JP6931770B2 - Fluorescent wheel device, light source device, and projection type image display device - Google Patents
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本開示は、例えば、投写型映像表示装置の光源装置に使用される蛍光体ホイール装置、並びに、そのような蛍光体ホイール装置を備える光源装置及び投写型映像表示装置に関する。 The present disclosure relates to, for example, a phosphor wheel device used as a light source device of a projection type image display device, and a light source device and a projection type image display device including such a phosphor wheel device.
従来の投写型映像表示装置には、励起光を蛍光体にあてることにより発生する蛍光光を利用したタイプのものがある。このタイプの投写型映像表示装置では、輝度の増大にともない、蛍光体の温度が上昇する場合がある。 Some conventional projection type image display devices use fluorescent light generated by applying excitation light to a phosphor. In this type of projection type image display device, the temperature of the phosphor may rise as the brightness increases.
特許文献1は、放熱機能を有する蛍光体ホイール装置の構成を開示している。この蛍光体ホイール装置は、蛍光体ホイールと、蛍光体ホイールを貫通する多数の空気孔と、インペラとを備える。この蛍光体ホイールは、外周部に少なくとも1種類の蛍光体が塗布された第一面と、第一面の反対側に位置する第二面とを有する。インペラは、蛍光体ホイール第二面側に設けられ、吸気口と第一の排気口とを有する。蛍光体ホイールが高速回転すると、インペラの吸気口から吸気された空気の一部はインペラに備えられた排気口から排気され、残りは多数の空気孔を通り、蛍光体ホイールの第一面側に運ばれ、蛍光体ホイール表面からの熱を取り去る。
特許文献1によれば、蛍光体ホイールを大型化することなしに冷却効率を向上することが可能となり、蛍光体塗布部の部分的な温度上昇を抑制することができる。従って、この蛍光体ホイールを用いたレーザプロジェクションシステムの小型化を実現することができる。もしくは、蛍光体ホイールを大型化することなしに高出力の励起光に対する耐性が向上し、レーザプロジェクションシステムの明るさ向上を実現することができる。
According to
基板に多数の開口(空気孔)を備えた蛍光体ホイール装置は、開口を設けたことに起因して、基板の熱伝導性が低下し、蛍光体の局所的な温度上昇が生じることがある。 In a phosphor wheel device having a large number of openings (air holes) in the substrate, the thermal conductivity of the substrate may decrease due to the provision of the openings, and a local temperature rise of the phosphor may occur. ..
本開示は、基板の熱伝導性の低下及び蛍光体の局所的な温度上昇を抑制し、従来よりも優れた放熱特性を有する蛍光体ホイール装置を提供する。 The present disclosure provides a phosphor wheel device which suppresses a decrease in thermal conductivity of a substrate and a local temperature rise of a phosphor and has excellent heat dissipation characteristics as compared with the conventional one.
本開示の一態様に係る蛍光体ホイール装置は、基板と、基板の表面において、基板の回転中心から第1の半径を有する円周上の少なくとも一部に設けられた蛍光体を含む蛍光体領域とを備える。基板は、蛍光体領域よりも基板の回転中心に近接した複数の開口を含む通気領域と、蛍光体領域よりも基板の回転中心から遠隔した伝熱領域とを有する。 The phosphor wheel device according to one aspect of the present disclosure is a phosphor region containing a substrate and a phosphor provided on at least a part of a circumference having a first radius from the center of rotation of the substrate on the surface of the substrate. And. The substrate has a ventilation region including a plurality of openings closer to the rotation center of the substrate than the phosphor region, and a heat transfer region farther from the rotation center of the substrate than the phosphor region.
本開示は、基板の熱伝導性の低下及び蛍光体の局所的な温度上昇を抑制し、従来よりも優れた放熱特性を有する蛍光体ホイール装置を提供することができる。 The present disclosure can provide a phosphor wheel device which suppresses a decrease in thermal conductivity of a substrate and a local temperature rise of a phosphor and has excellent heat dissipation characteristics as compared with the conventional case.
以下、適宜図面を参照しながら、実施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。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. However, more detailed explanation than necessary may be omitted. For example, detailed explanations of already well-known matters and duplicate explanations for substantially the same configuration may be omitted. This is to avoid unnecessary redundancy of the following description and to facilitate the understanding of those skilled in the art.
なお、出願人は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。 It should be noted that the applicant is not intended to limit the subject matter described in the claims by those skilled in the art by providing the accompanying drawings and the following description in order to fully understand the present disclosure. No.
(実施形態1)
図1〜図4を参照して、実施形態1に係る蛍光体ホイール装置、光源装置、及び投写型映像表示装置について説明する。
(Embodiment 1)
The phosphor wheel device, the light source device, and the projection type image display device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
[1−1]蛍光体ホイール装置
図1〜図2を参照して、実施形態1に係る蛍光体ホイール装置について説明する。
[1-1] Fluorescent Wheel Device The fluorescent wheel device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
図1は、実施形態1に係る蛍光体ホイール装置100を備える蛍光体ホイールアセンブリ1の構成を示す平面図である。図2は、図1の蛍光体ホイールアセンブリ1の構成を示す側面図である。
FIG. 1 is a plan view showing the configuration of a
図2に示すように、蛍光体ホイールアセンブリ1は、蛍光体ホイール装置100、モータ111、及びキャップ112を備える。蛍光体ホイール装置100は、キャップ112によってモータ111に固定され、モータ111によって回転軸110(回転中心)の回りに回転させられる。モータ111は、蛍光体ホイール装置100を回転させる駆動装置である。
As shown in FIG. 2, the
図1に示すように、蛍光体ホイール装置100は、回転軸110を中心に回転する基板101、蛍光体102、通気領域103、複数の第1の開口104、複数の第2の開口105、伝熱領域106、及び複数のフィン107を備える。
As shown in FIG. 1, the
基板101は、高い熱伝導性を有する材料からなる。基板101の表面は、反射膜が成膜された反射面となっていて、この反射面の上に蛍光体102が形成される。
The
蛍光体102は、基板101の表面において、基板101の回転中心から第1の半径r1を有する円周上の少なくとも一部に設けられた領域(蛍光体領域108)を構成する。実施形態1では、蛍光体102は円環状に塗布されて形成される。蛍光体102は、例えば、緑色〜黄色を主たる波長域として蛍光光を発生する蛍光体を含有する。この蛍光体102は、例えば、青色の励起光を効率的に吸収して蛍光光を効率的に発生し、且つ温度消光に対する耐性が高い蛍光体を含有する。蛍光体102は、例えば、セリウム付活ガーネット構造蛍光体である、Y3Al5O12:Ce3+を含有する。蛍光体102は、後述するとおり、励起光に応じて黄色光を発光する。蛍光体102の発光光である黄色光のうち、基板101の反射膜に向かって(図2の−Z方向に)出射された光は、反射膜によって反射されて反転して進む。
The
図1に示す蛍光体102は蛍光体の一例であり、図1に示す蛍光体ホイール装置100は蛍光体ホイールの一例である。
The
通気領域103は、蛍光体領域108よりも基板101の回転軸110(回転中心)に近接した複数の開口を含む基板101の領域である。複数の開口は、複数の第1の開口104と、複数の第2の開口105とを含む。複数の第1の開口104は、基板101の回転中心から第1の半径r1よりも小さい第2の半径r2を有する円周上に設けられている。複数の第2の開口105は、基板101の回転中心から第2の半径r2よりも小さい第3の半径r3を有する円周上に設けられている。
The
複数の第1の開口104はすべて同一面積であり、複数の第2の開口105もすべて同一面積である場合、各第2の開口105の面積は、各第1の開口104の面積より大きくてもよい。
When the plurality of
複数の第1の開口104はすべて同一形状であり、複数の第2の開口105もすべて同一形状である場合、各第2の開口105の形状は、各第1の開口104の形状とは異なっていてもよい。図1の例では、各第1の開口104は四角形であり、各第2の開口105は円形である。
When the plurality of
複数M個の第1の開口104の面積S1(1),S1(2),S1(3),…,S1(M)の総和を、S1=S1(1)+S1(2)+S1(3)+・・・+S1(M)により示す。複数N個の第2の開口105の面積S2(1),S2(2),S2(3),…,S2(N)の総和を、S2=S2(1)+S2(2)+S2(3)+・・・+S2(N)により示す。このとき、複数の第2の開口105の面積の総和S2は、複数の第1の開口104の面積の総和S1以上であれば好ましい。
The sum of the areas S1 (1), S1 (2), S1 (3), ..., S1 (M) of the plurality of M
伝熱領域106は、蛍光体領域108よりも基板101の回転軸110(回転中心)から遠隔した基板101の領域である。
The
伝熱領域106の面積S3は、複数の開口104,105の面積の総和S1+S2以上であれば好ましい。
The area S3 of the
複数のフィン107は、基板101を回転させたときに通気領域103から伝熱領域106に向かう空気の流れを発生するように、基板101の通気領域103に設けられる。複数のフィン107は、基板101において、蛍光体102が設けられる面とは逆の面に設けられてもよく、同じ面に設けられてもよい。複数のフィン107は、基板101の回転軸110(回転中心)から第3の半径r3を有する円周上に設けられる。従って、複数のフィン107及び複数の第2の開口105は、基板101の回転軸110から第3の半径r3を有する円周上において、交互に設けられる。フィン107の角度は、所望の冷却効率に応じて決められる。
The plurality of
[1−2]蛍光体ホイール装置の動作
図1の蛍光体ホイールアセンブリ1によれば、蛍光体ホイール装置100に複数の開口104,105を設けたことにより、モータ111及び複数のフィン107より起こされた空気の対流が、蛍光体102を塗布した領域の表面に回りこむことが可能となる。これにより、蛍光体ホイール装置100の前面からの放熱性能を向上することができる。しかしながら、一般に、蛍光体ホイール装置に開口を設けることは、基板の熱伝導性の局所的な低下を引き起こし、蛍光体を塗布した領域の一部において局所的な温度上昇を引き起こす。そこで、図1の蛍光体ホイール装置100では、基板101において、蛍光体102を塗布した領域を挟んで通気領域103と対となる位置に、伝熱領域106が設けられている。これにより、空気の対流による蛍光体ホイール装置100の前面からの放熱性能を向上させることができ、さらに、基板101の局所的な熱伝導性の低下と、蛍光体102を塗布した領域の局所的な温度上昇とを抑制することができる。従って、実施形態1によれば、従来に比べて優れた放熱特性を有する蛍光体ホイール装置100及び蛍光体ホイールアセンブリ1を提供することができる。
[1-2] Operation of Fluorescent Wheel Device According to the
[1−3]蛍光体ホイール装置を備える光源装置
図3を参照して、実施形態1に係る光源装置について説明する。
[1-3] Light Source Device Provided with Fluorescent Wheel Device The light source device according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
図3は、図1の蛍光体ホイールアセンブリ1を備える光源装置2の構成を示す構成図である。光源装置2は、蛍光体ホイールアセンブリ1、複数の第1のレーザ光源202、コリメータレンズ203、凸レンズ204,208,209,210、拡散板205、凹レンズ206、ダイクロイックミラー207、ロッドインテグレータ211、複数の第2のレーザ光源222、コリメータレンズ223、凸レンズ224、拡散板225、及び凹レンズ226を備える。
FIG. 3 is a configuration diagram showing a configuration of a
複数の第1のレーザ光源202は、所定波長の励起光を発生する励起光源である。
The plurality of first
複数の第1のレーザ光源202から出射した光は、各第1のレーザ光源202の出射側に配置されたコリメータレンズ203により平行光化される。コリメータレンズ203の出射側には、複数のコリメータレンズ203から出射される第1のレーザ光源202の光をまとめて光束幅を小さくする凸レンズ204を備える。凸レンズ204で光束幅を小さくした出射光は、凸レンズ204の出射側に位置する拡散板205に入射する。拡散板205では、凸レンズ204で解消しきれなかった第1のレーザ光源202の出射光のコリメータレンズ203を通過した状態で発生している光束の粗密を解消する。
The light emitted from the plurality of first
拡散板205から出射した光は、凹レンズ206に入射する。凹レンズ206は、拡散板205から入射した光を平行光化する。
The light emitted from the
凹レンズ206を出射した平行光化された光は、出射側に光軸に対して45度の角度で配置されたダイクロイックミラー207に入射する。ダイクロイックミラー207は、第1のレーザ光源202の出射光の波長域の光を透過し、蛍光体ホイールアセンブリ1からの蛍光の波長域の光を反射する特性を有している。したがって、ダイクロイックミラー207に入射した凹レンズ206からの光は、複数の凸レンズ208、209へ順に入射し、光束が収束し、蛍光体ホイールアセンブリ1に入射する。
The parallelized light emitted from the
蛍光体ホイールアセンブリ1は、蛍光体102が凸レンズ208、209に対向するように配置されている。これにより、凸レンズ208、209で収束した第1のレーザ光源202の光が蛍光体102を励起する励起光として照射される。
In the
蛍光体102に入射した第1のレーザ光源202からの励起光は、波長変換され、レーザ光源202の波長とは異なる波長域の蛍光に変換されるとともに、光の方向を180度変換し、凸レンズ209側へ出射する。凸レンズ209に入射した蛍光は、凸レンズ208に入射し、平行光化され、ダイクロイックミラー207に入射し、その進行方向が90度曲げられる。
The excitation light from the first
次に、複数の第2のレーザ光源222から出射した光は、各第2のレーザ光源222の出射側に配置されたコリメータレンズ223により平行光化される。コリメータレンズ223の出射側には、複数のコリメータレンズ223から出射される第2のレーザ光源222の光をまとめて光束幅を小さくする凸レンズ224を備える。凸レンズ224で光束幅を小さくした出射光は、凸レンズ224の出射側に位置する拡散板225に入射する。拡散板225では、凸レンズ224で解消しきれなかった第2のレーザ光源222の出射光がコリメータレンズ223を通過した状態で発生している光束の粗密を解消する。
Next, the light emitted from the plurality of second
拡散板225から出射した光は、凹レンズ226に入射する。凹レンズ226は、拡散板225から入射した光を平行光化する。
The light emitted from the
凹レンズ226を出射した平行光化された光は、出射側に光軸に対して45度の角度で配置されたダイクロイックミラー207に、蛍光体ホイールアセンブリ1から出射した蛍光とは90度異なる方向から入射する。ダイクロイックミラー207は、第1のレーザ光源202と第2のレーザ光源222の出射光の波長域の光を透過し、蛍光体ホイールアセンブリ1からの蛍光の波長域の光を反射する特性を有している。したがって、ダイクロイックミラー207に入射した凹レンズ226からの光を透過する。その結果、蛍光体ホイールアセンブリ1から出射した蛍光と、第2のレーザ光源222から出射した光は、同一の方向へ出射する。
The collimated light emitted from the
蛍光体ホイールアセンブリ1からの蛍光と、第2のレーザ光源222からのレーザ光は、凸レンズ210で収束し、光均一化手段であるロッドインテグレータ211に入射する。ロッドインテグレータ211を出射した光の強度分布は均一化されている。
The fluorescence from the
ここで、第2のレーザ光源222の出射する光は、青色の波長域の光であり、第1のレーザ光源202の出射する光は、紫外から青色の波長域の光である。また、蛍光体ホイールアセンブリ1は、第1のレーザ光源202の波長域の光で励起され、緑色と赤色の両波長域を含んだ黄色の蛍光光を出射する。
Here, the light emitted by the second
上記の構成により、光源装置2のロッドインテグレータ211からは、強度分布が均一化された白色の光が出射する。
With the above configuration, white light having a uniform intensity distribution is emitted from the
光源装置2によれば、レンズ及びミラー等を含む導光光学系によりレーザ光源202からの励起光を蛍光体ホイール装置100に導光し、励起光が蛍光体ホイール装置100の蛍光体102に照射されることにより蛍光光を発生する。
According to the
[1−4]蛍光体ホイールを搭載した光源装置を用いた投写型映像表示装置
図4を参照して、実施形態1に係る投写型映像表示装置について説明する。
[1-4] Projection-type image display device using a light source device equipped with a phosphor wheel The projection-type image display device according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
図4は、図3の光源装置2を備える投写型映像表示装置の構成を示す構成図である。図4の投写型映像表示装置は、光源装置2、凸レンズ331,332,333、全反射プリズム334、微小ギャップ335、カラープリズム336、微小ギャップ337、DMD338,339,340、及び投写レンズ341を備える。
FIG. 4 is a configuration diagram showing a configuration of a projection type image display device including the
図4の投写型映像表示装置は、図3を用いて説明した光源装置2を備える。光源装置2の詳細に関しては繰り返しては説明せず、以下、ロッドインテグレータ211を出射した白色光の挙動と投写型映像表示装置の構成について説明する。
The projection type image display device of FIG. 4 includes a
まず、ロッドインテグレータ211を出射した白色光は、3枚の凸レンズ331、332、333で構成されたリレーレンズ系にて、後述するDMD(digital micromirror device)338、339,340に、ロッドインテグレータ211の出射面を写像する。
First, the white light emitted from the
リレーレンズ系を構成する凸レンズ331、332、333を通過した光は、2つの硝子ブロックの間に微小ギャップ335を設けた全反射プリズム334に入射する。全反射プリズム334に入射した光は、前述した微小ギャップ335で反射し、3つの硝子ブロックで構成されたカラープリズム336に入射する。カラープリズム336は、第1の硝子ブロックと第2の硝子ブロックの間に微小ギャップ337と第1のガラスブロック側に青色の波長域の光を反射するダイクロイック面を有している。
The light that has passed through the
全反射プリズム334から、カラープリズム336に入射した白色光のうち、青色の波長域の光は、微小ギャップ337の前側の第1のガラスブロックに設けられた青色領域を反射するダイクロイック面で反射する。ダイクロイック面で反射した青色光は、カラープリズム336と全反射プリズム334の間に設けられたギャップで全反射を発生し、光の進行方向を変えて、青色用のDMD338に入射する。
Of the white light incident on the
続いて、微小ギャップ337を通過した赤色と緑色領域の両方の領域の光を含む黄色の光は、カラープリズム336の第2のガラスブロックと第3のガラスブロックの境界面に設けられた、赤色の波長域の光を反射し、緑色の波長域の光を透過するダイクロイック面で、赤色光と緑色光に分離される。分離された赤色光と緑色光のうち、赤色光は反射し、緑色光は透過し、第3のガラスブロックに入射する。
Subsequently, the yellow light including the light in both the red and green regions that have passed through the
第2のガラスブロックと第3のガラスブロックの境界面で反射した赤色光は、第2のガラスブロックと第1のガラスブロックの間の設けられた微小ギャップ337に、全反射以上の角度で入射することで反射し、赤色用のDMD339に入射する。
The red light reflected at the interface between the second glass block and the third glass block is incident on the
第3のガラスブロックに入射した緑色光はそのまま直進し、緑色用のDMD340に入射する。 The green light incident on the third glass block goes straight as it is, and is incident on the DMD340 for green.
3枚のDMD338、339、340は、図示されない映像回路によって駆動され、画像情報に対応して各画素のオン/オフ(ON/OFF)が切り替わり反射方向が変わる。
The three
三枚のDMD338、339、340のONの画素からの光は、前述した経路を逆に通り、カラープリズム336で合成され、白色光となって、全反射プリズムに入射する。全反射プリズムに入射した光は、全反射プリズムの微小ギャップ335に全反射角以下の角度で入射し、そのまま透過して、投写レンズ341によって、図示していないスクリーンに拡大投写される。
The light from the ON pixels of the three
[1−5]実施形態1に係る効果
実施形態1に係る蛍光体ホイール装置100によれば、基板101と、基板101の表面において、基板101の回転中心から第1の半径r1を有する円周上の少なくとも一部に設けられた蛍光体102を含む蛍光体領域108とを備える。基板101は、蛍光体領域108よりも基板101の回転中心に近接した複数の開口を含む通気領域103と、蛍光体領域108よりも基板101の回転中心から遠隔した伝熱領域106とを有する。
[1-5] Effect of the first embodiment According to the
これにより、基板の熱伝導性の低下及び蛍光体の局所的な温度上昇を抑制し、従来よりも優れた放熱特性を有する蛍光体ホイール装置を提供することができる。 Thereby, it is possible to provide a phosphor wheel device which suppresses a decrease in thermal conductivity of the substrate and a local temperature rise of the phosphor and has excellent heat dissipation characteristics as compared with the conventional case.
実施形態1に係る蛍光体ホイール装置100によれば、伝熱領域106の面積は、複数の開口の面積の総和以上である。
According to the
これにより、開口を設けたことに起因する、基板の熱伝導性の低下及び蛍光体の局所的な温度上昇を抑制することができる。 As a result, it is possible to suppress a decrease in the thermal conductivity of the substrate and a local temperature rise of the phosphor due to the provision of the opening.
実施形態1に係る蛍光体ホイール装置100によれば、複数の開口は、基板101の回転中心から第1の半径r1よりも小さい第2の半径r2を有する円周上に設けられた複数の第1の開口104と、基板101の回転中心から第2の半径r2よりも小さい第3の半径r3を有する円周上に設けられた複数の第2の開口105とを含む。
According to the
実施形態1に係る蛍光体ホイール装置100によれば、複数の第2の開口105の面積の総和は、複数の第1の開口104の面積の総和以上である。
According to the
実施形態1に係る蛍光体ホイール装置100によれば、各第2の開口105の面積は、各第1の開口104の面積より大きい。
According to the
実施形態1に係る蛍光体ホイール装置100によれば、各第2の開口105の形状は、各第1の開口104の形状とは異なる。
According to the
実施形態1に係る蛍光体ホイール装置100によれば、基板101を回転させたときに通気領域103から伝熱領域106に向かう空気の流れを発生するように、基板101の通気領域103に設けられた複数のフィン107をさらに備える。
According to the
実施形態1に係る蛍光体ホイール装置100によれば、複数のフィン107は、基板101の回転中心から第3の半径r3を有する円周上に設けられる。
According to the
これにより、基板の熱伝導性の低下及び蛍光体の局所的な温度上昇を抑制し、従来よりも優れた放熱特性を有する蛍光体ホイール装置を提供することができる。 Thereby, it is possible to provide a phosphor wheel device which suppresses a decrease in thermal conductivity of the substrate and a local temperature rise of the phosphor and has excellent heat dissipation characteristics as compared with the conventional case.
実施形態1に係る光源装置によれば、上述の蛍光体ホイール装置100と、蛍光体ホイール装置100を回転させるモータ111と、所定波長の励起光を発生する第1のレーザ光源202と、励起光を蛍光体ホイール装置100に導光する導光光学系とを備える。励起光が蛍光体ホイール装置100の蛍光体102に照射されることにより蛍光光を発生する。
According to the light source device according to the first embodiment, the above-mentioned
これにより、蛍光体ホイール装置の基板の熱伝導性の低下及び蛍光体の局所的な温度上昇を抑制し、従来よりも優れた放熱特性を有する光源装置を提供することができる。 As a result, it is possible to provide a light source device having better heat dissipation characteristics than the conventional one by suppressing a decrease in thermal conductivity of the substrate of the phosphor wheel device and a local temperature rise of the phosphor.
実施形態1に係る投写型映像表示装置によれば、上述の光源装置2を備える。
According to the projection type image display device according to the first embodiment, the
これにより、蛍光体ホイール装置の基板の熱伝導性の低下及び蛍光体の局所的な温度上昇を抑制し、従来よりも優れた放熱特性を有する投写型映像表示装置を提供することができる。 As a result, it is possible to provide a projection type image display device which suppresses a decrease in thermal conductivity of the substrate of the phosphor wheel device and a local temperature rise of the phosphor and has excellent heat dissipation characteristics as compared with the conventional case.
(実施形態2)
図5〜図7を参照して、実施形態2に係る蛍光体ホイール装置、光源装置、及び投写型映像表示装置について説明する。
(Embodiment 2)
The phosphor wheel device, the light source device, and the projection type image display device according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 5 to 7.
[2−1]蛍光体ホイール装置
図5を参照して、実施形態2に係る蛍光体ホイール装置について説明する。
[2-1] Fluorescent Wheel Device The fluorescent wheel device according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
図5は、実施形態2に係る蛍光体ホイールアセンブリ1Aの構成を示す平面図である。蛍光体ホイールアセンブリ1Aは、蛍光体ホイール装置100Aを備える。蛍光体ホイールアセンブリ1Aは、図2の蛍光体ホイールアセンブリ1と同様に、モータ111及びキャップ112をさらに備える。
FIG. 5 is a plan view showing the configuration of the
蛍光体ホイール装置100Aは、基板101、蛍光体102a,102b、透過領域102c、通気領域103、複数の第1の開口104、複数の第2の開口105、伝熱領域106、及び複数のフィン107を備える。蛍光体ホイール装置100Aは、図1の円環状に塗布されて形成された蛍光体102に代えて、蛍光体102a,102b及び透過領域102cを備える。
The
蛍光体102a,102b及び透過領域102cは、基板101の表面において、基板101の回転中心から所定半径r1を有する円周上に設けられる。
The
蛍光体102a,102bは、互いに異なる波長の蛍光光を発生する。蛍光体102aは、例えば、黄色を主たる波長域として蛍光光を発生する蛍光体である。この蛍光体102aは、例えば、青色の励起光を効率的に吸収して蛍光光を効率的に発生し、且つ温度消光に対する耐性が高い蛍光体である。蛍光体102aは、例えば、セリウム付活ガーネット構造蛍光体である、Y3Al5O12:Ce3+である。蛍光体102bは、例えば、緑色を主たる波長域として蛍光光を発生する蛍光体である。この蛍光体102bは、例えば、青色の励起光を効率的に吸収して蛍光光を効率的に発生し、且つ温度消光に対する耐性が高い蛍光体である。蛍光体102bは、例えば、セリウム付活ガーネット構造蛍光体である、Lu3Al5O12:Ce3+である。蛍光体102aは、後述するとおり、励起光に応じて黄色光を発光する。蛍光体102aの発光光である黄色光のうち、基板101の反射膜に向かって出射された光は、反射膜によって反射されて反転して進む。さらに、蛍光体102bは、後述するとおり、励起光に応じて緑色光を発光する。蛍光体102bの発光光である緑色光のうち、基板101の反射膜に向かって出射された光は、反射膜によって反射されて反転して進む。
The
基板101は、基板101の回転中心から第1の半径r1を有する円周上において蛍光体が形成されず、かつ、光を透過する透過領域102cを有する。基板101は、少なくとも透過領域102cの部分において、透明な材料から構成されてもよく、開口を有してもよい。後述するように、蛍光体ホイールアセンブリ1Aに照射された励起光の一部は、蛍光体102a,102bにより蛍光光を発生させるために使用されるのではなく、透過領域102cを通過して、そのままDMDに入射する。
The
図5に示す蛍光体102a,102bは蛍光体の一例であり、図5に示す蛍光体ホイール装置100Aは蛍光体ホイールの一例である。
The
蛍光体ホイール装置100Aの他の構成要素は、図1の蛍光体ホイール装置100の対応する構成要素と同様である。
Other components of the
[2−2]蛍光体ホイール装置の動作
図5の蛍光体ホイールアセンブリ1Aによれば、実施形態1と同様に、蛍光体ホイール装置100の放熱性能を向上させることができ、さらに、基板101の局所的な熱伝導性の低下と、蛍光体102を塗布した領域の局所的な温度上昇とを抑制することができる。
[2-2] Operation of Fluorescent Wheel Device According to the
透過領域102cには蛍光体が形成されていないので、ここに励起光が照射されても、蛍光体102a,102bの領域よりは発熱が少ない。従って、透過領域102cの近傍には、冷却のために複数の開口104,105及び複数のフィン107を設けなくてもよい。
Since no phosphor is formed in the
[2−3]蛍光体ホイールを用いた光源装置
図6を参照して、実施形態2に係る光源装置について説明する。
[2-3] Light Source Device Using Fluorescent Material Wheel The light source device according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
図6は、図5の蛍光体ホイールアセンブリ1Aを備える光源装置2Aの構成を示す構成図である。光源装置2Aは、蛍光体ホイールアセンブリ1A、複数の第1のレーザ光源502、コリメータレンズ503、凸レンズ504,508、509,510,511,516、拡散板505、凹レンズ506、ダイクロイックミラー507、ミラー512,513,515、リレーレンズ514、フィルターホイール517、及びロッドインテグレータ518を備える。
FIG. 6 is a configuration diagram showing a configuration of a
複数の第1のレーザ光源502は、所定波長の励起光を発生する励起光源である。
The plurality of first
複数の第1のレーザ光源502から出射した光は、各第1のレーザ光源502の出射側に配置されたコリメータレンズ503により平行光化される。コリメータレンズ503の出射側には、複数のコリメータレンズ503から出射される第1のレーザ光源502の光をまとめて光束幅を小さくする凸レンズ504を備える。凸レンズ504で光束幅を小さくした出射光は、凸レンズ504の出射側に位置する拡散板505に入射する。拡散板505では、凸レンズ504で解消しきれなかった第1のレーザ光源502の出射光のコリメータレンズ503を通過した状態で発生している光束の粗密を解消する。
The light emitted from the plurality of first
拡散板505から出射した光は、凹レンズ506に入射する。凹レンズ506は、拡散板505から入射した光を平行光化する。
The light emitted from the
凹レンズ506を出射した平行光化された光は、出射側に光軸に対して45度の角度で配置されたダイクロイックミラー507に入射する。ダイクロイックミラー507は、第1のレーザ光源502の出射光の波長域の光を反射し、蛍光体ホイールアセンブリ1Aからの蛍光の波長域の光を透過する特性を有している。したがって、ダイクロイックミラー507に入射した凹レンズ506からの光は、複数の凸レンズ508、509へ順に入射し、光束が収束し、蛍光体ホイールアセンブリ1Aに入射する。
The parallelized light emitted from the
蛍光体ホイールアセンブリ1Aは、蛍光体102a、102bが凸レンズ508、509に対向するように配置されており、凸レンズ508、509で収束した第1のレーザ光源502の光が蛍光体102a、102bを励起する励起光として照射されるように配置されている。
In the
蛍光体102a、102bに入射した第1のレーザ光源502からの励起光は、波長変換されレーザ光源502の波長とは異なる波長域の蛍光に変換されるとともに、光の方向を180度変換し、凸レンズ509側へ出射する。凸レンズ509に入射した蛍光は、凸レンズ508に入射し、平行光化され、ダイクロイックミラー507を透過し、直進する。
The excitation light from the first
一方、前述した通り、蛍光体102a,102b及び透過領域102cは、基板101の表面において、基板101の回転中心から所定半径r1を有する円周上に設けられる。したがって、蛍光体ホイールアセンブリ1Aに照射された励起光の一部は、透過領域102cを通過し、凸レンズ510側へ出射する。凸レンズ510に入射した励起光の一部は、凸レンズ511に入射し、平行光化された後、ミラー512、513、リレーレンズ514、ミラー515を経て、ダイクロイックミラー507に入射する。ダイクロイックミラー507に入射したミラー515からの光は、その進行方向が90度曲げられる。その結果、蛍光体ホイールアセンブリ1Aから出射した蛍光と、蛍光体ホイールアセンブリ1Aを通過した励起光の一部は、同一の方向へ出射する。
On the other hand, as described above, the
ここで第1のレーザ光源502の出射する光は、青色の波長域の光である。また、蛍光体ホイールアセンブリ1Aは、第1のレーザ光源502の波長域の光で励起され、それぞれ、緑色と黄色を主たる波長域とする蛍光光を時系列に出射する。さらに、蛍光体ホイールアセンブリ1Aを通過した励起光の一部は、蛍光体により蛍光光を発生させるために使用されるのではなく、透過領域102cを通過して、そのままDMDに入射する。
Here, the light emitted by the first
ダイクロイックミラー507によって合成された合成光は、凸レンズ516で収束し、フィルターホイール517を経て、光均一化手段であるロッドインテグレータ518に入射する。このとき、蛍光体ホイールアセンブリ1Aにより生成された黄色を主たる波長域とする蛍光の一部は、赤色を主たる波長域とする光に変換される。また、ロッドインテグレータ518に入射した光の強度分布は均一化される。
The combined light synthesized by the
上記の構成により、光源装置2Aのロッドインテグレータ518からは、強度分布が均一化された赤色、緑色、黄色、青色光が時系列で出射する。
With the above configuration, red, green, yellow, and blue light having a uniform intensity distribution is emitted in time series from the
[2−4]蛍光体ホイールを搭載した光源装置を用いた投写型映像表示装置
図7を参照して、実施形態2に係る投写型映像表示装置について説明する。
[2-4] Projection-type image display device using a light source device equipped with a phosphor wheel The projection-type image display device according to the second embodiment will be described with reference to FIG. 7.
図7は、図6の光源装置2Aを備える投写型映像表示装置の構成を示す構成図である。図7の投写型映像表示装置は、光源装置2A、凸レンズ631,632,633、全反射プリズム634、微小ギャップ635、DMD636、及び投写レンズ641を備える。
FIG. 7 is a configuration diagram showing a configuration of a projection type image display device including the
当該投写型映像表示装置は、図6を用いて説明した光源装置2Aを用いている。光源装置2Aの詳細に関しては繰り返しては説明せず、以下、ロッドインテグレータ518を出射した光の挙動と投写型映像表示装置の構成につき説明する。
The projection type image display device uses the
まず、ロッドインテグレータ518を出射した光は、3枚の凸レンズ631、632、633で構成されたリレーレンズ系にて、後述するDMD636に、ロッドインテグレータ518の出射面を写像する。
First, the light emitted from the
リレーレンズ系を構成する凸レンズ631、632、633を通過した光は、2つの硝子ブロックの間に微小ギャップ635を設けた全反射プリズム634に入射する。全反射プリズム634に入射した光は、前述した微小ギャップ635で反射し、DMD636に入射する。
The light that has passed through the
DMD636は、図示されない映像回路によって駆動され、画像情報に対応して各画素のON/OFFが切り替わり反射方向が変わる。 The DMD636 is driven by a video circuit (not shown), and the ON / OFF of each pixel is switched according to the image information to change the reflection direction.
DMD636のONの画素から出射し、全反射プリズムに入射した光は、全反射プリズムの微小ギャップ635に全反射角以下の角度で入射し、そのまま透過して、投写レンズ641によって、図示していないスクリーンに拡大投写される。
The light emitted from the ON pixel of the DMD636 and incident on the total reflection prism is incident on the
[2−5]実施形態2に係る効果
実施形態2に係る蛍光体ホイール装置100Aによれば、基板101は、基板101の回転中心から第1の半径r1を有する円周上において、蛍光体102a,102bを含む蛍光体領域108a、及び蛍光体が形成されていない透過領域102cを備える。基板101は、蛍光体領域よりも基板101の回転中心に近接した複数の開口を含む通気領域103と、蛍光体領域108aよりも基板101の回転中心から遠隔した伝熱領域106とを有する。
[2-5] Effect According to
これにより、強度分布が均一化された赤色、緑色、黄色、青色光がロッドインテグレータ518から時系列で出射する光源装置2Aにおいて、基板の熱伝導性の低下及び蛍光体の局所的な温度上昇を抑制し、従来よりも優れた放熱特性を有する蛍光体ホイール装置を提供することができる。
As a result, in the
(他の実施形態)
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施形態1〜2を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施形態にも適用可能である。また、上記実施形態1〜2で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施形態とすることも可能である。
(Other embodiments)
As described above,
伝熱領域は、少なくとも1つの開口を有してもよい。 The heat transfer region may have at least one opening.
基板は平面に限定されず、適切な向きに蛍光光を発生させることができるのであれば、少なくとも一部に湾曲又は折れ曲がりを含む任意の形状であってもよい。 The substrate is not limited to a flat surface, and may have any shape including at least a part of bending or bending as long as it can generate fluorescent light in an appropriate direction.
開口の形状は、円形及び四角形に限定されず、楕円及び他の多角形を含む任意の形状であってもよい。 The shape of the opening is not limited to a circle and a quadrangle, and may be any shape including an ellipse and other polygons.
以上のように、本開示における技術の例示として、実施形態を説明した。そのために、添付図面及び詳細な説明を提供した。 As described above, an embodiment has been described as an example of the technique in the present disclosure. To that end, the accompanying drawings and detailed explanations have been provided.
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。そのため、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。 Therefore, among the components described in the attached drawings and the detailed description, not only the components essential for solving the problem but also the components not essential for solving the problem in order to exemplify the above technology. Can also be included. Therefore, the fact that those non-essential components are described in the accompanying drawings or detailed description should not immediately determine that those non-essential components are essential.
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。 Further, since the above-described embodiment is for exemplifying the technique in the present disclosure, various changes, replacements, additions, omissions, etc. can be made within the scope of claims or the equivalent scope thereof.
本開示の蛍光体ホイール装置は、光源装置及び投写型映像表示装置に適用可能である。 The phosphor wheel device of the present disclosure is applicable to a light source device and a projection type image display device.
1,1A 蛍光体ホイールアセンブリ
2 光源装置
100,100A 蛍光体ホイール装置
101 基板
102,102a,102b 蛍光体
102c 透過領域
103 通気領域
104 第1の開口
105 第2の開口
106 伝熱領域
107 フィン
110 回転軸
111 モータ
112 キャップ
202 第1のレーザ光源
203 コリメータレンズ
204,208,209,210 凸レンズ
205 拡散板
206 凹レンズ
207 ダイクロイックミラー
211 ロッドインテグレータ
222 第2のレーザ光源
223 コリメータレンズ
224 凸レンズ
225 拡散板
226 凹レンズ、
331,332,333 凸レンズ
334 全反射プリズム
335 微小ギャップ
336 カラープリズム
337 微小ギャップ
338,339,340,636 DMD
341 投写レンズ
502 第1のレーザ光源
503 コリメータレンズ
504,508,509,510,511,516 凸レンズ
505 拡散板
506 凹レンズ
507 ダイクロイックミラー
512,513,515 ミラー
514 リレーレンズ
517 フィルターホイール
518 ロッドインテグレータ
631,632,633 凸レンズ
634 全反射プリズム
635 微小ギャップ
641 投写レンズ
1,1A
331, 332, 333
341
Claims (10)
前記基板の表面において、前記基板の回転中心から第1の半径を有する円周上の少なくとも一部に設けられた蛍光体を含む蛍光体領域とを備える蛍光体ホイール装置であって、
前記基板は、
前記蛍光体領域よりも前記基板の回転中心に近接した複数の開口を含む通気領域と、
前記蛍光体領域よりも前記基板の回転中心から遠隔した伝熱領域とを有し、
前記複数の開口は、
前記基板の回転中心から前記第1の半径よりも小さい第2の半径を有する円周上に設けられた複数の第1の開口と、
前記基板の回転中心から前記第2の半径よりも小さい第3の半径を有する円周上に設けられた複数の第2の開口とを含む、
蛍光体ホイール装置。 With a rotating board
A phosphor wheel device comprising a phosphor region containing a phosphor provided on at least a part of a circumference having a first radius from the center of rotation of the substrate on the surface of the substrate.
The substrate is
A ventilation region including a plurality of openings closer to the center of rotation of the substrate than the phosphor region,
Than said phosphor region possess a heat transfer region remote from the rotational center of the substrate,
The plurality of openings
A plurality of first openings provided on a circumference having a second radius smaller than the first radius from the center of rotation of the substrate.
A plurality of second openings provided on a circumference having a third radius smaller than the second radius from the center of rotation of the substrate.
Fluorescent wheel device.
請求項1記載の蛍光体ホイール装置。 The area of the heat transfer region is equal to or larger than the sum of the areas of the plurality of openings.
The fluorescent wheel device according to claim 1.
請求項1記載の蛍光体ホイール装置。 The sum of the areas of the plurality of second openings is equal to or greater than the sum of the areas of the plurality of first openings.
The fluorescent wheel device according to claim 1.
前記複数の第2の開口はすべて同一面積であり、
前記複数の第2の開口の各々の面積は、前記複数の第1の開口の各々の面積より大きい、
請求項1〜3のうちの1つに記載の蛍光体ホイール装置。 The plurality of first openings all have the same area and
The plurality of second openings all have the same area and
The area of each of the plurality of second openings is larger than the area of each of the plurality of first openings.
The fluorescent wheel device according to any one of claims 1 to 3.
前記複数の第2の開口はすべて同一形状であり、
前記複数の第2の開口の各々の形状は、前記複数の第1の開口の各々の形状とは異なる、
請求項1〜4のうちの1つに記載の蛍光体ホイール装置。 The plurality of first openings are all the same shape and have the same shape.
The plurality of second openings are all the same shape and have the same shape.
The shape of each of the plurality of second openings is different from the shape of each of the plurality of first openings.
The fluorescent wheel device according to any one of claims 1 to 4.
請求項1〜5のうちの1つに記載の蛍光体ホイール装置。 A plurality of fins provided in the ventilation region of the substrate are further provided so as to generate an air flow from the ventilation region to the heat transfer region when the substrate is rotated.
The fluorescent wheel device according to any one of claims 1 to 5.
請求項6記載の蛍光体ホイール装置。 The plurality of fins are provided on a circumference having the third radius from the center of rotation of the substrate.
The fluorescent wheel device according to claim 6.
請求項1〜7のうちの1つに記載の蛍光体ホイール装置。 The substrate has a transmission region in which no phosphor is formed and light is transmitted on the circumference having the first radius from the center of rotation of the substrate.
The fluorescent wheel device according to any one of claims 1 to 7.
前記蛍光体ホイール装置を回転させる駆動装置と、
所定波長の励起光を発生する励起光源と、
前記励起光を前記蛍光体ホイール装置に導光する導光光学系とを備える光源装置であって、
前記励起光が前記蛍光体ホイール装置の蛍光体に照射されることにより蛍光光を発生する、
光源装置。 The fluorescent wheel device according to any one of claims 1 to 8.
A drive device for rotating the phosphor wheel device and
An excitation light source that generates excitation light of a predetermined wavelength,
A light source device including a light guide optical system that guides the excitation light to the phosphor wheel device.
Fluorescent light is generated by irradiating the phosphor of the phosphor wheel device with the excitation light.
Light source device.
投写型映像表示装置。 The light source device according to claim 9 is provided.
Projection type image display device.
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