JPWO2016056285A1 - 蛍光体ホイール及び光源装置並びに投射型表示装置 - Google Patents

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Abstract

本発明は、光源装置の駆動時に、蛍光体ホイールの空気抵抗や騒音を抑えつつ、蛍光体ホイールからの放熱効率を向上させることを目的とする。本発明の蛍光体ホイール（１００）は、円盤状の基板（１２０）と、前記基板上に形成された蛍光体層（１３０）と、前記基板の面に直交する方向に見たときに互いに重なる複数の放熱フィン（１５４ａ、１５４ｂ、１５４ｃ）と、を備える。

Description

本開示は、蛍光体ホイール及び光源装置並びに投射型表示装置に関する。
プロジェクタ等の投射型表示装置に用いられる光源として、明るさやコストパフォーマンスの観点から超高圧水銀ランプが主として用いられているが、長寿命性、高機能付加等の観点から、長寿命であり色域の広い固体光源が注目されている。固体光源は、半導体のｐ／ｎ接合による発光現象を用いた光源であり、ＬＥＤやレーザ（ＬＤ）等に代表される。近年では、特定の波長域の光を照射すると当該光とは異なる波長域の光を発光する蛍光体材料に対して固体光源により光を照射し、蛍光発光した光を利用する光源装置がプロジェクタ等に利用されている。
かかる光源装置は、蛍光体層が表面に形成された蛍光体ホイールと、励起光を出射する固体光源とを備える。蛍光体の発光には輝度飽和や温度消光という現象が存在する。これは、励起光の出力を高くした場合、蛍光体での変換損失の一部が熱に変わって蛍光体が発熱し、蛍光発光の効率が下がってしまうというものである。蛍光変換効率が低い状態では、効率のよい明るい光源装置は実現できない。そのため、蛍光体ホイールに放熱板を取り付けて、放熱効率を向上させる技術が提案されている。
例えば、特許文献１には、赤用、緑用、青用それぞれの蛍光体領域が形成され、励起光を受けて赤色光、緑色光、青色光を蛍光として射出するカラーホイールにおいて、励起光が入射する面と反対側の面に放熱部を形成する技術が開示されている。また、特許文献２には、基板の表面に塗布された蛍光体を透過する光の光路を避けるように、蛍光体よりも半径方向に内側及び外側の少なくとも一方に放熱板を貼り付けた蛍光体ホイールが開示されている。
特開２０１２−１３８９７号公報 特開２０１２−８１７７号公報
しかしながら、特許文献１に記載の放熱部は、基板面に対して直交する方向に立ち上げられたフィンにより構成されており、カラーホイールの回転時に空気抵抗を受けて風損が大きくなりやすい。そのため、特許文献１に記載のカラーホイールは、カラーホイールを回転駆動するモータの消費電力が大きくなるおそれがある。また、特許文献１に記載のカラーホイールは、回転数を上げた場合に、フィンが受ける空気抵抗により騒音が大きくなるおそれがある。
また、特許文献２に記載の蛍光体ホイールは、基板の一方の面に、蛍光体に接するように放熱板を貼り付けるものであり、放熱板が受ける空気抵抗は小さくなるものの、放熱板の表面積は限定的なものである。
そこで、本開示では、蛍光体ホイールの空気抵抗や騒音を抑えつつ蛍光体ホイールからの放熱効率を向上させることが可能な、新規かつ改良された蛍光体ホイール及び光源装置並びに投射型表示装置を提案する。
本開示によれば、円盤状の基板と、前記基板上に形成された蛍光体層と、前記基板の面に対して直交する方向に見たときに互いに重なる複数の放熱フィンと、を備える、蛍光体ホイールが提供される。
また、本開示によれば、第１の波長を有する励起光を出射する固体光源と、円盤状の基板、前記基板上に形成され前記励起光により励起されて前記第１の波長と異なる第２の波長を有する光を発光するとともに前記励起光の一部を透過する蛍光体層、及び、前記基板の面に対して直交する方向に見たときに互いに重なる複数の放熱フィン、を備える蛍光体ホイールと、前記蛍光体ホイールを前記基板の面に平行な面内で回転駆動するモータと、を備える、光源装置が提供される。
また、本開示によれば、光源装置と、入射された光を変調し合成する光変調合成系と、前記光源装置から出射された光を前記光変調合成系へ導く照明光学系と、前記光変調合成系から出射された画像を投射する投射光学系と、からなり、前記光源装置は、第１の波長を有する励起光を出射する固体光源と、円盤状の基板、前記基板上に形成され前記励起光により励起されて前記第１の波長と異なる第２の波長を有する光を発光するとともに前記励起光の一部を透過する蛍光体層、及び、前記基板の面に対して直交する方向に見たときに互いに重なる複数の放熱フィン、を備える蛍光体ホイールと、前記蛍光体ホイールを前記基板の面に平行な面内で回転駆動するモータと、を備える、投射型表示装置が提供される。
以上説明したように本開示によれば、蛍光体ホイールの空気抵抗や騒音を抑えつつ、蛍光体ホイールからの放熱効率を向上させることが可能な蛍光体ホイール及び光源装置並びに投射型表示装置を実現することができる。
なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。
本開示の第１の実施の形態にかかる投射型表示装置の構成例を示す説明図である。 同実施形態にかかる光源装置の構成例を示す説明図である。 同実施形態にかかる蛍光体ホイールの斜視図である。 同実施形態にかかる蛍光体ホイールの放熱構造体の斜視図である。 送風ダクトと蛍光体ホイールとの配置の例を示す説明図である。 同実施形態の変形例１の蛍光体ホイールの断面図である。 同実施形態の変形例２の蛍光体ホイールの断面図である。 同実施形態の変形例３の蛍光体ホイールの断面図である。 断熱部材を介してモータに取り付けた変形例４の蛍光体ホイールを示す断面図である。 本開示の第２の実施の形態にかかる光源装置の構成例を示す説明図である。 同実施形態にかかる蛍光体ホイールの構成例を示す断面図である。 同実施形態にかかる蛍光体ホイールの別の構成例を示す断面図である。 本開示の第３の実施の形態にかかる光源装置の構成例を示す説明図である。 同実施形態にかかる蛍光体ホイールを基板側から見た斜視図である。 同実施形態にかかる蛍光体ホイールを背面側から見た斜視図である。 同実施形態にかかる蛍光体ホイールの別の構成例を示す断面図である。 断熱部材を介してモータに取り付けた同実施形態にかかる蛍光体ホイールを示す断面図である。 本開示の第４の実施の形態にかかる蛍光体ホイールの断面図である。 本開示の第５の実施の形態にかかる光源装置の構成例を示す説明図である。 同実施形態にかかる蛍光体ホイールの斜視図である。 蛍光体ホイールの反りについて説明するための図である。 送風ダクトと蛍光体ホイールとの配置の例を示す説明図である。 同実施形態にかかる蛍光体ホイールの別の構成例を示す断面図である。 同実施形態にかかる蛍光体ホイールのさらに別の構成例を示す断面図である。 断熱部材を介してモータに取り付けた同実施形態にかかる蛍光体ホイールを示す断面図である。 接合層の厚さと基板の反りとの関係を示す図である。 本開示の第７の実施の形態にかかる蛍光体ホイールの断面図である。 同実施形態にかかる蛍光体ホイールの部分断面図である。
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
説明は以下の順序で行うものとする。
１．第１の実施の形態（基板に放熱構造部が接合された例）
１．１．投射型表示装置の構成例
１．２．光源装置の構成例
１．３．蛍光体ホイールの構成例
１．４．冷却風の供給経路の構成例
１．５．変形例
２．第２の実施の形態（放熱フィンが基板を兼ねる例）
３．第３の実施の形態（放熱フィンを介してモータに取り付けられる例）
４．第４の実施の形態（応力緩和領域を設けた例）
５．第５の実施の形態（基板の両面に放熱フィンを有する例）
５．１．光源装置の構成例
５．２．蛍光体ホイールの構成例
６．第６の実施の形態（放熱フィンを炭素繊維混合成形品により構成した例）
７．第７の実施の形態（周縁部に透過型基板が接合された例）
＜１．第１の実施の形態＞
［１．１．投射型表示装置の構成例］
まず、図１を参照して、本開示の第１の実施の形態にかかる光源装置１０を備える投射型表示装置１の構成例について説明する。図１は、本実施形態にかかる光源装置１０を備えた投射型表示装置１の概略構成を示す図である。
本実施形態にかかる投射型表示装置１は、光源から出射された光を集め、画像を表示させるデバイスを通して投影レンズから光を出射し、スクリーンＳ等の表示面に画像を投影するプロジェクタである。図１に示す投射型表示装置１は、マイクロディスプレイとして３ＬＣＤを用いたプロジェクタの構成例である。
光源装置１０から出射された光は、表示画像の端部まで明るさを維持するように第１レンズアレイ２ａおよび第２レンズアレイ２ｂからなるインテグレータレンズ２を通過した後、偏光変換素子３ａ、集光レンズ３ｂを通過し、波長域毎に分離される。集光レンズ３ｂを通過した光は、赤色の波長域の光のみを反射し、その他の波長域の光を通過させる第１反射ダイクロイックミラー４ａに入射する。これにより、赤色の波長域の光は第１反射ダイクロイックミラー４ａにより反射されて反射ミラー５ａ側へ進行する。赤色の波長域の光は、反射ミラー５ａによりさらに反射されて赤色用液晶パネル６ａに入射する。
第１反射ダイクロイックミラー４ａを通過したその他の波長域の光は第２反射ダイクロイックミラー４ｂへ入射する。第２反射ダイクロイックミラー４ｂは、緑色の波長域の光のみを反射し、その他の波長域の光、すなわち青色の波長域の光を通過させる。第２反射ダイクロイックミラー４ｂにより反射された緑色の波長域の光は緑色用液晶パネル６ｂに入射する。また、第２反射ダイクロイックミラー４ｂを通過した青色の波長域の光は、反射ミラー５ｂ、５ｃにより反射された後、青色用液晶パネル６ｃへ入射する。
各色用の液晶パネル６ａ〜６ｃは、入力画像信号に応じてそれぞれに入射した光を変調し、ＲＧＢに対応する画像の信号光を生成する。液晶パネル６ａ〜６ｃには、例えば高温ポリシリコンＴＦＴを用いた透過型液晶素子を使用してもよい。各液晶パネル６ａ〜６ｃにより変調された信号光は、ダイクロイックプリズム７に入射され、合成される。ダイクロイックプリズム７は、赤色の信号光および青色の信号光を反射し、緑色の信号光を透過させるように、４つの三角柱を組み合わせた直方体に形成されている。ダイクロイックプリズム７により合成された各色の信号光は投射レンズ８へ入射されて、スクリーンＳ等の表示面に画像として投影される。
投射型表示装置１において、液晶パネル６ａ〜６ｃおよびダイクロイックプリズム７は入射された光を変調して合成する光変調合成系として機能するものである。また、インテグレータレンズ２、偏光変換素子３ａ、集光レンズ３ｂ、反射ダイクロイックミラー４ａ、４ｂ、反射ミラー５ａ〜５ｃは、光変調合成系を構成する液晶パネル６ａ〜６ｃに光源装置１０からの光を導く照明光学系として機能するものである。そして、および投射レンズ８は、ダイクロイックプリズム７から出射された画像を投射する投射光学系として機能するものである。
［１．２．光源装置の構成例］
次に、投射型表示装置１に備えられた光源装置１０の構成例について説明する。図２は、本実施形態にかかる光源装置１０の概略構成例を示す図である。かかる光源装置１０は、青色波長域のレーザ光と、当該レーザ光によって励起される蛍光体材料から生じる赤色波長域から緑色波長域の光、すなわち黄色光と、を合成して白色光を出射する光源装置である。
光源装置１０は、固体光源３２と、ダイクロイックミラー３４と、集光レンズ３８と、蛍光体ホイール１００と、モータ４０とを備えている。固体光源３２は、蛍光体材料に対する照射用（励起用）の励起光源であり、所定波長域（第１の波長）の光を射出する固定発光素子により構成される。固体光源３２は、例えば、４００〜５００ｎｍの波長域内に発光強度のピーク波長を有する青色レーザ光（励起光）ＢＬを発振可能な青色レーザとすることができる。固体光源３２は、蛍光体ホイール１００からの出射光の光路の延長上に配置される。
また、青色レーザにより固体光源３２を構成する場合、一つの青色レーザで所定出力の励起光ＢＬを得るようにしてもよいが、複数の青色レーザからの出射光を合波して所定出力の励起光ＢＬを得るようにしてもよい。図２の例は、三つの青色レーザからの出射光を合波する。
ダイクロイックミラー３４は、固体光源３２と集光レンズ３８との間の光路上に、光路に対して約４５°に傾けて配置される。固体光源３２から出射された励起光ＢＬは、ダイクロイックミラー３４の第１の面３４ａに入射する。ダイクロイックミラー３４は、第１の面３４ａから入射する励起光ＢＬを透過させ、集光レンズ３８を介して蛍光体ホイール１００に射出する。また、ダイクロイックミラー３４は、当該ダイクロイックミラー３４及び集光レンズ３８を介して固体光源３２と対向して配置された蛍光体層１３０による蛍光発光光及び励起光ＢＬの反射光を第２の面３４ｂで反射する。
例えば、固体光源３２から出射する励起光ＢＬが直線偏光光とされ、蛍光体層１３０から射出される蛍光発光光及び反射光の偏光が回転させられるか又は乱されるようにする。これにより、ダイクロイックミラー３４において励起光ＢＬを透過させつつ、蛍光発光光及び反射光を反射させることができる。なお、固体光源３２から入射される励起光ＢＬと、蛍光体ホイール１００からの蛍光発光光及び反射光とを分離する光学系の構成としては、ダイクロイックミラー３４に限られず、任意の光学系を用いることができる。
集光レンズ３８は、蛍光体ホイール１００からの蛍光発光光及び反射光の光路上に配置されている。集光レンズ３８は、ダイクロイックミラー３４を透過した励起光ＢＬを所定のスポット径に集光し、当該集光した集光光を蛍光体ホイール１００に射出する。また、集光レンズ３８は、蛍光体ホイール１００からの蛍光発光光及び反射光を平行光に変換し、その平行光をダイクロイックミラー３４に射出する。なお、集光レンズ３８は、例えば、一枚のコリメートレンズにより構成してもよく、複数のレンズを用いた構成としてもよい。
蛍光体ホイール１００は、集光レンズ３８を介して入射された励起光ＢＬの一部を吸収し、所定波長域（第２の波長）の光を発光するとともに、残りの励起光ＢＬを反射する。蛍光体ホイール１００は、蛍光発光光及び反射した励起光を集光レンズ３８に射出する。本実施形態では、光源装置１０は、白色光ＬＷを出射し、蛍光体ホイール１００は、励起光ＢＬにより、緑色光及び赤色光を含む波長域（約４８０〜６８０ｎｍ）の光を発光する。蛍光体ホイール１００は、緑色光及び赤色光を含む二つの波長域の蛍光発光光と、蛍光体ホイール１００で反射する励起光（青色光）とを合波して、白色光を集光レンズ３８に射出する。なお、蛍光体ホイール１００の構成については後で詳しく説明する。
モータ４０は、蛍光体ホイール１００を所定の回転数で回転駆動する。このとき、モータ４０は、励起光ＢＬの照射方向に直交する面（基板面）内で蛍光体ホイール１００が回転するように、基板面に直交する回転軸Ａを中心に蛍光体ホイール１００を回転駆動する。したがって、蛍光体ホイール１００に形成された蛍光体層１３０における励起光ＢＬの照射位置が、励起光ＢＬの照射方向に直交する面内において回転数に対応した速度で時間的に変化する。
このように、蛍光体ホイール１００をモータ４０で回転駆動して蛍光体ホイール１００における励起光ＢＬの照射位置を時間とともに変化させることにより、照射位置の温度上昇を抑制することができる。これにより、蛍光体層１３０の蛍光変換効率の低下を抑えることができる。また、蛍光体原子が励起光ＢＬを吸収して発光するまでに僅かながら時間がかかるため、その励起期間中に、次の励起光ＢＬが蛍光体原子に照射されても、その励起光ＢＬに対しては発光しない。しかしながら、蛍光体ホイール１００における励起光ＢＬの照射位置を時間とともに変化させることにより、励起光ＢＬの照射位置には、励起されていない蛍光体原子が次々と配置されることになる。これにより、蛍光体層１３０をより効率よく発光させることができる。
［１．３．蛍光体ホイールの構成例］
次に、本実施形態にかかる蛍光体ホイール１００の構成例について説明する。図２には、蛍光体ホイール１００を、回転軸Ａを含む面で切断した断面図が示されている。また、図３は、蛍光体ホイール１００を基板１２０側から見た斜視図であり、図４は、蛍光体ホイール１００を構成する放熱構造部１５０を、基板１２０側とは反対側から見た斜視図である。蛍光体ホイール１００は、円盤状の基板１２０と、基板１２０の一方（励起光ＢＬの入射側）の面１２０ａ上に形成された蛍光体層１３０と、基板１２０及び蛍光体層１３０の間に設けられた図示しない光反射膜１１０と、複数の放熱フィン１５４ａ〜１５４ｃを有する放熱構造部１５０とを備える。
（１．３．１．基板）
基板１２０は、例えば、アルミニウムやモリブデン等の金属や合金等の非透光性材料を用いて形成される。本実施形態にかかる蛍光体ホイール１００は、蛍光発光光及び励起光ＢＬを反射する反射型のものであり、所定の強度を有する材料であれば非透光性材料又は透光性材料にかかわらず任意の材料で形成することができる。ただし、本実施形態にかかる蛍光体ホイール１００は反射型のものであることから、光反射率を向上させるために金属材料からなる基板１２０であることが好ましい。特に、アルミニウムやモリブデン等の金属材料からなる基板１２０であれば、高い伝熱性を得ることもできる。
基板１２０は、中心部分でモータ４０の出力軸４０ａに取り付けられ、固定ハブ４２により出力軸４０ａに固定される。基板１２０の厚さ等の寸法は、例えば、必要とされる強度、重量、加工性等を考慮して、適宜設定される。本実施形態では、一例として、厚さが０．５ｍｍ、直径が７０ｍｍのモリブデン製の基板１２０が用いられている。ただし、放熱効率が高い蛍光体ホイール１００であれば、基板１２０の直径が小さい場合であっても蛍光体層１３０の温度上昇を抑えることができるために、放熱効率等を考慮して基板１２０の直径を設定することができる。
（１．３．２．光反射膜）
光反射膜１１０は、基板１２０の一方の面１２０ａ上で、少なくとも基板１２０と蛍光体層１３０との間に設けられる。光反射膜１１０は、入射される光の波長及び入射角にかかわらず、すべての光を反射する。したがって、光反射膜１１０は、蛍光体層１３０で励起された蛍光発光光を集光レンズ３８側に反射するだけでなく、蛍光体層１３０を透過した励起光（青色光）ＢＬの一部も集光レンズ３８側に反射する。本実施形態にかかる蛍光体ホイール１００は、モリブデン製の基板１２０上に、例えばアルミニウム等の金属膜や光反射性の樹脂膜からなる光反射膜１１０が設けられている。
かかる光反射膜１１０は、基板１２０の一方の面１２０ａ上で、少なくとも蛍光体層１３０の配置位置に対応するように、中央に開口を有する円形状に形成することができる。この場合、光反射膜１１０は、基板１２０と同心円となるように基板１２０上に配置される。光反射膜１１０の径方向の幅は、少なくとも、集光レンズ３８により集光される励起光（集光光）ＢＬのスポットサイズよりも大きくなるように設定される。ただし、基板１２０をアルミニウム等の金属又は合金により構成する場合には、蛍光体層１３０を形成する面１２０ａを鏡面仕上げすることにより、当該面１２０ａに光反射膜としての機能を持たせてもよい。
（１．３．３．蛍光体層）
蛍光体層１３０は、層状の蛍光体で形成され、励起光ＢＬが入射された際に、励起光ＢＬの一部を吸収して所定波長域（第２の波長）の光を発光する。また、蛍光体層１３０は、吸収されない残りの励起光ＢＬのうち、一部の励起光ＢＬを透過させ、かつ、残りの励起光ＢＬを拡散（反射）する。蛍光体層１３０は、蛍光材料とバインダとを混合した蛍光剤を光反射膜１１０上に塗布することにより形成することができる。蛍光体層１３０は、水ガラス（Ｎａ２ＳｉＯ３）を用いて形成してもよい。蛍光体層１３０は基板１２０の全面に渡って塗布されていてもよく、また、励起光が照射される周縁部にのみ塗布されていてもよい。
本実施形態では、蛍光体層１３０は、例えば、ＹＡＧ（Ｙｔｔｒｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｇａｒｎｅｔ）系の蛍光材料等により形成される。これにより、光反射膜１１０及び蛍光体層１３０で反射された励起光ＢＬの一部と、蛍光体層１３０で発光した蛍光発光光とを合波して白色光を生成することができる。ＹＡＧにより蛍光体層１３０を形成した場合、青色の励起光ＢＬが入射されると、蛍光体層１３０は４８０〜６８０ｎｍの波長域の光を発光する。当該波長域の光は赤色光及び青色光を含み、これらの光が合波されて黄色光として発光される。
また、蛍光体層１３０における発光量、及び、励起光の透過量や反射量の割合は、例えば蛍光体層１３０の厚さや蛍光体密度等により調整することができる。すなわち、本実施形態では、光源装置１０から出射される光が白色光となるように、蛍光体層１３０の厚さや蛍光体密度等が調整される。本実施形態では、蛍光体層１３０の厚さは０．５ｍｍとなっている。
かかる蛍光体層１３０は、励起光ＢＬにより励起されて発光する際に発熱するが、蛍光体層１３０の熱伝導率は比較的小さいため、主に基板１２０側に熱が伝達される。そのため、本実施形態にかかる蛍光体ホイール１００は、蛍光体層１３０の熱を基板１２０及び接合層１４０を介して放熱構造部１５０に伝達して、放熱させる構成となっている。
（１．３．４．接合層）
接合層１４０は、熱伝導性の接着剤又は熱伝導性の粘着シートからなり、蛍光体層１３０が形成された面１２０ａとは反対側の面１２０ｂにおいて、基板１２０に対して放熱構造部１５０を接合する機能を有する。接合層１４０が熱伝導性を有することによって、基板１２０が有する熱を効率的に放熱構造部１５０に伝達することができる。本実施形態では、基板１２０がモリブデンからなり、放熱構造部１５０がアルミニウムからなり、両者の熱膨張率が異なるために、接合層１４０が弾性を有することが好ましい。
ただし、例えば、基板１２０及び放熱構造部１５０がともにアルミニウムにより形成され、基板１２０と放熱構造部１５０との熱膨張率が略一致する場合には、熱伝導性を有する接合層１４０であれば、使用可能な材料は限定されない。
また、接合層１４０の厚さが薄いと放熱構造部１５０が基板１２０から剥がれやすくなる一方、接合層１４０の厚さが厚いと熱伝導性が低下するおそれがある。したがって、接合層１４０の厚さを０．１〜０．５ｍｍの範囲内の値とすることが好ましく、０．２〜０．４ｍｍの範囲内の値とすることがより好ましい。本実施形態では、熱伝導性を有するシリコン系の接着剤が用いられ、接合層１４０の厚さが０．３ｍｍとなっている。
（１．３．５．放熱構造部）
放熱構造部１５０は、蛍光体層１３０が形成された基板１２０の面１２０ａとは反対側の面１２０ｂに接合され、蛍光体ホイール１００から放熱する機能を有する。本実施形態にかかる蛍光体ホイール１００は反射型のものであり、放熱構造部１５０は、基板１２０の面１２０ｂの全体に対して接合されている。
本実施形態にかかる蛍光体ホイール１００の放熱構造部１５０は、基板１２０の面１２０ａに直交する方向に見たときに互いに重なる複数の放熱フィン１５４ａ，１５４ｂ，１５４ｃを有する。放熱構造部１５０は、三つの放熱フィン１５４ａ，１５４ｂ，１５４ｃを有しているが、放熱フィンの数はこれに限られない。ただし、放熱構造部１５０の重量が大きくなると、モータ４０の消費電力が大きくなることから、放熱効率と全体の重量とを考慮して放熱フィンの数が設定される。
複数の放熱フィン１５４ａ〜１５４ｃはいずれも円盤状の外形を有し、基板１２０と同心円状に設けられている。また、複数の放熱フィン１５４ａ〜１５４ｃはいずれも互いに平行に、かつ、基板１２０に平行に設けられている。複数の放熱フィン１５４ａ〜１５４ｃのうちの一つの放熱フィン１５４ａは、基板１２０の面１２０ｂに対して直交する方向に延在する立上部１５２を有している。その他の放熱フィン１５４ｂ，１５４ｃは、立上部１５２から延びて形成されている。複数の放熱フィン１５４ａ〜１５４ｃの間に形成されるそれぞれの間隙は、蛍光体ホイール１００の外周方向に開放されている。
立上部１５２は円筒形状を有し、立上部１５２の内部にはモータ４０が配置される。立上部１５２は、基板１２０の面１２０ｂに対して直交する方向に延在するものに限られない。面１２０ｂから離れるにしたがって、直径が拡大又は縮小するテーパ形状の立上部としてもよい。
複数の放熱フィン１５４ａ〜１５４ｃのうち、基板１２０に接着される放熱フィン１５４ａの形状は基板１２０の形状に略一致し、放熱フィン１５４ａは、基板１２０の面１２０ｂの全領域に対して接合層１４０により接合されている。かかる放熱フィン１５４ａの半径方向の中央部から立上部１５２が立ち上げられている。また、他の放熱フィン１５４ｂ，１５４ｃは、立上部１５２よりも径方向外側に配置され、内縁部で立上部１５２に連結されている。放熱フィン１５４ｂ，１５４ｃの外縁も基板１２０の外縁に略一致している。
本実施形態にかかる放熱構造部１５０は、軽量かつ低コストで成形可能な、熱伝導率の高いアルミニウムや銅を用いて成形することができる。本実施形態にかかる放熱構造部１５０は、複数の放熱フィン１５４ａ〜１５４ｃ及び立上部１５２を切削加工により一体成形した加工品からなる。したがって、連結部分における伝熱効率の低下がなく、また、連結部分からの破損のおそれもない。ただし、アルミニウム板等の金属板を加工して得られた複数の放熱フィン及び立上部を接合して、放熱構造部１５０を形成してもよい。
放熱構造部１５０の厚さは、成形性や強度等を考慮して設定される。本実施形態では、切削加工により放熱構造部１５０が成形されており、複数の放熱フィン１５４ａ〜１５４ｃ及び立上部１５２の厚さが０．５ｍｍとなっている。また、複数の放熱フィン１５４ａ〜１５４ｃの直径や、放熱フィン１５４ａ〜１５４ｃ間の間隙の大きさについても、重量や放熱効率等を考慮して設定される。ただし、放熱構造部１５０は、少なくとも、基板１２０の面１２０ａ上に形成された蛍光体層１３０の背面側に接合されるようにすることが好ましい。このようにすれば、蛍光体層１３０が有する熱を効率的に放熱構造部１５０に伝達して、放熱させることができる。
このように、複数の放熱フィン１５４ａ〜１５４ｃを有する放熱構造部１５０とすることにより、放熱構造部１５０の表面積を大きくすることができる。そして、かかる放熱構造部１５０を、熱伝導性の接合層１４０を介して基板１２０に接合することにより、基板１２０から効率的に放熱させることができる。したがって、蛍光体層１３０の温度上昇を防ぐことができる。その結果、蛍光体層１３０の蛍光変換効率を高く維持することができるとともに、蛍光発光光の波長（第２の波長）を安定させることができる。
また、基板１２０と放熱構造部１５０とが別体であることにより、既存の蛍光体ホイール基板に放熱構造部１５０を接合することで、放熱効率を向上させた蛍光体ホイール１００を得ることができる。すなわち、円盤状の基板１２０に光反射膜１１０を形成し、さらに蛍光材料を塗布して蛍光体層１３０を形成する既存の行程を変更することなく、蛍光体ホイール１００を得ることができる。
また、複数の放熱フィン１５４ａ〜１５４ｃが、基板１２０に平行に設けられているために、蛍光体ホイール１００が回転する際に、放熱フィン１５４ａ〜１５４ｃが空気抵抗を受けにくくなっている。したがって、蛍光体ホイール１００の回転による騒音を抑えることができるとともに、モータ４０の消費電力の増加が抑えることができる。ただし、放熱フィン１５４ａ〜１５４ｃが空気抵抗を受けにくくする構成は、放熱フィン１５４ａ〜１５４ｃを基板１２０に平行に配置する例に限られない。例えば、回転軸Ａを含む任意の断面を見たときに、それぞれの放熱フィン１５４ａ〜１５４ｃと基板１２０との成す角度が一定となるように放熱フィン１５４ａ〜１５４ｃを設けることにより、放熱フィン１５４ａ〜１５４ｃが受ける空気抵抗を小さくすることができる。
［１．４．冷却風の供給経路の構成例］
本実施形態にかかる蛍光体ホイール１００では、複数の放熱フィン１５４ａ〜１５４ｃの間に形成された間隙が、蛍光体ホイール１００の外周方向に開放されている。したがって、放熱効率を向上させるために、冷却風が、複数の放熱フィン１５４ａ〜１５４ｃの間の間隙に導入されるようにしてもよい。
図５は、蛍光体ホイール１００が送風ダクト８０内に配置された様子を示す。蛍光体ホイール１００は、基板１２０の面１２０ａが送風ダクト８０の配設方向に沿うように送風ダクト８０内に配置される。このとき、蛍光体層１３０に対する励起光ＢＬの照射位置は冷却風の流れの上流側（図５の下方側）に位置している。当該照射位置に対応して、送風ダクト８０には開口部８０ａが設けられ、かかる開口部８０ａに対応して、図示しない集光レンズ等が配置される。
このように蛍光体ホイール１００を送風ダクト８０内に配置することにより、冷却ファン等により送風される冷却風を、励起光ＢＬの照射位置に対応する領域の複数の放熱フィン１５４ａ〜１５４ｃの間の間隙に供給することができる。これにより、蛍光体層１３０のうち、発熱しやすい照射位置に対応する領域の放熱フィン１５４ａ〜１５４ｃに対して冷却風が供給されるようになる。したがって、蛍光体層１３０が発する熱を効率的に放熱させて、蛍光体層１３０の温度上昇を抑えることができる。
［１．５．変形例］
次に、本実施形態にかかる蛍光体ホイール１００の変形例について説明する。
（１．５．１．変形例１）
図６は、本実施形態の変形例１を示している。図６は、変形例１にかかる蛍光体ホイール１００Ａを、回転軸Ａを含む面で切断した断面図を示している。かかる蛍光体ホイール１００Ａは、基板１２０の面１２０ｂに接合された放熱構造部１５０の立上部１５２の立ち上がり位置が、蛍光体層１３０の形成位置に対応している。かかる蛍光体ホイール１００Ａは、励起光ＢＬの照射位置が、以下の関係を充足する位置に設定されている。
Ｄ／２＜Ｒ
Ｒ：基板の中心（回転軸Ａ）から照射位置までの距離
Ｄ：立上部の立ち上がり部分の直径
また、励起光ＢＬの照射位置は、上記のＤ／２＜Ｒの条件を満たすとともに、さらに、以下の関係を充足する位置に設定されてもよい。
０．４≦Ｓ／ＳＡ≦０．６
ＳＡ：蛍光体ホイールの表面のうちの空気に接する全表面積
Ｓ：蛍光体層が形成された基板及び基板に接合された放熱フィンのうち励起光の照射位置よりも外周側の領域（図６の破線で囲まれた領域）の表面積
励起光ＢＬの照射位置を上記のように定義される範囲内に配置することにより、蛍光体層１３０よりも外周側及び内周側それぞれから均等に蛍光体層１３０の熱が放熱構造部１５０に伝達され、効率的に放熱させることができる。また、かかる変形例１において、蛍光体層１３０が塗布された位置よりも外周側の基板１２０は省略されてもよい。すなわち、変形例１にかかる蛍光体ホイール１００Ａの基板１２０Ａは、図２に示した蛍光体ホイール１００の基板１２０と比べて、直径を小さくすることができる。これにより、蛍光体ホイール１００Ａを軽量化することができ、モータ４０の消費電力を抑えることができる。
（１．５．２．変形例２）
図７は、本実施形態の変形例２を示している。図７は、モータ４０に接続された蛍光体ホイール１００を、回転軸Ａを含む面で切断した断面図を示している。かかる変形例２では、蛍光体ホイール１００が、断熱部材５０を介してモータ４０に接続されている。断熱部材５０は、例えば、熱伝導率が１０Ｗ／ｍｋ以下の部材とすることができる。また、断熱部材５０自体の耐久性を考慮して、断熱部材５０が耐熱性を有するものとしてもよい。かかる断熱部材５０の構成材料としては、ポリカーボネート等を用いることができるが、これに限定されない。
かかる断熱部材５０を介して、蛍光体ホイール１００をモータ４０に接続することにより、蛍光体ホイール１００からモータ４０への伝熱を抑えることができる。したがって、蛍光体層１３０での発熱量が大きい場合であっても、モータ４０の温度上昇を抑えて、モータ４０の寿命が短くなることを防ぐことができる。
（１．５．３．変形例３）
図８は、本実施形態の変形例３を示している。図８は、変形例３にかかる蛍光体ホイール１００Ｂを、回転軸Ａを含む面で切断した断面図を示している。かかる変形例３にかかる蛍光体ホイール１００Ｂは、固定ネジ１９５により基板１２０と放熱構造体１５０との固定を強固なものとされている。かかる蛍光体ホイール１００Ｂは、モータ４０に取り付けられた状態で、蛍光体層１３０が形成された基板１２０の面１２０ａから、当該面１２０ａ上に突出する部材が存在する場合に、当該面１２０ａからの高さ（突出量）が０．５ｍｍ以下とされている。
変形例３では、蛍光体層１３０の厚さは０．５ｍｍ以下とされ、モータ４０の出力軸４０ａの突出量も０．５ｍｍとなっている。また、固定ネジ１９５のネジ頭についても、光反射膜１１０が形成された基板１２０の面１２０ａから突出することのないように、固定ネジ１９５が基板１２０内に入り込むようになっている。したがって、集光レンズ３８等が蛍光体ホイール１００に近接して配置される場合であっても、モータ４０の一部や蛍光体ホイール１００の一部が集光レンズ３８に接触することがなくなり、光源装置１０の損傷を防ぐことができる。
また、図９は、変形例３にかかる蛍光体ホイール１００Ｂを、断熱部材５２を介してモータ４０に取り付けた様子を示している。この断熱部材５２も、変形例２にかかる断熱部材５０と同様に耐熱性を有するものとしてもよい。かかる断熱部材５２を介して、蛍光体ホイール１００Ｂをモータ４０に接続することにより、蛍光体層１３０での発熱量が大きい場合であっても、モータ４０の温度上昇を抑えて、モータ４０の寿命が短くなることを防ぐことができる。
以上、本開示の第１の実施の形態にかかる蛍光体ホイール１００，１００Ａ，１００Ｂは、励起光ＢＬが照射される蛍光体層１３０が形成された面１２０ａとは反対側の面１２０ｂに放熱構造部１５０が接合されている。かかる放熱構造部１５０は、基板１２０の面１２０ｂに直交する方向に見たときに互いに重なる複数の放熱フィン１５４ａ〜１５４ｃを有する。したがって、蛍光体ホイール１００，１００Ａ，１００Ｂの表面積が大きくなって、放熱効率を向上させることができる。したがって、蛍光体層１３０の蛍光変換効率が高くなるとともに、出射光の最高輝度も高められる。
また、かかる放熱フィン１５４ａ〜１５４ｃは、蛍光体ホイール１００，１００Ａ，１００Ｂの回転時に空気抵抗を受けにくくなっている。したがって、蛍光体ホイール１００，１００Ａ，１００Ｂの回転による騒音を抑制できるとともに、モータ４０の消費電力を抑えることができる。また、放熱効率の高い蛍光体ホイール１００であれば、モータ４０の回転数を抑えることができる点においても、モータ４０の消費電力を抑えることが可能となる。そのため、モータ４０の小型化も可能となる。
＜２．第２の実施の形態＞
次に、本開示の第２の実施の形態にかかる蛍光体ホイールについて説明する。本実施形態にかかる蛍光体ホイールは、第１の実施の形態にかかる蛍光体ホイールと同様に、反射型の蛍光体ホイールである。また、本実施形態にかかる蛍光体ホイールは、放熱フィンの一つが基板としての機能を有する点以外は、第１の実施の形態にかかる蛍光体ホイールと同様に構成することができる。
図１０は、本実施形態にかかる蛍光体ホイール２００を示している。図１０は、蛍光体ホイール２００を、回転軸Ａを含む面で切断した断面図を示している。かかる蛍光体ホイール２００は、放熱構造体１５０の放熱フィン１５４ａが、蛍光体層１３０が形成される基板としての機能を有する。蛍光体ホイール２００は、放熱構造部１５０を構成する放熱フィン１５４ａ上に光反射膜１１０が形成され、さらに蛍光材料が塗布されて蛍光体層１３０が形成されている。
かかる放熱構造部１５０は、例えば熱伝導率の高いアルミニウムや銅等の金属又は合金により形成され、少なくとも蛍光体層１３０が形成された領域の表面に光反射膜１１０が形成されている。放熱構造部１５０の放熱フィン１５４ａの表面を鏡面仕上げすることにより光反射膜としての機能を持たせてもよい。蛍光体層１３０に照射された励起光ＢＬにより発光された蛍光発光光及び一部の励起光ＢＬは、放熱構造部１５０上の光反射膜１１０で反射する。
放熱構造部１５０の放熱フィン１５４ａが基板として機能し、放熱フィン１５４ａ上に光反射膜１１０及び蛍光体層１３０が形成されることにより、蛍光体層１３０において発生した熱量が、より効率的に放熱構造部１５０に伝達される。したがって、蛍光体層１３０の温度上昇を効果的に抑えることができる。また、放熱フィン１５４ａが基板としての機能を有することにより、蛍光体ホイール２００が軽量化され、モータ４０の消費電力を低減することができる。
図１１は、本実施形態にかかる蛍光体ホイールの別の構成例を示している。かかる蛍光体ホイール２００Ａは、放熱フィン１５４ａの表面に、放熱構造部１５０の構成材料と同じアルミニウムからなる台座部２１０が設けられ、かかる台座部２１０上に蛍光体層１３０が形成されている。かかる構成例では、台座部２１０と蛍光体層１３０との間に光反射膜１１０が形成される。このように、蛍光体層１３０の形成面が、放熱フィン１５４ａの表面よりも突出することにより、放熱フィン１５４ａの表面から他の部材が突出している場合であっても、蛍光体層１３０に集光レンズを近づけやすくなる。
また、図１２は、本実施形態にかかる蛍光体ホイールのさらに別の構成例を示している。かかる蛍光体ホイール２００Ｂは、第１の実施形態の変形例１と同様に、励起光ＢＬの照射位置が、以下の関係を充足する位置に設定されている。
Ｄ／２＜Ｒ
Ｒ：放熱構造部の回転中心（回転軸Ａ）から照射位置までの距離
Ｄ：立上部の立ち上がり部分の直径
また、第１の実施形態の変形例１と同様に、励起光ＢＬの照射位置が、さらに以下の関係を充足する位置に設定されてもよい。
０．４≦Ｓ／ＳＡ≦０．６
ＳＡ：蛍光体ホイールの表面のうちの空気に接する全表面積
Ｓ：蛍光体層が形成された放熱フィンのうち励起光の照射位置よりも外周側の領域（図１２の破線で囲まれた領域）の表面積
蛍光体ホイール２００Ｂにおいて、励起光ＢＬの照射位置を上記のように定義される範囲内に配置することにより、蛍光体層１３０よりも外周側及び内周側それぞれから均等に蛍光体層１３０の熱が放熱構造部１５０に伝達され、効率的に放熱させることができる。
以上、本開示の第２の実施の形態にかかる蛍光体ホイール２００，２００Ａは、第１の実施の形態にかかる蛍光体ホイールと同様の効果を得ることができる。また、本実施形態にかかる蛍光体ホイール２００，２００Ａは、放熱構造部１５０の一部の放熱フィン１５４ａが基板を兼ねていることから、より軽量化され、より放熱効率が高い蛍光体ホイール２００，２００Ａとすることができる。
＜３．第３の実施の形態＞
次に、本開示の第３の実施の形態にかかる蛍光体ホイールについて説明する。本実施形態にかかる蛍光体ホイールは、第１及び第２の実施の形態にかかる蛍光体ホイールと同様に、反射型の蛍光体ホイールである。本実施形態にかかる光源装置も、第１の実施の形態において例示した投射型表示装置に使用されるものとすることができる。また、光源装置の基本構成についても、第１の実施の形態において説明した光源装置と同様の構成とすることができる。したがって、ここでは、投射型表示装置及び光源装置の基本構成についての説明は省略し、本実施形態にかかる蛍光体ホイールの構成を中心に説明する。
図１３には、本実施形態にかかる蛍光体ホイール４００を、回転軸Ａを含む面で切断した断面図が示されている。図１４は、蛍光体ホイール４００を蛍光体層４３０が形成された面側から見た斜視図であり、図１５は、当該蛍光体ホイール４００を反対側から見た斜視図である。かかる蛍光体ホイール４００は、主として比較的安価な金属材料により構成した反射型の蛍光体ホイール４００である。蛍光体ホイール４００は、円盤状の基板４２０と、基板４２０の一方（励起光ＢＬの入射側）の面４２０ａ上に形成された蛍光体層４３０と、基板４２０と蛍光体層４３０との間に設けられた光反射膜４１０と、複数の放熱フィン４５０ａ，４５０ｂとを備える。
基板４２０は、中央が開口した円盤状に形成される。基板４２０は、透光性材料又は非透光性材料、いずれの材料で形成されていてもよいが、モリブデンからなる基板４２０であれば、強度が高く、加工性に優れた基板４２０とすることができる。本実施形態では、基板４２０はモータ４０の出力軸４０ａに装着されない。そのため、基板４２０の半径方向の幅は、蛍光体層４３０が形成可能であり、かつ、放熱フィン４５０ａ，４５０ｂが接合可能な大きさであればよい。したがって、比較的高価な材料を用いて基板４２０を形成する場合であっても、基板４２０に要するコストの増加を低減することができる。
蛍光体層４３０は、基板４２０における励起光ＢＬが入射する面４２０ａ側に形成される。また、光反射膜４１０は、少なくとも蛍光体層４３０と基板４２０との間に設けられる。蛍光体層４３０及び光反射膜４１０は、第１の実施の形態にかかる蛍光体層及び光反射膜と同様の構成とすることができる。
接合層４４０は、熱伝導性接着剤又は熱伝導性粘着シートにより形成され、基板４２０に対して第１及び第２の放熱フィン４５０ａ，４５０ｂ（及び第３の放熱フィン４５０ｃ）を接合する機能を有する。接合層４４０の構成材料や厚さ等については、第３の実施の形態にかかる蛍光体ホイール３００の接合層３４０と同様の構成とすることができる。
本実施形態では、励起光ＢＬが入射する面４２０ａとは反対側の基板４２０の面４２０ｂに、第１の放熱フィン４５０ａ及び第２の放熱フィン４５０ｂが接合されている。第１の放熱フィン４５０ａは、中央が開口したリング形状を有し、基板４２０と同心円状に設けられている。また、第２の放熱フィン４５０ｂは、中央が開口するとともに半径方向の中央に立上部４５４を有するリング形状を有し、基板４２０と同心円状に設けられている。
第１及び第２の放熱フィン４５０ａ，４５０ｂは、熱伝導率の高いアルミニウムや銅等の板金を加工して成形されている。そのため、切削加工等による成形品とは異なり、比較的薄い放熱フィン４５０ａ，４５０ｂとすることができる。したがって、蛍光体ホイール４００の重量の増加が抑えられ、モータ４０の消費電力の増加を低減することができる。板金加工により成形される第１及び第２の放熱フィン４５０ａ，４５０ｂの厚さは、例えば０．３ｍｍとすることができる。
このうち、第１の放熱フィン４５０ａは、基板４２０の外縁部に接合され、基板４２０の径方向外側に張り出す外方張出部４５２ａを有する。また、第２の放熱フィン４５０ｂは、基板４２０の内縁部に接合され、基板４２０の径方向外側に張り出す外方張出部４５２ｂと、基板４２０の径方向内側に張り出す内方張出部４５３とを有する。第２の放熱フィン４５０ｂは、中央部に基板４２０の面４２０ｂから垂直方向に立ち上げられた立上部４５４を有する。内方張出部４５３は、基板４２０との接合部分と同一平面上で基板４２０の径方向内側に張り出す一方、外方張出部４５２ｂは、基板４２０から離れた位置で基板４２０の径方向外側に張り出している。
本実施形態にかかる蛍光体ホイール４００は、第２の放熱フィン４５０ｂの内方張出部４５３においてモータ４０の出力軸４０ａに取り付けられている。そのため、基板４２０の大きさ（面積）を小さくすることができ、比較的高価な材料で基板４２０を構成しやすくなる。また、第１及び第２の放熱フィン４５０ａ，４５０ｂが板金加工により成形されている場合には、蛍光体ホイール４００全体として軽量化され、モータ４０の消費電力を低減することができる。
第１の放熱フィン４５０ａ及び第２の放熱フィン４５０ｂは、基板４２０の面４２０ｂに垂直な方向に見たときに互いに重なっており、外方張出部４５２ａ，４５２ｂの間には間隙が形成されている。これにより、空気に接触する蛍光体ホイール４００の表面積が増え、放熱効率を向上させることができる。また、かかる間隙に冷却風を供給することにより、より効率的に蛍光体ホイール４００を冷却することができる。
また、基板４２０の接合部分において、第１の放熱フィン４５０ａの接合部分と第２の放熱フィン４５０ｂの接合部分とは離間している。したがって、第１及び第２の放熱フィン４５０ａ，４５０ｂと基板４２０との接合面積が比較的小さくされ、第１及び第２の放熱フィン４５０ａ，４５０ｂと基板４２０との熱膨張率の差によって基板４２０に発生する応力が低減されるようになっている。
第１及び第２の放熱フィン４５０ａ，４５０ｂと基板４２０との熱膨張率の差によって生じる応力による基板４２０の反りを低減するために、蛍光体層４３０が形成された基板４２０の面４２０ａに対してさらに放熱フィンを接合してもよい。図１６は、蛍光体層４３０が形成された基板４２０の面４２０ａに第３の放熱フィン４５０ｃが接合された蛍光体ホイール４００Ａを示している。かかる蛍光体ホイール４００Ａは、蛍光体層４３０の配置位置よりも径方向外側において、第１の放熱フィン４５０ａの接合位置に対応させて第３の放熱フィン４５０ｃが接合されている。
したがって、少なくとも第１の放熱フィン４５０ａと基板４２０との熱膨張率の差によって生じる応力が、第３の放熱フィン４５０ｃと基板４２０との熱膨張率の差によって生じる応力により緩和される。その結果、基板４２０の反りを低減することができる。また、蛍光体層４３０が形成された面４２０ａに第３の放熱フィン４５０ｃが接合されていれば、蛍光体ホイール４００の取り扱い時に蛍光体層４３０に触れないようにすることができ、蛍光体層４３０の表面が傷付くことを防ぐことができる。
また、第３の放熱フィン４５０ｃを設けた場合には、空気に接触する蛍光体ホイール４００Ａの表面積がさらに増え、冷却効率を向上させることができる。また、第１の放熱フィン４５０ａと第３の放熱フィン４５０ｃとの間にも、蛍光体ホイール４００の外周側に開放された間隙が形成されるため、当該間隙にも冷却風が供給されやすくなって、冷却効率が向上する。
さらに、かかる第３の放熱フィン４５０ｃを蛍光体層４３０に接するように設けることにより、蛍光体層４３０が有する熱をより効率的に第３の放熱フィン４５０ｃに伝達することができる。したがって、放熱効率をより向上させることができる。
また、図１７に示すように、本実施形態にかかる蛍光体ホイール４００をモータ４０に装着する場合においても、断熱部材５２を介して取り付けるようにしてもよい。これにより、蛍光体ホイール４００の熱がモータ４０に伝達されることを低減することができ、モータ４０の寿命が低下することを防ぐことができる。
以上、本開示の第３の実施の形態にかかる蛍光体ホイール４００，４００Ａは、第１及び第２の実施の形態にかかる蛍光体ホイールと同様の効果を得ることができる。また、本実施形態にかかる蛍光体ホイール４００，４００Ａは、基板４２０に対する第１の放熱フィン４５０ａの接合部分と第２の放熱フィン４５０ｂの接合部分とは離間している。また、基板４２０と第１〜第３の放熱フィン４５０ａ〜４５０ｃとを接合する接合層４４０が、適切な弾性を有する構成となっている。したがって、蛍光体ホイール４００，４００Ａの温度上昇による基板４２０の反りを低減することができるだけでなく、第１〜第３の放熱フィン４５０ａ〜４５０ｃの剥がれを防ぐこともできる。
さらに、本実施形態にかかる蛍光体ホイール４００，４００Ａは、第１〜第３の放熱フィン４５０ａ〜４５０ｃが軽量化されるとともに、基板４２０の大きさ（面積）が小さくされている。したがって、蛍光体ホイール４００，４００Ａの全体の重量が増大することを抑制し、モータ４０の消費電力の増大を低減することができる。
＜４．第４の実施の形態＞
次に、本開示の第４の実施の形態にかかる蛍光体ホイールについて説明する。本実施形態にかかる蛍光体ホイールは、第１〜第３の実施の形態にかかる蛍光体ホイールと同様に、反射型の蛍光体ホイールである。第３の実施の形態にかかる蛍光体ホイールが、基板の径方向内側に張り出す内方張出部においてモータに装着されているのに対して、第４の実施の形態にかかる蛍光体ホイールは、基板においてモータに装着されている。
図１８は、本実施形態にかかる蛍光体ホイール５００を、回転軸Ａを含む面で切断した断面図を示している。蛍光体ホイール５００は、励起光ＢＬが照射される面５２０ａに蛍光体層５３０が形成され、その反対側の面５２０ｂに第１の放熱フィン５５０ａ及び第２の放熱フィン５５０ｂが接合されている。蛍光体ホイール５００を構成する蛍光体層５３０、光反射膜５１０、及び接合層５４０は、第３の実施の形態にかかる蛍光体ホイール４００の蛍光体層４３０、光反射膜４１０、及び接合層と同様の構成とすることができる。
基板５２０は、中央部にモータ４０の出力軸４０ａが挿入される開口を有する円盤状に形成されている点以外は、第３の実施の形態にかかる蛍光体ホイールの基板４２０と同様の構成とすることができる。
第１の放熱フィン５５０ａは、基板５２０の外縁部に接合され、基板５２０の径方向外側に張り出す外方張出部５５２ａを有する。また、第２の放熱フィン５５０ｂは、基板５２０の半径方向中央に接合され、基板５２０の径方向外側に張り出す外方張出部５５２ｂを有する。第２の放熱フィン５５０ｂは、基板５２０の面５２０ｂから垂直方向に立ち上げられた立上部５５４を有する。外方張出部５５２ｂは、基板５２０から離れた位置で基板５２０の径方向外側に張り出している。第２の放熱フィン５５０ｂは、かかる形状以外の点については、第３の実施の形態にかかる蛍光体ホイールの第２の放熱フィン５５０ｂと同様の構成とすることができる。
以上、本開示の第４の実施の形態にかかる蛍光体ホイール５００は、第１の実施の形態にかかる蛍光体ホイールと同様の効果を得ることができる。また、本実施形態にかかる蛍光体ホイール５００は、基板５２０に対する第１の放熱フィン５５０ａの接合部分と第２の放熱フィン５５０ｂの接合部分とが離間している。また、基板５２０と第１及び第２の放熱フィン５５０ａ，５５０ｂとを接合する接合層５４０が、適切な弾性を有する構成となっている。したがって、蛍光体ホイール５００の温度上昇による基板５２０の反りを低減することができるだけでなく、第１及び第２の放熱フィン５５０ａ，５５０ｂの剥がれを防ぐこともできる。
＜５．第５の実施の形態＞
次に、本開示の第５の実施の形態にかかる光源装置及び蛍光体ホイールについて説明する。本実施形態にかかる光源装置は、第１の実施の形態において例示した投射型表示装置に使用されるものとすることができる。したがって、ここでは、投射型表示装置についての説明は省略する。また、第１の実施の形態にかかる光源装置及び蛍光体ホイールと同様の構成とすることができる点については適宜説明を省略する。
［５．１．光源装置の構成例］
まず、本実施形態にかかる光源装置６０の構成例について説明する。図１９は、本実施形態にかかる光源装置６０の概略構成例を示す図である。かかる光源装置６０は、青色波長域のレーザ光と、当該レーザ光によって励起される蛍光体材料から生じる赤色波長域から緑色波長域の光、すなわち黄色光と、を合成して白色光を出射する光源装置である。
光源装置６０は、固体光源６２と、集光レンズ７０と、レンズ７２と、蛍光体ホイール３００と、モータ４０とを備えている。このうち、固体光源６２、集光レンズ７０、モータ４０は、それぞれ第１の実施の形態にかかる光源装置１０における固体光源３２、集光レンズ３８、モータ４０と同様の構成とすることができる。ただし、光源装置６０はダイクロイックミラーを備えておらず、固体光源６２から出射された励起光ＢＬは、直接集光レンズ７０に入射する。
蛍光体ホイール３００は、集光レンズ７０を介して入射された所定波長域（第１の波長）の励起光ＢＬを吸収し、一部の励起光ＢＬにより所定波長域（第２の波長）の光を発光するとともに、発光した蛍光発光光及びその他の励起光ＢＬを透過する。本実施形態では、光源装置６０は、白色光ＬＷを出射し、蛍光体ホイール３００は、蛍光発光光（黄色光）と励起光（青色光）とを合波して、白色光をレンズ７２に射出する。なお、蛍光体ホイール３００の構成については後で詳しく説明する。
レンズ７２は、蛍光体ホイール３００を間にして、固体光源６２とは反対側において、蛍光体ホイール３００から射出される蛍光発光光及び励起光ＢＬの光路上に配置されている。レンズ７２は、蛍光体ホイール３００から射出される拡散光を平行光に変換して射出する。なお、レンズ７２は、例えば、一枚のコリメートレンズにより構成してもよく、複数のレンズを用いた構成としてもよい。
［５．２．蛍光体ホイールの構成例］
次に、本実施形態にかかる蛍光体ホイール３００の構成例について説明する。図１９には、蛍光体ホイール３００を、回転軸Ａを含む面で切断した断面図が示されている。図２０は、蛍光体ホイール３００を蛍光体層３３０が形成された面側から見た斜視図である。蛍光体ホイール３００は、円盤状の透光性基板３２０と、透光性基板３２０の一方（蛍光発光光及び励起光ＢＬの出射側）の面３２０ｂ上に形成された蛍光体層３３０と、複数の放熱フィン３５０ａ，３５０ｂとを備える。本実施形態にかかる蛍光体ホイール３００は、光反射膜を有していない。
（５．２．１．透光性基板）
透光性基板３２０は、所定の強度を有する円盤状の基板であって、例えば、ガラス、サファイヤ等の透光性材料で形成される。本実施形態では、透光性基板３２０は、伝熱性に優れたサファイヤを用いて形成されている。蛍光体ホイール３００は、励起光ＢＬを透過させて白色光を出射する透過型のものであり、透光性基板３２０は励起光ＢＬを透過させる。透光性基板３２０の厚さは、透光性や重量、強度等を考慮して設定される。かかる透光性基板３２０の面のうち、固体光源６２から出射された励起光ＢＬが入射する面に、反射防止膜３１０を備える。これにより、透光性基板３２０を透過する光の透過率の低下が抑制される。
（５．２．２．蛍光体層）
蛍光体層３３０は、励起光ＢＬの入射側とは反対側において透光性基板３２０上に形成されている。本実施形態においても、白色光を光源装置６０から出射させるために、蛍光体層３３０は、バインダ中にＹＡＧ系の蛍光材料を混合分散させた蛍光体を透光性基板３２０上に塗布することにより形成することができる。また、本実施形態では、蛍光体層３３０は、透光性基板３２０を介して入射する励起光ＢＬの一部を蛍光発光光とし、他の励起光ＢＬを青色光のまま透過させる。この蛍光発光光及び励起光ＢＬの合波光が白色光となるように、蛍光体層３３０の厚さや蛍光体濃度等が調整される。蛍光体層３３０と透光性基板３２０との間にはダイクロイックミラー層３３５が設けられている。かかるダイクロイックミラー層３３５は、照射される励起光ＢＬを透過させる一方、蛍光体層３３０により発光される蛍光発光光を反射する機能を有する。
（５．２．３．放熱フィン）
放熱フィン３５０ａ，３５０ｂは、透光性基板３２０の両面３２０ａ，３２０ｂのそれぞれの外縁部に接合され、蛍光体ホイール１００から放熱する機能を有する。本実施形態にかかる蛍光体ホイール３００は透過型のものであり、放熱フィン３５０ａ，３５０ｂは、蛍光体層３３０に重ならない位置において、接合層３４０により透光性基板３２０に接合されている。
放熱フィン３５０ａ，３５０ｂは、中央が開口したリング形状を有し、透光性基板３２０と同心円状に設けられている。放熱フィン３５０ａ，３５０ｂの外縁は、透光性基板３２０の外縁に略一致している。放熱フィン３５０ａ，３５０ｂは、熱伝導率の高いアルミニウムや銅等の板金を加工して成形されている。そのため、切削加工等による成形品とは異なり、比較的薄い放熱フィン３５０ａ，３５０ｂとすることができる。したがって、蛍光体ホイール３００の重量の増加が抑えられ、モータ４０の消費電力の増加を低減することができる。板金加工により成形される放熱フィン３５０ａ，３５０ｂの厚さは、例えば０．３ｍｍとすることができる。
本実施形態にかかる放熱フィン３５０ａ，３５０ｂは、蛍光体層３３０の配置位置よりも径方向外側において、透光性基板３２０の両面３２０ａ，３２０ｂに対して、表裏の対応する位置に接合されている。すなわち、蛍光体層３３０が形成された透光性基板３２０の面３２０ｂにおける放熱フィン３５０ｂの接合位置に対応させて、裏側の面３２０ａに放熱フィン３５０ａが接合されている。したがって、透光性基板３２０と放熱フィン３５０ａ，３５０ｂとの熱膨張率が異なる場合であっても、透光性基板３２０の表裏で、透光性基板３２０と放熱フィン３５０ａ，３５０ｂとの熱膨張率の差によって発生する応力が相殺されるようになっている。
例えば、放熱フィン３５０の熱膨張率が透光性基板３２０の熱膨張率よりも大きいと、図２１に示すように、透光性基板３２０には径方向内側への引張応力Ｆｂが生じ、放熱フィン３５０には径方向外側への引張応力Ｆａが生じる。そのため、透光性基板３２０の一方の面にのみ放熱フィン３５０が接合されている場合には、蛍光体ホイールに反りが発生する。
これに対して、透光性基板３２０の両面３２０ａ，３２０ｂの対応する位置にそれぞれ放熱フィン３５０ａ，３５０ｂが接合されている場合には、放熱フィン３５０ａと透光性基板３２０との間で生じる応力と、放熱フィン３５０ｂと透光性基板３２０との間で生じる応力とが相殺される。したがって、蛍光体ホイール３００のいずれか一方の面側への反りの発生を低減することができる。好ましくは、透光性基板３２０の両面３２０ａ，３２０ｂに対する放熱フィン３５０ａ，３５０ｂの接合位置が一致しているとよい。
また、本実施形態にかかる蛍光体ホイール３００は、放熱フィン３５０ａ，３５０ｂが、透光性基板３２０の外周部から外側に張り出す外方張出部３５２ａ，３５２ｂを有する。放熱フィン３５０ａ，３５０ｂは、透光性基板３２０の面３２０ａに垂直方向に見たときに互いに重なるように設けられ、外方張出部３５２ａ，３５２ｂの間には間隙が形成されている。これにより、空気に接触する蛍光体ホイール３００の表面積が増え、放熱効率を向上させることができる。また、かかる外方張出部３５２ａ，３５２ｂの間の間隙に冷却風を供給することにより、より効率的に蛍光体ホイール３００を冷却することができる。
また、蛍光体層３３０が形成された面３２０ｂに接合する放熱フィン３５０ｂを、蛍光体層３３０に接するように設けることにより、蛍光体層３３０が有する熱を効率的に放熱フィン３５０ｂに伝達することができる。したがって、放熱効率をより向上させることができる。
本実施形態にかかる蛍光体ホイール３００も、外方張出部３５２ａ，３５２ｂの間の間隙が蛍光体ホイール３００の外周方向に開放されている。したがって、放熱効率を向上させるためには、図２２に示すように、冷却風が、励起光ＢＬの照射位置に対応する領域の外方張出部３５２ａ，３５２ｂの間の間隙に導入されるようにしてもよい。
放熱フィン３５０ａ，３５０ｂにおける、空気に接触する表面積を増やし、かつ、冷却風を供給可能な間隙の幅を大きくするには、放熱フィン３５０ａ，３５０ｂに立上部を設けてもよい。図２３は、透光性基板３２０の面３２０ａ，３２０ｂに対して交差する方向に延在する立上部３６４ａ，３６４ｂを有する放熱フィン３６０ａ，３６０ｂを備えた蛍光体ホイール３００Ａを示している。
かかる立上部３６４ａ，３６４ｂは、基板３２０の外縁部で、基板３２０から離れる方向に垂直に立ち上げられて形成されている。これにより、外方張出部３６２ａ，３６２ｂの間の間隙の幅が拡大されるとともに、放熱フィン３６０ａ，３６０ｂの表面積が増大している。したがって、蛍光体ホイール３００Ａの放熱効率を向上させることができる。
また、蛍光体ホイール３００の冷却効率をさらに向上させるためには、透光性基板３２０の面３２０ａ，３２０ｂの少なくとも一方の面に複数の放熱フィンを設けてもよい。図２４は、透光性基板３２０の両面３２０ａ，３２０ｂそれぞれに第１の放熱フィン３６０ａ，３６０ｂと併せて第２の放熱フィン３７０ａ，３７０ｂを設けた蛍光体ホイール３００Ｂを示している。かかる第２の放熱フィン３７０ａ，３７０ｂは、蛍光体層３３０が形成された領域よりも径方向内側の領域の両面３２０ａ，３２０ｂに接合され、透光性基板３２０の面３２０ａ，３２０ｂから垂直方向に立ち上げられている。
第１の放熱フィン３６０ａ，３６０ｂと併せて第２の放熱フィン３７０ａ，３７０ｂを設けることにより、空気に接触する蛍光体ホイール３００Ｂの表面積が大きくなって、放熱効率を向上させることができる。また、第２の放熱フィン３７０ａ，３７０ｂを、蛍光体層３３０の配置位置よりも径方向内側に設けることにより、蛍光体層３３０から径方向外側及び径方向内側を介して、効率的に放熱させることができる。
蛍光体ホイール３００Ｂは透過型のものであることから、第１の放熱フィン３６０ａ，３６０ｂ及び第２の放熱フィン３７０ａ，３７０ｂは、蛍光体ホイール３００Ｂに入射及び出射する光を妨げないように設けられる。また、第１の放熱フィン３６０ａ，３６０ｂ及び第２の放熱フィン３７０ａ，３７０ｂの大きさや高さ、形状等は、光源装置６０内での蛍光体ホイール３００Ｂの配置スペースや重量、冷却効率等を考慮して設定することができる。
また、図２５に示すように、本実施形態にかかる蛍光体ホイール３００をモータ４０に装着する場合においても、断熱部材５２を介して取り付けるようにしてもよい。これにより、蛍光体ホイール３００の熱がモータ４０に伝達されることを低減することができ、モータ４０の寿命が低下することを防ぐことができる。
（５．２．４．接合層）
接合層３４０は、熱伝導性接着剤又は熱伝導性粘着シートにより形成され、透光性基板３２０に対して放熱フィン３５０ａ，３５０ｂ（３６０ａ，３６０ｂ，３７０ａ，３７０ｂ）を接合する機能を有する。本実施形態では、透光性基板３２０がバルクガラスからなり、放熱フィン３５０ａ，３５０ｂがアルミニウムからなるため、透光性基板３２０の熱膨張率と放熱フィン３５０ａ，３５０ｂの熱膨張率とが異なっている。上記のとおり、放熱フィン３５０ａ，３５０ｂの接合位置を一致させることによって、放熱フィン３５０ａ，３５０ｂと透光性基板３２０との間でそれぞれ発生する応力が相殺されるようになっている。
ただし、本実施形態では、接合層３４０に弾性を持たせ、当該弾性力によっても、放熱フィン３５０ａ，３５０ｂと透光性基板３２０との間で生じる応力が低減されるようになっている。また、接合層３４０が弾性を有することによって、放熱フィン３５０ａ，３５０ｂが透光性基板３２０から剥がれにくくなっている。本実施形態では、熱伝導性を有するシリコン系の接着剤を用いて接合層３４０が形成されている。
表１は、シリコン系の接着剤からなる接合層の厚さを変えて透光性基板と放熱フィンとを接合し、蛍光体ホイールを同条件で加熱したときに透光性基板に与えられる最大剪断応力（ＭＰａ）を示したものである。表１に示すように、接合層３４０の厚さが薄いほど、最大剪断応力が大きくなることが分かる。すなわち、接合層３４０の厚さが厚いほど弾性力が大きくなることが分かる。
Figure 2016056285
また、図２６は、接合層の厚さと透光性基板の反りとの関係を示している。横軸に透光性基板の中心点を０とした半径方向の位置座標（ｍｍ）を示し、縦軸に透光性基板の中心点の高さ位置を０としたときの各位置における透光性基板の高さの変位量（ｍｍ）を示している。透光性基板は半径が３５ｍｍ（直径７０ｍｍ）の基板であり、図２１に示したように透光性基板と放熱フィンとを接合して加熱した場合に発生する高さの変位量を求めた。図２６に示すように、接合層の厚さが厚いほど、発生する反りの程度が小さくなることが分かる。
したがって、透光性基板の反りを抑えつつ、透光性基板と放熱フィンとの剥がれを防ぐためには、接合層の厚さが厚いほどよいことが分かる。ただし、接合層の厚さが厚すぎると、熱伝導率が低下するおそれがある。また、接合層の厚さが厚すぎると、熱伝導性接着剤の使用量が増えてコストが増大するとともに、蛍光体ホイールの重量が増えてモータの消費電力が大きくなる。したがって、接合層の厚さは、例えば、０．１〜０．５ｍｍの範囲内の値とすることが好ましく、０．２〜０．４ｍｍの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、透光性基板３２０の両面３２０ａ，３２０ｂに接合される放熱フィン３５０ａ，３５０ｂ（３６０ａ，３６０ｂ，３７０ａ，３７０ｂ）の接合位置を一致させつつ、接合層３４０に弾性を持たせるようにすれば、透光性基板３２０の反りや放熱フィン３５０ａ，３５０ｂの剥がれを効果的に低減することができる。ただし、接合層３４０に適度の弾性を持たせることにより透光性基板３２０の反りの発生を抑えるようにすれば、透光性基板３２０の両面３２０ａ，３２０ｂに接合される放熱フィン３５０ａ，３５０ｂの接合位置は一致していなくてもよい。
以上、本開示の第５の実施の形態にかかる蛍光体ホイール３００，３００Ａ，３００Ｂは、第１の実施の形態にかかる蛍光体ホイールと同様の効果を得ることができる。また、本実施形態にかかる蛍光体ホイール３００，３００Ａ，３００Ｂは、透光性基板３２０の両面３２０ａ，３２０ｂに接合される放熱フィン３５０ａ，３５０ｂ（３６０ａ，３６０ｂ，３７０ａ，３７０ｂ）が表裏で対応する位置に接合されている。したがって、蛍光体ホイール３００，３００Ａ，３００Ｂの温度上昇による透光性基板３２０の反りを低減することができる。
また、本実施形態にかかる蛍光体ホイール３００，３００Ａ，３００Ｂは、透光性基板３２０と放熱フィン３５０ａ，３５０ｂとを接合する接合層３４０が、適切な弾性を有する構成となっている。したがって、蛍光体ホイール３００，３００Ａ，３００Ｂの温度上昇による透光性基板３２０の反りを低減することができるだけでなく、放熱フィン３５０ａ，３５０ｂの剥がれを防ぐこともできる。
＜６．第６の実施の形態＞
次に、本開示の第６の実施の形態にかかる蛍光体ホイールについて説明する。本実施形態にかかる蛍光体ホイールは、第４及び第５の実施の形態にかかる蛍光体ホイールにおける放熱フィンを炭素繊維混合成形品により構成したものである。本実施形態にかかる蛍光体ホイールの基本的な構成は、第４及び第５の実施の形態にかかる蛍光体ホイールと同様の構成とすることができる。
本実施形態において、蛍光体層が形成される基板は、バルクガラス又はサファイアガラスにより形成されている。そして、基板に接合される放熱フィンは、炭素繊維混合成形品により構成されている。かかる基板と放熱フィンとの熱膨張率係数は近似する。したがって、蛍光体層において発熱して蛍光体ホイールの温度が上昇する場合であっても、基板に対して熱応力がかかりにくく、蛍光体ホイールの反りの発生を抑えることができる。また、炭素繊維混合成形品は重量も軽く、モータ４０への負荷も軽減することができる。
＜７．第７の実施の形態＞
次に、本開示の第７の実施の形態にかかる蛍光体ホイールについて説明する。本実施形態にかかる蛍光体ホイールは、第５の実施の形態にかかる蛍光体ホイールと同様に、透過型の蛍光体ホイールである。本実施形態にかかる光源装置も、第１の実施の形態において例示した投射型表示装置に使用されるものとすることができる。また、光源装置の基本構成についても、第５の実施の形態において説明した光源装置と同様の構成とすることができる。したがって、ここでは、投射型表示装置及び光源装置の基本構成についての説明は省略し、本実施形態にかかる蛍光体ホイールの構成を中心に説明する。
透過型の蛍光体ホイールにおいては、蛍光体層が形成される基板は透光性でなければならず、一般に、ガラスやサファイヤ等により形成された所定の強度を有する透光性基板が使用されている。かかる透光性基板は、金属材料に比べて熱伝導率が低く、蛍光体層の温度が高温になりやすい。その結果、蛍光体層での蛍光変換効率が低下したり、光源の出力安定性の信頼性が低下したりするおそれがある。本実施形態にかかる蛍光体ホイールは、透過型の蛍光体ホイールであっても放熱効率を向上させることができるものである。
図２７は、本実施形態にかかる蛍光体ホイール６００の構成を示す説明図であって、蛍光体ホイール６００を、回転軸Ａを含む面で切断した断面図、及び蛍光体ホイール６００を励起光ＢＬの入射側から見た正面図を示している。また、図２８は、蛍光体ホイール６００のうち、第１の放熱フィン６５０ａの外縁部に接合された透光性基板６２０を拡大して示す断面図である。かかる蛍光体ホイール６００は、主として金属材料により構成された透過型の蛍光体ホイールである。蛍光体ホイール６００は、透光性基板６２０、蛍光体層６３０、第１の放熱フィン６５０ａ、第２の放熱フィン６５０ｂ、第１の接合層６４０ａ、及び第２の接合層６４０ｂを備える。
透光性基板６２０は、所定の強度を有する円盤状の基板であって、例えば、バルクガラスや水ガラス、サファイヤ等により形成される。透光性基板６２０は中央に開口を有し、第１の放熱フィン６５０ａにおける励起光ＢＬの入射側とは反対側の面の外縁部に、第１の接合層６４０ａにより接合される。中央の開口の大きさは適宜の大きさに設定されるが、サファイヤ等の比較的高価な材料で透光性基板６２０を形成する場合にコストの上昇を抑えるとともに、蛍光体ホイール６００を軽量化するために、開口を大きくしてもよい。
透光性基板６２０における励起光ＢＬが照射される面６２０ａとは反対側の面６２０ｂのうち、第１の放熱フィン６５０ａと重ならない領域には蛍光体層６３０が形成される。すなわち、透光性基板６２０の面６２０ｂのうち、第１の放熱フィン６５０ａの外周部から径方向外側に張り出す領域には蛍光体層６３０が形成されている。蛍光体層６３０は、第５の実施の形態にかかる蛍光体ホイールの蛍光体層４３０と同様の構成とすることができる。
透光性基板６２０における励起光ＢＬの入射側の面６２０ａにはダイクロイックミラー層６８０が形成されている。ダイクロイックミラー層６８０は、照射される励起光ＢＬを透光性基板６２０側に透過させる一方、蛍光体層６３０により発光される蛍光発光光を反射する機能を有する。したがって、蛍光発光光が励起光ＢＬの入射側に戻らないようになっている。このとき、ダイクロイックミラー層６８０は、蛍光発光光をランバート反射するよう構成してもよい。
第１及び第２の放熱フィン６５０ａ，６５０ｂは、熱伝導率の高いアルミニウムや銅等の金属材料により形成されている。特に、金属板を板金加工して第１及び第２の放熱フィン６５０ａ，６５０ｂを形成することにより、厚さを比較的薄くすることができ、蛍光体ホイール６００を軽量化することができる。
本実施形態にかかる蛍光体ホイール６００は、第１の放熱フィン６５０ａにおいてモータ４０に装着される。第１の放熱フィン６５０ａは、中央にモータ４０の出力軸４０ａが挿入される開口を有する円盤状に形成される。第１の放熱フィン６５０ａにおける励起光ＢＬの入射側の面の外縁部には第１の接合層６４０ａを介して透光性基板６２０が接合されている。また、第１の放熱フィン６５０ａにおける励起光ＢＬの入射側の面とは反対側の面には第２の接合層６４０ｂを介して第２の放熱フィン６５０ｂが接合されている。
第２の放熱フィン６５０ｂは、第１の放熱フィン６５０ａと同心円状に形成される。かかる第２の放熱フィン６５０ｂは、内縁部において第１の放熱フィン６５０ａに接合され、中央部において第１の放熱フィン６５０ａの表面に対して直交する方向に立ち上げられている。これにより、第２の放熱フィン６５０ｂの外縁部は第１の放熱フィン６５０ａから離間している。
第１の放熱フィン６５０ａ及び第２の放熱フィン６５０ｂは、透光性基板６２０の面６２０ａに直交する方向に見たときに互いに重なり合う。また、第１の放熱フィン６５０ａと第２の放熱フィン６５０ｂとの間には、蛍光体ホイール６００の外周方向に開放された間隙が形成される。したがって、蛍光体ホイール６００における空気に接触する表面積が大きくなり、放熱効率が向上する。また、励起光ＢＬの照射位置に対応する領域において、第１の放熱フィン６５０ａ及び第２の放熱フィン６５０ｂの間の間隙に冷却風が供給されるように構成することにより、蛍光体層６３０の温度上昇を効果的に抑えることができる。
第２の放熱フィン６５０ｂの直径は、励起光ＢＬの照射を妨げないように設定される。例えば、第２の放熱フィン６５０ｂの直径は第１の放熱フィン６５０ａの直径以下とすることができ、蛍光体ホイール６００の重量や放熱効率等を考慮して設定される。この他、第１及び第２の放熱フィン６５０ａ，６５０ｂの構成材料や厚さ等については、第５の実施の形態にかかる蛍光体ホイールの放熱フィンの構成材料や厚さ等と同様の構成とすることができる。
例えば、第１及び第２の放熱フィン６５０ａ，６５０ｂは、厚さが０．３ｍｍのアルミニウムを板金加工して成形することができる。アルミニウムからなる第１及び第２の放熱フィン６５０ａ，６５０ｂであれば、バルクガラスやサファイヤ等からなる透光性基板６２０に比べて放熱性が高いことから、蛍光体ホイール６００の放熱効率を向上させることができる。また、アルミニウムからなる第１及び第２の放熱フィン６５０ａ，６５０ｂであれば、コストの低減も可能になる。
第１及び第２の接合層６４０ａ，６４０ｂは、熱伝導性接着剤又は熱伝導性粘着シートを用いて形成される。第１及び第２の接合層６４０ａ，６４０ｂは、第５の実施の形態にかかる蛍光体ホイールの接合層と同様の構成とすることができる。
また、本実施形態にかかる蛍光体ホイール６００においても、図７や図１７に例示したように、断熱部材を介してモータ４０の出力軸４０ａに装着してもよい。これにより、蛍光体ホイール６００の熱がモータ４０に伝達されて、モータ４０の寿命が低下することを防ぐことができる。
以上、本開示の第７の実施の形態にかかる蛍光体ホイール６００は、第１の実施の形態にかかる蛍光体ホイールと同様の効果を得ることができる。また、本実施形態にかかる蛍光体ホイール６００は、蛍光体層６３０が形成された透光性基板６２０が、第１の放熱フィン６５０ａの外縁部に接合されている。第１の放熱フィン６５０ａにはさらに第２の放熱フィン６５０ｂが接合され、蛍光体ホイール６００における空気に接触する表面積が拡大されている。したがって、比較的熱伝導率が低い透光性基板６２０を使用した透過型の蛍光体ホイール６００であっても、放熱効率を向上させることができる。
また、本実施形態にかかる蛍光体ホイール６００は、比較的安価な金属材料からなる第１及び第２の放熱フィン６５０ａ，６５０ｂを主体として構成されており、透光性基板６２０の大きさ（面積）が小さくなっている。したがって、比較的高価な透光性材料からなる透光性基板６２０であっても、コストの増加を抑えることができる。
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施の形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示にかかる技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。さらに、上記の各実施の形態や変形例において説明した例は、適宜組み合わせて構成することが可能である。
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）円盤状の基板と、前記基板上に形成された蛍光体層と、前記基板の面に対して直交する方向に見たときに互いに重なる複数の放熱フィンと、を備える、蛍光体ホイール。
（２）前記複数の放熱フィンの間に形成された間隙が、前記基板の外周方向に開放される、前記（１）に記載の蛍光体ホイール。
（３）前記複数の放熱フィンは、円盤状の前記基板と同心円状をなす、前記（１）又は（２）に記載の蛍光体ホイール。
（４）前記基板と前記放熱フィンとが熱伝導性接着剤又は熱伝導性粘着シートにより接合される、前記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の蛍光体ホイール。
（５）前記熱伝導性接着剤又は前記熱伝導性粘着シートからなる接合層が弾性を有する、前記（４）に記載の蛍光体ホイール。
（６）前記接合層の厚さが０．１〜０．５ｍｍの範囲内の値である、前記（５）に記載の蛍光体ホイール。
（７）前記複数の放熱フィンの少なくとも一つが、前記基板の面に交差する方向に延在する立上部を有する、前記（１）〜（６）のいずれか１項に記載の蛍光体ホイール。
（８）前記複数の放熱フィンのうちの一つが前記基板と同心円状に形成された前記立上部を有し、他の放熱フィンが前記立上部から延びて形成される、前記（７）に記載の蛍光体ホイール。
（９）前記複数の放熱フィンと前記立上部とを含んで一体成形された放熱構造部が、前記蛍光体層が形成された前記基板の一方の面とは異なる他方の面側に設けられる、前記（８）に記載の蛍光体ホイール。
（１０）前記蛍光体ホイールは、照射される光を反射する反射型の蛍光体ホイールであり、前記放熱構造部を構成する前記複数の放熱フィンのうちの一つにより前記基板が構成される、前記（９）に記載の蛍光体ホイール。
（１１）前記放熱構造部は前記基板とは別体の構成部品であり、前記放熱構造部が前記基板に接合される、前記（９）に記載の蛍光体ホイール。
（１２）前記他方の面側に設けられた前記放熱構造部の前記立上部の立ち上がり位置が、前記一方の面の前記蛍光体層の形成位置に対応する、前記（９）又は（１０）に記載の蛍光体ホイール。
（１３）前記基板の中心から前記蛍光体層の照射位置までの距離をＲ、前記基板と前記立上部との連結部分の直径をＤとしたときに、
Ｄ／２＜Ｒ
の関係を充足する、前記（９）〜（１２）のいずれか１項に記載の蛍光体ホイール。
（１４）前記放熱構造部及び前記基板全体の表面積をＳＡ、前記蛍光体層が形成された前記基板及び前記基板に接合された放熱フィンにおける前記照射位置よりも外周側に位置する部分の表面積をＳとしたときに、０．４≦Ｓ／ＳＡ≦０．６を充足する、前記（１３）に記載の蛍光体ホイール。
（１５）前記蛍光体層が形成された面が前記基板の面より突出している、前記（１）〜（１４）のいずれか１項に記載の蛍光体ホイール。
（１６）前記複数の放熱フィンが前記基板の両面に接合されている、前記（１）〜（８）のいずれか１項に記載の蛍光体ホイール。
（１７）前記基板の一方の面に接合された放熱フィンの接合位置に対応させて、前記基板の他方の面に放熱フィンが接合されている、前記（１６）に記載の蛍光体ホイール。
（１８）前記基板の両面に接合された前記複数の放熱フィンが、前記基板の外周部から外側に張り出す外方張出部を有し、前記外方張出部の間に間隙が形成される、前記（１６）又は（１７）に記載の蛍光体ホイール。
（１９）前記蛍光体ホイールは、照射される光を透過する透過型の蛍光体ホイールであり、前記基板は透光性材料により構成され、前記基板の一方の面及び他方の面のうちの少なくとも一方に、前記蛍光体層が形成された位置よりも径方向外側で前記基板に接合された放熱フィンと、前記蛍光体層が形成された位置よりも径方向内側で前記基板に接合された放熱フィンと、を備え、前記基板の面に交差する方向に見たときに前記放熱フィンは前記蛍光体層の光照射位置に重ならない位置に配置される、前記（１６）〜（１８）のいずれか１項に記載の蛍光体ホイール。
（２０）前記放熱フィンが炭素繊維混合成形品からなる、前記（１）〜（１９）のいずれか１項に記載の蛍光体ホイール。
（２１）前記蛍光体ホイールは、照射される光を反射する反射型の蛍光体ホイールであり、前記複数の放熱フィンは、前記基板の内縁部に接合され前記基板の径方向内側に張り出す内方張出部を有する第１の放熱フィンと、前記基板の外縁部に接合され前記基板の径方向外側に張り出す外方張出部を有する第２の放熱フィンと、を含み、前記第１の放熱フィンの接合領域と、前記第２の放熱フィンの接合領域と、の間に応力緩和領域を有する、前記（１）〜（８）のいずれか１項に記載の蛍光体ホイール。
（２２）前記蛍光体ホイールは、照射される光を透過する透過型の蛍光体ホイールであり、前記基板は、透光性材料により構成され、前記複数の放熱フィンの少なくとも一つの外縁部に接合されるとともに、前記放熱フィンの径方向外側に張り出している、前記（１）〜（８）のいずれか１項に記載の蛍光体ホイール。
（２３）第１の波長を有する励起光を出射する固体光源と、円盤状の基板、前記基板上に形成され前記励起光により励起されて前記第１の波長と異なる第２の波長を有する光を発光するとともに前記励起光の一部を透過する蛍光体層、及び、前記基板の面に対して直交する方向に見たときに互いに重なる複数の放熱フィン、を備える蛍光体ホイールと、前記蛍光体ホイールを前記基板の面に平行な面内で回転駆動するモータと、を備える、光源装置。
（２４）前記蛍光体ホイールは、断熱部材を介して前記モータに固定される、前記（２３）に記載の光源装置。
（２５）光源装置と、入射された光を変調し合成する光変調合成系と、前記光源装置から出射された光を前記光変調合成系へ導く照明光学系と、前記光変調合成系から出射された画像を投射する投射光学系と、からなり、前記光源装置は、第１の波長を有する励起光を出射する固体光源と、円盤状の基板、前記基板上に形成され前記励起光により励起されて前記第１の波長と異なる第２の波長を有する光を発光するとともに前記励起光の一部を透過する蛍光体層、及び、前記基板の面に対して直交する方向に見たときに互いに重なる複数の放熱フィン、を備える蛍光体ホイールと、前記蛍光体ホイールを前記基板の面に平行な面内で回転駆動するモータと、を備える、投射型表示装置。
（２６）内部に前記蛍光体ホイールが配置され、前記励起光を前記蛍光体ホイールに照射可能に開口した開口部を有し、前記蛍光体ホイールの外周方向外側から冷却風を供給可能な送風ダクトを備える、前記（２５）に記載の投射型表示装置。
１ 投射型表示装置（プロジェクタ）
１０，６０ 光源装置
３２，６２ 固体光源
３４ ダイクロイックミラー
３４ａ 第１の面
３４ｂ 第２の面
３８，７０ 集光レンズ
４０ モータ
４０ａ 出力軸
５０，５２ 断熱部材
８０ 送風ダクト
１００，１００Ａ，１００Ｂ，２００，２００Ａ，２００Ｂ，３００，３００Ａ，３００Ｂ，４００，４００Ａ，５００，６００ 蛍光体ホイール
１１０，４１０，５１０ 光反射膜
１２０，４２０，５２０ 基板
１２０ａ，１２０ｂ，３２０ａ，３２０ｂ，４２０ａ，４２０ｂ，５２０ａ，５２０ｂ，６２０ａ，６２０ｂ 基板面
１３０，３３０，４３０，５３０，６３０ 蛍光体層
１４０，３４０，４４０，５４０ 接合層
１５０ 放熱構造部
１５２，３５４ａ，３５４ｂ，４５４，５５４ 立上部
１５４ａ，１５４ｂ，１５４ｃ，３５０，３５０ａ，３５０ｂ 放熱フィン
２１０ 台座部
３１０ 反射防止膜
３２０，６２０ 透光性基板
３３５，６８０ ダイクロイックミラー層
３５２ａ，３５２ｂ，４５２ａ，４５２ｂ，５５２ａ，５５２ｂ 外方張出部
４５０ａ，５５０ａ，６５０ａ 第１の放熱フィン
３７０ａ，３７０ｂ，４５０ｂ，５５０ｂ，６５０ｂ 第２の放熱フィン
４５０ｃ 第３の放熱フィン
４５３ 内方張出部
６４０ａ 第１の接合層
６４０ｂ 第２の接合層
Ａ 回転軸
ＢＬ 励起光
ＷＬ 白色光

Claims (20)

  1. 円盤状の基板と、
    前記基板上に形成された蛍光体層と、
    前記基板の面に対して直交する方向に見たときに互いに重なる複数の放熱フィンと、
    を備える、蛍光体ホイール。
  2. 前記複数の放熱フィンの間に形成された間隙が、前記基板の外周方向に開放される、請求項１に記載の蛍光体ホイール。
  3. 前記複数の放熱フィンは、円盤状の前記基板と同心円状をなす、請求項１に記載の蛍光体ホイール。
  4. 前記基板と前記放熱フィンとが熱伝導性接着剤又は熱伝導性粘着シートにより接合される、請求項１に記載の蛍光体ホイール。
  5. 前記熱伝導性接着剤又は前記熱伝導性粘着シートからなる接合層が弾性を有する、請求項４に記載の蛍光体ホイール。
  6. 前記接合層の厚さが０．１〜０．５ｍｍの範囲内の値である、請求項５に記載の蛍光体ホイール。
  7. 前記複数の放熱フィンの少なくとも一つが、前記基板の面に交差する方向に延在する立上部を有する、請求項１に記載の蛍光体ホイール。
  8. 前記複数の放熱フィンのうちの一つが前記基板と同心円状に形成された前記立上部を有し、他の放熱フィンが前記立上部から延びて形成される、請求項７に記載の蛍光体ホイール。
  9. 前記複数の放熱フィンと前記立上部とを含んで一体成形された放熱構造部が、前記蛍光体層が形成された前記基板の一方の面とは異なる他方の面側に設けられる、請求項８に記載の蛍光体ホイール。
  10. 前記蛍光体ホイールは、照射される光を反射する反射型の蛍光体ホイールであり、前記放熱構造部を構成する前記複数の放熱フィンのうちの一つにより前記基板が構成される、請求項９に記載の蛍光体ホイール。
  11. 前記放熱構造部は前記基板とは別体の構成部品であり、前記放熱構造部が前記基板に接合される、請求項９に記載の蛍光体ホイール。
  12. 前記他方の面側に設けられた前記放熱構造部の前記立上部の立ち上がり位置が、前記一方の面の前記蛍光体層の形成位置に対応する、請求項９に記載の蛍光体ホイール。
  13. 前記基板の中心から前記蛍光体層の照射位置までの距離をＲ、前記基板と前記立上部との連結部分の直径をＤとしたときに、
    Ｄ／２＜Ｒ
    の関係を充足する、請求項９に記載の蛍光体ホイール。
  14. 前記複数の放熱フィンが前記基板の両面に接合されている、請求項１に記載の蛍光体ホイール。
  15. 前記基板の一方の面に接合された放熱フィンの接合位置に対応させて、前記基板の他方の面に放熱フィンが接合されている、請求項１４に記載の蛍光体ホイール。
  16. 前記基板の両面に接合された前記複数の放熱フィンが、前記基板の外周部から外側に張り出す外方張出部を有し、前記外方張出部の間に間隙が形成される、請求項１４に記載の蛍光体ホイール。
  17. 前記放熱フィンが炭素繊維混合成形品からなる、請求項１に記載の蛍光体ホイール。
  18. 第１の波長を有する励起光を出射する固体光源と、
    円盤状の基板、前記基板上に形成され前記励起光により励起されて前記第１の波長と異なる第２の波長を有する光を発光するとともに前記励起光の一部を透過する蛍光体層、及び、前記基板の面に対して直交する方向に見たときに互いに重なる複数の放熱フィン、を備える蛍光体ホイールと、
    前記蛍光体ホイールを前記基板の面に平行な面内で回転駆動するモータと、
    を備える、光源装置。
  19. 前記蛍光体ホイールは、断熱部材を介して前記モータに固定される、請求項１８に記載の光源装置。
  20. 光源装置と、
    入射された光を変調し合成する光変調合成系と、
    前記光源装置から出射された光を前記光変調合成系へ導く照明光学系と、
    前記光変調合成系から出射された画像を投射する投射光学系と、からなり、
    前記光源装置は、
    第１の波長を有する励起光を出射する固体光源と、
    円盤状の基板、前記基板上に形成され前記励起光により励起されて前記第１の波長と異なる第２の波長を有する光を発光するとともに前記励起光の一部を透過する蛍光体層、及び、前記基板の面に対して直交する方向に見たときに互いに重なる複数の放熱フィン、を備える蛍光体ホイールと、
    前記蛍光体ホイールを前記基板の面に平行な面内で回転駆動するモータと、
    を備える、投射型表示装置。
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