JP7304507B2 - 波長変換素子、蛍光体ホイール、光源装置、及び投写型映像表示装置 - Google Patents
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[1-1-1-1.波長変換素子の構成]
以下、実施の形態1における波長変換素子の構成について詳細に説明する。図1は、実施の形態1における波長変換素子のであり、図1の(a)は第1の波長変換素子の断面図を、図1の(b)は第2の波長変換素子の断面図を、図1の(c)は、第1または第2の波長変換素子を用いて形成される蛍光体リングの平面図を示す。
まず、図2に、実施の形態1の第1の波長変換素子を用いた第1の蛍光体ホイールの構成を示し、図2の(a)は、第1の蛍光体ホイールの平面図、図2の(b)は第1の蛍光体ホイールの断面図である。
図6は本開示の比較例にかかる波長変換素子の構成図であり、図6の(a)および図6の(b)は波長変換素子の断面図であり、図6の(c)は波長変換素子の平面図である。
実施の形態1の波長変換素子を用いた蛍光体ホイールを使用した光源装置の構成を説明する。
光源装置9では、蛍光体ホイール1に波長変換素子101を用いている。そのため、レーザー光源901からの青色光の入射する側に設けられた大粒径の蛍光体粒子111aで、蛍光体への吸収効率が最大化し、続いて、蛍光体領域の厚み方向で中間に位置する小粒径の蛍光体粒子112aで結合効率を最大化し、最後に蛍光体領域の厚み方向で最も基板側にある大粒径の蛍光体粒子113aで熱伝導性を向上し温度消光を低減し、蛍光効率を最大化する。そのことにより、吸収効率×結合効率×蛍光効率で表される効率を最大化することが可能となる。
リング形状の波長変換素子101を用いた第1の蛍光体ホイールを用いた第1の光源装置を用いた投写型映像表示装置10の構成について説明する。
光源装置9を用いた投写型映像表示装置10では、蛍光体ホイール1に波長変換素子101を用いている。そのため、レーザー光源901からの青色光の入射する側に設けられた大粒径の蛍光体粒子111aで吸収効率が最大化し、続いて、蛍光体領域の厚み方向で中間に位置する小粒径の蛍光体粒子112aで結合効率を最大化し、最後に蛍光体領域の厚み方向で最も基板側にある大粒径の蛍光体粒子113aで熱伝導性を向上し温度消光を低減し、蛍光効率を最大化する。そのことにより、吸収効率×結合効率×蛍光効率で表される効率を最大化することが可能となる。
[2-1-1-1.波長変換素子の構成]
以下、実施の形態2にかかる波長変換素子の構成について詳細に説明する。図8は、実施の形態2における波長変換素子の構成図であり、図8の(a)は実施の形態2の第1の波長変換素子の断面図、図8の(b)は実施の形態2の第2の波長変換素子の断面図、図8の(c)は波長変換素子の平面図を示す。
以下、図8の(c)に示す波長変換素子601、602で形成した蛍光体リングを用いて、蛍光体ホイールの構成を説明する。
波長変換素子601、602を用いた蛍光体ホイール7のように、粒径の異なる2種の蛍光体粒子を蛍光体領域の厚み方向に、表面側に粒径の大きな蛍光体粒子を基板側に粒径の小さい蛍光体粒子を配置すると、これによって、粒径の大きな蛍光体粒子のみで構成された蛍光体ホイールに対し結合効率が改善し、粒径の小さな蛍光体粒子のみで構成された蛍光体ホイールに対し吸収効率が改善されて、効率が改善される。
実施の形態2の波長変換素子を、実施の形態1の第1~第3の蛍光体ホイールに用いた波長変換素子と置き換えることで、図11、図13、図15に示した第1~第3の光源装置を構成することができる。この場合の光源装置の挙動は実施の形態1の光源装置と同一であるため、説明を省略する。
実施の形態2の波長変換素子を用いた蛍光体ホイールの効果の項目で説明したとおり、粒径の異なる2種の蛍光体粒子を蛍光体領域の厚み方向に配置することによって、粒径の大きな蛍光体粒子のみで構成された蛍光体ホイールを用いた光源装置に対し、結合効率が改善する。また、粒径の小さな蛍光体粒子のみで構成された蛍光体ホイールを用いた光源装置に対し、大きい蛍光体粒子を表面側に配置したものは吸収効率が改善され、小さい蛍光体粒子を表面側に配置されたものは熱伝導性が改善されて、蛍光効率が改善される。
実施の形態2の波長変換素子を、実施の形態1の第1~第3の蛍光体ホイールに用いた波長変換素子と置き換えることで、図12、図14、図16の第1~第3の光源装置を用いた投写型映像表示装置を構成することができる。
実施の形態2の波長変換素子を用いた蛍光体ホイールの効果の項目で前述したとおり、粒径の異なる2種の蛍光体粒子を蛍光体領域の厚み方向に配置することによって、粒径の大きな蛍光体粒子のみで構成された蛍光体ホイールを用いた光源装置を用いた投写型映像表示装置に対し、結合効率が改善する。また、粒径の小さな蛍光体粒子のみで構成された蛍光体ホイールを用いた光源装置を用いた投写型映像表示装置に対し、吸収効率が改善されて、効率が改善される。
[3-1.波長変換素子の構成]
以下、実施の形態3における波長変換素子の構成を説明する。図17は、実施の形態3における波長変換素子の構成を示す図であり、図17の(a)は波長変換素子301の断面図を、図17の(b)は波長変換素子302の断面図を、図17の(c)は、波長変換素子301、302を用いて形成された蛍光体リングの平面図を示している。
波長変換素子301、302を実施の形態1の波長変換素子101と置き換えることにより、実施の形態1と同様に、波長変換素子301、302を用いた第1~3の蛍光体ホイールを構成することができる。
上記のように、実施の形態3の波長変換素子301、302は、粒径の小さい蛍光体粒子を励起光のLの入射側に配置しているので、実施の形態1の波長変換素子に対して結合効率が改善する傾向を示す。そのため、投写型映像表示装置の後段の光学系を小型化する場合などに適している。
9、11、13 光源装置
10、12、14 投写型映像表示装置
101、102、201、202、301、302、601、602 波長変換素子
103、203、303、403、503、703、803 反射防止膜
104、204、304、404、504、704、804 シリコーン層
105、205、305、405、505、705、805 基板
106、206、306、406、506、706、806 反射層
107、207、307、407、507、707、807 モータ取付け孔
109、309、409 モータ
111、121、311、321、611、621 第1蛍光体領域
112、122、312、322、612、622 第2蛍光体領域
113、123、313、323 第3蛍光体領域
111a、112a、113a、121a、122a、123a、211a、221a、311a、312a、313a、321a、322a、323a、611a、612a、621a、622a 蛍光体粒子
124、324、624 バインダ
141、341、441、541、741、841 含有粒子
211、221 蛍光体領域
308 開口部
408 反射膜
901、921、1101、1301 レーザー光源
902、922、1102、1302 コリメータレンズ
903、907、908、909、923、1103、1107、1108、1109、1121、1122、1124、1126、1128、1303、1308、1309、1310、1031、1032、1033、1231、1232、1233、1431、1432、1433 凸レンズ
904、924、1104、1304 拡散板
905、925、1105、1305 凹レンズ
906、1106、1306 分光特性付きミラー
910、1111、1312 ロッドインテグレータ
1041、1042、1043、1241、1441 DMD
1034、1234、1434 全反射プリズム
1035、1037、1235、1435 微小ギャップ
1036 カラープリズム
1110、1311 カラーフィルター付きホイール
1123、1125、1127 反射ミラー
1051、1251、1451 投写レンズ
1307 λ/4波長板
Claims (8)
- 第1蛍光体領域と、
前記第1蛍光体領域の厚み方向に配置され、前記第1蛍光体領域に位置する蛍光体粒子の粒径と異なる粒径の蛍光体粒子が位置する第2蛍光体領域と、
前記第1蛍光体領域の厚み方向に配置され、高反射率を有する粒子が含まれるシリコーン層と、
前記第1蛍光体領域及び前記シリコーン層の厚み方向に配置される反射層と、
前記第2蛍光体領域が中間に配置されるように、前記第1蛍光体領域の厚み方向に配置される第3蛍光体領域と、を備え、
前記第2蛍光体領域に位置する蛍光体粒子の粒径が、前記第1蛍光体領域および前記第3蛍光体領域に位置する蛍光体粒子の粒径よりも大きい、波長変換素子。 - 前記第1蛍光体領域および前記第3蛍光体領域は実質的に同じ粒径の蛍光体粒子が位置する、
請求項1に記載の波長変換素子。 - 請求項1または2に記載の波長変換素子と、
前記波長変換素子が設けられる基板と、
前記基板を回転駆動するモータと、
を備えた蛍光体ホイール。 - 前記波長変換素子は、リング形状を有する、
請求項3に記載の蛍光体ホイール。 - 前記波長変換素子はリング形状の一部が欠落した欠落部を有するセグメント形状である、
請求項3に記載の蛍光体ホイール。 - 前記基板は前記欠落部に対応する開口部を有し、
前記波長変換素子と前記開口部は前記蛍光体ホイールの回転中心から実質的に同一距離に配置されている、
請求項5に記載の蛍光体ホイール。 - 請求項3から6のいずれかに記載の蛍光体ホイールを備えた、光源装置。
- 請求項7に記載の光源装置を備えた、投写型映像表示装置。
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