JP6613792B2 - 波長変換装置、照明装置及びプロジェクター - Google Patents
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Description
なお、ケーシングにおいて、蛍光体ホイールが収容される蛍光体ホイール収容部は、外部空間と遮断された密閉空間となっており、これにより、蛍光体層の表面に塵埃が直接付着することが抑制され、光の利用効率の低下が抑制される。
このため、上記特許文献1に記載のプロジェクターにおいて、上記ケーシングの一部を、回転する基板の回転方向に沿う円弧状に形成して、当該ケーシングを小型化することが考えられる。しかしながら、このような構成では、蛍光体ホイールから放射状に排出される冷却気体の一部が、蛍光体ホイールとケーシングの円弧状部分との間で停滞して排出されづらくなり、蛍光体ホイールの冷却効率、ひいては、蛍光体層の冷却効率が低下するという問題がある。
ここで、第2側面部の円弧の半径が、前記基板の回転時の半径より大きく、第2側面部の円弧の中心が、基板の回転軸に対して第3方向側又は当該第3方向側とは反対側に位置せずに、第2方向側とは反対側にずれている場合には、回転される基板と第2側面部との距離が最も近くなる領域、すなわち、基板に対して第2方向側の領域(詳しくは、当該領域における基板の回転方向とは反対方向に偏った領域)に排出された冷却気体が、第2方向とは反対方向側に流通しづらくなり、その場に停滞しやすくなる。これは、第3方向側の第2側面部と基板との間の領域(第1領域)、及び、第3方向側とは反対側の第2側面部と基板との領域(第2領域)が同じ大きさになることが一因となっている。
これによれば、第1領域と第2領域とで、大きさ及び流通する冷却気体の流速が異なることから、回転される基板と第2側面部との距離が最も近くなる領域に当該基板から排出される冷却気体が、当該第1領域及び第2領域の一方に流通しやすくなる。このため、上記第1領域の大きさと上記第2領域の大きさとが均等になる場合に生じるような冷却気体の停滞箇所(基板から排出される冷却気体の停滞箇所)が生じることを抑制でき、発生する場合でも当該停滞箇所を小さくできる。これにより、基板の回転によって当該基板から排出される冷却気体を、第1領域及び第2領域から第2方向とは反対方向側に流通(排出)させやすくすることができ、基板を冷却した冷却気体を速やかに排出できる。従って、回転される基板の周方向に沿って筐体を構成できるので、筐体の小型化を図りつつ、基板の冷却効率、ひいては、蛍光体層の冷却効率を向上させることができる。
また、複数のフィンにより、基板における冷却気体との接触面積を大きくすることができ、基板の熱を冷却気体に効率よく伝導させることができる。
このような構成によれば、基板を冷却して放射状に排出された空気が、当該基板の回転によって吸引されて、熱を帯びたまま再度第1面側に流通されることを抑制できる。従って、熱を帯びた冷却気体が基板に流通することを抑制できるので、基板、ひいては、基板が有する蛍光体層の蛍光体を効率よく冷却できる。
このような構成によれば、複数のフィンのそれぞれが、上記形状を有することにより、基板の回転によって冷却気体を放射状に排出しやすくすることができる。従って、基板を冷却して熱を帯びた冷却気体が基板周囲に停滞することを確実に抑制できる。
なお、基板の或る部位における回転方向とは反対方向に、冷却気体が当該基板に沿って流通する場合には、当該部位において各フィンと冷却気体とが互いに対向するように衝突するので、当該各フィンを冷却気体により効率よく冷却できる。従って、基板、ひいては、蛍光体をより効率よく冷却できる。
ここで、上記のように、蛍光体層に比較的強い励起光が入射されると、光集塵と呼ばれる現象が生じやすい。このように、塵埃が集まりやすくなると、励起光の利用効率が低下する他、回転装置による基板の回転に不具合が発生する可能性も高くなる。
これに対し、上記構成によれば、塵埃が筐体内に侵入することを抑制できる。従って、励起光の利用効率の低下を抑制できる他、信頼性の高い波長変換装置を構成できる。
また、受熱器が、基板を冷却した冷却気体から受熱し、受熱後の冷却気体を上記送出装置に導く流路を有することにより、基板に送出される冷却気体の温度を下げることができる。従って、基板の冷却効率を一層高めることができる。
このような構成によれば、基板に対して第2方向とは反対方向側に位置する吸引装置が、当該基板を冷却した冷却気体を吸引するので、当該基板の冷却後の冷却気体の流通方向を第2方向とは反対方向に規定できる。従って、当該冷却後の冷却気体を、上記第1領域及び第2領域から第2方向とは反対方向に流通させやすくすることができ、当該冷却気体を速やかに排出できるので、上記効果をより好適に奏することができる。
なお、このような吸引装置と上記送出装置とは、筐体内に配置される1つのファンにより構成できる。このような場合には、部品点数を増加させることなく、上記効果を好適に奏することが可能となる。
上記第2態様によれば、上記第1態様に係る波長変換装置と同様の効果を奏することができる。
上記第3態様によれば、上記第2態様に係る照明装置と同様の効果を奏することができる。
[プロジェクターの概略構成]
図1は、本実施形態に係るプロジェクター1を示す概要斜視図である。
本実施形態に係るプロジェクター1は、後述する照明装置31から出射される光を変調して画像情報に応じた画像を形成し、当該画像をスクリーン等の被投射面上に拡大投射する投射型表示装置である。このプロジェクター1は、図1に示すように、外装を構成する外装筐体2を備える。
このプロジェクター1は、詳しくは後述するが、照明装置31を構成する波長変換装置5を備え、当該波長変換装置5は、波長変換素子52、流通装置55及び吸熱装置56と、これらを内部に収容する密閉型の筐体51と、を備え、当該筐体51内の冷却気体を流通装置55が循環させることにより、波長変換素子52が有する蛍光体層522を冷却することを特徴の1つとしている。
以下、プロジェクター1の構成について説明する。
外装筐体2は、略直方体形状に形成されており、当該外装筐体2は、天面部21、底面部22、正面部23、背面部24、左側面部25及び右側面部26を有する。
天面部21には、一対の把手部211が設けられ、底面部22には、図示を省略するが、プロジェクター1が載置される載置面と接触する脚部が設けられている。また、正面部23には、後述する投射光学装置36の一部を露出させる開口部231が形成されている。更に、図示を省略するが、右側面部26には、外部の空気を導入する導入口が形成され、左側面部25には、外装筐体2内を流通した空気を排出する排気口が形成されている。
プロジェクター1は、上記外装筐体2の他、図2に示すように、当該外装筐体2内に収容される画像投射装置である光学ユニット3を備える。この他、図示を省略するが、プロジェクター1は、当該プロジェクター1を制御する制御装置、光学部品等の冷却対象を冷却する冷却装置、及び、電子部品に電力を供給する電源装置を備える。
光学ユニット3は、照明装置31、色分離装置32、平行化レンズ33、画像形成装置34、色合成装置35及び投射光学装置36を備える。
これらのうち、照明装置31は、照明光WLを出射する。なお、照明装置31の構成については、後に詳述する。
ダイクロイックミラー321は、上記照明光WLから青色光LBと他の色光(緑色光LG及び赤色光LR)とを分離する。分離された青色光LBは、反射ミラー323によって反射されて、平行化レンズ33(33B)に導かれる。また、分離された当該他の色光は、ダイクロイックミラー322に入射される。
ダイクロイックミラー322は、当該他の色光から緑色光LGと赤色光LRとを分離する。分離された緑色光LGは、平行化レンズ33(33G)に導かれる。また、分離された赤色光LRは、リレーレンズ326、反射ミラー324、リレーレンズ327及び反射ミラー325を介して、平行化レンズ33(33R)に導かれる。
なお、平行化レンズ33(赤、緑及び青の各色光用の平行化レンズを、それぞれ33R,33G,33Bとする)は、入射される光を平行化する。
投射光学装置36は、色合成装置35にて合成された画像光をスクリーンSC1等の被投射面に拡大投射する。このような投射光学装置36として、例えば、鏡筒と、当該鏡筒内に配置される複数のレンズとにより構成される組レンズを採用できる。
図3は、照明装置31の構成を示す模式図である。
照明装置31は、上記のように、照明光WLを色分離装置32に向けて出射する。この照明装置31は、図3に示すように、光源装置4及び均一化装置6を有する。
光源装置4は、光源部41、アフォーカル光学系42、ホモジナイザー光学系43、第1位相差板44、偏光分離装置45、第2位相差板46、第1ピックアップレンズ47、拡散反射素子48、第2ピックアップレンズ49及び波長変換装置5を備える。
光源部41は、複数のLD(Laser Diode)411、及び、各LD411に応じた平行化レンズ412を有し、アフォーカル光学系42に向けて青色光である励起光を出射する。なお、本実施形態では、各LD411は、例えばピーク波長が440nmの励起光を射出するが、ピーク波長が446nmの励起光を出射するLDを採用してもよく、ピーク波長が440nm及び446nmの励起光をそれぞれ出射するLDを混在させてもよい。これらLD411から出射された励起光は、平行化レンズ412により平行化されてアフォーカル光学系42に入射される。なお、本実施形態では、各LD411から出射される励起光は、S偏光光である。
アフォーカル光学系42は、光源部41から入射される励起光の光束径を調整する。このアフォーカル光学系42は、レンズ421,422を備える。このアフォーカル光学系42を通過した励起光は、ホモジナイザー光学系43に入射される。
第1位相差板44は、1/2波長板である。この第1位相差板44は、入射された励起光を透過させる過程にて、S偏光光の一部をP偏光光に変換する。これにより、第1位相差板44に入射された励起光は、S偏光光とP偏光光とが混在した光となって出射される。このように変換された励起光は、偏光分離装置45に入射される。
偏光分離層453は、波長選択性の偏光分離特性を有する。具体的に、偏光分離層453は、励起光に含まれるS偏光光及びP偏光光のうち、一方を反射し、他方を透過させて、これら偏光光を分離する特性を有する。また、偏光分離層453は、波長変換装置5にて生じる蛍光光を偏光状態にかかわらず透過させる特性を有する。
このような偏光分離装置45により、第1位相差板44から入射された励起光のうち、P偏光光は、照明光軸Ax1に沿って第2位相差板46側に透過され、S偏光光は、照明光軸Ax2に沿って第2ピックアップレンズ49側に反射される。
第1ピックアップレンズ47は、第2位相差板46を透過して入射される励起光を拡散反射素子48に集光させる。なお、本実施形態では、第1ピックアップレンズ47を構成するレンズの数は3としているが、これに限らず、当該レンズの数は問わない。
このような拡散反射素子48にて拡散反射された励起光は、第1ピックアップレンズ47を介して再び第2位相差板46に入射される。この励起光の偏光方向は、第2位相差板46を透過する過程にて更に回転され、当該励起光は、S偏光光に変換される。そして、当該励起光は、偏光分離装置45の偏光分離層453によって反射され、均一化装置6に入射される。
第2ピックアップレンズ49は、第1位相差板44から偏光分離層453を介して励起光のS偏光成分が入射される。この第2ピックアップレンズ49は、当該励起光を、波長変換装置5に集光させる。なお、本実施形態では、第2ピックアップレンズ49を構成するレンズの数は、上記第1ピックアップレンズ47と同様に3としているが、これに限らず、当該レンズの数は問わない。
一方、上記励起光のうちS偏光光は、波長変換装置5によって蛍光光に波長変換された後、偏光分離装置45を介して均一化装置6側に出射される。
すなわち、励起光の一部である青色光と蛍光光(緑色光及び赤色光が含まれる光)とは、偏光分離装置45にて合成され、白色の照明光WLとして均一化装置6に入射される。
図3に示す均一化装置6は、被照明領域である各画像形成装置34(34R,34G,34B)に入射される光束の光軸直交面内の照度を均一化する他、偏光方向を揃える機能を有する。この均一化装置6は、第1レンズアレイ61、第2レンズアレイ62、偏光変換素子63及び重畳レンズ64を備える。
第1レンズアレイ61は、第1レンズ611が光軸直交面内にてマトリクス状に配列された構成を有し、入射される光束(照明光WL)を複数の部分光束に分割する。
第2レンズアレイ62は、第1レンズ611に対応する第2レンズ621が光軸直交面内にてマトリクス状に配列された構成を有する。これら第2レンズ621は、各第1レンズ611により分割された複数の部分光束を、重畳レンズ64とともに各画像形成装置34に重畳させる。
偏光変換素子63は、第2レンズアレイ62と重畳レンズ64との間に配置され、上記複数の部分光束の偏光方向を揃える。この偏光変換素子63によって偏光方向が揃えられた複数の部分光束により形成される照明光WLは、重畳レンズ64を介して、上記色分離装置32に入射される。
図4は、波長変換装置5の外観を示す斜視図であり、図5は、波長変換装置5を示す断面図である。更に、図6は、図5における波長変換装置5のA−A線における断面図であり、図7は、図5における波長変換装置5のB−B線における断面図である。
波長変換装置5は、図3〜図7に示すように、筐体51を備える他、図4〜図7に示すように、当該筐体51内にそれぞれ配置される波長変換素子52、回転装置53、取付部材54及び流通装置55と、一部の構成が筐体51内に配置され、他の構成が筐体51外に配置される吸熱装置56と、を備える。
これらのうち、吸熱装置56は、受熱器561(図5及び図7)と、図4に示すように、複数のヒートパイプ562、ラジエター563及び冷却ファン564と、を有する。このような吸熱装置56の構成については、後に詳述する。
なお、本実施形態では、波長変換素子52は、後述する回転装置53により+Z方向に沿う回転軸を中心として回転されるので、+Z方向は、本発明の第1方向に相当する。また、波長変換素子52を+Z方向側から見た場合に、当該+Z方向に直交する+Y方向を12時方向として見た場合に、+X方向は9時方向となる。このため、+Y方向は、本発明の第2方向に相当し、+X方向は、本発明の第3方向に相当する。
筐体51は、波長変換素子52、回転装置53、取付部材54及び流通装置55と、吸熱装置56を構成する受熱器561と、を収容する収納空間Sが内部に形成された密閉筐体である。この筐体51は、図4に示すように、−Z方向側から見て+Y方向側が略半円形状に形成され、−Y方向側が略矩形に形成されている。
このような筐体51は、−Z方向側に位置する側面部51A、+Z方向側に位置する側面部51B、+X方向側に位置する側面部51C、−X方向側に位置する側面部51D、+Y方向側に位置する側面部51E、及び、−Y方向側に位置する側面部51Fを有する。これらのうち、側面部51Aは、第1側面部に相当し、当該側面部51Aに交差する側面部51C〜51Eは、第2側面部に相当する。
側面部51Cには、後述する吸熱装置56を構成するヒートパイプ562が挿通される複数の孔512が形成されている。
側面部51Eは、−Z方向側から見て円弧状に形成された部分である。
筐体51は、図5に示すように、収納空間Sを区画して空間S1〜S4を形成する第1隔壁513、第2隔壁514及び第3隔壁515を内部に有する。
第1隔壁513は、筐体51の内部において側面部51Aから所定の間隔を隔てた位置に、側面部51C〜51Fの内面と接続されるようにXY平面に沿って形成されている。この第1隔壁513と、側面部51A,51C〜51Fの内面とに囲まれる空間S3(第2空間)内には、+Y方向側の位置に波長変換素子52と回転装置53における−Z方向側の部位とが配置され、−Y方向側の位置に受熱器561における−Z方向側の部位が配置される。すなわち、第1隔壁513は、波長変換素子52を挟んで側面部51Aと対向配置され、側面部51C〜51Fの内面と接続される。
第1隔壁513における−Y方向側の部位には、図7に示すように、受熱器561の外形形状と略一致する略矩形状の開口部5132が形成されている。この開口部5132の開口面積は、受熱器561の断面積と略一致しており、当該開口部5132には、当該受熱器561が嵌合される。
また、第3隔壁515の略中央で受熱器561及び流通装置55の吸気口552に応じた位置には、空間S4と空間S1とを連通させる開口部5151が形成されている。
更に、図5及び図6に示すように、第2隔壁514において開口部5141より+Z方向側の位置で、かつ、+X方向側の位置には、流通装置55の吐出部553が配置される開口部5142が形成されている。
波長変換素子52は、励起光の入射に応じて上記蛍光光を生成及び出射する。この波長変換素子52は、図5に示すように、側面部51Aの内面との間に所定の隙間が形成されるように上記空間S3内に配置される。
このような波長変換素子52は、図3及び図5に示すように、後述する回転装置53によって回転される基板521を有し、当該基板521は、蛍光体層(波長変換層)522、反射層523、接続部524及び複数のフィン525を有する。
これらのうち、基板521は、図6及び図7に示すように、+Z方向側から見て略円形状に形成されている。この基板521は、熱伝導性を有する部材によって形成されており、本実施形態では金属により形成されている。
蛍光体層522は、入射された励起光により励起されて蛍光光(例えば500〜700nmの波長域の光)を出射する蛍光体を含む。この蛍光体層522に励起光が入射されると、当該蛍光光の一部は、上記第2ピックアップレンズ49側に出射され、他の一部は、反射層523側に出射される。
反射層523は、蛍光体層522と基板521との間に配置され、当該蛍光体層522から入射される蛍光光を第2ピックアップレンズ49側に反射させる。
接続部524は、面521Bの中央に位置し、回転装置53が接続される部位である。
複数のフィン525は、接続部524の周囲に形成されている。詳述すると、複数のフィン525は、面521Bにおいて接続部524の外側の領域に、中央側の位置から外側に向かってそれぞれ延出するように形成されている。これらフィン525は、基板521の中心から外側に向かって直線状に形成されているのではなく、当該外側に向かうに従って、回転装置53による基板521の回転方向(D方向)とは反対側に反るように湾曲する円弧状に形成されている。すなわち、各フィン525は、放射状に延出しているのではなく、基板521を半周しない程度にD方向とは反対方向に渦を巻く渦巻状に形成されている。これらフィン525には、基板521を介して、上記蛍光体層522にて生じた熱が伝導される。そして、当該フィン525は、後述する流通装置55によって流通される冷却気体との間で熱交換が行われ、これにより、当該フィン525、ひいては、蛍光体層522が冷却される。
回転装置53は、図5〜図7に示すように、波長変換素子52の中心C1を通り、かつ、+Z方向に沿う回転軸RAを中心として回転させるモーター等により構成されている。この回転装置53は、波長変換素子52に対して+Z方向側に位置して上記接続部524と接続され、図6及び図7に示すように、当該波長変換素子52を+Z方向側から見て反時計回りの方向であるD方向に回転させる。この波長変換素子52の回転により、蛍光体層522において上記励起光が入射される位置が変更されることにより、当該蛍光体層522にて熱が生じる部位が分散され、当該蛍光体層522において局所的に高熱が生じることが抑制される他、冷却気体との熱交換が促進される。
取付部材54は、一端が回転装置53と接続され、他端が筐体51における+Z方向側の側面部51Bの内面に固定され、これにより、筐体51内に回転装置53を取り付ける。この取付部材54は、図6及び図7に示すように、後述する流通装置55によって吐出される冷却気体の流通を妨げないように、+Z方向に沿う中心軸を有する円柱状に形成されている他、+Z方向側から見て、上記フィン525の内側に位置するように配置される。なお、取付部材54は、角柱状に形成されていてもよく、この場合には、当該取付部材54の断面は、冷却気体の流通を妨げない点で言うと、より角部が多い多角形状であることが好ましい。
流通装置55は、本発明の送出装置及び吸引装置に相当し、筐体51内の冷却気体を循環させて、当該冷却気体を波長変換素子52(詳しくは上記複数のフィン525)に流通させる。この流通装置55は、+Z方向側から見て、波長変換素子52に対して−Y方向側に位置し、本実施形態ではシロッコファンにより構成されている。
流通装置55は、図5及び図6に示すように、上記空間S1,S2に跨って配置される。具体的に、流通装置55は、第3隔壁515と当接される面551に位置して冷却気体を吸引する吸気口552が、第3隔壁515の開口部5151に応じた位置となるように、当該第3隔壁515に対向配置される。そして、当該流通装置55において、冷却気体を吐出する吐出口554を有する吐出部553は、図6に示すように、空間S2内に位置する。
このような流通装置55により、後述する受熱器561が位置する空間S4から吸引された冷却気体は、空間S2内に位置する吐出口554から吐出されて当該空間S2内を流通し、上記開口部5131を介して、波長変換素子52の面521Bに流通される。
なお、波長変換素子52を冷却した冷却気体は、流通装置55の吸引力によって空間S3を−Y方向側に流通し、吸熱装置56を構成する受熱器561内を流通する。
吸熱装置56は、上記流通装置55によって筐体51内を循環する冷却気体から吸熱し、吸熱した熱を筐体51外に放出して、筐体51内の温度を低くするものである。この吸熱装置56は、図5及び図7に示すように、受熱器561(図6及び図7)及び複数のヒートパイプ562を備える他、図4に示すように、それぞれ筐体51外に配置されるラジエター563及び冷却ファン564と、を有する。
このような受熱器561は、図7に示すように、Y方向(詳しくはYZ平面)に沿って延出する板状の複数のフィン5611により構成されている。これらフィン5611は、所定の隙間を隔てて+X方向に沿って並列配置されており、各フィン5611間には、冷却気体が流通する流路が形成されている。そして、受熱器561は、当該冷却気体から受熱し、当該冷却気体を冷却する。
なお、第2流路FP2の流路長は、第1流路FP1の流路長より長い。このことから、第2流路FP2を流通する比較的温度が高い冷却気体から十分に受熱可能な流路長を確保できる。
これに対し、本実施形態では、第2流路FP2に設けられるヒートパイプ562(第2流路FP2にて伝導された熱を筐体51外に伝導するヒートパイプ562)の受熱器561に対する接触面積を、第1流路FP1に設けられるヒートパイプ562(第1流路FP1にて伝導された熱を筐体51外に伝導するヒートパイプ562)の受熱器561に対する接触面積より大きくしている。
具体的に、第2流路FP2に設けられるヒートパイプ5622の数は、第1流路FP1に設けられるヒートパイプ5621の数より多い。詳述すると、第1流路FP1には1本のヒートパイプ5621が設けられるのに対し、第2流路FP2には2本のヒートパイプ5622が設けられる。これにより、第1流路FP1及び第2流路FP2に伝導された熱を、少ないヒートパイプ562の数で筐体51外に効率よく伝導できる。
冷却ファン564は、ラジエター563に冷却気体(外装筐体2内に導入された外気)を流通させて当該ラジエター563に伝導された熱を放出させるものであり、本実施形態では軸流ファンにより構成されている。この冷却ファン564が駆動されると、冷却気体が吸引されることにより、当該冷却気体がラジエター563に供給され、当該ラジエター563が冷却される。このようなラジエター563の冷却に供された冷却気体は、冷却ファン564によって吸引されて排出され、図示しないファンにより、外装筐体2に形成された排気口を介して当該外装筐体2外に排出される。なお、冷却ファン564は、シロッコファンにより構成されてもよい。
図8は、筐体51内における冷却気体の循環流路を示す模式図である。
上記のように、筐体51内の冷却気体は、流通装置55によって循環される。
具体的に、空間S1内に位置する流通装置55から空間S2内に吐出された冷却気体は、図8における矢印F1に示すように、空間S3内に位置する波長変換素子52における+Z方向側の面521Bに、第1隔壁513の開口部5131を介して流通する。
波長変換素子52に流通した冷却気体は、当該面521Bに位置する複数のフィン525間に侵入する。この際、各フィン525に伝導された蛍光体層522の熱が、当該冷却気体に伝導され、当該各フィン525、ひいては、蛍光体層522が冷却される。
波長変換素子52から空間S3内に放出された冷却気体は、第1隔壁513によって、空間S2側に流通することが妨げられる一方で、流通装置55の吸引力によって、当該空間S3内を−Y方向側に流通し、受熱器561内に流入される。この冷却気体は、矢印F3に沿って上記第2流路FP2を流通し、空間S4と空間S1とを連通させる開口部5151を介して、流通装置55に流入される。
また、当該流通装置55の吸引力によって、空間S2内の一部の冷却気体は、矢印F4に添って、第2隔壁514の開口部5141を介して空間S4に位置する受熱器561内に流入される。そして、当該一部の冷却気体は、上記第1流路FP1を流通し、上記開口部5151を介して、流通装置55に流入される。これにより、流通装置55から吐出されて波長変換素子52に流通する冷却気体の温度をより下げることができる。
なお、上記のように、受熱器561に伝導された熱は、ヒートパイプ562を介してラジエター563に伝導されて、筐体51外に放出される。
図9は、波長変換装置5の比較例としての波長変換装置5Xにおいて、空間S3を+X方向側から見た図である。
ここで、本実施形態における波長変換装置5の比較例となる波長変換装置5Xにおいて、波長変換素子52(基板521)を冷却した冷却気体の流れを、図9を用いて説明する。なお、以下の説明では、基板521の冷却に供されて当該基板521から排出される冷却気体を、冷却後気体と略す。
この波長変換装置5Xでは、図9に示すように、波長変換素子52(基板521)の中心C1と、円弧状部516の円弧の中心C2とは、+Y方向に沿う同一の仮想線VLY上に位置する。すなわち、中心C2は、中心C1に対して+X方向及び−X方向のいずれにも位置しておらず、当該中心C1に対して−Y方向側に位置している。なお、側面部51Eの円弧の半径r2は、基板521の回転時の半径r1より大きく設定されており、基板521は、+Z方向側から見て反時計回りの方向であるD方向に回転される。
このため、流通装置55による冷却後気体の吸引方向である−Y方向に沿って第1領域AR1を流通する冷却後気体の流速が、第2領域AR2を流通する冷却後気体の流速より高くなるものの、基板521と側面部51C〜51Eとの間の距離が最も短くなる領域AR3(基板521に対して+Y方向側の領域AR3)に、冷却後気体は、停滞しやすく、−Y方向に流通しにくい。このような停滞箇所である領域AR3の冷却後気体が排出されないと、比較的温度が高い冷却後気体に基板521が常に晒されることとなり、当該基板521の冷却効率が低下する。
これに対し、波長変換装置5では、図10に示すように、側面部51Eの円弧の半径r2は、基板521の回転時の半径r1より大きく設定されている。
そして、波長変換素子52(基板521)の中心C1と、側面部51Eの円弧の中心C2とは、+X方向に沿う同一の仮想線VLX上に位置する。すなわち、中心C2は、中心C1に対して+X方向側に位置している。このため、基板521と、当該基板521を囲む側面部51C〜51Eとが最も近接する領域は、当該基板521に対して−X方向側に位置する領域AR2と少なくとも一部が重なる。
また、空間S3において上記寸法L1は、寸法L2より大きくなり、上記第1領域AR1は、上記第2領域AR2より大きくなる一方で、第2領域AR2は、−Y方向側に開いた領域となる。更に、基板521が、+Z方向側から見て反時計回りの方向であるD方向に回転されること、及び、流通装置55による冷却後気体の吸引方向が−Y方向であることから、第1領域AR1を流通する冷却後気体の流速は、第2領域AR2を流通する冷却後気体の流速より高くなる。
以上説明した本実施形態に係るプロジェクター1によれば、以下の効果がある。
側面部51C〜51Eが有する円弧状部516の円弧の半径r2は、波長変換素子52の基板521の回転時の半径r1より大きく設定され、当該円弧状部516の円弧の中心C2は、波長変換素子52の基板521の中心C1に対して+X方向側に位置している。これによれば、上記のように、基板521と側面部51C〜51Eとの間で冷却後気体が停滞することを抑制できる。従って、回転される基板521の周方向に沿うように側面部51C〜51Eを形成して、筐体51の小型化を図りつつ、基板521、ひいては、蛍光体層522の蛍光体の冷却効率を向上させることができる。
また、複数のフィン525のそれぞれは、基板521の中心側から外側に向かうに従って、当該基板521の回転方向とは反対側に反る形状を有する。これによれば、熱を帯びた冷却気体を基板521から放射状に排出させやすくすることができる。
なお、冷却気体は、基板521の回転方向とは反対方向に流通するので、例えば、上記部位521C,521Dにて、冷却気体は、各フィン525と対向するように衝突する。これによれば、各フィン525を冷却気体により効率よく冷却できる。従って、基板521、ひいては、蛍光体をより効率よく冷却できる。
また、筐体51内に設けられた受熱器561が、基板521を冷却した冷却気体から受熱することにより、密閉筐体である筐体51内の冷却気体の温度を下げることができ、ひいては、基板521に流通される冷却気体の温度を下げることができる。従って、基板521の冷却効率を一層高めることができる。
また、流通装置55は、送出装置としての機能だけでなく、吸引装置としての機能も有することにより、部品点数を増加させることなく、筐体51内の冷却気体を循環させることができ、上記効果を好適に奏することが可能となる。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
側面部51C〜51Eにより形成される円弧状部516の円弧の中心C2は、波長変換素子52(基板521)の中心C1に対して、+X方向側にずれているとした。換言すると、波長変換素子52(基板521)は、中心C2に対して中心C1が−X方向側にずれるように、側面部51C〜51Eによって囲まれる空間S3内に配置されるとした。しかしながら、中心C1に対して中心C2は、−X方向側にずれていてもよい。更に、当該中心C2は、中心C1に対して+Y方向側及び−Y方向側のいずれかにずれていてもよい。
また、流通装置55は、シロッコファンでなくてもよく、波長変換素子52(基板521)に冷却気体を流通させることができれば、軸流ファン等、他の送出手段を有する構成であってもよい。
更に、流通装置55は、送出装置及び吸引装置として機能するとしたが、送出装置及び吸引装置をそれぞれ個別に設けてもよい。
加えて、筐体51は、密閉筐体であるとしたが、密閉筐体でなくてもよい。
また、受熱器561は、空間S2内の冷却気体が流通する第1流路FP1と、波長変換素子52を冷却して空間S3から冷却気体が流通する第2流路FP2とを有するとした。しかしながら、これに限らず、第1流路FP1は無くてもよい。
また、熱伝導部材として上記ペルチェ素子が採用される場合には、当該ペルチェ素子の大きさ及び数を調整することにより、第2流路FP2に配置されるペルチェ素子の受熱器561に対する接触面積を、第1流路FP1に配置されるペルチェ素子の受熱器561に対する接触面積より大きくしてもよい。
また、波長変換素子52が、第1隔壁513と同様に、基板521に冷却気体を導く開口部を有し、かつ、回転装置53側から流通して基板521を冷却した気体が、当該基板521の回転に伴って再度回転装置53側に流通することを抑制する隔壁を備える構成としてもよい。
また、画像形成装置34は、光変調装置として、光束入射面と光束射出面とが異なる透過型の液晶パネルを用いていたが、光入射面と光射出面とが同一となる反射型の液晶パネルを用いてもよい。この他、入射光束を変調して画像情報に応じた画像を形成可能な光変調装置であれば、マイクロミラーを用いたデバイス、例えば、DMD(Digital Micromirror Device)等を利用したものなど、液晶以外の光変調装置を用いてもよい。
例えば、照明装置31では、第1位相差板44及び偏光分離装置45により、光源部41から出射された励起光の一部を分離し、当該一部の励起光を青色光として蛍光光に合成して照明光WLを生成していた。これに対し、光源部41から出射された励起光の一部を分離して青色光として用いるのではなく、当該光源部41に加えて、青色光を出射する別の光源部を採用してもよい。この場合、光源部41から出射された励起光により生成される蛍光光と、当該他の光源部から出射された青色光とを合成して照明光WLを生成してもよく、当該蛍光光から分離した緑色光LG及び赤色光LRをそれぞれ画像形成装置34G,34Rに入射させ、上記他の光源部から出射された青色光を画像形成装置34Bに入射させてもよい。
Claims (9)
- 回転軸を中心として回転する基板と、
前記基板における第1面に位置し、前記基板の中心側から外側に向かって延出する複数のフィンと、
前記第1面、及び、前記第1面とは反対側の第2面のうち一方の面に位置する蛍光体層と、
前記基板を回転させる回転装置と、
冷却気体を吐出する吐出口を有し、前記第1面に前記冷却気体を送出する送出装置と、
前記基板及び前記送出装置を収容する筐体と、
を備え、
前記筐体は、前記回転軸に沿って前記基板を見た場合に、前記基板の外側に位置し、前記基板の回転時の周方向に沿う円弧状部を有し、
前記円弧状部の円弧の半径は、前記基板の回転時の半径より大きく、
前記吐出口は、前記回転軸に沿って前記基板を見た場合に、前記基板の中心を通りかつ前記円弧状部に交差する仮想線に対して、前記回転軸に直交する所定方向側にずれて配置され、
前記円弧状部の円弧の中心は、前記回転軸に沿って前記基板を見た場合に、前記回転軸に対して、前記吐出口が前記仮想線に対してずれて配置される前記所定方向側にずれて配置され、
前記基板に流通する前記冷却気体は、前記基板の回転方向とは反対方向に流通することを特徴とする波長変換装置。 - 請求項1に記載の波長変換装置において、
前記回転軸に沿って前記基板を見た場合に、前記回転軸に対して前記所定方向側に位置する前記円弧状部と前記基板との間の第1領域の大きさは、前記回転軸に対して前記所定方向とは反対方向側に位置する前記円弧状部と前記基板との間の第2領域の大きさよりも大きいことを特徴とする波長変換装置。 - 請求項1または2に記載の波長変換装置において、
前記回転軸に沿って前記基板を見た場合に、前記回転軸に対して前記所定方向側に位置する前記円弧状部と前記基板との間の前記所定方向に沿う第1寸法は、前記回転軸に対して前記所定方向とは反対方向側に位置する前記円弧状部と前記基板との間の前記所定方向とは反対方向に沿う第2寸法よりも大きいことを特徴とする波長変換装置。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載の波長変換装置において、
前記筐体は、前記円弧状部と接続される隔壁を有し、
前記隔壁は、前記第1面に前記冷却気体を流通させる開口部を有することを特徴とする波長変換装置。 - 請求項1から4のいずれか一項に記載の波長変換装置において、
前記複数のフィンのそれぞれは、前記中心側から前記外側に向かうに従って前記基板の前記回転方向とは反対側に反る形状を有することを特徴とする波長変換装置。 - 請求項1から5のいずれか一項に記載の波長変換装置において、
前記筐体内に配置され、前記基板の回転により送出された前記冷却気体から受熱する受熱器を備え、
前記受熱器は、前記基板の回転により送出された前記冷却気体を流通させて前記送出装置に導く流路を有し、
前記筐体は、密閉筐体であることを特徴とする波長変換装置。 - 請求項1から6のいずれか一項に記載の波長変換装置において、
前記基板の回転により送出された前記冷却気体を吸引する吸引装置を備えることを特徴とする波長変換装置。 - 請求項1から7のいずれか一項に記載の波長変換装置と、
前記波長変換装置に入射される光を出射する光源部と、
を備えることを特徴とする照明装置。 - 請求項8に記載の照明装置と、
前記照明装置から出射される光を用いて画像を形成する画像形成装置と、
形成された前記画像を投射する投射光学装置と、
を備えることを特徴とするプロジェクター。
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