１０から出射した光の流れに沿って、光源装置の概要を説明する。本実施形態では、光源部１０の筐体に載置された半導体レーザ筐体１２から所定の波長帯域の光（ここでは、青色光を例にとって説明する）が出射され、出射された光は集光レンズ２０に入射し、集光レンズ２０で集光されて、駆動モータ４０によって回転する蛍光板ホイール３０に入射する。蛍光板ホイール３０は、光が透過する材料で構成され、入射側表面に誘電体膜領域３１Ｇ、Ｒ、Ｂ（図８参照）が、出射側表面に蛍光体領域３２Ｇ、Ｒ及び青色透過領域３２Ｂ（図８参照）が同心円状に形成されている。緑蛍光体は青色光が入射すると緑色光を発し、赤蛍光体は青色光が入射すると赤色光を発する。よって、集光レンズ２０から青色光が蛍光板ホイール３０に入射すると、蛍光板ホイール３０から時分割で、緑色光、赤色光及び青色光が出射され、受光レンズ６０に入射する。そして、受光レンズ７０で集光されて、光源装置２から出射される。
なお、半導体レーザ１２で青色光を出射する場合には、その波長は、３７０〜５００ｎｍ内の光を発することが望ましく、４２０〜５００ｎｍ内の光を発することが更に望ましい。

ここで図８に蛍光体ホイール３０の一実施形態の模式図を示す。図８（ａ）は蛍光体ホイール３０の入射側を、図８（ｂ）は蛍光体ホイール３０の出射側を示している。蛍光体ホイール３０には、緑蛍光体領域３２Ｇ、赤蛍光体領域３２Ｒ及び青色透過領域３２Ｂが設けられている。蛍光体ホイール３０の基板の出射側の緑蛍光体領域３２Ｇには、緑の波長帯域を有する蛍光体が塗布されており、緑蛍光体領域３２Ｇに対応する基板の入射側には、青色光を透過し緑色光を反射する誘電体膜を有する誘電体膜領域３１Ｇが形成されている。同様に、基板の出射側の赤蛍光体領域３２Ｒには、赤の波長帯域を有する蛍光体が塗布されており、赤蛍光体領域３２Ｒに対応する基板の入射側には、青色光を透過し赤色光を反射する誘電体膜を有する誘電体膜領域３１Ｒが形成されている。基板の出射側の青色透過領域３２Ｂには、蛍光体は塗布されておらず、青色透過領域３２Ｂに対応する基板の入射側には、青色光を透過する誘電体膜を有する誘電体膜領域３１Ｂが形成されている。なお、基板の出射側の青色透過領域３２Ｂに、入射側と同様な青色光を透過する誘電体膜が形成されていてもよい。また、輝度ムラ及び色度ムラを改善するために、散乱体、例えばＳｉＯ_２やＴｉＯ_２、Ｂａ_２Ｓｏ_４等の粒子が塗布されていることが望ましい。

蛍光体ホイール３０の緑及び赤蛍光体領域３１Ｇ、Ｒに形成されている誘電体膜は、青色光を透過し、かつそのそれぞれの領域の色に応じた波長を反射する膜とすることで、緑・赤蛍光体領域３２Ｇ、Ｒの蛍光体から半導体レーザ１２側に出射した光（緑色光、赤色光）を、受光レンズ７０側に反射させることができ、これにより効率よく蛍光体により波長変換された光（緑色光、赤色光）を利用することができる。

蛍光体ホイール３０の緑蛍光体領域３２Ｇに塗布されている蛍光体は、波長帯域が約５００〜５６０ｎｍを含む緑色の蛍光を発生させることが望ましい。具体的な材料の一例としては、β−Ｓｉ_６−ＺＡｌ_ＺＯ_ＺＮ_８−Ｚ：Ｅｕ、Ｌｕ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ、Ｃａ_８ＭｇＳｉ_４Ｏ_１６Ｃ_ｌ２：Ｅｕ、Ｂａ_３Ｓｉ_６Ｏ_１２Ｎ_２：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ）Ｓｉ_２Ｏ_２Ｎ_２：Ｅｕなどを挙げることができる。

蛍光体ホイール３０の赤蛍光体領域３２Ｒに塗布されている蛍光体は、波長帯域が６００〜８００ｎｍを含む赤色の傾向を発生させることが望ましい。具体的な材料の一例としては、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ、ＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ、ＳｒＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ、Ｋ_２ＳｉＦ_６：Ｍｎなどを挙げることができる。

蛍光体ホイール３０における、緑・赤蛍光体領域３２Ｇ、Ｒ及び青色透過領域３２Ｂの割合は、任意に決定することができる。例えば、プロジェクタとして要求される白色の色度及び各蛍光体等の効率などから算出することができる。ここでは緑及び赤蛍光体領域緑３２Ｇ、Ｒをそれぞれ１５０度、青色透過領域３２Ｂを６０度としている。
また、本実施形態では、緑・赤・青の３領域としているが、４つ以上の領域としてもよい。青色と黄色による白色光領域や、緑・赤・青の領域を増やしてそれぞれ２つずつとしてもよい。

蛍光体ホイール３０は、光を透過させる透明な円板状の部材からなり、その中心は駆動体４０の駆動軸４０ａに固定されている。ここで、蛍光体ホイール３０の素材は、光の透過率が高い素材であれば、ガラス、樹脂、サファイア等を使用することができる。
なお、蛍光体ホイール３０の出射側に更に１枚の基板を加え、そこにバンドパスフィルターを設けてもよい（図示せず）。こうすることにより、より純粋な緑や赤色を得ることができる。

図１の説明に戻り、駆動モータ４０は、光源装置２のベースに設置された支持部材４２に取り付けられている。
駆動モータ４０は、ブラシレス直流駆動モータであり、その回転軸４０ａと集光レンズ２０の光軸とが平行になるように配置されている。また、回転軸４０ａに対して蛍光体ホイール３０の面が垂直となるように固定されている。駆動モータ４０の回転速度は、再生する動画のフレームレート（１秒当たりのフレーム数。単位は［ｆｐｓ］）に基づく回転速度となる。例えば、６０［ｆｐｓ］の動画を再生可能とする場合、駆動モータ４０（つまり蛍光体ホイール３０）の回転速度は、毎秒６０回転の整数倍に定めるとよい。

（冷却装置の説明）
次に、冷却装置５０について、図１及び２を用いて説明する。半導体レーザ１２の発熱に起因して光源部１０が高温になるため、光源装置２には、半導体レーザ１２を冷却するための冷却装置５０が備えられている。この冷却装置５０は、光源部１０のベースプレート１２と接続されたヒートパイプ（パイプ状のヒートシンク）５６と、ヒートパイプ５６を冷却するための複数のフィン５２とが備えられている。このヒートパイプ５６は、光源部１０のベースプレート１２と接触して、半導体レーザ１２を冷却する冷却領域と、複数のフィン５２の間に挿入されて冷却される被冷却部とを有する。ヒートパイプ５６の中に封入された冷却媒体は、冷却領域で半導体レーザ１２から熱を奪って気化し、被冷却領域でフィン５２による冷却で凝縮し、このサイクルを繰り返すことによって、半導体レーザ１２を連続的に冷却することができる。

複数のフィン５２による冷却においては、吸い込み型のファン５４により、冷却媒体（例えば、空気）が蛍光体ホイール３０のある側（図２の平面図で左側）から、複数のフィン５２の間の空間に吸い込まれ、フィン５２とフィン５２の間の流路を流れるので、これにより、ヒートパイプ５６を強制対流冷却で冷却することができる。特に、板状部材５８により、複数のフィン５２の両端（図２（ｂ）の側面図でフィン５２の上下端）を塞いでいるので、フィン５２の両端から冷却媒体逃げることがなく、フィン５２とフィン５２の間で形成される冷却媒体の流路をより効率的に利用できる。なお、図２（ｂ）の側面図には、複数のフィン５２によってヒートパイプ５６を冷却する構造が示されている。

（本発明の光源装置の蛍光体ホイールの冷却機構に関する第１の実施形態の説明）
蛍光体ホイールを有する光源装置において、近年、高出力を得るため、半導体レーザから蛍光体に照射する光の出力を高める傾向にあり、これに従い、半導体レーザだけでなく、蛍光体の発熱量が増大して蛍光体がより高温になる傾向にある。このため、蛍光体の変換効率が低下する問題が生じるようになっている。これに対処するため、蛍光体ホイールを冷却することが考えられるが、元々高温となる半導体レーザの冷却装置に加えて、蛍光体ホイールを冷却するための冷却装置を備えることになると、部品点数が増加するので製造コストが増大し、更に、光源装置を小型化することも困難になる。

そこで、これに対処するため、本発明の光源装置の蛍光体ホイールの冷却機構に関する第１の実施形態においては、光源部１０の半導体レ−ザ１２を冷却するための冷却装置５０を用いて、蛍光体ホイール３０を冷却するようになっている。更に詳細に述べれば、蛍光体ホイール３０の一部が、半導体レーザ１２の冷却装置５０のフィン５２とフィン５２の間に配置されている（例えば、図１、図３及び図４等参照）。
蛍光体ホイール３０と隣接するフィン５２との間の間隔は、蛍光体ホイール３０の回転中に、多少振れが生じてもフィン５２と接触することがないだけのクリアランスを有する必要があるが、その範囲内において狭い方が、ファン５４の吸引による冷却媒体の流速を高めることができる。よって、蛍光体ホイール３０の冷却効率を高めることができる。
フィン５２とフィン５２の間に配置されている蛍光体ホイール３０の一部としては、蛍光体３２Ｇ、３２Ｒが塗布された領域（図８（ｂ）参照）を例示することができるが、これに限られるものではない。フィン５２、駆動モータ４０、駆動モータ４０の支持部材４２等の寸法に応じて、任意に定めることができる。

つまり、蛍光体ホイール３０の一部が、半導体レーザ１２の冷却装置５０のフィン５２とフィン５２の間に配置されているので、半導体レーザ１２からの照射により高温となった蛍光体ホイール３０を、フィン５２とフィン５２の間で形成される冷却媒体（例えば、空気）の流路により、効率的に冷却することができる。更に、半導体レーザ１２の冷却装置５０を用いて蛍光体ホイール３０を冷却するので、部品点数の増加を抑制して、製造コストの低い小型化が可能な光源装置２を提供できる。

また、図１及び図２から明らかなように、半導体レーザ１２からの光の光路以外の領域に、半導体レーザ１２の冷却装置５０のフィン５２が備えられているので、光源装置２としての性能を損なうことなく、半導体レーザ１２及び蛍光体ホイール３０の冷却を効率的に行うことができる。

また、半導体レーザ１２を冷却するヒートパイプ５６を冷却するためのファン５４により、フィン５２に沿った冷却媒体（例えば、空気）の流れが作られるので、フィンとフィンの間で形成される冷却媒体の流速が増加して、蛍光体ホイール３０を更に効率的に冷却することができる。つまり、強制対流伝熱の熱伝達率を高めることができる。ここで、フィンとフィンの間の間隔は、０．８ｍｍより大きく、１０ｍｍより小さいことが好ましい。０．８ｍｍより大きいことで複数のフィンを容易に形成でき、１０ｍｍより小さいことで冷却が効率的に行われる。また、図１、２のように切り欠いてフィン５２とフィン５２の間にホイール３０を形成する場合の好ましい例としては、ホイール３０が形成される領域でのフィンとフィンとの間隔が５．４ｍｍ、その他の領域でのフィンとフィンとの間隔は１．６ｍｍが挙げられる。

（本発明の光源装置の蛍光体ホイールの冷却機構に関する第２の実施形態の説明）
蛍光体ホイール３０の一部が、半導体レーザ１２の冷却装置５０のフィン５２とフィン５２の間に配置されている構造について、更に詳細説明を行う。まず、本発明の光源装置の蛍光体ホイールの冷却機構に関する第２の実施形態を、図１〜図３を用いて説明する。図３は、本発明の光源装置の蛍光体ホイールの冷却機構に関する第２の実施形態を模式的に示す平面図である。図３（ａ）は、蛍光体ホイール３０とフィン５２との位置関係を明確に示すための模式的な平面図であり、フィン５２の上下端を塞ぐ板状部材５８は描かれていない。図３（ｂ）は、板状部材５８が描かれた光源装置２を上から見た平面図である。図１及び図３、特に図３から明らかなように、本実施形態では、蛍光体ホイール３０が配置される領域の一部のフィン５２が切り欠かれている。切り欠くフィン５２の枚数は、複数のフィン５２が配置されるピッチと、蛍光体ホイール３０の厚みに応じて適宜定められる。蛍光体ホイール３０と隣接する半導体レーザ１２との間の間隔は、蛍光体ホイール３０の回転中に、多少振れが生じてもフィン５２と接触することがないだけのクリアランスを有する必要があるが、その範囲内において狭い方が、ファン５４の吸引による冷却媒体の流速を高めることができる。よって、蛍光体ホイール３０の冷却効率を高めることができる。

以上のような構成により、蛍光体ホイール３０の一部が容易にフィン５２とフィン５２の間に配置されるようになる。よって、部品点数を増加させることなく、蛍光体ホイール３０を効率的に冷却することができる。特に、蛍光体ホイール３０とフィン５２とを近接して配置できるので、光源装置２の小型化に貢献できる。

なお、上述のように、冷却装置５０は、複数のフィン５２の両端（図２（ｂ）の側面図でフィン５２の上下端）を塞ぐ板状部材５８を有しているが、図３（ｂ）の平面図に示すように、フィン５２が切り欠かれている領域においても、板状部材５８がフィン５２の両端を塞いでいる。なお、図１では、フィン５２が切り欠かれている領域で、板状部材５８も切り欠かれて示されているが、これはフィン５２が切り欠かれている領域を示すためで、実際には図２に示すように、板状部材５８は切り欠かれずに連続して存在する。

よって、複数のフィン５２の両端を塞ぐ板状部材５８により、フィン５２が切り欠かれているところを塞いでいるので、冷却媒体（例えば、空気）がフィン５２の両端から逃げることがなく、フィン５２とフィン５２の間で形成される冷却媒体の流路をより効率的に用いて、蛍光体ホイール３０を冷却することができる。

ただし、これに限られるものではなく、図３（ｃ）に示すように、フィン５２が切り欠かれている領域で、板状部材５８も同様に切り欠かれている構造もあり得る。この場合には、蛍光体ホイール３０の取り付け取り外しが容易になり、メンテナンス性に優れた光源装置２を提供できる。また、板状部材５８のフィン５２が切り欠かれている領域に対応する部分を、開閉可能に形成して、通常は、冷却媒体（例えば、空気）がフィン５２の両端から逃げることを防止するとともに、メンテナンス性にも優れた光源装置２を提供することもできる。

（本発明の光源装置の蛍光体ホイールの冷却機構に関する第３の実施形態の説明）
次に、本発明の光源装置の蛍光体ホイールの冷却機構に関する第３の実施形態をとして、図４を用いて説明する。図４は、本発明の光源装置の蛍光体ホイールの冷却機構に関する第３の実施形態を模式的に示す平面図である。図４（ａ）は、第３の実施形態の蛍光体ホイール３０とフィン５２との位置関係を明確に示すための模式的な平面図であり、図３（ａ）と同様に、フィン５２の上下端を塞ぐ板状部材５８は描かれていない。図４（ｂ）及び（ｃ）は、板状部材５８が描かれた光源装置２を上から見た平面図である。

図４から明らかなように、本実施形態では、複数のフィン５２のうち、蛍光体ホイール３０が配置されている領域の一部のフィン５２が、他の領域のフィン５２よりも蛍光体ホイール３０の回転軸４０ａ（つまり回転中心）側に伸びて形成されている。
回転軸４０ａ（つまり回転中心）側に伸びて形成されているフィン５２の枚数は、図４では、蛍光体ホイール３０の両側に１枚ずつであるが、蛍光体ホイール３０の両側に複数枚数伸ばして形成することもできる。
蛍光体ホイール３０と隣接する半導体レーザ１２との間の間隔は、蛍光体ホイール３０の回転中に、多少振れが生じてもフィン５２と接触することがないだけのクリアランスを有する必要があるが、その範囲内において狭い方が、ファン５４の吸引による冷却媒体の流速を高めることができる。よって、蛍光体ホイール３０の冷却効率を高めることができる。
なお、ファン５４の吸引による冷却媒体の流れによって、回転軸４０ａ（つまり回転中心）側に伸びて形成されているフィン５２がばたつくことがないように、これらのフィン５２の厚みを他のフィン５２の厚みよりも厚くして、強度を向上させることも考えられる。この場合、メンテナンス中の損傷防止等にも有利である。

以上のような構成により、蛍光体ホイール３０の一部が容易にフィン５２とフィン５２の間に配置されるようになる。よって、部品点数を増加させることなく、蛍光体ホイール３０を効率的に冷却することができる。

なお、フィン５２の上下端を塞ぐ板状部材５８においては、図４（ｂ）に示すような、一部のフィン５２が他の領域よりも伸びて形成されている部分に、板状部材５８が存在しない場合もあり得るし、図４（ｃ）に示すように、一部のフィン５２が他の領域よりも伸びて形成されている部分に、板状部材５８が存在する場合もあり得る。

（本発明の光源装置の蛍光体ホイールの冷却機構に関する第４の実施形態の説明）
次に、本発明の光源装置の蛍光体ホイールの冷却機構に関する第４の実施形態を、図５を用いて説明する。図５（ａ）は、第４の実施形態の特徴部分である駆動モータ４０の周りに設けられた第２のフィン６２の概要を示すための模式的な平面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）の矢印Ｂ−Ｂから見た側面図であり、図５（ｃ）は、図５（ａ）の矢印Ｃ−Ｃから見た断面図である。
蛍光体ホイール３０を駆動する駆動モータ４０も発熱するため、回転軸４０ａを介して連結された蛍光体ホイール３０の温度を上昇される要因の１つとなる。そこで、この第４の実施形態によれば、蛍光体ホイール３０を駆動する駆動モータ４０の支持部材４２に第２の複数のフィン６２が備えられている。この第２の複数のフィン６２により構成された冷却手段を、第２の冷却装置６０と称する。

第２の冷却装置６０の構造を更に詳細に述べれば、各フィン６２は、矩形状の平面形状を有し、中心部に駆動モータ４０の外形よりも少し大きい円形の穴が開けられている。この穴に駆動モータ４０が挿入されて配置される。フィン６２の駆動モータ４０用の円形穴の両側に、取り付け用の孔が開けられており、駆動モータ４０の支持部材４０に突設された２本の支持棒６４が、この孔に挿入されて各フィン６２と支持棒６４とが固定される。なお、フィン６２の取り付け用の孔と支持棒６４との間の固定は、締まりばねの勘合や溶接をはじめとする任意の方法を用いることができる。この構造によれば、支持棒６４により、フィン６２とフィン６２の間を流れる冷却媒体の流れを乱すことがない。なお、図５に示す構造は、単なる一例であり、駆動モータ４０の周りに複数の第２のフィン６２を設ける構造として、その他の任意の構造を用いることができる。この場合、ファン５４による冷却媒体の流れを有効に利用するため、第２のフィン６２を配置する向きは、冷却装置５０のフィン５２と平行であることが好ましい。また、第２のフィン６２が配置されるピッチも、冷却装置５０のフィン５２と同様または、その整数倍または整数分の一であることが望ましい。

図５においては、冷却装置５０について、一部のフィン５２が他の領域のフィン５２よりも蛍光体ホイール３０の回転軸４０ａ（つまり回転中心）側に伸びて形成されている上述の第３の実施形態と同様な形状で示されているが、これに限られるものではなく、任意の実施形態の冷却装置５０と、第２の冷却装置６０とを組み合わせることができる。

以上のような構成により、半導体レーザ１２を冷却する冷却装置５０の複数の冷却フィン５２による冷却に加えて、駆動モータ４０の支持部材４２に設けられた第２の複数のフィン６２によって、駆動モータ４０及び回転軸４０ａを介して連結された蛍光体ホイール３０を冷却することができる。よって、蛍光体ホイール３０を更に効率的に冷却することができる。

また、図５から明らかなように、第４の実施形態では、第２の複数のフィン６２が駆動モータ４０を取り囲むように配置されている。よって、フィンの冷却面の面積を増大させて、駆動モータ及び回転軸を介して連結された蛍光体ホイールをより効率的に冷却することができる。

（本発明の光源装置の第４の蛍光体ホイールの冷却機構に関する実施形態の変形例の説明）
上述の蛍光体ホイールの冷却機構に関する第４の実施形態では、半導体レーザ１２を冷却する冷却装置５０の複数の冷却フィン５２と、駆動モータ４０の支持部材４２に設けられた第２の複数のフィン６２とが、別々に形成されているが、これに限られるものではない。例えば、蛍光体ホイール３０、駆動モータ４０及びフィン５２／６２の位置関係を明確に示すための模式的な平面図である図６に示すように、冷却フィン５２と第２の複数のフィン６２とを一体的に形成することもできる。この場合、上述のような支持棒６４等を用いることなく、駆動モータ４０の周囲のフィンを配置することができる。また、ファン５４によって、蛍光体ホイール３０及び駆動モータ４０を効率的に冷却することができる。

（本発明の光源装置の蛍光体ホイールの冷却機構に関する第５の実施形態の説明）
上述の実施形態では、半導体レーザ１２を冷却する冷却装置５０として、ヒートパイプ５６を介して半導体レーザ１２を冷却しているが、これに限られるものではない、例えば、光源装置２の平面図である図７に示すように、ヒートパイプ５６を介さずに、複数の冷却フィン５２で半導体レーザ１２を冷却することもできる。これを実現するため、例えば、半導体レーザ１２が取り付けられた光源部１０のベースプレート１４を光源部１０の横側（図７であれば右側）に伸ばして、伸ばされたベースプレート１４に、複数の冷却フィン５２から構成される冷却装置５０を取り付ける構成が考えられる。この場合においても、半導体レーザ１２を冷却する複数の冷却フィン５２の間に、蛍光体ホイール３０を配置することにより、蛍光体ホイール３０を効率的に冷却することができる。

以上のように、上述の実施形態によれば、蛍光体ホイール３０の一部が、半導体レーザ１２の冷却装置５０のフィン５２とフィン５２の間に配置されているので、半導体レーザ１２からの照射により高温となった蛍光体ホイール３０を、フィン５２とフィン５２の間で形成される冷却媒体の流路により、効率的に冷却することができる。更に、半導体レーザ１２の冷却装置５０を用いて蛍光体ホイール３０を冷却するので、部品点数の増加を抑制して、製造コストの低い小型化が可能な光源装置２を提供できる。

（本発明のプロジェクタの説明）
次に、図９を用いて、上述の実施形態で示した光源装置２を、いわゆる１チップ方式のＤＬＰプロジェクタにおける光源装置として用いる場合を説明する。なお、図９は、上述の実施形態で示した光源装置２を備えたプロジェクタ１００の構成を示す模式図である。
図９において、光源装置２から出射された光は、光空間変調器であるＤＭＤ（Digital Micromirror Device）素子１１０で反射され、投射手段である投射レンズ１２０によって集光されて、スクリーンＳＣに投影される。ＤＭＤ素子は、スクリーンに投影された画像の各画素に相当する微細なミラーをマトリックス状に配列したものであり、各ミラーの角度を変化させてスクリーンへ出射する光を、マイクロ秒単位でオン／オフすることができる。
また、各ミラーをオンにしている時間とオフにしている時間の比率によって、投射レンズへ入射する光の階調を変化させることにより、投影する画像の画像データに基づいた階調表示が可能になる。

なお、本実施形態では、光変調手段としてＤＭＤ素子を用いているが、これに限られるものではなく、用途に応じて、その他任意の光変調素子を用いることができる。また、本発明に係る光源装置１及びこの光源装置１を用いたプロジェクタは、上述した実施形態に限られるものではなく、その他の様々な実施形態が本発明に含まれる。
本実施形態によれば、蛍光体ホイール３０の効率的な冷却が可能であるとともに、小型化が可能で部品点数増加による製造コストの増大を抑制可能な光源装置２を備えるので、小型化が可能で製造コストの増大を抑制可能なプロジェクタを提供することができる。

本発明の実施の形態を説明したが、開示内容は構成の細部において変化してもよく、実施の形態における要素の組合せや順序の変化等は請求された本発明の範囲および思想を逸脱することなく実現し得るものである。

２ 光源装置
１０ 光源部
１２ 半導体レーザ
１４ ベースプレート
２０ 集光レンズ
３０ 蛍光体ホイール
３１Ｇ、Ｒ、Ｂ 誘電体膜領域
３２Ｇ、Ｒ 蛍光体領域
３２Ｂ 青色透過領域
４０ 駆動モータ
４２ 支持部材
５０ 冷却装置
５２ フィン
５４ ファン
５６ ヒートパイプ
５８ 板状部材
６０ 第２の冷却装置
６２ 第２のフィン
６４ 支持棒
７０ 受光レンズ
１００ プロジェクタ
１１０ ＤＭＤ素子
１２０ 投射レンズ
ＳＣ スクリーン

Claims (6)

1. 少なくとも１つの半導体レーザと、
   複数のフィンが備えられた前記半導体レーザの冷却装置と、
   前記半導体レーザからの光が入射する蛍光体ホイールと、
   を備え、
   前記蛍光体ホイールの一部が、前記半導体レーザの冷却装置の前記フィンとフィンの間に配置され、
   前記蛍光体ホイールが配置される領域の一部のフィンが切り欠かれており、
   前記複数のフィンの両端を塞ぐ板状部材を有し、前記板状部材が、前記フィンが切り欠かれているところを塞いでいることを特徴とする光源装置
   
2. 前記半導体レーザからの光の光路以外の領域に、前記半導体レーザの冷却装置の前記フィンが備え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. 前記冷却装置が、前記フィンに沿った冷却媒体の流れを作るためのファンを備え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. 前記蛍光体ホイールを駆動する駆動モータの支持部材に、第２の複数のフィンが備えられていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の光源装置。
   
5. 前記第２の複数のフィンが前記駆動モータを取り囲むように配置されていることを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
   
6. 請求項１から５の何れか1項に記載の光源装置と、
   画像データに基づいて、前記光源装置から出射された複数の波長帯域の光を順次変調して画像を形成する光変調手段と、
   前記画像を拡大して投射する投射手段と、
   を備えたプロジェクタ。

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