WO2017154048A1 - 蛍光体ホイール、及び、投写型映像表示装置 - Google Patents

蛍光体ホイール、及び、投写型映像表示装置 Download PDF

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WO2017154048A1
WO2017154048A1 PCT/JP2016/003847 JP2016003847W WO2017154048A1 WO 2017154048 A1 WO2017154048 A1 WO 2017154048A1 JP 2016003847 W JP2016003847 W JP 2016003847W WO 2017154048 A1 WO2017154048 A1 WO 2017154048A1
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phosphor
substrate
phosphor layer
main surface
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PCT/JP2016/003847
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直也 北出
学 近山
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S2/00—Systems of lighting devices, not provided for in main groups F21S4/00 - F21S10/00 or F21S19/00, e.g. of modular construction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50—Cooling arrangements
    • F21V29/502—Cooling arrangements characterised by the adaptation for cooling of specific components
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details

Definitions

  • the present disclosure relates to a phosphor wheel used as a light source or the like of a projection display apparatus.
  • a projection type image display apparatus that employs a phosphor wheel that emits light when irradiated with laser light (excitation light) from a laser light source is known.
  • the phosphor wheel is rotated around the rotation axis while the phosphor layer is irradiated with laser light. Thereby, it is suppressed that phosphor particles are deteriorated due to heat generated by laser light irradiation.
  • Patent Document 1 discloses a technique for providing a concavo-convex structure with a width of nanometer order to submicrometer order on the back surface of a substrate having a phosphor layer on the surface.
  • the present disclosure provides a phosphor wheel that can effectively cool the phosphor layer.
  • the phosphor wheel in the present disclosure includes a first main surface, a second main surface opposite to the first main surface, a substrate having an opening, a phosphor layer provided on the first main surface, A fin provided on the second main surface, wherein the fin is located closer to the center of the substrate than the phosphor layer, and the opening is located between the phosphor layer and the fin. To do.
  • the phosphor wheel in the present disclosure can effectively cool the phosphor layer.
  • FIG. 1 is a perspective view when the phosphor wheel according to Embodiment 1 is viewed from the first main surface side.
  • FIG. 2 is a perspective view of the phosphor wheel according to Embodiment 1 when viewed from the second main surface side.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the phosphor wheel according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the phosphor wheel according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a perspective view of the phosphor wheel according to Modification 1 when viewed from the first main surface side.
  • FIG. 6 is a perspective view of the phosphor wheel according to Modification 1 when viewed from the second main surface side.
  • FIG. 1 is a perspective view when the phosphor wheel according to Embodiment 1 is viewed from the first main surface side.
  • FIG. 2 is a perspective view of the phosphor wheel according to Embodiment 1 when viewed from the second main surface side.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the
  • FIG. 7 is a perspective view of the phosphor wheel according to Modification 2 when viewed from the second main surface side.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a phosphor wheel according to the second modification.
  • FIG. 9 is a perspective view of the phosphor wheel according to Modification 3 when viewed from the second main surface side.
  • FIG. 10 is a perspective view of the phosphor wheel according to Modification 4 when viewed from the first main surface side.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an optical system of the projection display apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 1 is a perspective view when the phosphor wheel according to Embodiment 1 is viewed from the first main surface side.
  • FIG. 2 is a perspective view of the phosphor wheel according to Embodiment 1 when viewed from the second main surface side.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the phosphor wheel according to the first embodiment.
  • the radial direction of the circle centered on the virtual rotation axis J is the radial direction r (illustrated in FIG. 1)
  • the circumference of the circle centered on the rotational axis J is The direction is described as a circumferential direction ⁇ (illustrated in FIG. 3).
  • the phosphor wheel 10 includes a substrate 20 and a fan member 30.
  • the phosphor wheel 10 is an optical member used for a light source of a projection type image display device.
  • the phosphor layer 40 included in the phosphor wheel 10 emits light when irradiated with laser light.
  • the phosphor wheel 10 is rotated by the motor while the phosphor layer 40 is irradiated with the laser beam. Rotate around. Thereby, it is suppressed that the fluorescent substance particle contained in the fluorescent substance layer 40 deteriorates by the heat_generation
  • the substrate 20 is a disk-shaped substrate with the rotation axis J as the center.
  • the shape of the substrate 20 in plan view is a circle.
  • the shape in plan view is, in other words, the shape when viewed from a direction perpendicular to the substrate 20.
  • the diameter of the substrate 20 is, for example, about 8 cm, but is not particularly limited.
  • the substrate 20 includes a first main surface 21, a second main surface 22 opposite to the first main surface 21, and an opening 23.
  • a main opening 24 is provided in the center of the substrate 20, and a rotor included in a motor (not shown in FIGS. 1 to 3) is connected to the main opening 24.
  • a rotation axis J passes through the center (center position) of the substrate 20, and the substrate 20 is rotated around the rotation axis J by a motor.
  • substrate 20 is formed with a metal with favorable heat conductivity, such as aluminum or stainless steel, for example.
  • a sapphire substrate or the like may be used as the substrate 20.
  • the phosphor layer 40 is provided on the first main surface 21 of the substrate 20.
  • the phosphor layer 40 is made of a resin material containing a large number of yellow phosphor particles.
  • the yellow phosphor particles are, for example, YAG-based yellow phosphor particles.
  • the base material of the resin material is, for example, a silicone resin having translucency and thermosetting properties.
  • the phosphor layer 40 is formed by such a resin material being screen-printed on the first main surface 21 of the substrate 20 and then heat-cured in a heating furnace.
  • a reflective film may be provided between the first main surface 21 of the substrate 20 and the phosphor layer 40.
  • the phosphor layer 40 has an annular shape along the circumferential direction ⁇ of the disk-shaped substrate 20 in plan view.
  • the phosphor layer 40 is preferably provided on the periphery of the first main surface 21.
  • the width of the phosphor layer 40 in the radial direction r is constant. Even when the substrate 20 is not a disk-shaped substrate, the phosphor layer 40 is provided in an annular shape.
  • a fan member 30 is attached to the center of the second main surface 22 of the substrate 20.
  • the fan member 30 has a plurality of fins 31.
  • the fan member 30 is a disk-shaped substrate, and a part of the substrate that is partially cut and raised serves as the fin 31. That is, the plurality of fins 31 are erected on the second main surface 22 of the substrate 20.
  • the shape of the plurality of fins 31 is, for example, a substantially rectangular shape (substantially trapezoidal shape), but is not particularly limited.
  • the plurality of fins 31 are located closer to the center of the substrate 20 than the phosphor layer 40. In other words, the plurality of fins 31 are surrounded by the phosphor layer 40.
  • the plurality of fins 31 are arranged in an annular shape along the circumferential direction ⁇ so as to surround the center (rotation axis J) of the substrate 20.
  • the fan member 30 is fixed to the second main surface 22 by a fixing member such as a screw or an adhesive.
  • the fan member 30 is rotated integrally with the substrate 20 by a motor, and each of the plurality of fins 31 sends air to the outside (centrifugal direction) of the fins 31 according to the rotation of the substrate 20. In other words, each of the plurality of fins 31 sends wind toward the opening 23 side.
  • the fan member 30 functions as a so-called centrifugal fan. Wind (airflow) generated by the plurality of fins 31 is used for cooling the phosphor layer 40.
  • the fan member 30 is formed by, for example, cutting and raising a metal plate material such as stainless steel.
  • the angle with respect to the radial direction r of the fin 31 and the angle with respect to the second main surface 22 of the fin 31 may be determined empirically or experimentally so that wind can be effectively sent to the outside. There is no particular limitation.
  • the opening 23 is an annular portion (region) provided with a plurality of openings 23 a in the substrate 20. That is, the opening 23 includes a plurality of openings 23a. Each of the plurality of openings 23 a is a through-hole penetrating the substrate 20 and is a vent hole through which air sent by the plurality of fins 31 passes.
  • the plurality of openings 23a are arranged in an annular shape along the circumferential direction ⁇ so as to surround the plurality of fins 31 (fan member 30).
  • the plurality of openings 23a are randomly arranged, the rotation of the phosphor wheel 10 is not stable, which may cause abnormal noise or the like. For this reason, the plurality of openings 23a are arranged at equal intervals.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the phosphor wheel 10.
  • the motor 50 is also schematically shown.
  • the phosphor layer 40 is provided on the first main surface 21 of the substrate 20, while each of the plurality of fins 31 is provided on the second main surface 22 of the substrate 20. Therefore, when there is no opening 23, the plurality of fins 31 can blow air to the second main surface 22, but cannot blow air to the first main surface 21. That is, when there is no opening 23, the plurality of fins 31 cannot directly cool the phosphor layer 40 provided on the first main surface 21 by blowing air.
  • the opening 23 is located between the phosphor layer 40 and the fins 31. Then, as shown in FIG. 4, the wind generated outward by the plurality of fins 31 can be directed to the phosphor layer 40 through the plurality of openings 23 a. That is, the phosphor layer 40 can be directly air-cooled by the plurality of fins 31.
  • the phosphor wheel 10 since the fins 31 are provided on the second main surface 22, it is possible to realize both downsizing of the projection display apparatus using the phosphor wheel 10 and cooling of the phosphor layer 40. it can.
  • the phosphor wheel 10 is reduced in weight. Thereby, the effect that the load of the motor 50 becomes light is acquired.
  • the heat dissipation of the phosphor layer 40 may decrease depending on the shape and arrangement of the plurality of openings 23a. For example, if the total opening area of the plurality of openings 23a is too large, the heat dissipation path from the phosphor layer 40 toward the center of the substrate 20 becomes narrow, and thus the heat dissipation may be deteriorated.
  • each of the plurality of openings 23 a has a shape that is long in the radial direction r of the substrate 20.
  • each of the openings 23a has a racetrack shape that is long in the radial direction r, but may be an ellipse or an oval shape that is long in the radial direction r, or a rectangle that is long in the radial direction r. May be.
  • the shape that is long in the radial direction r is a shape that is short in the circumferential direction ⁇ .
  • each of the plurality of openings 23a has a shape that is long in the radial direction r of the substrate 20, the heat dissipation path from the phosphor layer 40 toward the center of the substrate 20 as shown by the broken line arrow in FIG. Easy to secure. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of heat dissipation from the phosphor layer 40 to the substrate 20.
  • FIG. 5 is a perspective view of the phosphor wheel according to Modification 1 when viewed from the first main surface 21 side.
  • FIG. 6 is a perspective view of the phosphor wheel according to Modification 1 when viewed from the second main surface 22 side.
  • the description is focused on differences from the phosphor wheel 10, and description overlapping with the phosphor wheel 10 is omitted.
  • the opening provided in the phosphor wheel 10 a according to Modification 1 includes a first opening 25 and a second opening 26 surrounding the first opening 25.
  • the first opening 25 is an area of the substrate 20 where a plurality of openings 25a are provided. That is, the first opening 25 includes a plurality of openings 25a.
  • the plurality of openings 25 a are arranged in an annular shape along the circumferential direction ⁇ so as to surround the plurality of fins 31.
  • the first opening 25 is located on the inner side (inner peripheral side) than the second opening 26.
  • the shape of the opening 25a is circular.
  • the second opening 26 is a region of the substrate 20 in which a plurality of openings 26a are provided. That is, the second opening 26 includes a plurality of openings 26a.
  • the plurality of openings 26a are arranged in an annular shape along the circumferential direction ⁇ so as to surround the periphery of the plurality of openings 25a. That is, the second opening 26 is located on the outer side (outer peripheral side) than the first opening 25.
  • the shape of the opening 26a is a circular shape having the same size as the opening 25a. Note that the shape and size of the opening 25a may be different from the shape and size of the opening 26a.
  • each of the shape of the opening 25a and the shape of the opening 26a may be a shape that is long in the radial direction r.
  • openings are located between the phosphor layer 40 and the fins 31. Then, the wind generated outward by the plurality of fins 31 can be directed to the phosphor layer 40 through the plurality of openings 25a and the plurality of openings 26a. That is, the phosphor layer 40 can be directly air-cooled by the plurality of fins 31.
  • the heat dissipation of the phosphor layer 40 may be deteriorated.
  • the opening 25a included in the first opening 25 and the opening 26a included in the second opening 26 are not aligned in the radial direction r of the substrate 20 (the opening 26a is an opening). 25a). This makes it easy to secure a heat dissipation path from the phosphor layer 40 toward the center of the substrate 20 as indicated by the dashed arrow in FIG. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of heat dissipation from the phosphor layer 40 to the substrate 20.
  • FIG. 7 is a perspective view of the phosphor wheel according to Modification 2 when viewed from the second main surface 22 side.
  • the description is focused on differences from the phosphor wheel 10, and the description overlapping with the phosphor wheel 10 is omitted.
  • the opening 27 provided in the phosphor wheel 10 b according to the modified example 2 is an area where a plurality of openings 27 a are provided in the substrate 20.
  • the opening 27 includes a plurality of openings 27a.
  • the plurality of openings 27a are arranged in an annular shape along the circumferential direction ⁇ so as to surround the plurality of fins 31 (fan member 30).
  • Each of the plurality of openings 27a is formed by cutting and raising a part of the substrate 20.
  • the shape of the opening 27a is a substantially rectangular shape (rounded rectangular shape) in which the short side direction is along the radial direction r.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the phosphor wheel 10b.
  • the wind sent to the outside by the plurality of fins 31 strikes the cut-and-raised portion 28 and is guided to the opening 27a. If it does so, the quantity of the wind which goes to the 1st main surface 21 through the some opening 27a among the winds which go outside by the some fin 31 can be increased. That is, the amount of wind toward the phosphor layer 40 can be increased, and the cooling effect of the phosphor layer 40 can be enhanced.
  • the phosphor wheel 10b is a plate material provided upright on the second main surface 22 and includes a plate material positioned between the opening 27 and the phosphor layer 40.
  • the cut and raised portion 28 described above is an example of such a plate material, and such a plate material does not need to be formed by cutting and raising the substrate 20.
  • a plate material separate from the substrate 20 may be attached to the substrate 20.
  • FIG. 9 is a perspective view of the phosphor wheel according to Modification 3 when viewed from the second main surface 22 side.
  • the description is focused on differences from the phosphor wheel 10, and description overlapping with the phosphor wheel 10 is omitted.
  • a concavo-convex structure 29 is provided on a portion of the second main surface 22 of the substrate 20 included in the phosphor wheel 10 c according to the modification 3 that overlaps the phosphor layer 40.
  • the surface area of the portion of the second main surface 22 that overlaps with the phosphor layer 40 is increased, and therefore, the cooling of the phosphor layer 40 when a part of the outward wind hits the portion by the fins 31 is promoted. can do.
  • the specific aspect (shape, depth, etc.) of the uneven structure 29 is not specifically limited.
  • the phosphor layer does not need to be annular, and a part thereof may be interrupted.
  • the phosphor layer may have a shape along the circumferential direction ⁇ of the substrate 20, that is, an arc shape.
  • the phosphor particles contained in the phosphor layer are not limited to yellow phosphor particles, and may be other phosphor particles having different emission colors such as red phosphor particles or green phosphor particles.
  • FIG. 10 is a perspective view of the phosphor wheel according to Modification 4 when viewed from the first main surface 21 side.
  • a phosphor layer 40a is provided on the first main surface 21 of the substrate 20 provided in the phosphor wheel 10d.
  • the phosphor layer 40a is not an annular shape, but is a long shape along the circumferential direction ⁇ of the substrate 20, that is, a partial arc shape.
  • the phosphor layer 40a includes a red phosphor layer 40r and a green phosphor layer 40g.
  • Each of the red phosphor layer 40r and the green phosphor layer 40g has an arc shape, and ends in the circumferential direction ⁇ are connected to each other.
  • the red phosphor layer 40r includes red phosphor particles. Specifically, the red phosphor particles are CaAlSiN 3 : Eu 2+ or (Sr, Ca) AlSiN 3 : Eu 2+ .
  • the green phosphor layer 40g includes green phosphor particles. Specifically, the green phosphor particles are Y 3 (Al, Ga) 5 O 12 : Ce 3+ , Lu 3 Al 5 O 12 : Ce 3+, or the like.
  • red, green, and blue light are incident on a light modulation element (video device) included in the projection video display device in a time-sharing manner. Can do.
  • a part of the phosphor layer 40a is interrupted, but the opening 23 is formed in the same manner as when a part of the phosphor layer 40a is not interrupted.
  • the phosphor wheel 10 has the first main surface 21, the second main surface 22 opposite to the first main surface 21, the substrate 20 having the opening 23, and the first main surface 21.
  • the phosphor layer 40 provided and the fins 31 provided on the second main surface 22 are provided.
  • the fin 31 is located closer to the center of the substrate 20 than the phosphor layer 40, and the opening 23 is located between the phosphor layer 40 and the fin 31. Note that the fins 31 send wind to the outside of the fins according to the rotation of the substrate 20.
  • the wind generated outward by the fins 31 can be directed to the phosphor layer 40 provided on the first main surface 21 through the opening 23. That is, the phosphor layer 40 can be directly air-cooled by the fins 31. In other words, the phosphor wheel 10 can effectively cool the phosphor layer 40.
  • the substrate 20 may be disk-shaped.
  • the phosphor layer 40 may have a shape along the circumferential direction ⁇ of the substrate 20.
  • the phosphor wheel 10 may include a plurality of fins 31 arranged in an annular shape so as to surround the center of the substrate 20.
  • the opening 23 may include a plurality of openings 23 a arranged in an annular shape so as to surround the plurality of fins 31.
  • the wind generated outward by the plurality of fins 31 can be directed to the phosphor layer 40 through the plurality of openings 23a. That is, the phosphor layer 40 can be directly air-cooled by the plurality of fins 31. In other words, the phosphor wheel 10 can effectively cool the phosphor layer 40.
  • each of the plurality of openings 23 a may have a shape that is long in the radial direction of the substrate 20.
  • the opening has a first opening 25 and a second opening 26 surrounding the first opening 25, and the opening 25 a included in the first opening 25.
  • the opening 26 a included in the second opening 26 may not be aligned in the radial direction r of the substrate 20.
  • the phosphor wheel 10 b may be provided with a cut-and-raised portion 28 erected on the second main surface 22, which is located between the opening 27 and the phosphor layer 40.
  • the cut and raised portion 28 is an example of a plate material.
  • a concavo-convex structure 29 may be provided in a portion of the second main surface 22 that overlaps the phosphor layer 40.
  • the surface area of the portion of the second main surface 22 that overlaps with the phosphor layer 40 is increased, and therefore, the cooling of the phosphor layer 40 when a part of the outward wind hits the portion by the fins 31 is promoted. can do.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an optical system of the projection display apparatus according to the second embodiment.
  • the projection display apparatus 300 is a high-luminance type projector that can project light of about 20000 lumens, for example. Specifically, the projection display apparatus 300 is used for projection mapping and the like. Note that the projection display apparatus 300 may be a low-luminance projector for home use.
  • the projection display apparatus 300 includes blue laser diodes 101a, 101b, and 101c, collimating lenses 102a, 102b, and 102c, a lens 103, a lens 104, and a diffusion plate 105.
  • the projection display apparatus 300 includes a dichroic mirror 106, a lens 107, a lens 108, and a rod integrator 116.
  • the projection display apparatus 300 includes blue laser diodes 201a and 201b, collimating lenses 202a and 202b, a lens 203, a diffusion plate 204, and a lens 205.
  • the projection display apparatus 300 includes a lens 308, a lens 309, a mirror 310, a mirror 311, a light modulation element 312, and a projection lens 313.
  • the projection display apparatus 300 includes the above-described phosphor wheel 10 and a motor 50 that rotates the phosphor wheel 10.
  • the motor 50 is, for example, an outer rotor type motor, but is not particularly limited.
  • the projection display apparatus 300 may include any one of the phosphor wheels 10a to 10d instead of the phosphor wheel 10.
  • Blue laser diodes 101a, 101b, and 101c are examples of laser light sources, and emit blue light for exciting the phosphor layer 40 included in the phosphor wheel 10.
  • the blue laser diodes 101a, 101b, and 101c irradiate the phosphor layer 40 with laser light.
  • the blue light emitted from the blue laser diodes 101a, 101b, and 101c is collimated by the collimating lenses 102a, 102b, and 102c, and then converged by the lens 103 and the lens 104 constituting the afocal system.
  • the blue light converged by the lens 103 and the lens 104 is diffused by being incident on the diffusion plate 105 and is incident on the dichroic mirror 106.
  • the dichroic mirror 106 has a characteristic of transmitting blue light and reflecting light having a light emission color other than blue light. Accordingly, the blue light incident on the dichroic mirror 106 from the diffusion plate 105 passes through the dichroic mirror, further passes through the lens 107 and the lens 108, and then enters the phosphor layer 40 of the phosphor wheel 10.
  • the phosphor wheel 10 is rotated around the rotation axis J by the motor 50. Therefore, it is avoided that the blue light is intensively applied to one point of the phosphor layer 40, and the phosphor particles contained in the phosphor layer 40 are suppressed from being deteriorated by the heat generated by the blue light irradiation.
  • the yellow phosphor particles in the phosphor layer 40 are excited by blue light and emit yellow light.
  • the yellow light is reflected by a reflective film provided between the first main surface 21 of the substrate 20 and the phosphor layer 40 and enters the dichroic mirror 106.
  • the dichroic mirror 106 reflects light having a light emission color other than blue light. Further, the dichroic mirror 106 is disposed with an inclination of 45 degrees with respect to the optical axis of the incident light. Therefore, the yellow light incident on the dichroic mirror 106 is reflected and bent 90 degrees, enters the lens 115, and then enters the rod integrator 116.
  • the blue laser diodes 201a and 201b respectively emit blue light, and the emitted blue light is collimated by the collimating lenses 202a and 202b, respectively.
  • the collimated blue light is collected by the lens 203 and then substantially collimated by the diffusion plate 204.
  • the substantially parallel blue light passes through the lens 205, the dichroic mirror 106, and the lens 107 in this order, and then enters the rod integrator 116.
  • the light emitted from the rod integrator 116 passes through the lens 308 and the lens 309 constituting the relay optical system, is reflected by the mirror 310 and the mirror 311 and enters the light modulation element 312.
  • the light modulation element 312 modulates the light emitted from the phosphor layer 40 in accordance with the laser light irradiated by the blue laser diodes 101a, 101b, and 101c based on the video signal.
  • the modulated light is incident on the projection lens 313.
  • the projection lens 313 projects the light modulated by the light modulation element 312 onto a screen, for example. As a result, an image is displayed on the screen.
  • a reflective image element such as a micromirror array or a reflective liquid crystal panel (LCOS) is used as the light modulation element 312.
  • a transmissive image element such as a transmissive liquid crystal panel may be used as the light modulation element 312.
  • the projection display apparatus 300 includes a first casing 301 that mainly stores an optical system, a second casing 302 that stores the phosphor wheel 10, and a third casing 303.
  • the third housing 303 accommodates the second housing 302 and cooling fans 304 a and 304 b for cooling the second housing 302.
  • Heat sinks 314 and 315 each having a plurality of heat radiation fins are provided on the side surface of the second housing 302 (the side of the phosphor wheel 10 in the second housing 302).
  • the heat sinks 314 and 315 are preferably disposed on the side of the phosphor wheel 10.
  • Cooling fans 304a and 304b are provided on the sides of the second housing 302, and these cooling fans 304a and 304b send wind to the heat sinks 314 and 315, respectively. Thereby, the heat exchange efficiency by the heat sinks 314 and 315 is improved.
  • the second casing 302 be made as small as possible. Then, as shown in FIG. 11, it is necessary to bring the phosphor layer 40 (first main surface 21) of the phosphor wheel 10 close to the inner surface of the second housing 302. For this reason, in the phosphor wheel 10, the fan member 30 is disposed on the second main surface 22 of the substrate 20. And in such arrangement
  • the projection display apparatus 300 includes the phosphor wheel 10, the motor 50 that rotates the phosphor wheel 10, and the blue laser diodes 101a, 101b, and 101c that irradiate the phosphor layer 40 with laser light. Is provided. Further, the projection display apparatus 300 includes a light modulation element 312 that modulates light emitted from the phosphor layer 40 based on the video signal in accordance with the laser light emitted by the blue laser diodes 101a, 101b, and 101c, and a light A projection lens 313 that projects light modulated by the modulation element 312.
  • the blue laser diodes 101a, 101b, and 101c are examples of laser light sources.
  • Such a projection-type image display device 300 can effectively cool the phosphor layer 40 included in the phosphor wheel 10.
  • Embodiments 1 and 2 have been described as examples of the technology disclosed in the present application. However, the technology in the present disclosure is not limited to this, and can also be applied to an embodiment in which changes, replacements, additions, omissions, and the like are appropriately performed. In addition, it is possible to combine the components described in the first and second embodiments to form a new embodiment.
  • the present disclosure can be applied to a phosphor wheel and a projection display apparatus including the phosphor wheel.

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Abstract

蛍光体ホイール（１０）は、第１主面（２１）、第１主面（２１）の反対側の第２主面（２２）、及び、開口部（２３）を有する基板（２０）と、第１主面（２１）に設けられた蛍光体層（４０）と、第２主面（２２）に設けられたフィン（３１）とを備える。フィン（３１）は、蛍光体層（４０）よりも基板（２０）の中心寄りに位置し、開口部（２３）は、蛍光体層（４０）とフィン（３１）との間に位置する。

Description

蛍光体ホイール、及び、投写型映像表示装置
　本開示は、投写型映像表示装置の光源等として使用される蛍光体ホイールに関する。
　レーザ光源からレーザ光（励起光）が照射されることによって発光する蛍光体ホイールが採用された投射型映像表示装置が知られている。蛍光体ホイールは、蛍光体層にレーザ光が照射されている間、回転軸回りに回転される。これにより、レーザ光の照射による発熱によって蛍光体粒子が劣化することが抑制される。
　蛍光体ホイールの放熱性を高める技術として、特許文献１には、表面に蛍光体層を有する基板の裏面にナノメートルオーダからサブミクロメートルオーダの幅の凹凸構造を設ける技術が開示されている。
特開２０１３－６９５４７号公報
　本開示は、蛍光体層を効果的に冷却することができる蛍光体ホイールを提供する。
　本開示における蛍光体ホイールは、第１主面、前記第１主面の反対側の第２主面、及び、開口部を有する基板と、前記第１主面に設けられた蛍光体層と、前記第２主面に設けられたフィンとを備え、前記フィンは、前記蛍光体層よりも前記基板の中心寄りに位置し、前記開口部は、前記蛍光体層と前記フィンとの間に位置する。
　本開示における蛍光体ホイールは、蛍光体層を効果的に冷却することができる。
図１は、実施の形態１に係る蛍光体ホイールを第１主面側から見たときの斜視図である。 図２は、実施の形態１に係る蛍光体ホイールを第２主面側から見たときの斜視図である。 図３は、実施の形態１に係る蛍光体ホイールの分解斜視図である。 図４は、実施の形態１に係る蛍光体ホイールの模式断面図である。 図５は、変形例１に係る蛍光体ホイールを第１主面側から見たときの斜視図である。 図６は、変形例１に係る蛍光体ホイールを第２主面側から見たときの斜視図である。 図７は、変形例２に係る蛍光体ホイールを第２主面側から見たときの斜視図である。 図８は、変形例２に係る蛍光体ホイールの模式断面図である。 図９は、変形例３に係る蛍光体ホイールを第２主面側から見たときの斜視図である。 図１０は、変形例４に係る蛍光体ホイールを第１主面側から見たときの斜視図である。 図１１は、実施の形態２に係る投射型映像表示装置の光学系を示す図である。
　以下、適宜図面を参照しながら、実施の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。
　なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
　（実施の形態１）
　［構成］
　まず、実施の形態１に係る蛍光体ホイールの構造について説明する。図１は、実施の形態１に係る蛍光体ホイールを第１主面側から見たときの斜視図である。図２は、実施の形態１に係る蛍光体ホイールを第２主面側から見たときの斜視図である。図３は、実施の形態１に係る蛍光体ホイールの分解斜視図である。なお、以下の実施の形態では、仮想的な回転軸Ｊ（図３で図示）を中心とした円の径方向を径方向ｒ（図１で図示）、回転軸Ｊを中心とした円の周方向を周方向θ（図３で図示）と記載する。
　図１～図３に示されるように、蛍光体ホイール１０は、基板２０と、ファン部材３０とを備える。
　蛍光体ホイール１０は、投射型映像表示装置の光源等に使用される光学部材である。蛍光体ホイール１０が備える蛍光体層４０は、レーザ光が照射されることにより発光する。このとき、蛍光体層４０の一点に集中的にレーザ光が照射されることを避けるため、蛍光体ホイール１０は、蛍光体層４０にレーザ光が照射されている間、モータによって、回転軸Ｊを中心に回転する。これにより、レーザ光の照射による発熱によって蛍光体層４０に含まれる蛍光体粒子が劣化することが抑制される。
　基板２０は、回転軸Ｊを中心とした円盤状の基板である。言い換えれば、基板２０の平面視における形状は、円形である。なお、平面視における形状とは、言い換えれば、基板２０に垂直な方向から見た場合の形状である。基板２０の直径は、例えば、８ｃｍ程度であるが、特に限定されない。基板２０は、第１主面２１、第１主面２１の反対側の第２主面２２、及び、開口部２３を有する。
　また、基板２０の中央には、主開口２４が設けられ、主開口２４にはモータ（図１～図３で図示せず）が有するロータが接続される。基板２０の中心（中心位置）には、回転軸Ｊが通り、基板２０は、モータによって回転軸Ｊ回りに回転される。基板２０は、例えば、アルミニウムまたはステンレスなどの熱伝導性の良好な金属によって形成される。また、基板２０としてサファイア基板などが用いられてもよい。
　基板２０の第１主面２１には、蛍光体層４０が設けられる。蛍光体層４０は、多数の黄色蛍光体粒子を含む樹脂材料からなる。黄色蛍光体粒子は、例えば、ＹＡＧ系の黄色蛍光体粒子である。樹脂材料の基材は、例えば、透光性及び熱硬化性を有するシリコーン樹脂である。蛍光体層４０は、このような樹脂材料が基板２０の第１主面２１にスクリーン印刷された後、加熱炉で加熱硬化されることによって形成される。なお、図１～図３では図示されないが、基板２０の第１主面２１と蛍光体層４０との間には、反射膜が設けられてもよい。
　蛍光体層４０は、平面視において、円盤状の基板２０の周方向θに沿う円環状である。蛍光体層４０は、第１主面２１の周縁に設けられることが望ましい。また、実施の形態１では、蛍光体層４０の径方向ｒにおける幅は、一定である。なお、基板２０が円盤状の基板ではない場合にも、蛍光体層４０は円環状に設けられる。
　基板２０の第２主面２２の中央には、ファン部材３０が取り付けられる。ファン部材３０は、複数のフィン３１を有する。ファン部材３０は、円盤状の基板であり、当該基板のうち、部分的に切り起こされた部分がフィン３１となる。つまり、複数のフィン３１は、基板２０の第２主面２２に立設されている。複数のフィン３１の形状は、例えば、略矩形状（略台形状）であるが、特に限定されない。
　複数のフィン３１は、蛍光体層４０よりも基板２０の中心寄りに位置する。言い換えれば、複数のフィン３１は、蛍光体層４０に囲まれる。複数のフィン３１は、基板２０の中心（回転軸Ｊ）を囲むように、周方向θに沿って円環状に配置される。
　ファン部材３０は、例えば、ネジまたは接着剤などの固定部材によって第２主面２２に固定される。ファン部材３０は、モータによって基板２０と一体で回転され、複数のフィン３１のそれぞれは、基板２０の回転に応じて当該フィン３１よりも外側（遠心方向）に風を送る。言い換えれば、複数のフィン３１のそれぞれは、開口部２３側に向けて風を送る。このように、ファン部材３０は、いわゆる遠心ファンとして機能する。複数のフィン３１によって生じる風（気流）は、蛍光体層４０の冷却に用いられる。
　ファン部材３０は、例えば、ステンレスなどの金属の板材が、切り起こし加工されることにより形成される。なお、フィン３１の径方向ｒに対する角度、及び、フィン３１の第２主面２２に対する角度は、外側に効果的に風を送ることができるように、経験的または実験的に定められればよく、特に限定されない。
　また、開口部２３は、基板２０のうち、複数の開口２３ａが設けられた円環状の部分（領域）である。つまり、開口部２３には、複数の開口２３ａが含まれる。複数の開口２３ａのそれぞれは、基板２０を貫通する貫通孔であり、複数のフィン３１が送る風が通る通気孔である。複数の開口２３ａは、複数のフィン３１（ファン部材３０）を囲むように周方向θに沿って円環状に配置される。なお、複数の開口２３ａがランダムに配置されると、蛍光体ホイール１０の回転が安定せず、異音等が生じる原因になる。このため、複数の開口２３ａは等間隔に配置される。
　［効果等］
　開口部２３は、蛍光体層４０とフィン３１との間に位置する。以下、このような配置によって得られる効果について説明する。図４は、蛍光体ホイール１０の模式断面図である。なお、図４では、モータ５０も模式的に示されている。
　上述のように、蛍光体層４０は、基板２０の第１主面２１に設けられ、一方で、複数のフィン３１のそれぞれは、基板２０の第２主面２２に設けられている。したがって、開口部２３が無い場合には、複数のフィン３１は、第２主面２２に送風することは可能であるが、第１主面２１に送風することができない。つまり、開口部２３が無い場合には、複数のフィン３１は、第１主面２１に設けられた蛍光体層４０を送風により直接冷却することができない。
　これに対し、蛍光体ホイール１０においては、蛍光体層４０とフィン３１との間に開口部２３が位置する。そうすると、図４に示されるように、複数のフィン３１によって外向きに生じる風を、複数の開口２３ａを通じて蛍光体層４０に向けることができる。つまり、複数のフィン３１によって蛍光体層４０を直接空冷することができる。
　また、蛍光体ホイール１０を用いた投射型映像表示装置の小型化の観点から、蛍光体ホイール１０の第１主面２１には、なるべく部材が配置されないほうがよい。蛍光体ホイール１０では、フィン３１が第２主面２２に設けられるため、蛍光体ホイール１０を用いた投射型映像表示装置の小型化と、蛍光体層４０の冷却との両方を実現することができる。
　さらに、開口部２３が設けられることにより、蛍光体ホイール１０が軽量化される。これにより、モータ５０の負荷が軽くなる効果が得られる。
　ところで、複数の開口２３ａの形状及び配置によっては、蛍光体層４０の放熱性が低下してしまう場合がある。例えば、複数の開口２３ａの総開口面積が大きすぎると、蛍光体層４０から基板２０の中心に向かう放熱経路が狭くなるため、放熱性が悪くなる場合がある。
　これに対し、蛍光体ホイール１０では、複数の開口２３ａのそれぞれは、基板２０の径方向ｒに長い形状を有する。複数の開口２３ａのそれぞれは、具体的には、径方向ｒに長いレーストラック形状であるが、径方向ｒに長い楕円形または長円形であってもよいし、径方向ｒに長い矩形であってもよい。径方向ｒに長い形状は、言い換えれば、周方向θに短い形状である。
　このように、複数の開口２３ａのそれぞれが基板２０の径方向ｒに長い形状であれば、上述の図１において破線矢印で示されるように、蛍光体層４０から基板２０の中心に向かう放熱経路を確保しやすい。したがって、蛍光体層４０から基板２０への放熱性の悪化を抑制することができる。
　［変形例１］
　上記実施の形態１で説明された開口部２３における開口２３ａの配置、及び、開口２３ａの形状は、一例であり、特に限定されない。以下、開口部における開口の配置、及び、開口の形状が蛍光体ホイール１０と異なる、変形例１に係る蛍光体ホイールについて説明する。図５は、変形例１に係る蛍光体ホイールを第１主面２１側から見たときの斜視図である。図６は、変形例１に係る蛍光体ホイールを第２主面２２側から見たときの斜視図である。なお、以下の変形例１の説明では、蛍光体ホイール１０との相違点を中心に説明が行われ、蛍光体ホイール１０と重複する説明については省略される。
　図５及び図６に示されるように、変形例１に係る蛍光体ホイール１０ａが備える開口部は、第１開口部２５と、第１開口部２５を囲む第２開口部２６とを有する。
　第１開口部２５は、基板２０のうち、複数の開口２５ａが設けられた領域である。つまり、第１開口部２５には、複数の開口２５ａが含まれる。複数の開口２５ａは、複数のフィン３１を囲むように周方向θに沿って円環状に配置される。第１開口部２５は、第２開口部２６よりも内側（内周側）に位置する。開口２５ａの形状は、円形状である。
　第２開口部２６は、基板２０のうち、複数の開口２６ａが設けられた領域である。つまり、第２開口部２６には、複数の開口２６ａが含まれる。複数の開口２６ａは、複数の開口２５ａの周囲を囲むように周方向θに沿って円環状に配置される。つまり、第２開口部２６は、第１開口部２５よりも外側（外周側）に位置する。開口２６ａの形状は、開口２５ａと同じ大きさの円形状である。なお、開口２５ａの形状及び大きさと、開口２６ａの形状及び大きさとは異なってもよい。また、開口２５ａの形状及び開口２６ａの形状のそれぞれは、径方向ｒに長い形状であってもよい。
　このような蛍光体ホイール１０ａにおいても、蛍光体層４０とフィン３１との間に開口部（第１開口部２５及び第２開口部２６）が位置する。そうすると、複数のフィン３１によって外向きに生じる風を、複数の開口２５ａ及び複数の開口２６ａを通じて蛍光体層４０に向けることができる。つまり、複数のフィン３１によって蛍光体層４０を直接空冷することができる。
　また、上述のように、複数の開口２５ａ及び複数の開口２６ａの形状及び配置によっては、蛍光体層４０の放熱性が低下してしまう場合がある。これに対し、蛍光体ホイール１０ａでは、第１開口部２５に含まれる開口２５ａと、第２開口部２６に含まれる開口２６ａとは、基板２０の径方向ｒにおいて並ばない（開口２６ａは、開口２５ａの間に位置する）。これにより、図５において破線矢印で示されるように、蛍光体層４０から基板２０の中心に向かう放熱経路を確保しやすい。したがって、蛍光体層４０から基板２０への放熱性の悪化を抑制することができる。
　［変形例２］
　開口部に含まれる開口は、基板２０の切り起こしによって形成されてもよい。以下、このような変形例２に係る蛍光体ホイールについて説明する。図７は、変形例２に係る蛍光体ホイールを第２主面２２側から見たときの斜視図である。なお、以下の変形例２の説明では、蛍光体ホイール１０との相違点を中心に説明が行われ、蛍光体ホイール１０と重複する説明については省略される。
　図７に示されるように、変形例２に係る蛍光体ホイール１０ｂが備える開口部２７は、基板２０のうち、複数の開口２７ａが設けられた領域である。開口部２７には、複数の開口２７ａが含まれる。複数の開口２７ａは、複数のフィン３１（ファン部材３０）を囲むように周方向θに沿って円環状に配置される。
　複数の開口２７ａのそれぞれは、基板２０の一部が切り起こされることによって形成される。開口２７ａの形状は、短手方向が径方向ｒに沿う略矩形状（角丸矩形状）である。
　なお、開口２７ａを形成するために、基板２０の一部はどの方向に切り起こされてもよいが、蛍光体ホイール１０ｂでは、基板２０の一部は外周側に向かって切り起こされる。そうすると、切り起こされた基板２０の一部である切り起こし部２８は、第２主面２２に立設され、開口部２７（開口２７ａ）と蛍光体層４０との間に位置する。切り起こし部２８の主面は、径方向ｒと交差する。以下、このような切り起こし部２８によって得られる効果について図８を参照しながら説明する。図８は、蛍光体ホイール１０ｂの模式断面図である。
　図８に示されるように、複数のフィン３１によって外側に送られた風は、切り起こし部２８に当たって開口２７ａに導かれる。そうすると、複数のフィン３１によって外側に向かう風のうち、複数の開口２７ａを通じて第１主面２１に向かう風の量を増やすことができる。つまり、蛍光体層４０に向かう風の量を増やし、蛍光体層４０の冷却効果を高めることができる。
　なお、このような効果は、蛍光体ホイール１０ｂが、第２主面２２に立設された板材であって、開口部２７と蛍光体層４０との間に位置する板材を備えることにより得られる。上述の切り起こし部２８は、このような板材の一例であり、このような板材は、基板２０の切り起こしにより形成される必要はない。例えば、基板２０とは別体の板材が基板２０に取り付けられてもよい。
　［変形例３］
　第２主面２２のうち、蛍光体層４０と重なる部分には、凹凸構造が設けられてもよい。以下、このような変形例３に係る蛍光体ホイールについて説明する。図９は、変形例３に係る蛍光体ホイールを第２主面２２側から見たときの斜視図である。なお、以下の変形例３の説明では、蛍光体ホイール１０との相違点を中心に説明が行われ、蛍光体ホイール１０と重複する説明については省略される。
　図９に示されるように、変形例３に係る蛍光体ホイール１０ｃが備える基板２０の第２主面２２のうち、蛍光体層４０と重なる部分には、凹凸構造２９が設けられている。これにより、第２主面２２のうち、蛍光体層４０と重なる部分の表面積が増えるため、フィン３１によって外側に向かう風の一部が当該部分に当たったときの蛍光体層４０の冷却を促進することができる。なお、凹凸構造２９の具体的な態様（形状または深さなど）は、特に限定されない。
　［変形例４］
　蛍光体層は、円環状である必要はなく、一部が途切れていてもよい。蛍光体層は、基板２０の周方向θに沿う形状、つまり円弧状であればよい。また、蛍光体層に含まれる蛍光体粒子は、黄色蛍光体粒子に限定されず、赤色蛍光体粒子、または、緑色蛍光体粒子など、発光色が異なる他の蛍光体粒子であってもよい。以下、このような変形例４に係る蛍光体ホイールについて説明する。図１０は、変形例４に係る蛍光体ホイールを第１主面２１側から見たときの斜視図である。
　図１０に示されるように、蛍光体ホイール１０ｄが備える基板２０の第１主面２１には、蛍光体層４０ａが設けられる。蛍光体層４０ａは、円環状ではなく、基板２０の周方向θに沿う長尺状、すなわち、部分円弧状である。
　蛍光体層４０ａは、具体的には、赤色蛍光体層４０ｒと、緑色蛍光体層４０ｇとからなる。赤色蛍光体層４０ｒ及び緑色蛍光体層４０ｇは、いずれも円弧状であり、周方向θにおける端部同士が接続されている。
　赤色蛍光体層４０ｒには、赤色蛍光体粒子が含まれる。赤色蛍光体粒子は、具体的には、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋または、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋などである。緑色蛍光体層４０ｇには、緑色蛍光体粒子が含まれる。緑色蛍光体粒子は、具体的には、Ｙ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、または、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋などである。
　このような蛍光体ホイール１０ｄが投射型映像表示装置に用いられれば、当該投射型映像表示装置が備える光変調素子（映像素子）に赤色、緑色、及び、青色の光を時分割で入射させることができる。
　なお、蛍光体ホイール１０ｄにおいては、蛍光体層４０ａの一部が途切れているが、開口部２３は、蛍光体層４０ａの一部が途切れていない場合と同じように形成される。
　［実施の形態１のまとめ］
　以上説明したように、蛍光体ホイール１０は、第１主面２１、第１主面２１の反対側の第２主面２２、及び、開口部２３を有する基板２０と、第１主面２１に設けられた蛍光体層４０と、第２主面２２に設けられたフィン３１とを備える。フィン３１は、蛍光体層４０よりも基板２０の中心寄りに位置し、開口部２３は、蛍光体層４０とフィン３１との間に位置する。なお、フィン３１は、基板２０の回転に応じて当該フィンよりも外側に風を送る。
　これにより、フィン３１によって外向きに生じる風を、開口部２３を通じて第１主面２１に設けられた蛍光体層４０に向けることができる。つまり、フィン３１によって蛍光体層４０を直接空冷することができる。言い換えれば、蛍光体ホイール１０は、蛍光体層４０を効果的に冷却することができる。
　また、基板２０は、円盤状であってもよい。蛍光体層４０は、基板２０の周方向θに沿う形状であってもよい。蛍光体ホイール１０は、基板２０の中心を囲むように円環状に配置された複数のフィン３１を備えてもよい。開口部２３は、複数のフィン３１を囲むように円環状に配置された複数の開口２３ａを含んでもよい。
　これにより、複数のフィン３１によって外向きに生じる風を、複数の開口２３ａを通じて蛍光体層４０に向けることができる。つまり、複数のフィン３１によって蛍光体層４０を直接空冷することができる。言い換えれば、蛍光体ホイール１０は、蛍光体層４０を効果的に冷却することができる。
　また、複数の開口２３ａのそれぞれは、基板２０の径方向に長い形状を有してもよい。
　これにより、蛍光体層４０から基板２０の中心に向かう放熱経路を確保しやすくなる。したがって、蛍光体層４０から基板２０への放熱性の悪化を抑制することができる。
　また、蛍光体ホイール１０ａのように、開口部は、第１開口部２５と、第１開口部２５の周囲を囲む第２開口部２６とを有し、第１開口部２５に含まれる開口２５ａと、第２開口部２６に含まれる開口２６ａとは、基板２０の径方向ｒにおいて並ばなくてもよい。
　これにより、蛍光体層４０から基板２０の中心に向かう放熱経路を確保しやすくなる。したがって、蛍光体層４０から基板２０への放熱性の悪化を抑制することができる。
　また、蛍光体ホイール１０ｂは、第２主面２２に立設された切り起こし部２８であって、開口部２７と蛍光体層４０との間に位置する切り起こし部２８を備えてもよい。切り起こし部２８は、板材の一例である。
　これにより、複数のフィン３１によって外側に送られた風は、切り起こし部２８に当たって開口２７ａに導かれるため、複数のフィン３１によって外側に向かう風のうち、複数の開口２７ａを通じて第１主面２１に向かう風の量を増やすことができる。つまり、蛍光体層４０に向かう風の量を増やし、蛍光体層４０の冷却効果を高めることができる。
　また、蛍光体ホイール１０ｃのように、第２主面２２のうち、蛍光体層４０と重なる部分には、凹凸構造２９が設けられてもよい。
　これにより、第２主面２２のうち、蛍光体層４０と重なる部分の表面積が増えるため、フィン３１によって外側に向かう風の一部が当該部分に当たったときの蛍光体層４０の冷却を促進することができる。
　（実施の形態２）
　［構成］
　実施の形態２では、実施の形態１に係る蛍光体ホイール１０を備える投射型映像表示装置について説明する。図１１は、実施の形態２に係る投射型映像表示装置の光学系を示す図である。
　実施の形態２に係る投射型映像表示装置３００は、例えば、２００００ルーメン程度の光を投射することができる高輝度タイプのプロジェクタである。投射型映像表示装置３００は、具体的には、プロジェクションマッピングなどに用いられる。なお、投射型映像表示装置３００は、家庭用の低輝度タイプのプロジェクタであってもよい。
　図１１に示されるように、投射型映像表示装置３００は、青色レーザダイオード１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃと、コリメートレンズ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃと、レンズ１０３と、レンズ１０４と、拡散板１０５とを備える。投射型映像表示装置３００は、ダイクロイックミラー１０６と、レンズ１０７と、レンズ１０８と、ロッドインテグレータ１１６とを備える。投射型映像表示装置３００は、青色レーザダイオード２０１ａ、２０１ｂと、コリメートレンズ２０２ａ、２０２ｂと、レンズ２０３と、拡散板２０４と、レンズ２０５とを備える。投射型映像表示装置３００は、レンズ３０８と、レンズ３０９と、ミラー３１０と、ミラー３１１と、光変調素子３１２と、投射レンズ３１３とを備える。
　また、投射型映像表示装置３００は、上述の蛍光体ホイール１０と、蛍光体ホイール１０を回転させるモータ５０とを備える。モータ５０は、例えば、アウターロータ型のモータであるが、特に限定されない。なお、投射型映像表示装置３００は、蛍光体ホイール１０に代えて、蛍光体ホイール１０ａ～１０ｄのいずれかを備えてもよい。
　青色レーザダイオード１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃは、レーザ光源の一例であって、蛍光体ホイール１０が備える蛍光体層４０を励起するための青色光を出射する。言い換えれば、青色レーザダイオード１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃは、蛍光体層４０にレーザ光を照射する。青色レーザダイオード１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃが出射した青色光は、コリメートレンズ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃでそれぞれコリメートされた後、アフォーカル系を構成するレンズ１０３及びレンズ１０４で収束される。レンズ１０３及びレンズ１０４で収束された青色光は、拡散板１０５に入射することによって拡散され、ダイクロイックミラー１０６に入射する。
　ダイクロイックミラー１０６は、青色光を透過し、青色光以外の発光色を有する光を反射する特性を有する。したがって、拡散板１０５からダイクロイックミラー１０６に入射した青色光は、ダイクロイックミラーを透過し、レンズ１０７及びレンズ１０８をさらに透過した後、蛍光体ホイール１０の蛍光体層４０に入射する。
　このとき、蛍光体ホイール１０は、モータ５０によって回転軸Ｊ回りに回転されている。したがって、蛍光体層４０の一点に集中的に青色光が照射されることが回避され、青色光の照射による発熱によって蛍光体層４０に含まれる蛍光体粒子が劣化することが抑制される。
　蛍光体層４０中の黄色蛍光体粒子は、青色光によって励起され黄色光を発する。黄色光は、基板２０の第１主面２１と蛍光体層４０との間に設けられた反射膜によって反射され、ダイクロイックミラー１０６に入射する。
　上述のように、ダイクロイックミラー１０６は、青色光以外の発光色を有する光を反射する。また、ダイクロイックミラー１０６は、入射光の光軸に対して４５度傾斜して配置されている。したがって、ダイクロイックミラー１０６に入射した黄色光は、反射されて９０度曲がり、レンズ１１５に入射した後、ロッドインテグレータ１１６に入射する。
　一方で、青色レーザダイオード２０１ａ、２０１ｂは、青色光をそれぞれ出射し、出射された青色光は、コリメートレンズ２０２ａ、２０２ｂでそれぞれコリメートされる。コリメートされた青色光は、レンズ２０３によって集光された後、拡散板２０４によって略平行化される。略平行化された青色光は、レンズ２０５、ダイクロイックミラー１０６、及び、レンズ１０７をこの順に透過した後、ロッドインテグレータ１１６に入射する。
　このように、ロッドインテグレータ１１６には、黄色光及び青色光が混ざることによって得られる白色光が入射する。なお、ロッドインテグレータ１１６に代えて、矩形状のレンズからなるレンズアレイが用いられてもよい。
　ロッドインテグレータ１１６から出射した光は、リレー光学系を構成するレンズ３０８及びレンズ３０９を通過した後、ミラー３１０、及び、ミラー３１１で反射されて光変調素子３１２に入射する。
　光変調素子３１２は、青色レーザダイオード１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃによって照射されたレーザ光に応じて蛍光体層４０から発せられる光を映像信号に基づいて変調する。変調された光は、投射レンズ３１３に入射する。投射レンズ３１３は、光変調素子３１２によって変調された光を、例えば、スクリーンに投射する。この結果、スクリーンに映像が表示される。
　なお、図１１に示される光学系では、光変調素子３１２として、マイクロミラーアレイ、または、反射型液晶パネル（ＬＣＯＳ：Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｏｎ　Ｓｉｌｉｃｏｎ）などの反射型の映像素子が用いられている。しかしながら、光変調素子３１２としては、透過型液晶パネルなどの透過型の映像素子が用いられてもよい。
　次に、投射型映像表示装置３００の放熱構造について説明する。投射型映像表示装置３００は、主として光学系が収容される第１筐体３０１と、蛍光体ホイール１０が収容される第２筐体３０２と、第３筐体３０３を備える。第３筐体３０３は、第２筐体３０２と、第２筐体３０２を冷却するための冷却ファン３０４ａ、３０４ｂとを収容する。
　蛍光体ホイール１０の周辺は発熱量が多いため、蛍光体ホイール１０は、第２筐体３０２に収容されることによって他の部品と隔離されている。これにより、冷媒である外気の温度と第２筐体３０２内の温度との差を大きくして熱交換効率の向上を図っている。第２筐体３０２の側面（第２筐体３０２のうち、蛍光体ホイール１０の側方）には、各々が複数の放熱フィンを有するヒートシンク３１４、３１５が設けられている。
　蛍光体ホイール１０がモータ５０によって回転軸Ｊ回りに回転されると、ファン部材３０が有する複数のフィン３１によって、蛍光体ホイール１０の側方（遠心方向）に風が送られる。このような風を冷やして第２筐体３０２内の温度を下げるために、ヒートシンク３１４、３１５は、蛍光体ホイール１０の側方に配置されるとよい。
　第２筐体３０２の側方には、冷却ファン３０４ａ、３０４ｂが設けられており、この冷却ファン３０４ａ、３０４ｂは、ヒートシンク３１４、３１５にそれぞれ風を送る。これにより、ヒートシンク３１４、３１５による熱交換効率が向上される。
　なお、投射型映像表示装置３００を小型化するために、第２筐体３０２はなるべく小さくされるほうがよい。そうすると、図１１に示されるように、蛍光体ホイール１０の蛍光体層４０（第１主面２１）と、第２筐体３０２の内面とを近づける必要がある。このため、蛍光体ホイール１０では、基板２０の第２主面２２にファン部材３０が配置される。そして、このようなファン部材３０の配置において、蛍光体層４０を効果的に冷却するために、基板２０に開口部２３が設けられている。
　［実施の形態２のまとめ］
　以上説明したように、投射型映像表示装置３００は、蛍光体ホイール１０と、蛍光体ホイール１０を回転させるモータ５０と、蛍光体層４０にレーザ光を照射する青色レーザダイオード１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃとを備える。また、投射型映像表示装置３００は、青色レーザダイオード１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃによって照射されたレーザ光に応じて蛍光体層４０から発せられる光を映像信号に基づいて変調する光変調素子３１２と、光変調素子３１２によって変調された光を投射する投射レンズ３１３とを備える。青色レーザダイオード１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃは、レーザ光源の一例である。
　このような投射型映像表示装置３００は、蛍光体ホイール１０が備える蛍光体層４０を効果的に冷却することができる。
　（全体のまとめ）
　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、実施の形態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の形態にも適用可能である。また、上記実施の形態１～２で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
　また、添付図面およ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。
　また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、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。
　本開示は、蛍光体ホイール、及び、蛍光体ホイールを備える投写型映像表示装置に適用可能である。
　１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ　蛍光体ホイール
　２０　基板
　２１　第１主面
　２２　第２主面
　２３、２７　開口部
　２３ａ、２５ａ、２６ａ、２７ａ　開口
　２４　主開口
　２５　第１開口部
　２６　第２開口部
　２８　切り起こし部
　２９　凹凸構造
　３０　ファン部材
　３１　フィン
　４０、４０ａ　蛍光体層
　４０ｇ　緑色蛍光体層
　４０ｒ　赤色蛍光体層
　５０　モータ
　１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、２０１ａ、２０１ｂ　青色レーザダイオード
　１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、２０２ａ、２０２ｂ　コリメートレンズ
　１０３、１０４、１０７、１０８、１１５、２０３、２０５、３０８、３０９　レンズ
　１０５、２０４　拡散板
　１０６　ダイクロイックミラー
　１１６　ロッドインテグレータ
　３００　投射型映像表示装置
　３０１　第１筐体
　３０２　第２筐体
　３０３　第３筐体
　３０４ａ、３０４ｂ　冷却ファン
　３１０、３１１　ミラー
　３１２　光変調素子
　３１３　投射レンズ
　３１４、３１５　ヒートシンク

Claims (8)

  1. 　第１主面、前記第１主面の反対側の第２主面、及び、開口部を有する基板と、
    　前記第１主面に設けられた蛍光体層と、
    　前記第２主面に設けられたフィンとを備え、
    　前記フィンは、前記蛍光体層よりも前記基板の中心寄りに位置し、
    　前記開口部は、前記蛍光体層と前記フィンとの間に位置する
    　蛍光体ホイール。
  2. 　前記基板は、円盤状であり、
    　前記蛍光体層は、前記基板の周方向に沿う形状であり、
    　前記蛍光体ホイールは、前記基板の中心を囲むように円環状に配置された複数の前記フィンを備え、
    　前記開口部は、複数の前記フィンを囲むように円環状に配置された複数の開口を含む
    　請求項１に記載の蛍光体ホイール。
  3. 　前記複数の開口のそれぞれは、前記基板の径方向に長い形状を有する
    　請求項２に記載の蛍光体ホイール。
  4. 　前記開口部は、第１開口部と、前記第１開口部の周囲を囲む第２開口部とを有し、
    　前記第１開口部に含まれる開口と、前記第２開口部に含まれる開口とは、前記基板の径方向において並ばない
    　請求項２または３に記載の蛍光体ホイール。
  5. 　前記蛍光体ホイールは、さらに、前記第２主面に立設された板材であって、前記開口部と前記蛍光体層との間に位置する板材を備える
    　請求項１～４のいずれか１項に記載の蛍光体ホイール。
  6. 　前記第２主面のうち、前記蛍光体層と重なる部分には、凹凸構造が設けられる
    　請求項１～５のいずれか１項に記載の蛍光体ホイール。
  7. 　前記フィンは、前記基板の回転に応じて当該フィンよりも外側に風を送る
    　請求項１～６のいずれか１項に記載の蛍光体ホイール。
  8. 　請求項１～７のいずれか１項に記載の蛍光体ホイールと、
    　前記蛍光体ホイールを回転させるモータと、
    　前記蛍光体層にレーザ光を照射するレーザ光源と、
    　前記レーザ光源によって照射されたレーザ光に応じて前記蛍光体層から発せられる光を映像信号に基づいて変調する光変調素子と、
    　前記光変調素子によって変調された光を投射する投射レンズとを備える
    　投射型映像表示装置。
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