JPWO2018116689A1 - 光源装置および投射型表示装置 - Google Patents

光源装置および投射型表示装置 Download PDF

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Abstract

本開示の一実施形態の光源装置（１Ａ）は、一の面（Ｓ１）に発光部（１２）を有する回転体（１１）と、回転体（１１）に接続されると共に、回転体（１１）の回転軸（Ｊ１４ａ）に対して略平行な第１の円筒面（Ｓ３）を有する放熱部材（１３ａ）と、回転体（１１）および放熱部材（１３ａ）を収容すると共に、放熱部材（１３ａ）の第１の円筒面（Ｓ３）と略平行な第２の円筒面（Ｓ４）を有する筐体（２０Ａ）とを備える。

Description

本開示は、例えば、発光部を有する回転体を波長変換素子として備えた光源装置およびこれを備えた投射型表示装置に関する。
近年、プロジェクタの光源として、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザダイオード（ＬＤ）から射出される光（励起光）を波長変換素子（蛍光体部）に照射して取り出した蛍光と、別のＬＥＤやＬＤから射出される光とを合わせて白色光を取り出す、レーザ蛍光体方式の光源装置が広く用いられている。このような光源装置では、蛍光体に照射された光エネルギーのうち、蛍光として取り出されるエネルギー以外は、熱エネルギーへと変換されて蛍光体部が発熱する。蛍光体部の温度上昇は、蛍光体部の破壊および寿命の低下や、光変換効率の低下を招き、レーザ蛍光体方式の光源装置の信頼性を低下させる。このため、蛍光体部の冷却技術が重要となっている。
冷却技術としては、例えば特許文献１では、背面に複数のフィンを有するヒートシンク（放熱部）が設けられた半導体レーザを備えた光源装置が開示されている。また、特許文献２では、対向面にそれぞれ、複数のフィンを有する固定部と回転構造体とからなるヒートシンクが開示されている。このヒートシンクでは、それぞれのフィンが、交互に配置されるように組み合わされており、固定部側に、例えばCentral Processing Unit（ＣＰＵ）等の発熱体が設置されるようになっている。
レーザ蛍光体方式の光源装置では、波長変換素子は、円板形状のアルミやサファイア等の基板上に蛍光体を帯状（円環状）に塗布したホイール状の構造体として構成されている。この様な構造の波長変換素子（以下、蛍光体ホイールと称す）では、基板をモータ等で回転させたり、送風用ファンを用いて蛍光体ホイールに外気を当てることによって蛍光体部の冷却を行っている。
特開２０１２−１３８９７号公報 米国特許出願公開第２０１６／０１７８２８９号明細書
光源として蛍光体ホイールを用いる光源装置では、さらなる冷却効率の向上が求められている。
冷却効率を向上させることが可能な光源装置および投射型表示装置を提供することが望ましい。
本開示の一実施形態の光源装置は、一の面に発光部を有する回転体と、回転体に接続されると共に、回転体の回転軸に対して略平行な第１の円筒面を有する放熱部材と、回転体および放熱部材を収容すると共に、放熱部材の第１の円筒面と略平行な第２の円筒面を有する筐体とを備えたものである。
本開示の一実施形態の投射型表示装置は、光源装置と、入力された映像信号に基づいて光源装置からの光を変調することにより、画像光を生成する画像生成光学系と、画像生成光学系で生成された画像光を投射する投射光学系とを備えたものである。この投射型表示装置に搭載された光源装置は、上記本開示の一実施形態の光源装置と同一の構成要素を有している。
本開示の一実施形態の光源装置および一実施形態の投射型表示装置では、一の面に発光部を有する回転体に接続され、回転体の回転軸に対して略平行な円筒面（第１の円筒面）を有する放熱部材を設けると共に、この放熱部材を含む回転体を、放熱部材の円筒面と略平行な円筒面（第２の円筒面）を有する筐体に収容するようにした。これにより、回転体を回転させた際に放熱部材の円筒面と筐体の円筒面との間にテイラー渦が発生し、放熱部材の円筒面から筐体の円筒面への熱伝達率を向上させることが可能となる。
本開示の一実施形態の光源装置および一実施形態の投射型表示装置によれば、発光部を有する回転体に、回転体の回転軸に対して略平行な円筒面を有する放熱部材を設け、この放熱部材を含む回転体を、放熱部材の円筒面と略同軸の円筒面を有する筐体に収容するようにしたので、対向する２つの円筒面の間にテイラー渦を発生させることが可能となる。これにより、放熱部材の円筒面から筐体の円筒面への熱伝達率が向上し、発光部の冷却効率を向上させることが可能となる。
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれの効果であってもよい。
本開示の第１の実施の形態に係る光源装置を構成する蛍光体ホイールおよびその筐体の構成の一例を表す断面図である。 図１に示した蛍光体ホイールおよびその筐体の平面構成を表す模式図である。 図１に示した蛍光体ホイールに接続される放熱部材と筐体との位置関係を説明する図である。 放熱部材と筐体との間の距離と流体の流れの関係を説明する模式図である。 放熱部材と筐体との間の距離と流体の流れの関係を説明する模式図である。 放熱部材と筐体との間の距離と流体の流れの関係を説明する模式図である。 放熱部材と筐体との間の距離と流体の流れの関係を説明する模式図である。 蛍光体ホイールを収容する筐体外部の構成を表す斜視図である。 図１に示した蛍光体ホイールを有する光源装置の全体構成の一例を表す概略図である。 本開示の第２の実施の形態に係る光源装置を構成する蛍光体ホイールおよびその筐体の構成の一例を表す断面図である。 本開示の第３の実施の形態に係る光源装置を構成する蛍光体ホイールおよびその筐体の構成の一例を表す断面図である。 本開示の第４の実施の形態に係る光源装置を構成する蛍光体ホイールおよびその筐体の構成の一例を表す断面図である。 本開示の変形例に係る光源装置を構成する蛍光体ホイールおよびその筐体の構成の一例を表す断面図である。 図１０に示した光源装置の一部を表す概略図である。 図６に示した光源装置を備えた投射型表示装置の構成例の一例を表す概略図である。 図６に示した光源装置を備えた投射型表示装置の構成例の他の例を表す概略図である。 放熱部材と筐体との間の距離と蛍光体温度との関係を表す特性図である。 シミュレーション１における放熱部材と筐体との間の流体の流れ一例を表す模式図である。 シミュレーション１における放熱部材と筐体との間の流体の流れ一例を表す模式図である。 回転側円筒面の回転運動の周方向速度と蛍光体温度との関係を表す特性図である。 シミュレーション２における放熱部材と筐体との間の流体の流れ一例を表す模式図である。 シミュレーション２における放熱部材と筐体との間の流体の流れ一例を表す模式図である。
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（蛍光体ホイールに接続された放熱部材と筐体の側壁とによって、同軸の２重円筒を形成した例）
１−１．蛍光体ホイールおよびその周辺の構成
１−２．光源装置の構成
１−３．作用・効果
２．第２の実施の形態（同軸の２重円筒を複数形成した一例）
３．第３の実施の形態（同軸の２重円筒を複数形成した他の例）
４．第４の実施の形態（同軸の２重円筒を複数形成する場合の配置例）
５．変形例（同軸の２重円筒を形成する円筒面に蛍光体層を設けた例）
６．適用例（投射型表示装置）
７．実施例
＜１．第１の実施の形態＞
図１は、本開示の第１の実施の形態に係る光源装置（光源装置１Ａ）を構成する波長変換素子（蛍光体ホイール１０Ａ）およびこれを収容する筐体２０Ａの断面構成の一例を表したものである。図２は、図１に示した蛍光体ホイール１０Ａおよびこれを収容する筐体２０Ａの平面構成を表したものである。図１は、図２に示したＩ−Ｉ線における断面構造を表したものである。蛍光体ホイール１０Ａは、例えば、後述する投射型表示装置（プロジェクタ１００）の光源装置（例えば、光源装置１）を構成する発光素子（波長変換素子）として用いられるものである（例えば、図６，図１２参照）。蛍光体ホイール１０Ａは、例えば円形の平面形状を有する支持基体１１の一の面（面Ｓ１）側に蛍光体層１２が形成されたものである。
本実施の形態の蛍光体ホイール１０Ａは、支持基体１１の面Ｓ１とは反対側の面（面Ｓ２）側に放熱部材１３が接続された構成を有する。この放熱部材１３は、蛍光体ホイール１０Ａの回転軸Ｊ１４Ａに対して略平行な円筒面Ｓ３（第１の円筒面）を有する。筐体２０Ａは、放熱部材１３の円筒面Ｓ３と略平行な円筒面Ｓ４（第２の円筒面）を有する。本実施の形態では、放熱部材１３の円筒面Ｓ３と、筐体２０Ａの円筒面Ｓ４とによって、同軸の２重円筒構造が形成された構成を有する。なお、図１および図２は蛍光体ホイール１０Ａおよび筐体の構成を模式的に表したものであり、実際の寸法、形状とは異なる場合がある。
（１−１．蛍光体ホイール１０Ａおよびその周辺の構成）
蛍光体ホイール１０Ａには、上記のように、円形状（円板状）の支持基体１１の面Ｓ１上に蛍光体層１２が設けられている。蛍光体層１２は、支持基体１１の中心Ｏを中心として、例えば、支持基体１１の周縁部に円環状に形成されている。蛍光体ホイール１０は、支持基体１１が、例えばインナープレート１５によってモータ１４に固定されており、光源装置１の動作時において、例えば、軸Ｊ１４Ａを中心に、例えば矢印Ｃ方向に回転可能となっている。蛍光体ホイール１０Ａを回転させるのは、励起光ＥＬ１の照射に伴う局所的な温度上昇を抑制し、構造安定性を維持すると共に光変換効率の低下を防ぐためである。
支持基体１１は、蛍光体層１２を支持する基板として機能すると共に、放熱部材としても機能するものである。支持基体１１は、例えば、金属材料やセラミックス材料等の無機材料からなる。支持基体１１の構成材料としては、熱伝導率が高いものが好ましい。具体的には、支持基体１１を構成する金属材料としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ），銅（Ｃｕ），モリブデン（Ｍｏ），タングステン（Ｗ），コバルト（Ｃｏ），クロム（Ｃｒ），白金（Ｐｔ），タンタル（Ｔａ），リチウム（Ｌｉ），ジルコニウム（Ｚｒ），ルテニウム（Ｒｕ），ロジウム（Ｒｈ）またはパラジウム（Ｐｄ）等の単体金属、またはこれらを１種以上含む合金が挙げられる。あるいは、Ｗの含有率が８０原子％以上のＣｕＷや、Ｍｏの含有率が４０原子％以上のＣｕＭｏ等の合金を、支持基体１１を構成する金属材料として用いることもできる。セラミックス材料としては、例えば、炭化ケイ素（ＳｉＣ），窒化アルミニウム（ＡｌＮ），酸化ベリリウム（ＢｅＯ），ＳｉとＳｉＣとの複合材料、またはＳｉＣとＡｌとの複合材料（但し、ＳｉＣの含有率が５０％以上のもの）を含むものが挙げられる。更に、単体ＳｉやＳｉＣ、ダイアモンド、サファイア等の結晶材料のほか、石英やガラスを用いることもできる。なかでも、支持基体１１は、構成元素としてＭｏ，ＳｉおよびＷの単体が好ましい。高い熱伝導率を有するからである。
蛍光体層１２は、支持基体１１の面Ｓ１上に形成されている。蛍光体層１２は、例えば、バインダにより互いに結合された複数の蛍光体粒子を含んで構成されている。バインダは互いに隣り合う一の蛍光体粒子と他の一の蛍光体粒子とを結合するものである。バインダは、例えば水ガラス等の無機材料の架橋体を含むものである。水ガラスとは、珪酸ナトリウム、珪酸カリウムまたは珪酸ソーダとも呼ばれる珪酸化合物であり、ＳｉＯ2（無水珪酸）とＮａ2Ｏ（酸化ソーダ）またはＫ2Ｏ（酸化カリ）とが所定の比率で混合した液体である。分子式はＮａ2Ｏ・ｎＳｉＯ2で表される。
蛍光体粒子は、外部から照射される励起光ＥＬ１（例えばレーザ光）を吸収して蛍光ＦＬを発する粒子状の蛍光体である。例えば蛍光体粒子には、青色波長域（例えば４００ｎｍ〜４７０ｎｍ）の波長を有する青色レーザ光により励起されて黄色の蛍光（赤色波長域から緑色波長域の間の波長域の光）を発する蛍光物質が含まれている。このような蛍光物質として、例えばＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系材料が用いられる。
なお、蛍光体層１２は、例えば反射層（図示せず）を介して支持基体１１上に形成することが好ましい。反射層は、外部から照射される励起光ＥＬ１や蛍光体層１２において発せられる蛍光ＦＬを反射し、蛍光体ホイール１０Ａにおける発光効率を高めるように機能するものである。反射層は、例えば、誘電体多層膜のほか、アルミニウム（Ａｌ），銀（Ａｇ）あるいはチタン（Ｔｉ）等の金属元素を含む金属膜等により形成されている。なお、反射層は、支持基体１１が光反射性を有する材料によって形成されている場合には、適宜省略しても構わない。
本実施の形態の蛍光体ホイール１０Ａには、上記のように、支持基体１１の面Ｓ２側に放熱部材１３が接続されている。この放熱部材１３は、支持基体１１の面Ｓ２に接続される接続部１３１と、接続部１３１の、例えば支持基体１１の周縁方向の端面が支持基体１１の面Ｓ１とは反対側に折れ曲がったフィン１３ａとから構成されている。このフィン１３ａは、蛍光体ホイール１０Ａの回転軸Ｊ１４ａに対して略平行方向に折れ曲がっており、このフィン１３ａが上記円筒面Ｓ３を形成している。
放熱部材１３は、接続部１３１を介して支持基体１１に接続されることによって、光源装置１の動作時において、支持基体１１と共に、例えば、軸Ｊ１４Ａを中心に回転可能となっている。フィン１３ａは、上記のように、蛍光体ホイール１０Ａの回転軸Ｊ１４Ａに対して略平行方向に折れ曲がっており、蛍光体ホイール１０Ａの回転軸Ｊ１４Ａに対して略平行な円筒面Ｓ３を形成している。円筒面Ｓ３は、回転軸Ｊ１４Ａを中心に、連続面として形成されていることが好ましいが、１ヶ所または複数ヶ所に、例えば回転軸方向に延伸する切り込みが形成されていてもよい。放熱部材１３は、熱伝導率が高い材料から構成されていることが好ましい。具体的には、放熱部材１３は、例えば、純アルミ、アルミ合金、ベリリウム銅等の銅合金、カーボン素材およびグラファイト等によって構成されていることが望ましい。
筐体２０Ａは、放熱部材１３を含む蛍光体ホイール１０Ａを収容するものである。筐体２０Ａは、上記のように、放熱部材１３の円筒面Ｓ３と略平行な円筒面Ｓ４を有する。換言すると、筐体２０Ａは、蛍光体ホイール１０Ａの回転軸Ｊ１４Ａに対して略平行な円筒面Ｓ４（第２の円筒面）を有する。即ち、筐体２０Ａは、放熱部材１３の円筒面Ｓ３と同軸の円筒面Ｓ４を有している。
筐体２０Ａは、少なくとも放熱部材１３の円筒面Ｓ３と対向する円筒面Ｓ４を有していればよい。即ち、筐体２０Ａは、蛍光体ホイール１０Ａを外部と完全に隔離する密閉型の筐体でもよいし、あるいは、支持基体１１の面Ｓ１（前面）側および面Ｓ２（背面）側が開放されている開放型の筐体でもよい。また、筐体２０Ａは、円筒面Ｓ４が筐体の側面を構成していてもよいし、あるいは、筐体２０Ａの内部に形成された構造物であってもよい。即ち、筐体２０Ａは、少なくとも、放熱部材１３の円筒面Ｓ３と、同軸の２重円筒構造を形成する円筒面Ｓ４があれば、その外観は、例えば、後述する図５に示した円筒形状であってもよいし、あるいは、例えば、矩形形状等の多角形状であってもよい。筐体２０Ａは、熱伝導率が高い材料から構成されていることが好ましい。具体的には、筐体２０Ａは、例えば、純アルミ、アルミ合金およびベリリウム銅等の銅合金等によって構成されていることが望ましい。
本実施の形態の光源装置１では、上記のように、蛍光体ホイール１０Ａ（放熱部材１３の円筒面Ｓ３）と筐体２０Ａ（円筒面Ｓ４）とによって、同軸の２重円筒構造が形成されている。この２重円筒構造では、放熱部材１３の円筒面Ｓ３が回転面、筐体２０Ａの円筒面Ｓ４が固定面となっており、円筒面Ｓ３が回転する、即ち、光源装置１が動作することによって、円筒面Ｓ３と、円筒面Ｓ４との間の流体（例えば、空気）にテイラー渦を発生させることが可能となる。円筒面Ｓ３と、円筒面Ｓ４との間に発生したテイラー渦は、励起光ＥＬ１の照射によって蛍光体層１２の発光点Ｘで発生し、支持基体１１から放熱部材１３に伝達した熱を、円筒面Ｓ３と、円筒面Ｓ４との間の流体を介して筐体２０Ａに効率的に伝達させることが可能となる。
テイラー渦を効率よく発生させるためには、例えば、以下のような構成とすることが好ましい。まず、放熱部材１３の円筒面Ｓ３と、筐体２０Ａの円筒面Ｓ４との間の距離は、図３に示した放熱部材１３および筐体２０の断面図において、アスペクト比（円筒面Ｓ３と円筒面Ｓ４とによって形成される対向面の回転軸Ｊ１４Ａに対して平行方向の距離（Ａ）（即ち、円筒面Ｓ３（フィン１３ａ）の長さ）／円筒面Ｓ３と円筒面Ｓ４との間の距離（Ｂ））が２以上になるように構成することが好ましい。アスペクト比の上限は、例えば１０以下とすることが好ましい。これは、アスペクト比が１０を超えると冷却性能の向上効果が小さくなるからである。また、アスペクト比が１０以上、即ち、円筒面Ｓ３を形成するフィン１３ａ部分が大きくなると、放熱部材１３の製造の難易度が高くなるからである。更に、フィン１３ａ部分が大きくなると回転時の騒音が大きくなる。このことから、アスペクト比は、静音性の観点から５以下であることが望ましい。
図４Ａ〜図４Ｄは、各距離（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４）における円筒面Ｓ３と円筒面Ｓ４との間の流体の流れを、熱流体シミュレーションソフトを用いて検証し、その結果を模式的に表したものである。なお、円筒面Ｓ３の長さ（Ａ）は、１０ｍｍであり、全て同じとする。円筒面Ｓ３と円筒面Ｓ４との間の距離（Ｂ１）を７ｍｍとした図４Ａ（アスペクト比１．４）では、放熱部材１３の接続部１３１側から円筒面Ｓ３の先端方向に向かって流体が移動する流れは形成されるものの、円筒面Ｓ３と円筒面Ｓ４との間に渦の形成は確認できない。これに対して、円筒面Ｓ３と円筒面Ｓ４との間の距離（Ｂ２）を５ｍｍとした図４Ｂ（アスペクト比２．０）では、円筒面Ｓ３と円筒面Ｓ４との間に２個の渦の形成が確認できる。円筒面Ｓ３と円筒面Ｓ４との間の距離（Ｂ３）を３．３４ｍｍとした図４Ｃ（アスペクト比３．０）では、円筒面Ｓ３と円筒面Ｓ４との間に３個の渦の形成が確認できる。更に、円筒面Ｓ３と円筒面Ｓ４との間の距離（Ｂ４）を小さく（２ｍｍ）とした図４Ｄ（アスペクト比５．０）では、円筒面Ｓ３と円筒面Ｓ４との間に４個の渦の形成が確認できる。このように、円筒面Ｓ３と円筒面Ｓ４との間の距離（Ｂ）を小さくし、アスペクト比を大きくすることで、円筒面Ｓ３と円筒面Ｓ４との間に発生する渦（テイラー渦）の数を増やすことが可能となる。円筒面Ｓ３と円筒面Ｓ４との間に多くの渦を発生させることによって、放熱部材１３のフィン１３ａから筐体２０Ａの側面への熱伝達効率が向上する。即ち、蛍光体層１２の発光点Ｘで発生した熱を、効率的に筐体２０Ａへ伝達し、発光点Ｘを効率よく冷却することが可能となる。
テイラー渦を効率よく発生させるためには、さらに、回転側の円筒面、即ち、放熱部材１３の円筒面Ｓ３の回転運動の周方向速度を高めることが好ましい。詳細は後述するが、具体的には、３．１２ｍ／ｓ以上とすることが好ましい。円筒面Ｓ３の回転運動の周方向速度の上限は、例えば７０ｍ／ｓ以下とすることが好ましい。回転速度を上げると騒音が増大する虞があるからである。
筐体２０Ａが密閉構造となっている場合には、筐体２０Ａ内には、流体として空気の他に、空気に比べて熱伝導率の高い気体を充填するようにしてもよい。具体的には、空気の熱伝導率（２０℃環境において熱伝導率０．０２５７Ｗ／ｍ Ｋ）よりもの大きな熱伝導率を有する気体を充填することが好ましい。このような気体としては、例えばヘリウム（Ｈｅ）が挙げられる。筐体２０Ａ内には、気体だけでなく、液体を封入するようにしてもよい。筐体２０Ａ内に封入する液体は、例えば水やシリコンオイル等が挙げられるが、できるだけ粘性が低いものを選択することが好ましい。なお、筐体２０Ａ内に液体を封入する場合には、蛍光体ホイール１０Ａは、例えばマグネット式駆動を用いて回転させることができる。
更に、筐体２０Ａの外部には、例えば、図５に示したように、放熱構造を配設するようにしてもよい。これにより、筐体２０Ａにおける排熱効率を向上させることができる。図５に示した放熱構造は、筐体２０Ａの一面に複数のヒートパイプ２１を取り付け、ヒートパイプ２１の先に、ヒートシンク２２を接続したものである。蛍光体ホイール１０Ａから筐体２０Ａに伝達された熱は、さらにヒートパイプ２１に伝達され、ヒートパイプ２１の先に接続されたヒートシンク２２において大気中に発散される。この他の放熱構造としては、例えば、液冷システムが挙げられる。液冷システムは、例えば、筐体２０Ａの一面や、あるいは側面に沿って配管を取り付け、この配管内を冷媒が流れることにより、筐体２０Ａの熱を冷媒に伝達して筐体２０Ａを冷却するものである。冷媒に伝達された熱は、ラジエータ等において大気中に放熱される。
（１−２．光源装置の構成）
図６は、図１および図２に示した蛍光体ホイール１０Ａを備えた光源装置１の全体構成を表したものである。なお、図６では、筐体２０Ａは図示していない。
光源装置１は、蛍光体ホイールとして蛍光体ホイール１０Ａと、励起光またはレーザ光を発する光源部６２と、レンズ６３〜６６と、ダイクロイックミラー６７と、反射ミラー６８と、拡散板６９とを有する。蛍光体ホイール１０Ａ（蛍光体ホイール１０）は、回転軸Ｊ１４Ａにより回転可能に支持されている。拡散板６９は、軸Ｊ６９により回転可能に支持されている。光源部６２は、第１のレーザ群６２Ａと第２のレーザ群６２Ｂとを有する。第１のレーザ群６２Ａは励起光（例えば、波長４４５ｎｍまたは４５５ｎｍ）を発振する半導体レーザ素子６２１Ａが、第２のレーザ群６２Ｂは青色レーザ光（例えば、波長４６５ｎｍ）を発振する半導体レーザ素子６２１Ｂが複数配列されたものである。ここでは便宜上、第１のレーザ群６２Ａから発振される励起光をＥＬ１とし、第２のレーザ群６２Ｂから発振される青色レーザ光（以下、単に青色光とする）をＥＬ２とする。
蛍光体ホイール１０Ａは、第１のレーザ群６２Ａからレンズ６３と、ダイクロイックミラー６７と、レンズ６４とを順に透過した励起光ＥＬ１が蛍光体層１２に入射されるように配置されている。蛍光体層１２で変換された蛍光ＦＬは、支持基体１１において光源部６２側に反射され、ダイクロイックミラー６７でレンズ６５方向に反射される。ダイクロイックミラー６７で反射された蛍光ＦＬは、レンズ６５を透過して外部、即ち、照明光学系２へ向かうようになっている（図１２参照）。
拡散板６９は、第２のレーザ群６２Ｂから反射ミラー６８を経由したレーザ光ＥＬ２を拡散させるものである。拡散板６９で拡散されたレーザ光ＥＬ２は、レンズ６６およびダイクロイックミラー６７を透過したのち、蛍光ＦＬと共に、レンズ６５を透過して外部、即ち、照明光学系２へ向かうようになっている。
なお、光源装置１内には、励起光ＥＬ１およびレーザ光ＥＬ２の照射に伴う蛍光体層１２の発熱を冷却するため、冷却ファンを設けることが望ましい。また、光源装置１を構成する各部材の配置は、図６に示した構成に限定されない。
（１−３．作用・効果）
前述したように、レーザ蛍光体方式の光源装置では、光変換効率の向上や、信頼性の低下を防ぐために、蛍光体部の冷却技術の開発が求められている。
レーザ蛍光体方式の光源装置では、波長変換素子は、円板形状のアルミやサファイア等の基板上に蛍光体を帯状（円環状）に塗布したホイール状の構造体として構成されている。このような構造の蛍光体ホイールでは、基板をモータ等で回転させることで蛍光体部の冷却を行っている。また、送風用ファンを用いて蛍光体ホイールに外気を当てることにより強制空冷を行っている。更に、基板に冷却フィンを接続し、放熱面積を増大させることにより冷却性能を確保している。
しかしながら、上記のような冷却方法では、送風ファンによる騒音の発生や、冷却フィン等の構造物の増加によるモータへの負荷の増大による信頼性の低下を招く。また、光源装置全体の体積の増大につながる。更に、蛍光体ホイールおよび集光レンズ等の光学部品は、異物の付着による輝度の低下や破損を避けるために、筐体で囲ったり、密閉することが多い。蛍光体ホイールおよび集光レンズ等の光学部品を筐体に収容して密閉した場合、蛍光体ホイールの冷却によって暖められた冷却風を再度冷却することが必要となる。筐体内部の冷却風の再冷却には、例えば、冷却風の循環流路に熱交換器を取り付けることが考えられるが、この場合、熱交換器や流路ダクト等の構造物が増え、冷却部の体積が大幅に増加する。
冷却技術としては、前述したように、背面に複数のフィンを有するヒートシンクや、固定部と回転構造体とからなり、それぞれの対向面に複数のフィンを設け、固定部側のフィンと、回転構造体側のフィンが、交互に配置されたヒートシンクが開発されている。固定部と回転構造体とからなるヒートシンクでは、発熱体は、固定部側に設置される。このヒートシンクでは、固定部側のフィンと、回転構造体側のフィンとの間隔は２．５μｍ〜２００μｍと狭く、固定部から回転構造体への熱の伝達は、ほぼフィン同士で行われている。また、固定部側のフィンと、回転構造体側のフィンとの間隔が非常に狭いため、アライメントが難しく、フィン同士の接触によりフィンが破損する虞がある。
これに対して、本実施の形態の光源装置１では、蛍光体ホイール１０Ａの支持基体１１の面Ｓ２側に、蛍光体ホイール１０Ａの回転軸Ｊ１４Ａに対して略平行な円筒面Ｓ３を形成するフィン１３ａを有する放熱部材１３を設けるようにした。更に、この放熱部材１３を含む蛍光体ホイール１０Ａを、フィン１３ａによって形成される円筒面Ｓ３と同様に、蛍光体ホイール１０Ａの回転軸Ｊ１４Ａに対して略平行な円筒面Ｓ４を有する筐体に収容するようにした。これにより、放熱部材１３の円筒面Ｓ３とおよび筐体２０Ａの円筒面Ｓ４からなる同軸の２重円筒が形成され、光源装置１を動作させることによって、２重円筒の内側の円筒面Ｓ３が回転し、２重円筒の間の流体にテイラー渦が発生するようになる。このテイラー渦によって、発光点Ｘから支持基体１１を介して放熱部材１３のフィン１３ａまで拡散した熱を、筐体２０Ａに効率よく伝達することが可能となる。即ち、励起光ＥＬ１の照射によって蛍光体層１２の発光点Ｘで発生した熱が、円筒面Ｓ３と円筒面Ｓ４との間の流体を介して筐体２０Ａへ効率よく伝達される。
以上のように、本実施の形態では、蛍光体ホイール１０Ａの支持基体１１の面Ｓ２側に、蛍光体ホイール１０Ａの回転軸Ｊ１４Ａと略同軸の円筒面Ｓ３を有する放熱部材１３を配設し、この放熱部材１３を含む蛍光体ホイール１０Ａを、円筒面Ｓ３と略同軸の円筒面Ｓ４を有する筐体２０Ａに収容するようにした。これにより、光源装置１を動作させた際に、円筒面Ｓ３と円筒面Ｓ４との間にテイラー渦が発生し、放熱部材１３のフィン１３ａから筐体２０Ａの側面への熱伝達率が向上する。よって、筐体２０Ａの内部に冷却部品を設けることなく、蛍光体ホイール１０Ａの発光点Ｘの冷却効率を向上させることが可能となる。
また、筐体２０Ａの内部に送風ファンや内部ヒートシンク等の熱交換器が不要となるため、冷却部品の体積を削減し、光源装置１の小型化を図ることが可能となる。更に、筐体２０Ａが密閉構造をとる場合には、送風ファンによる密閉流路内の圧力変動がなくなるため、密閉性を確保しやすくなる。
更にまた、例えば光源装置１内に、送風ファンからの送風ダクト構造が不要となるため、密閉メカの設計が容易となる。また、光源装置１およびこれを備えたプロジェクタに設けられる送風ファンの個数を削減できるため、騒音の低下を図ることが可能となる。また、コストを削減することが可能となる。
次に、本開示の第２〜第４の実施の形態および変形例について説明する。以下では、上記第１の実施の形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜その説明を省略する。
＜２．第２の実施の形態＞
図７は、本開示の第２の実施の形態に係る光源装置（光源装置１Ｂ）を構成する波長変換素子（蛍光体ホイール１０Ｂ）およびこれを収容する筐体２０Ｃの断面構成を表したものである。蛍光体ホイール１０Ｂは、例えば、上述した光源装置１を構成する発光素子（波長変換素子）として用いられるものである。
本実施の形態の蛍光体ホイール１０Ｂは、支持基体１１の面Ｓ１とは反対側の面（面Ｓ２）側に放熱部材２３が接続された構成を有する。この放熱部材２３は、支持基体１１の面Ｓ２に接続される接続部２３１と、接続部２３１の両端が支持基体１１の面Ｓ１とは反対側に、回転軸Ｊ１４Ａと略平行方向に折れ曲がった２つのフィン２３ａ１，２３ａ２とを有する。即ち、本実施の形態の放熱部材２３には、２つの円筒面Ｓ３が形成されている。
本実施の形態の筐体２０Ｃには、放熱部材２３のフィン２３ａ１，２３ａ２が形成する２つの円筒面Ｓ３と対を成す、円筒面Ｓ３と略平行な円筒面Ｓ４を形成するフィン２０ａ１，２０ａ２が形成されている。
以上のように、本実施の形態では、蛍光体ホイール１０Ｂの支持基体１１の面Ｓ２側に、２つの円筒面Ｓ３を形成するフィン２３ａ１，２３ａ２を有する放熱部材２３を配設し、筐体２０Ｃ側に、２つの円筒面Ｓ３と対を成す円筒面Ｓ４を形成するフィン２０ａ１，２０ａ２を設けるようにした。これにより、光源装置１Ｂを動作した際に、放熱部材２３のフィン２３ａ１と筐体２０Ｃのフィン２０ａ１との間、放熱部材２３のフィン２３ａ２と筐体２０Ｃのフィン２０ａ２との間にそれぞれテイラー渦を発生させることが可能となる。よって、上記第１の実施の形態における光源装置１Ａよりも蛍光体ホイール１０Ｂの発光点Ｘのさらに冷却効率を向上させることが可能となる。
なお、本実施の形態では、放熱部材２３の筐体２０Ｃ側に近いフィン２３ａ１が形成する円筒面Ｓ３と対を成す円筒面Ｓ４をフィン２０ａ１で形成した例を示したが、これに限らない。フィン２３ａ１をより筐体２０Ｃに近接させ、上述したアスペクト比が２以上となれば、筐体２０Ｃの側面が円筒面Ｓ４を形成するようにしてもよい。
＜３．第３の実施の形態＞
図８は、本開示の第２の実施の形態に係る光源装置（光源装置１Ｃ）を構成する波長変換素子（蛍光体ホイール１０Ｃ）およびこれを収容する筐体２０Ｃの断面構成を表したものである。蛍光体ホイール１０Ｃは、例えば、上述した光源装置１を構成する発光素子（波長変換素子）として用いられるものである。
本実施の形態の蛍光体ホイール１０Ｃは、支持基体１１の面Ｓ１とは反対側の面（面Ｓ２）側に２つの放熱部材３３Ａ，３３Ｂが配設された構成を有する。放熱部材３３Ａは、上記第２の実施の形態と同様に、支持基体１１の面Ｓ２に接続される接続部３３１Ａと、接続部３３１Ａの両端が支持基体１１の面Ｓ１とは反対側に、回転軸Ｊ１４Ａと略平行方向に折れ曲がった２つのフィン３３ａ１，３３ａ２とを有する。放熱部材３３Ｂは、支持基体１１の面Ｓ２に接続される接続部３３１Ｂと、接続部３３１Ｂの一端に支持基体１１の面Ｓ１側に、回転軸Ｊ１４Ａと略平行方向に折れ曲がったフィン３３ｂとを有する。即ち、本実施の形態の放熱部材３３には、フィン３３ａ１，３３ａ２，３３ｂによって形成される３つの円筒面Ｓ３が形成されている。なお、放熱部材３３Ｂは、例えば支持基体１１と、放熱部材３３Ａとの間に配置されている。
本実施の形態の筐体２０Ｃには、上記第２の実施の形態と同様に、放熱部材３３のフィン３３ａ１，３３ａ２が形成する２つの円筒面Ｓ３と対を成す円筒面Ｓ４を形成するフィン２０ａ１，２０ａ２が形成されている。また、放熱部材３３Ｂのフィン３３ｂが形成する円筒面Ｓ３と対を成す円筒面Ｓ４は、筐体２０Ｃの側面によって形成されている。
以上のように、本実施の形態では、蛍光体ホイール１０Ｃの支持基体１１の面Ｓ２側に、３つの円筒面Ｓ３を形成するフィン３３ａ１，３３ａ２，３３ｂを有する放熱部材３３Ａ，３３Ｂを配設し、筐体２０Ｃ側に、放熱部材３３Ａのフィン３３ａ１，３３ａ２が形成する２つの円筒面Ｓ３と対を成す円筒面Ｓ４を形成するフィン２０ａ１，２０ａ２を設けるようにした。また、放熱部材３３Ｂのフィン３３ｂが形成する円筒面Ｓ３と成す円筒面Ｓ４として筐体２０Ｃの側面を用いるようにした。これにより、光源装置１Ｃを動作した際に、放熱部材３３Ａのフィン３３ａ１と筐体２０Ｃのフィン２０ａ１との間、放熱部材３３Ａのフィン３３ａ２と筐体２０Ｃのフィン２０ａ２との間、放熱部材３３Ｂのフィン３３ｂと筐体２０Ｃの側面との間の３つの空間にそれぞれテイラー渦を発生させることが可能となる。よって、上記第１の実施の形態および第２の実施の形態における光源装置１Ａ，１Ｂよりも蛍光体ホイール１０Ｃの発光点Ｘのさらに冷却効率を向上させることが可能となる。
＜４．第４の実施の形態＞
図９は、本開示の第４の実施の形態に係る光源装置（光源装置１Ｄ）を構成する波長変換素子（蛍光体ホイール１０Ｄ）およびこれを収容する筐体２０Ｄの断面構成を表したものである。蛍光体ホイール１０Ｄは、例えば、上述した光源装置１を構成する発光素子（波長変換素子）として用いられるものである。
本実施の形態の蛍光体ホイール１０Ｄは、支持基体１１の面Ｓ１とは反対側の面（面Ｓ２）側に放熱部材４３が接続された構成を有する。この放熱部材４３は、支持基体１１の面Ｓ２に接続される接続部４３１と、接続部４３１から支持基体１１の面Ｓ１とは反対側に、回転軸Ｊ１４Ａと略平行方向に延伸する複数のフィン４３ａ１・・・４３ａｎとを有する。即ち、本実施の形態の放熱部材４３には、蛍光体ホイール１０Ｄの中心Ｏを中心として同心円状に配置された複数の円筒面Ｓ３が形成されている。
本実施の形態の筐体２０Ｄには、放熱部材４３のフィン４３ａ１・・・４３ａｎが形成する複数の円筒面Ｓ３と対を成す円筒面Ｓ４を形成する複数のフィン２０ａ１・・・２０ａｍが形成されている。
以上のように、本実施の形態では、蛍光体ホイール１０Ｄの支持基体１１の面Ｓ２側に、複数の円筒面Ｓ３を形成するフィン４３ａ１・・・４３ａｎを有する放熱部材４３を配設し、筐体２０Ｄ側に、フィン４３ａ１・・・４３ａｎが形成する円筒面Ｓ３と対を成す円筒面Ｓ４を形成するフィン２０ａ１・・・２０ａｍを設けるようにした。これにより、光源装置１Ｄを動作した際に、放熱部材４３のフィン４３ａ１と筐体２０Ｄのフィン２０ａ１との間から放熱部材４３のフィン４３ａｎと筐体２０Ｄのフィン２０ａｍとの間にそれぞれテイラー渦を発生させることが可能となる。よって、上記第１の実施の形態および第２の実施の形態あるいは、第３の実施の形態における光源装置１Ａ，１Ｂ、１Ｃよりも蛍光体ホイール１０Ｄの発光点Ｘのさらに冷却効率を向上させることが可能となる。
なお、放熱部材４３のフィン４３ａ１・・・４３ａｎの数（ｎ）と、筐体２０Ｄのフィン２０ａ１・・・２０ａｍの数（ｍ）とは必ずしも同数である必要はない。放熱部材４３のフィンが多く形成されていてもよいし、筐体２０Ｄのフィンが多く形成されていてもよい。
また、支持基体１１の面Ｓ２側に、複数のフィン４３ａ１・・・４３ａｎおよびフィン２０ａ１・・・２０ａｍを設ける場合には、発熱する発光部の近傍である蛍光体層１２に対応する領域Ｘに、その他の領域Ｙよりも密にフィンを配置することが好ましい。これにより、蛍光体層１２の発光点Ｘを効率的に冷却することが可能となる。
＜５．変形例＞
図１０は、本開示の変形例に係る光源装置（光源装置１Ｅ）を構成する波長変換素子（蛍光体ホイール１０Ｅ）およびこれを収容する筐体２０Ａの断面構成を表したものである。蛍光体ホイール１０Ｅは、例えば、上述した光源装置１を構成する発光素子（波長変換素子）として用いられるものである。図１１は、蛍光体ホイール１０Ｅおよび筐体２０Ａと、光源装置１Ｅを構成する各種レンズ（レンズ６３，６３）の概略構成を表したものである。
本変形例の蛍光体ホイール１０Ｅは、支持基体５１の外側の周縁部が面Ｓ１とは反対側の面（面Ｓ２）側に、回転軸Ｊ１４Ａと略平行に折れ曲がった構成を有する。本変形例では、この回転軸Ｊ１４Ａと略平行に折れ曲がった部分（折れ曲がり部５１Ａ）が、円筒面Ｓ３を形成している。本変形例では、蛍光体層１２は、この折れ曲がり部５１Ａに形成されている。
このように、支持基体５１の外側の周縁部を回転軸Ｊ１４Ａと略平行に折り曲げ、この折れ曲がり部５１Ａに蛍光体層１２を形成することにより、蛍光体層１２で発生する熱を、テイラー渦を介して直接筐体２０Ａに伝達することが可能となる。
なお、本変形例では、折れ曲がり部５１Ａとして支持基体５１を面Ｓ２側が折り曲げたが、面Ｓ１側に折り曲げた形状としてもよい。また、蛍光体層１２は、上記第１〜第４の実施の形態と同様に、面Ｓ１上に設けるようにしてもよい。また、本変形例の蛍光体ホイール１０Ｅを備えた光源装置１Ｅでは、光源装置１Ｅを構成するレンズ６３，６３等の光学部材は、図１１に示したように、筐体２０Ａの側面と正対するように配置される。
＜６．適用例＞
次に、図１２および図１３を参照して、蛍光体ホイール１０Ａ（または蛍光体ホイール１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ）を有する光源装置１を備えた投射型表示装置（プロジェクタ１００，２００）について説明する。図１２では、反射型の液晶パネル（ＬＣＤ）により光変調を行う反射型３ＬＣＤ方式のプロジェクタ（プロジェクタ１００）を例示している。図１３では、透過型の液晶パネル（ＬＣＤ）により光変調を行う反射型３ＬＣＤ方式のプロジェクタ（プロジェクタ２００）を例示している。なお、本開示の投射型表示装置は、反射型液晶パネルおよび透過型液晶パネルの代わりに、例えば、デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ：Digital Micro-mirror Device）等を用いたプロジェクタにも適用され得る。
（適用例１）
図１２は、反射型の液晶パネル（ＬＣＤ）により光変調を行う反射型３ＬＣＤ方式のプロジェクタ１００の構成の一例を表したものである。プロジェクタ１００は、例えば、上記第１の実施の形態で説明した光源装置１（光源装置）と、照明光学系２と、画像形成部３（画像生成光学系）と、投影光学系４（投射光学系）とを順に備えている。
照明光学系２は、例えば光源装置１に近い位置からフライアイレンズ２１０（２１０Ａ，２１０Ｂ）と、偏光変換素子２２０と、レンズ２３０と、ダイクロイックミラー２４０Ａ，２４０Ｂと、反射ミラー２５０Ａ，２５０Ｂと、レンズ２６０Ａ，２６０Ｂと、ダイクロイックミラー２７０と、偏光板２８０Ａ〜２８０Ｃとを有している。
フライアイレンズ２１０（２１０Ａ，２１０Ｂ）は、光源装置１のレンズ６５からの白色光の照度分布の均質化を図るものである。偏光変換素子２２０は、入射光の偏光軸を所定方向に揃えるように機能するものである。例えば、Ｐ偏光以外の光をＰ偏光に変換する。レンズ２３０は、偏光変換素子２２０からの光をダイクロイックミラー２４０Ａ，２４０Ｂへ向けて集光する。ダイクロイックミラー２４０Ａ，２４０Ｂは、所定の波長域の光を選択的に反射し、それ以外の波長域の光を選択的に透過させるものである。例えば、ダイクロイックミラー２４０Ａは、主に赤色光を反射ミラー２５０Ａの方向へ反射させる。また、ダイクロイックミラー２４０Ｂは、主に青色光を反射ミラー２５０Ｂの方向へ反射させる。したがって、主に緑色光がダイクロイックミラー２４０Ａ，２４０Ｂの双方を透過し、画像形成部３の反射型偏光板３１０Ｃ（後出）へ向かうこととなる。反射ミラー２５０Ａは、ダイクロイックミラー２４０Ａからの光（主に赤色光）をレンズ２６０Ａに向けて反射し、反射ミラー２５０Ｂは、ダイクロイックミラー２４０Ｂからの光（主に青色光）をレンズ２６０Ｂに向けて反射する。レンズ２６０Ａは、反射ミラー２５０Ａからの光（主に赤色光）を透過し、ダイクロイックミラー２７０へ集光させる。レンズ２６０Ｂは、反射ミラー２５０Ｂからの光（主に青色光）を透過し、ダイクロイックミラー２７０へ集光させる。ダイクロイックミラー２７０は、緑色光を選択的に反射すると共にそれ以外の波長域の光を選択的に透過するものである。ここでは、レンズ２６０Ａからの光のうち赤色光成分を透過する。レンズ２６０Ａからの光に緑色光成分が含まれる場合、その緑色光成分を偏光板２８０Ｃへ向けて反射する。偏光板２８０Ａ〜２８０Ｃは、所定方向の偏光軸を有する偏光子を含んでいる。例えば、偏光変換素子２２０においてＰ偏光に変換されている場合、偏光板２８０Ａ〜２８０ＣはＰ偏光の光を透過し、Ｓ偏光の光を反射する。
画像形成部３は、反射型偏光板３１０Ａ〜３１０Ｃと、反射型の液晶パネル３２０Ａ〜３２０Ｃと、ダイクロイックプリズム３３０とを有する。
反射型偏光板３１０Ａ〜３１０Ｃは、それぞれ、偏光板２８０Ａ〜２８０Ｃからの偏光光の偏光軸と同じ偏光軸の光（例えばＰ偏光）を透過し、それ以外の偏光軸の光（Ｓ偏光）を反射するものである。具体的には、反射型偏光板３１０Ａは、偏光板２８０ＡからのＰ偏光の赤色光を反射型の液晶パネル３２０Ａの方向へ透過させる。反射型偏光板３１０Ｂは、偏光板２８０ＢからのＰ偏光の青色光を反射型の液晶パネル３２０Ｃの方向へ透過させる。反射型偏光板３１０Ｃは、偏光板２８０ＣからのＰ偏光の緑色光を反射型の液晶パネル３２０Ｃの方向へ透過させる。また、ダイクロイックミラー２４０Ａ，２４０Ｂの双方を透過して反射型偏光板３１０Ｃに入射したＰ偏光の緑色光は、そのまま反射型偏光板３１０Ｃを透過してダイクロイックプリズム３３０に入射する。更に、反射型偏光板３１０Ａは、反射型の液晶パネル３２０ＡからのＳ偏光の赤色光を反射してダイクロイックプリズム３３０に入射させる。反射型偏光板３１０Ｂは、反射型の液晶パネル３２０ＣからのＳ偏光の青色光を反射してダイクロイックプリズム３３０に入射させる。反射型偏光板３１０Ｃは、反射型の液晶パネル３２０ＣからのＳ偏光の緑色光を反射してダイクロイックプリズム３３０に入射させる。
反射型の液晶パネル３２０Ａ〜３２０Ｃは、それぞれ、赤色光、青色光または緑色光の空間変調を行うものである。
ダイクロイックプリズム３３０は、入射される赤色光、青色光および緑色光を合成し、投影光学系４へ向けて射出するものである。
投影光学系４は、レンズＬ４１０〜Ｌ４５０と、ミラーＭ４００とを有する。投影光学系４は、画像形成部３からの出射光を拡大してスクリーン（図示せず）等へ投射する。
（光源装置およびプロジェクタの動作）
続いて、図６および図１２を参照して、光源装置１を含めたプロジェクタ１００の動作について説明する。
まず、光源装置１において、モータ１４，７０が駆動し、蛍光体ホイール１０Ａおよび拡散板６９が回転する。そののち、光源部６２における第１のレーザ群６２Ａおよび第２のレーザ群６２Ｂから青色光である励起光ＥＬ１およびレーザ光ＥＬ２がそれぞれ発振される。
励起光ＥＬ１は、第１のレーザ群６２Ａから発振され、レンズ６３とダイクロイックミラー６７とレンズ６４とを順に透過したのち、蛍光体ホイール１０Ａの蛍光体層１２に照射される。蛍光体ホイール１０Ａの蛍光体層１２は励起光ＥＬ１の一部を吸収し、黄色光である蛍光ＦＬ１に変換し、これをレンズ６４へ向けて発する。蛍光ＦＬ１はダイクロイックミラー６７により反射されたのち、レンズ６５を透過して照明光学系２へ向かう。この際、蛍光体ホイール１０Ａの支持基体１１は、蛍光体層１２に吸収されなかった残りの励起光ＥＬ１をレンズ６４へ向けて反射させる。蛍光体ホイール１０Ａの支持基体１１により反射された励起光ＥＬ１もまたダイクロイックミラー６７により反射されたのち、レンズ６５を透過して照明光学系２へ向かう。
レーザ光ＥＬ２は、第２のレーザ群６２Ｂから発振され、反射ミラー６８を経由したのち、拡散板６９に照射される。拡散板６９は、レーザ光ＥＬ２を拡散して、レンズ６６へ向けて発する。レーザ光ＥＬ２はダイクロイックミラー６７を透過したのち、レンズ６５を透過して照明光学系２へ向かう。
このようにして、光源装置１は、黄色光である蛍光ＦＬ（ＦＬ１）と、青色のレーザ光ＥＬ（ＥＬ２）とを合成して白色光を照明光学系２へ入射させる。
光源装置１からの白色光は、フライアイレンズ２１０（２１０Ａ，２１０Ｂ）と、偏光変換素子２２０と、レンズ２３０とを順次透過したのち、ダイクロイックミラー２４０Ａ，２４０Ｂに到達する。
ダイクロイックミラー２４０Ａにより主に赤色光Ｒが反射され、この赤色光Ｒは反射ミラー２５０Ａ、レンズ２６０Ａ、ダイクロイックミラー２７０、偏光板２８０Ａおよび反射型偏光板３１０Ａを順次透過し、反射型の液晶パネル３２０Ａへ到達する。この赤色光Ｒは反射型の液晶パネル３２０Ａにおいて空間変調されたのち、反射型偏光板３１０Ａにおいて反射されてダイクロイックプリズム３３０に入射する。なお、ダイクロイックミラー２４０Ａにより反射ミラー２５０Ａへ反射された光に緑色光成分が含まれる場合には、その緑色光成分はダイクロイックミラー２７０により反射されて偏光板２８０Ｃおよび反射型偏光板３１０Ｃを順次透過し、反射型の液晶パネル３２０Ｃへ到達する。ダイクロイックミラー２４０Ｂでは主に青色光Ｂが反射され、同様の過程を経てダイクロイックプリズム３３０に入射する。ダイクロイックミラー２４０Ａ，２４０Ｂを透過した緑色光Ｇもまたダイクロイックプリズム３３０に入射する。
ダイクロイックプリズム３３０に入射した赤色光Ｒ、青色光Ｂおよび緑色光Ｇは、合成されたのち映像光として投影光学系４へ向けて射出される。投影光学系４は、画像形成部３からの映像光を拡大してスクリーン（図示せず）等へ投射する。
（適用例２）
図１３は、透過型の液晶パネル（ＬＣＤ）により光変調を行う透過型３ＬＣＤ方式のプロジェクタ２００の構成の一例を表したものである。プロジェクタ２００は、例えば、上記第１の実施の形態で説明した光源装置１と、照明光学系５と、画像形成部６と、投影光学系７とを順に備えている。
照明光学系５は、例えば、インテグレータ素子５３０と、偏光変換素子５４０と、集光レンズ５５０とを有する。インテグレータ素子５３０は、二次元に配列された複数のマイクロレンズを有する第１のフライアイレンズ５３１およびその各マイクロレンズに１つずつ対応するように配列された複数のマイクロレンズを有する第２のフライアイレンズ５３２を含んでいる。
光源装置１からインテグレータ素子５３０に入射する光（平行光）は、第１のフライアイレンズ５３１のマイクロレンズによって複数の光束に分割され、第２のフライアイレンズ５３２における対応するマイクロレンズにそれぞれ結像される。第２のフライアイレンズ５３２のマイクロレンズのそれぞれが、二次光源として機能し、輝度が揃った複数の平行光を、偏光変換素子５４０に入射光として照射する。
インテグレータ素子５３０は、全体として、光源装置１から偏光変換素子５４０に照射される入射光を、均一な輝度分布に整える機能を有する。
偏光変換素子５４０は、インテグレータ素子５３０等を介して入射する入射光の偏光状態を揃える機能を有する。この偏光変換素子５４０は、例えば、光源装置１の出射側に配置されたレンズ６５等を介して、青色光Ｂ、緑色光Ｇおよび赤色光Ｒを含む出射光を出射する。
照明光学系５は、さらに、ダイクロイックミラー５６０およびダイクロイックミラー５７０、ミラー５８０、ミラー５９０およびミラー６００、リレーレンズ６１０およびリレーレンズ６２０、フィールドレンズ６３０Ｒ、フィールドレンズ６３０Ｇおよびフィールドレンズ６３０Ｂ、画像形成部６としての液晶パネル５１０Ｒ、５１０Ｇおよび５１０Ｂ、ダイクロイックプリズム６４０を含んでいる。
ダイクロイックミラー５６０およびダイクロイックミラー５７０は、所定の波長域の色光を選択的に反射し、それ以外の波長域の光を透過させる性質を有する。例えば、ダイクロイックミラー５６０は、赤色光Ｒを選択的に反射する。ダイクロイックミラー５７０は、ダイクロイックミラー５６０を透過した緑色光Ｇおよび青色光Ｂのうち、緑色光Ｇを選択的に反射する。残る青色光Ｂは、ダイクロイックミラー５７０を透過する。これにより、光源装置１から出射された光（白色光Ｌｗ）が、異なる色の複数の色光に分離される。
分離された赤色光Ｒは、ミラー５８０により反射され、フィールドレンズ６３０Ｒを通ることによって平行化された後、赤色光の変調用の液晶パネル５１０Ｒに入射する。緑色光Ｇは、フィールドレンズ６３０Ｇを通ることによって平行化された後、緑色光の変調用の液晶パネル５１０Ｇに入射する。青色光Ｂは、リレーレンズ６１０を通ってミラー５９０により反射され、さらにリレーレンズ６２０を通ってミラー６００により反射される。ミラー６００により反射された青色光Ｂは、フィールドレンズ６３０Ｂを通ることによって平行化された後、青色光Ｂの変調用の液晶パネル５１０Ｂに入射する。
液晶パネル５１０Ｒ、５１０Ｇおよび５１０Ｂは、画像情報を含んだ画像信号を供給する図示しない信号源（例えば、ＰＣ等）と電気的に接続されている。液晶パネル５１０Ｒ、５１０Ｇおよび５１０Ｂは、供給される各色の画像信号に基づき、入射光を画素毎に変調し、それぞれ赤色画像、緑色画像および青色画像を生成する。変調された各色の光（形成された画像）は、ダイクロイックプリズム６４０に入射して合成される。ダイクロイックプリズム６４０は、３つの方向から入射した各色の光を重ね合わせて合成し、投影光学系７に向けて出射する。
投影光学系７は、複数のレンズ７１０等を有し、ダイクロイックプリズム６４０によって合成された光を図示しないスクリーンに照射する。これにより、フルカラーの画像が表示される。
＜７．実施例＞
本開示の実施例として、上記第１の実施の形態で説明した構成を用いて、アスペクト比と発熱体（蛍光体）温度との関係および回転体（放熱部材）の回転運動の周方向速度と蛍光体温度との関係を検証した。
（シミュレーション１）
アスペクト比０．５（フィン１３ａの長さ（フィン長：Ａ）：１０ｍｍ、フィン１３ａによる円筒面Ｓ３と筐体２０の円筒面Ｓ４との間の距離（間隔：Ｂ）：２０ｍｍ）、アスペクト比１（Ａ：１０ｍｍ、Ｂ：１０ｍｍ）、アスペクト比１．４（Ａ：１０ｍｍ、Ｂ：７ｍｍ）、アスペクト比２（Ａ：１０ｍｍ、Ｂ：５ｍｍ）、アスペクト比３（Ａ：１０ｍｍ、Ｂ：３．３４ｍｍ）、アスペクト比５（Ａ：１０ｍｍ、Ｂ：２ｍｍ）、アスペクト比１０（Ａ：１０ｍｍ、Ｂ：１ｍｍ）とし、周回転速度３．１２（ｍ／ｓ）における蛍光体温度（℃）を、熱流体シミュレーションソフトを用いて検証した。図１４は、その結果をまとめたものである。図１５Ａは、アスペクト比０〜２未満のある値における放熱部材（フィン１３ａの円筒面Ｓ３）と筐体２０（円筒面Ｓ４）との間の流体の流れの一例を表したものである。図１５Ｂは、アスペクト比２以上のある値における円筒面Ｓ３と円筒面Ｓ４との間の流体の流れの一例を表したものである。
シミュレーション１の結果から、アスペクト比を２以上とすることで、テイラー渦が発生することが分かった。また、テイラー渦の発生に合わせて蛍光体温度が有意に下がることが分かった。
（シミュレーション２）
放熱部材の回転運動の周方向速度を任意の値に設定し、各周回転速度における蛍光体温度（℃）を、熱流体シミュレーションソフトを用いて検証した。なお、アスペクト比は５とした。図１６は、その結果をまとめたものである。図１７Ａは、周方向速度３．１２（ｍ／ｓ）未満のある値における放熱部材（フィン１３ａの円筒面Ｓ３）と筐体２０（円筒面Ｓ４）との間の流体の流れの一例を表したものである。図１７Ｂは、周方向速度３．１２（ｍ／ｓ）以上のある値における円筒面Ｓ３と円筒面Ｓ４との間の流体の流れの一例を表したものである。
テイラー渦は、一般に周方向速度が速いほど発生しやすい。シミュレーション２の結果から、周方向速度３．１２（ｍ／ｓ）以上とすることで、テイラー渦が発生し、テイラー渦が発生していない速度領域と比較して蛍光体温度が有意に下がることが分かった。
以上、第１〜第４の実施の形態および変形例を挙げて本開示を説明したが、本開示は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態等において説明した各部材の材料等は一例であってこれに限定されるものではなく、他の材料としてもよい。
また、上記実施の形態等では、蛍光体層１２として、バインダを用いて複数の蛍光体粒子を塗布して形成した例を示したが、これに限らない。例えば、支持基体（例えば、支持基体１１）の面Ｓ１側に、例えば、石英、ガラス、サファイア、水晶やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の光透過性を有する対向基板を、間隔を空けて配置し、支持基体と対向基板との間の空間に蛍光体粒子を充填することで形成される蛍光体層（いわゆる、バインダレス蛍光体層）を設けるようにしてもよい。なお、支持基体と対向基板との間には、蛍光体粒子を支持基体と対向基板との間に封止すると共に、支持基体と対向基板との間隔を保持するスペーサを配置することが好ましい。
更に、上記実施の形態等では、蛍光体層１２において変換された蛍光ＦＬが励起光ＥＬ１の照射方向（面Ｓ１側）に反射される反射型の蛍光体ホイールを例に示したが、蛍光ＦＬが面Ｓ２側に透過する透過型の蛍光体ホイールにも適用することができる。なお、透過型の蛍光体ホイールに適用する場合には、放熱部材（例えば、放熱部材１３）は、発光点Ｘを避けるように支持基体（例えば、支持基体１１）に接続するか、光透過性を有する部材で構成する。
また、本開示に係る投射型表示装置として、上記プロジェクタ以外の装置が構成されてもよい。また投射型表示装置ではない装置に本開示に係る光源装置が用いられてもよい。例えば、本開示の光源装置１は、照明用途として用いてもよく、例えば、自動車のヘッドランプやライトアップ用の光源に適用可能である。
なお、本技術は以下のような構成を取ることも可能である。
（１）
一の面に発光部を有する回転体と、
前記回転体に接続されると共に、前記回転体の回転軸に対して略平行な第１の円筒面を有する放熱部材と、
前記回転体および前記放熱部材を収容すると共に、前記放熱部材の前記第１の円筒面と略平行な第２の円筒面を有する筐体と
を備えた光源装置。
（２）
前記第１の円筒面は回転面であり、前記第２の円筒面は固定面である、前記（１）に記載の光源装置。
（３）
前記第１の円筒面と前記第２の円筒面とによって形成される対向面の前記回転軸に対して平行方向の距離をＡとし、
前記第１の円筒面と前記第２の円筒面との間の距離をＢとした場合のアスペクト比（Ａ／Ｂ）は２以上である、前記（１）または（２）に記載の光源装置。
（４）
前記第１の円筒面の回転運動の周方向速度は３．１２ｍ／ｓ以上である、前記（１）乃至（３）のうちのいずれかに記載の光源装置。
（５）
前記放熱部材は、前記回転体の前記一の面とは反対側の他の面に設けられている、前記（１）乃至（４）のうちのいずれかに記載の光源装置。
（６）
前記放熱部材および前記筐体は、それぞれ、対向する一対の前記第１の円筒面および前記第２の円筒面を複数有する、前記（１）乃至（５）のうちのいずれかに記載の光源装置。
（７）
複数の前記第１の円筒面は、前記回転体の回転軸を中心に同心円状に配置され、
前記発光部の近傍における前記複数の第１の円筒面は、前記発光部の近傍以外の領域よりも密に配置されている、前記（６）に記載の光源装置。
（８）
前記筐体は、外部に放熱構造を有する、前記（１）乃至（７）のうちのいずれかに記載の光源装置。
（９）
前記筐体には液冷システムが接続されている、前記（１）乃至（８）のうちのいずれかに記載の光源装置。
（１０）
前記筐体は密閉構造となっている、前記（１）乃至（９）のうちのいずれかに記載の光源装置。
（１１）
前記筐体の内部には、２０℃環境において熱伝導率０．０２５７Ｗ／ｍ Ｋよりも大きな熱伝導率を有する気体が充填されている、前記（１）乃至（１０）のうちのいずれかに記載の光源装置。
（１２）
前記筐体の内部には液体が封入されている、前記（１）乃至（１１）のうちのいずれかに記載の光源装置。
（１３）
前記回転体は円板状の基板であり、前記基板上に前記発光部を含む発光層が円環状に形成されている、前記（１）乃至（１２）のうちのいずれかに記載の光源装置。
（１４）
光源装置と、
入力された映像信号に基づいて前記光源装置からの光を変調することにより、画像光を生成する画像生成光学系と、
前記画像生成光学系で生成された画像光を投射する投射光学系とを備え、
前記光源装置は、
一の面に発光部を有する回転体と、
前記回転体に接続されると共に、前記回転体の回転軸に対して略平行な第１の円筒面を有する放熱部材と、
前記回転体および前記放熱部材を収容すると共に、前記放熱部材の前記第１の円筒面と略平行な第２の円筒面を有する筐体と
を有する投射型表示装置。
本出願は、日本国特許庁において２０１６年１２月１９日に出願された日本特許出願番号２０１６−２４５７０５号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願の全ての内容を参照によって本出願に援用する。
当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。

Claims (14)

  1. 一の面に発光部を有する回転体と、
    前記回転体に接続されると共に、前記回転体の回転軸に対して略平行な第１の円筒面を有する放熱部材と、
    前記回転体および前記放熱部材を収容すると共に、前記放熱部材の前記第１の円筒面と略平行な第２の円筒面を有する筐体と
    を備えた光源装置。
  2. 前記第１の円筒面は回転面であり、前記第２の円筒面は固定面である、請求項１に記載の光源装置。
  3. 前記第１の円筒面と前記第２の円筒面とによって形成される対向面の前記回転軸に対して平行方向の距離をＡとし、
    前記第１の円筒面と前記第２の円筒面との間の距離をＢとした場合のアスペクト比（Ａ／Ｂ）は２以上である、請求項１に記載の光源装置。
  4. 前記第１の円筒面の回転運動の周方向速度は３．１２ｍ／ｓ以上である、請求項１に記載の光源装置。
  5. 前記放熱部材は、前記回転体の前記一の面とは反対側の他の面に設けられている、請求項１に記載の光源装置。
  6. 前記放熱部材および前記筐体は、それぞれ、対向する一対の前記第１の円筒面および前記第２の円筒面を複数有する、請求項１に記載の光源装置。
  7. 複数の前記第１の円筒面は、前記回転体の回転軸を中心に同心円状に配置され、
    前記発光部の近傍における前記複数の第１の円筒面は、前記発光部の近傍以外の領域よりも密に配置されている、請求項６に記載の光源装置。
  8. 前記筐体は、外部に放熱構造を有する、請求項１に記載の光源装置。
  9. 前記筐体には液冷システムが接続されている、請求項１に記載の光源装置。
  10. 前記筐体は密閉構造となっている、請求項１に記載の光源装置。
  11. 前記筐体の内部には、２０℃環境において熱伝導率０．０２５７Ｗ／ｍ Ｋよりも大きな熱伝導率を有する気体が充填されている、請求項１に記載の光源装置。
  12. 前記筐体の内部には液体が封入されている、請求項１に記載の光源装置。
  13. 前記回転体は円板状の基板であり、前記基板上に前記発光部を含む発光層が円環状に形成されている、請求項１に記載の光源装置。
  14. 光源装置と、
    入力された映像信号に基づいて前記光源装置からの光を変調することにより、画像光を生成する画像生成光学系と、
    前記画像生成光学系で生成された画像光を投射する投射光学系とを備え、
    前記光源装置は、
    一の面に発光部を有する回転体と、
    前記回転体に接続されると共に、前記回転体の回転軸に対して略平行な第１の円筒面を有する放熱部材と、
    前記回転体および前記放熱部材を収容すると共に、前記放熱部材の前記第１の円筒面と略平行な第２の円筒面を有する筐体と
    を有する投射型表示装置。
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