WO2018150839A1 - 光学ユニット及びこれを用いた光源装置、投射型表示装置 - Google Patents

光学ユニット及びこれを用いた光源装置、投射型表示装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2018150839A1
WO2018150839A1 PCT/JP2018/002292 JP2018002292W WO2018150839A1 WO 2018150839 A1 WO2018150839 A1 WO 2018150839A1 JP 2018002292 W JP2018002292 W JP 2018002292W WO 2018150839 A1 WO2018150839 A1 WO 2018150839A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fluorescent layer
substrate
optical unit
adhesive
fixed
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/002292
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
英司 竹内
Original Assignee
キヤノン株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by キヤノン株式会社 filed Critical キヤノン株式会社
Publication of WO2018150839A1 publication Critical patent/WO2018150839A1/ja
Priority to US16/511,118 priority Critical patent/US20190339604A1/en

Links

Images

Classifications

    • 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
    • G03B21/20—Lamp housings
    • G03B21/2006—Lamp housings characterised by the light source
    • G03B21/2033—LED or laser light sources
    • G03B21/204—LED or laser light sources using secondary light emission, e.g. luminescence or fluorescence
    • 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
    • G03B21/20—Lamp housings
    • G03B21/2006—Lamp housings characterised by the light source
    • G03B21/2033—LED or laser light sources
    • 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
    • F21V7/00—Reflectors for light sources
    • F21V7/22—Reflectors for light sources characterised by materials, surface treatments or coatings, e.g. dichroic reflectors
    • 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
    • F21V7/00—Reflectors for light sources
    • F21V7/22—Reflectors for light sources characterised by materials, surface treatments or coatings, e.g. dichroic reflectors
    • F21V7/24—Reflectors for light sources characterised by materials, surface treatments or coatings, e.g. dichroic reflectors characterised by the material
    • F21V7/26—Reflectors for light sources characterised by materials, surface treatments or coatings, e.g. dichroic reflectors characterised by the material the material comprising photoluminescent substances
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/14—Beam splitting or combining systems operating by reflection only
    • G02B27/141—Beam splitting or combining systems operating by reflection only using dichroic mirrors

Definitions

  • the present invention relates to an optical unit having a fluorescent layer, a light source device using the same, and a projection type display device.
  • Patent Document 1 discloses a light emitting plate formed by adhering a fluorescent layer (phosphor-containing layer) on a reflecting plate.
  • the fluorescent layer (phosphor-containing layer) is bonded to the reflecting plate over the entire surface. Since the coefficients of thermal expansion of the fluorescent layer and the reflective plate are different from each other, in the configuration of Patent Document 1, a force may be applied from the reflective plate to the fluorescent layer according to the temperature change, and the fluorescent layer may be degraded.
  • an object of this invention is to provide the optical unit which can suppress deterioration of a fluorescent layer rather than before, a light source device, and a projection type display apparatus.
  • An optical unit includes a substrate and a fluorescent layer provided on the substrate, and the fluorescent layer is not fixed to the substrate, and a fixing portion fixed to the substrate.
  • the substrate is provided with a recess having an air gap and an adhesive inside, and the fixing portion corresponds to a region of the fluorescent layer in which the adhesive is provided. It is a part.
  • a light source device includes an excitation light source and the optical unit.
  • a projection type display apparatus comprising: the light source device; an illumination optical system for illuminating a light modulation element using light from the light source device; and illumination light from the illumination optical system. And color separation / combination optics for color separation and color combination.
  • an optical unit capable of suppressing the deterioration of the fluorescent layer more than ever.
  • FIG. 1 is an explanatory view of an optical unit (phosphor wheel 110) in the present embodiment.
  • FIG. 1 (a) is a cross-sectional view of the phosphor wheel 110
  • FIG. 1 (b) is a plan view (a view from above) of the phosphor wheel 110, respectively.
  • FIG. 1 (a) corresponds to a cross section taken along the line AA 'in FIG. 1 (b).
  • the phosphor wheel 110 is configured to include the phosphor layer 101 and the reflection plate 102 (substrate).
  • the phosphor wheel 110 wavelength-converts excitation light from a solid light source (excitation light source) such as a laser diode and outputs fluorescent light, and is used as a light source such as a projector (projection type display device).
  • the fluorescent layer 101 is a fluorescent substance or a fluorescent substance-containing substance (a mixture containing a fluorescent substance and a binder), but is not limited thereto, and it is another layer as long as it is a layer containing at least a fluorescent substance. It is also good.
  • At least a part of one surface (lower surface) of the fluorescent layer 101 is bonded and fixed to one surface (upper surface) of the reflecting plate 102. This is because when light enters the fluorescent layer 101, the fluorescent layer 101 generates heat and becomes high temperature, and the intensity of light emitted from the fluorescent layer 101 may decrease. That is, by adhering at least a part of one surface of the fluorescent layer 101 to the reflecting plate 102, it is necessary to dissipate heat from the fluorescent layer 101 to the reflecting plate 102.
  • the shaft 106 is attached to the reflecting plate 102 on the side opposite to the bonding surface with the fluorescent layer 101.
  • the shaft 106 can rotate the fluorescent layer 101 and the reflecting plate 102 by rotating about the rotation axis 103 (predetermined axis).
  • the shaft 106 may not be provided.
  • the fixed portion 104 and the non-fixed portion 105 are provided between the fluorescent layer 101 and the reflection plate 102.
  • the fluorescent layer 101 and the reflecting plate 102 are fixed to each other in the fixed portion 104, but are not fixed to each other in the non-fixed portion 105. That is, the fluorescent layer 101 is not fixed to the reflecting plate 102 over the entire surface (lower surface), but with the reflecting plate 102 (only in the fixed portion 104) on a part of the surface (a part of the lower surface). It is stuck.
  • the fixing portion 104 of the fluorescent layer 101 is provided in a region including the rotation axis 103 (the center of the reflective plate 102), but is not limited to this.
  • the term “adhesion” refers to the state of being adhered by an adhesive (adhesion state), the state of adhesion by an adhesive (adhesion state), or the state of direct bonding between atoms (atoms) Although it means bonding state etc., it is not limited to these.
  • the fluorescent layer 101 is held by adsorption (adsorption portion) by setting a penetrating hole for intake near the center of the reflection plate 102 and reducing the air pressure on the back surface of the reflection plate 102 (in an adsorption state) It is also possible. In this case, the fluorescent layer and the reflection plate are not fixed to each other outside the adsorption portion.
  • the fluorescent layer 101 and the reflecting plate 102 are close to each other.
  • the proximity means a state in which at least a part of the fluorescent layer 101 and the reflection plate 102 are in contact, or a state in which they are disposed close to each other without being in contact with each other. Not limited to these.
  • the light 107 (excitation light) is made incident only on the non-fixed portion 105 of the phosphor wheel 110 (not made incident on the fixed portion 104).
  • a part of the light 107 incident on the phosphor wheel 110 is converted in wavelength by the fluorescent layer 101 and emitted to the upper side of FIG.
  • the reflector 102 can increase the light emitted from the phosphor wheel 110.
  • the light 107 may be made incident on both the non-fixed portion 105 and the fixed portion 104 or may be made incident only on the fixed portion 104.
  • the light 107 incident on the fluorescent layer 101 generates heat.
  • heat dissipation from the fluorescent layer 101 to the reflecting plate 102 is mainly performed via the fixing portion 104.
  • the non-fixed portion 105 if the fluorescent layer 101 and the reflection plate 102 are physically in contact with each other, the heat is released even through the non-fixed portion 105.
  • Such heat radiation can suppress the temperature rise of the fluorescent layer 101, and as a result, it is possible to suppress the decrease in the emission intensity of the fluorescent layer 101.
  • a compressive or tensile force can be exerted on the fluorescent layer 101 from the reflector plate 102.
  • An increase or decrease in temperature may increase or decrease such a force.
  • the force in the fixed portion 104 changes. It can occur. As described above, the magnitude of the force at the fixing portion 104 may change according to the increase or decrease of the temperature (temperature fluctuation).
  • the non-fixed portion 105 the force that can be exerted on the fluorescent layer 101 from the reflection plate 102 is weaker than in the fixed state (fixed portion 104). Also, the temperature increase or decrease may cause the fluorescent layer 101 and the reflector 102 to move separately from each other. For this reason, in the non-fixed portion 105, the change in the force exerted from the reflective plate 102 to the fluorescent layer 101 is smaller than that in the case where it is fixed. Therefore, the non-fixed portion 105 is provided as in the present embodiment as compared to the case where the entire surface (lower surface) of the fluorescent layer 101 is fixed (when the entire surface of the fluorescent layer 101 is the fixed portion). The deterioration of the fluorescent layer 101 is suppressed.
  • the reason for providing the fixing portion 104 will be described. Even if the fixing portion 104 is not provided between the fluorescent layer 101 and the reflective plate 102 in FIG. 1, the fluorescent layer 101 and the reflective plate 102 are mutually separated by the frictional force between the fluorescent layer 101 and the reflective plate 102. It may rotate without shifting its position or phase. However, if the fixed portion 104 is not provided between the fluorescent layer 101 and the reflecting plate 102, the position and the phase between the fluorescent layer 101 and the reflecting plate 102 are easily shifted from each other when the rotation of the reflecting plate 102 is fast.
  • the fixed portion 104 is not provided between the fluorescent layer 101 and the reflective plate 102, the fluorescent layer 101 is not held in contact with the reflective plate 102 depending on the relationship between the direction of the rotation axis 103 and the direction of gravity. , May fall. As described above, it is necessary to provide the fixing portion 104 in order to make it difficult to cause a shift in position or phase between the fluorescent layer 101 and the reflection plate 102.
  • the force of the leaf spring may increase the frictional force between the fluorescent layer and the reflector.
  • the phosphor wheel 110 is increased in size as compared with a configuration in which the fluorescent layer and the reflective plate are fixed using an adhesive or the like.
  • an adhesive having a thickness of several micrometers can bond the fluorescent layer and the reflector, but the friction force obtained by a plate spring of the same thickness is relatively small, and the fluorescent layer and the reflector can be reliably made. It is difficult to stick.
  • the configuration of the present embodiment provided with the fixing portion by the adhesive or the like it is easy to suppress the positional deviation between the fluorescent layer and the reflection plate while keeping the phosphor wheel compact.
  • the fixing portion of the fluorescent layer is provided only in the vicinity of the rotation axis of the reflecting plate, when the temperature rises, the reflecting plate thermally expands from the rotation axis to the outside, and the fluorescent layer thermally expands from the fixing portion to the outside.
  • the force applied to the fluorescent layer from the reflection plate is larger on the inner side (rotational shaft side) of the fixing portion than on the outer side of the fixing portion, so it is preferable to make the region of the fixing portion as narrow as possible near the rotation axis .
  • the area of the fixing portion is narrow, the fixing between the phosphor layer and the reflector may be insufficient, and when the phosphor wheel is rotated, a torque is generated and the phosphor layer may be peeled off. From such a point of view, it is preferable that the area of the fixing portion be wider.
  • the present embodiment does not limit the size of the area of the fixing portion.
  • fixed part exists in the rotation axis vicinity, this embodiment is not limited to this.
  • the planar shape of the fixing portion in the plane perpendicular to the rotation axis may be any shape such as a circle, a polygon, a figure surrounded by a straight line or a curve, or a plurality of these figures.
  • the reflector is wider than the fluorescent layer in FIG. 1 (b)
  • the fluorescent layer may be wider than the reflector, or the fluorescent layer and the reflector may be the same size. Absent.
  • the fluorescent layer and the reflective plate may not be in close contact with each other in the non-fixed portion due to warping of the fluorescent layer or the reflective plate, but the fluorescent layer and the reflective plate are elastic bodies such as leaf springs and clips from the outer periphery Adhesion can be improved by sandwiching.
  • the pressure of the leaf spring or the clip can be appropriately adjusted to suppress the deterioration of the fluorescent layer due to the pressure.
  • the phosphor layer 101 a single crystal of phosphor, a polycrystal of phosphor, a mixture in which powder of phosphor is dispersed in resin or glass (phosphor-containing body), or the like can be used.
  • a material of the fluorescent layer 101 for example, YAG (Y 3 Al 5 O 12 : Ce) doped with Ce can be used, but it is not limited to this, and a phosphor for converting the wavelength of light is used. If there is, other materials may be used.
  • a metal such as aluminum can be used.
  • the surface of the reflecting plate 102 may be coated with a material having high reflectance. However, in the present embodiment, the material and the reflectance of the reflecting plate 102 are not limited.
  • the adhesive an epoxy-based adhesive, a silicon-based adhesive or the like can be used, but it is not limited to these.
  • the material of the shaft 106 may be metal such as aluminum, but is not limited thereto.
  • the thermal expansion coefficient is about 7 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C.
  • the coefficient of thermal expansion is about 23 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C. If the temperature rises, the volume of aluminum as the reflecting plate 102 changes in volume more than the volume of YAG as the fluorescent layer 101.
  • these thermal expansion coefficients are an example, and are not limited in this embodiment.
  • a phosphor wheel (optical unit) capable of suppressing the deterioration of the fluorescent layer.
  • FIG. 2 is an explanatory view of an optical unit (phosphor wheel 110 a) in the present embodiment.
  • 2 (a) is a cross-sectional view of the phosphor wheel 110a
  • FIG. 2 (b) is a top view
  • FIG. 2 (c) is a plan view along line BB 'in FIG. 2 (a).
  • a groove (concave portion) 108 is formed in the reflection plate 102a.
  • An adhesive 109 is provided inside the groove 108 and fixes the fluorescent layer 101 and the reflection plate 102 a. If the groove 108 is not formed in the reflection plate 102 a, a gap may be generated between the fluorescent layer 101 and the reflection plate 102 a in the non-fixed portion 105 due to the thickness of the adhesive 109.
  • the fluorescent layer 101 and the reflection plate 102 a can be easily adhered to each other in the non-fixed portion 105. By bringing the fluorescent layer 101 and the reflecting plate 102 a into close contact with each other, heat can be more efficiently dissipated from the fluorescent layer 101 to the reflecting plate 102 a.
  • an air gap 119 is provided inside the groove 108.
  • the adhesive 109 By putting the adhesive 109 so that the air gap 119 remains inside the groove 108, the adhesive 109 is unlikely to stick out, and the fluorescent layer 101 and the reflection plate 102a easily adhere to each other in the non-sticking portion 105.
  • the shapes of the groove 108, the adhesive 109, and the air gap 119 are not limited, and may have any shape.
  • the grooves 108 and the adhesive 109 are both shown as rectangular, but this embodiment is limited thereto. It is not a thing. In the cross-sectional view of FIG.
  • the shape may be surrounded by straight lines or curves, or in the plan view of FIG. 2C, the shape may be surrounded by straight lines or curves.
  • the width of the adhesive 109 when the width of the adhesive 109 is narrower than the width of the groove 108 and the adhesive 109 is present only in a partial area including the rotation axis 103 in the groove 108, the width of the groove 108.
  • the fixed portion 104 is narrower than the entire fixed portion, and the non-fixed portion 105 is wider.
  • the fixing portion 104 is a part of the fluorescent layer 101 corresponding to the area where the adhesive 109 is provided. Further, in the present embodiment, the groove 108 is wider than the adhesive 109 in the direction parallel to the contact surface with the fluorescent layer 101.
  • the fluorescent layer 101 is obtained by cutting YAG (Y 3 Al 5 O 12 ) grown as a single crystal into a disk shape. It is also possible to make the plane of the disc the cleavage plane of the crystal.
  • the reflecting plate 102 a aluminum processed into a disk shape having a groove 108 is used.
  • An epoxy-based adhesive 109 is applied to the central portion of the groove 108 of the reflection plate 102 a (a part of the inside of the groove 108 including the rotation shaft 103). At this time, the volume of the adhesive 109 is made smaller than the volume of the groove 108, and the height of the adhesive 109 is made higher than the depth of the groove 108 at the center of the groove 108. Subsequently, the disc-shaped fluorescent layer 101 is pressed from above, so that the fluorescent layer 101 and the reflective plate 102a are in close contact with each other outside the groove 108 of the reflective plate 102a. At this time, the adhesive 109 is uncured and is deformed by pushing the fluorescent layer 101. Therefore, it is possible to make a portion where the height of the adhesive 109 is about the same as the depth of the groove 108.
  • the fluorescent layer 101, the reflection plate 102a, and the adhesive 109 are heated to cure the adhesive.
  • the adhesive 109 By heat curing of the adhesive 109, a part of one surface (lower surface) of the fluorescent layer 101 and the reflection plate 102a are fixed to each other.
  • a method (ultraviolet curing) of irradiating and curing the adhesive 109 with ultraviolet light may be used instead of the method of heating and curing the adhesive 109.
  • FIG. 3 is an explanatory view of an optical unit (phosphor wheel 110b) in the present embodiment.
  • 3 (a) is a cross-sectional view of the phosphor wheel 110b
  • FIG. 3 (b) is a top view
  • FIG. 3 (c) is a plan view along line CC 'in FIG. 3 (a).
  • the phosphor layer 101 has a plurality of phosphor layers (a first phosphor layer 101a and a second phosphor layer 101b) separated from each other.
  • the fixed portion 104 has a first fixed portion corresponding to the area of the adhesive 109a and a second fixed portion corresponding to the area of the adhesive 109b.
  • the groove (first recess) 108 a and the groove (second recess) 108 b are formed in the reflection plate 102 b, and the adhesive (first adhesive) 109 a is formed in the first recess.
  • An adhesive (second adhesive) 109 b is provided in the second recess.
  • the first fluorescent layer 101a is fixed to the reflection plate 102b in the first fixing portion (adhesive 109a).
  • the second fluorescent layer 101 b is fixed to the reflection plate 102 b in the second fixing portion (adhesive 109 b).
  • the first fixing portion is a portion corresponding to the area where the first adhesive is provided in the first fluorescent layer
  • the second fixing portion is the second fluorescence. It is a part corresponding to the area
  • the fluorescent layers 101 (the first fluorescent layer 101a and the second fluorescent layer 101b) separated into a plurality are fixed to one reflective plate 102b.
  • each fluorescent layer is fixed to the reflecting plate 102b at a part (fixed portion 104) of one surface of the respective fluorescent layer.
  • a portion other than the fixed portion 104 in the same surface of each fluorescent layer has a region (non-fixed portion 105) in contact (or proximity) with the reflective plate 102b without being fixed to the reflective plate 102b.
  • the deterioration of the fluorescent layer can be suppressed as compared with a structure in which the whole of one surface of each phosphor is fixed to the reflective plate.
  • the first fluorescent layer 101a and the second fluorescent layer 101b are separated from each other, but the present invention is limited thereto. is not.
  • the two fluorescent layers may be in contact with each other.
  • the fluorescent layer is separated into two fluorescent layers, but the present invention is not limited to this, and the fluorescent layers may be separated into three or more fluorescent layers.
  • the plurality of fluorescent layers have the same shape (semicircular shape as shown in FIG. 3B), but the present invention is not limited to this and has different shapes. It is also good.
  • the combined shape of the plurality of phosphors does not have to be circular, and may be another shape such as an annular shape.
  • FIG. 4 is an explanatory view of an optical unit (phosphor wheel 110c) in the present embodiment.
  • FIG. 4 (a) is a cross-sectional view of the phosphor wheel 110c
  • FIG. 4 (b) is a top view
  • FIG. 4 (c) is a plan view along line E-E 'in FIG. 4 (a).
  • FIG. 4 (a) corresponds to a cross section along line EE ′ in FIG. 4 (b).
  • the fluorescent layer 101c and the reflection plate 102c are fixed by a first adhesive 109c.
  • a holding member 112 is disposed on the reflecting plate 102c.
  • the reflecting plate 102c and the holding member 112 are fixed by a screw 113 (fixing member).
  • a hole 121 for fixing the screw 113 is formed in the reflection plate 102c.
  • the holding member 112 and the fluorescent layer 101c are fixed by a second adhesive 109d. That is, at least a part of the surface of the fluorescent layer 101c opposite to the one surface having the fixing portion 104 is fixed to the holding member 112 provided integrally with the reflecting plate 102c.
  • the through holes 111 are formed in the fluorescent layer 101c. By providing the through hole 111, the holding member 112 and the screw 113 can be disposed.
  • the fluorescent layer 101c is fixed to the reflecting plate 102c by the holding member 112, the screw 113, and the second adhesive 109d. With such a configuration, positional displacement of the fluorescent layer 101c can be further suppressed as compared with a configuration in which the fluorescent layer 101c is fixed to the reflection plate 102c using only the first adhesive 109c.
  • the hole 121 for fixing the screw 113 is formed in the reflection plate 102c. Further, the through holes 111 are formed in the fluorescent layer 101c. Similar to the manufacturing method described in the second embodiment, the fluorescent layer 101c and the reflection plate 102c are fixed by the first adhesive 109c. Next, the second adhesive 109 d is applied to the fluorescent layer 101 c. The thickness of the uncured second adhesive 109d is made thicker than the thickness of the second adhesive 109d shown in FIG. 4 (a). By pressing the holding member 112 against the reflection plate 102c, the second adhesive 109d is pressed by the holding member 112 and deformed.
  • FIG. 4 shows an example in which one through hole 111 is formed in one fluorescent layer 101c
  • a plurality of through holes may be formed in one fluorescent layer 101c.
  • the holding member 112, the screw 113 and the second adhesive 109d can be disposed for each through hole.
  • the plurality of through holes, the plurality of holding members, and the plurality of second adhesives do not have to have the same shape.
  • Each of the through hole, the holding member, and the second adhesive may have any shape.
  • a plurality of holding members 112, screws 113 and second adhesive 109d may be provided for one through hole. Even in this case, each of the through hole, the holding member, and the second adhesive can have any shape.
  • FIG. 5 is an explanatory view of an optical unit (phosphor wheel 110 d) in the present embodiment.
  • FIG. 5 (a) is a cross-sectional view of the phosphor wheel 110d
  • FIG. 5 (b) is a top view
  • FIG. 5 (c) is a plan view along line FF 'in FIG. 5 (a).
  • FIG. 5 (a) corresponds to a cross section along line GG ′ in FIG. 5 (b).
  • FIG. 5A a part of one surface (lower surface) of the fluorescent layer 101 is fixed to the reflection plate 102 by an adhesive 109.
  • the non-fixed portion 105 of the fluorescent layer 101 and the reflecting plate 102 are disposed close to each other without being in contact with each other (separate only by the air gap 123 between the fluorescent layer 101 and the reflecting plate 102) There is.
  • a part of the incident light passes through the air gap 123 and is reflected by the reflecting plate 102 It passes through the layer 101 and is emitted above the fluorescent layer 101.
  • FIG. 6 is a block diagram of the light source device 1 in the present embodiment.
  • 10a and 10b are laser light sources (solid light sources)
  • 11a and 11b are condensing lens systems
  • 12 is a dichroic mirror
  • 20 is a condenser lens system
  • 30 is a phosphor wheel (optical unit).
  • the phosphor wheel 30 has a phosphor layer, and corresponds to, for example, any one of the phosphor wheels 110 to 110 d in the embodiments described above.
  • the laser light source 10a emits blue light (B light).
  • the B light passes through the condenser lens system 11 a and is guided to the dichroic mirror 12.
  • the dichroic mirror 12 transmits B light. Therefore, the light flux from the laser light source 10 a passes through the dichroic mirror 12 and the condenser lens system 20 and is guided to the phosphor wheel 30.
  • a part of the B light incident on the phosphor wheel 30 is converted to yellow light (Y light) by the phosphor layer.
  • Y light includes red light (R light) and green light (G light).
  • the Y light passes through the condenser lens system 20 and is guided to the dichroic mirror 12.
  • the Y light is reflected by the dichroic mirror 12 and guided in the direction of the arrow 40 in FIG.
  • the laser light source 10 b emits blue light (B light).
  • the B light passes through the dichroic mirror 12 and is guided in the direction of the arrow 40.
  • the light guided in the direction of the arrow 40 contains Y light and B light, and the Y light contains R light and G light.
  • the light source device 1 can emit light including R light, G light, and B light.
  • the light source device 1 shown by FIG. 6 is only an example, and this embodiment is applicable also to the light source device of another structure.
  • a solid light source such as an LED can also be used.
  • the number of light sources and the arrangement of optical members such as lenses and mirrors can be arbitrarily set.
  • FIG. 7 is a block diagram of a projector 1000 (projection type display device) in the present embodiment.
  • a light modulation element of the projector 1000 a reflective liquid crystal panel is used.
  • 100 is a light source (corresponding to the light source device 1)
  • 200 is an illumination optical system
  • 300 is a color separation / combination optical system
  • 400 is a projection optical system.
  • the light source 100 emits light toward the illumination optical system 200.
  • the illumination optical system 200 illuminates a light modulation element described later using the light from the light source 100.
  • the color separation / combination optical system 300 performs color separation and color combination on the illumination light from the illumination optical system 200.
  • the projection optical system 400 projects the combined light from the color separation / combination optical system 300.
  • reference numerals 301R, 301G, and 301B respectively denote reflection type liquid crystals including red, green, and blue light modulation elements (reflection type liquid crystal panels for red, green, and blue). It is a panel unit.
  • Reference numerals 302R, 302G, and 302B denote wave plate units provided with red, green, and blue wave plates, respectively.
  • the light modulation elements included in each of the reflective liquid crystal panel units 301R, 301G, and 301B are reflective liquid crystal panels, but the present invention is not limited to this.
  • a transmissive liquid crystal panel may be used as the light modulation element. Regardless of the number of reflective liquid crystal panels, the present invention can be applied to any single-plate type or three-plate type projector.
  • each embodiment it is possible to provide an optical unit, a light source device, and a projector capable of suppressing the deterioration of the fluorescent layer.
  • a fluorescent layer is provided on a reflective plate (substrate) that reflects light, but the present invention is not limited to this.
  • fluorescent light may be provided on a transmissive plate (substrate) that transmits light.
  • a layer may be provided.
  • the non-fixed portion of the fluorescent layer is in contact with or close to the reflective plate, but is not limited thereto, and the non-fixed portion may be separated from the reflective plate .
  • Fluorescent layer 101 Fluorescent layer 102

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)

Abstract

【課題】蛍光層の劣化を抑制することが可能な光学ユニットを提供する。 【解決手段】光学ユニット（１１０）は、基板（１０２）と、基板（１０２）の上に設けられた蛍光層（１０１）とを有し、蛍光層（１０１）は、基板（１０２）に固着される固着部（１０４）と、基板（１０２）に固着されない非固着部（１０５）とを有し、基板（１０２）には内部に空隙（１１９）及び接着剤（１０９）がある凹部（１０８）が設けられており、固着部（１０４）は、蛍光層（１０１）のうち、接着剤（１０９）が設けられている領域に対応する一部である。

Description

光学ユニット及びこれを用いた光源装置、投射型表示装置
　本発明は、蛍光層を有する光学ユニット及びこれを用いた光源装置、投射型表示装置に関する。
　近年、レーザダイオードなどの固体光源からの励起光を蛍光層に照射して波長変換された蛍光光を光源として用いるプロジェクタが開発されている。特許文献１には、反射板の上に蛍光層（蛍光体含有層）を接着させて構成された発光板が開示されている。
特開２０１３－１２０７１３号公報
　しかしながら、特許文献１に開示された発光板では、蛍光層（蛍光体含有層）がその一面の全体において反射板に接着している。蛍光層と反射板との熱膨張率は互いに異なるため、特許文献１の構成では、温度の変動に応じて反射板から蛍光層に力が加わり、蛍光層が劣化する可能性がある。
　そこで本発明は、蛍光層の劣化を従来よりも抑制することが可能な光学ユニット、光源装置、および、投射型表示装置を提供することを目的とする。
　本発明の一側面としての光学ユニットは、基板と、前記基板の上に設けられた蛍光層と、を有し、前記蛍光層は、前記基板に固着される固着部と、該基板に固着されない非固着部とを有し、前記基板には内部に空隙及び接着剤がある凹部が設けられており、前記固着部は、前記蛍光層のうち、前記接着剤が設けられている領域に対応する一部である。
　本発明の他の側面としての光源装置は、励起光源と、前記光学ユニットとを有する。
　本発明の他の側面としての投射型表示装置は、前記光源装置と、前記光源装置からの光を用いて光変調素子を照明する照明光学系と、前記照明光学系からの照明光に対して色分離および色合成を行う色分離合成光学系とを有する。
　本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施形態において説明される。
　本発明によれば、蛍光層の劣化を従来よりも抑制することが可能な光学ユニット、光源装置、および、投射型表示装置を提供することができる。
第１の実施形態における光学ユニットの説明図である。 第２の実施形態における光学ユニットの説明図である。 第３の実施形態における光学ユニットの説明図である。 第４の実施形態における光学ユニットの説明図である。 第５の実施形態における光学ユニットの説明図である。 第６の実施形態における光源装置の構成図である。 第７の実施形態におけるプロジェクタの構成図である。
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
　（第１の実施形態）
　まず、図１を参照して、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、本実施形態における光学ユニット（蛍光体ホイール１１０）の説明図である。図１（ａ）は蛍光体ホイール１１０の断面図、図１（ｂ）は蛍光体ホイール１１０の平面図（上から見た図）をそれぞれ示している。図１（ａ）は、図１（ｂ）中の線Ａ－Ａ’に沿った断面に相当する。
　蛍光体ホイール１１０は、蛍光層１０１と反射板１０２（基板）とを備えて構成される。蛍光体ホイール１１０は、レーザダイオードなどの固体光源（励起光源）からの励起光を波長変換して蛍光光を出力し、プロジェクタ（投射型表示装置）などの光源として用いられる。蛍光層１０１は、蛍光体または蛍光体含有体（蛍光体とバインダとを含む混合物）であるが、これらに限定されるものではなく、少なくとも蛍光体を含む層であれば他の構成であってもよい。
　蛍光層１０１の一面（下面）の少なくとも一部は、反射板１０２の一面（上面）と接着されて固定されている。これは、蛍光層１０１に光が入射すると蛍光層１０１が発熱して高温になり、蛍光層１０１から出射する光強度が低下する可能性があるためである。すなわち、蛍光層１０１の一面の少なくとも一部を反射板１０２に接着することにより、蛍光層１０１から反射板１０２に放熱させる必要がある。
　反射板１０２には、蛍光層１０１との接着面とは反対側の面において、シャフト１０６が取り付けられる。シャフト１０６は、回転軸１０３（所定の軸）を中心として回転することにより、蛍光層１０１および反射板１０２を回転させることができる。このように、蛍光層１０１と反射板１０２とを回転させることにより、蛍光層１０１の温度上昇を抑制することが可能である。なお、蛍光層１０１を回転させる必要がない場合には、シャフト１０６を設けなくてもよい。
　本実施形態において、蛍光層１０１と反射板１０２との間には、固着部１０４および非固着部１０５が設けられている。蛍光層１０１と反射板１０２は、固着部１０４において互いに固着しているが、非固着部１０５において互いに固着していない。すなわち、蛍光層１０１は、その一面（下面）の全体において反射板１０２と固着しているのではなく、その一面の一部（下面の一部）において（固着部１０４のみにおいて）反射板１０２と固着している。本実施形態において、蛍光層１０１の固着部１０４は、回転軸１０３（反射板１０２の中心）を含む領域に設けられているが、これに限定されるものではない。
　本実施形態において、固着とは、接着剤によって接着されている状態（接着状態）、粘着剤によって粘着されている状態（粘着状態）、または、原子間が直接的に結合している状態（原子結合状態）などを意味するが、これらに限定されるものではない。例えば、反射板１０２の中心付近に吸気のための貫通した穴を設け、反射板１０２の裏面の気圧を低下させることで、蛍光層１０１を吸着（吸着部）により保持する（吸着状態とする）ことも可能である。この場合、吸着部の外側では、蛍光層と反射板とは互いに固着されない。　　　
　
　非固着部１０５において、蛍光層１０１と反射板１０２は互いに近接している。本実施形態において、近接とは、蛍光層１０１と反射板１０２との少なくとも一部が接触している状態、または、これらが互いに接触することなく近い位置に配置されている状態などを意味するが、これらに限定されるものではない。
　本実施形態では、図１（ａ）中の矢印で示されるように、光１０７（励起光）を蛍光体ホイール１１０の非固着部１０５のみに入射させる（固着部１０４には入射させない）。蛍光体ホイール１１０に入射した光１０７の一部は、蛍光層１０１により波長が変換され、図１（ａ）の上側へ出射される。反射板１０２により、蛍光体ホイール１１０から出射される光を増加させることができる。なお本実施形態において、光１０７を非固着部１０５と固着部１０４との両方に入射させ、または、固着部１０４のみに入射させてもよい。　　　
　
　蛍光層１０１へ入射した光１０７により、蛍光層１０１は発熱する。本実施形態において、蛍光層１０１から反射板１０２への放熱は、主に固着部１０４を介して行われる。ただし、非固着部１０５においても蛍光層１０１と反射板１０２とが物理的に接していれば、非固着部１０５を介しても放熱が行われる。このような放熱により、蛍光層１０１の温度上昇を抑制することができ、その結果、蛍光層１０１の発光強度の低下を抑制することが可能となる。
　続いて、本実施形態において、蛍光層１０１の劣化を抑制することが可能な理由を説明する。固着部１０４においては、反射板１０２から蛍光層１０１に対して、圧縮または引張の力を及ぼしうる。温度の上昇または低下によって、このような力が増加または減少することがある。蛍光層１０１および反射板１０２の温度が変動した場合、蛍光層１０１と反射板１０２との温度の変化量が同じでも、蛍光層１０１と反射板１０２との熱膨張率が互いに異なる場合には、固着部１０４における力に変化が生じうる。また、蛍光層１０１および反射板１０２の温度が変化した場合、温度の変化量が互いに異なる場合、蛍光層１０１と反射板１０２との熱膨張率が互いに同じでも、固着部１０４における力に変化が生じうる。以上のように、温度の上昇または低下（温度変動）に応じて固着部１０４における力の大きさが変わりうる。
　一方、非固着部１０５では、反射板１０２から蛍光層１０１へ及ぼしうる力が、固着されているより場合（固着部１０４）よりも弱い。また、温度の上昇または低下によって、蛍光層１０１と反射板１０２とが互いに別々に動き得る。このため、非固着部１０５においては、反射板１０２から蛍光層１０１へ及ぼす力の変化が、固着されているより場合よりも小さい。従って、蛍光層１０１の一面（下面）の全体を固着している場合（蛍光層１０１の一面の全体を固着部とする場合）と比較して、本実施形態のように非固着部１０５を設けた蛍光層１０１は、その劣化が抑制される。
　続いて、本実施形態において、固着部１０４を設ける理由を説明する。仮に、図１において、蛍光層１０１と反射板１０２との間に固着部１０４を設けなくても、蛍光層１０１と反射板１０２との間の摩擦力によって、蛍光層１０１と反射板１０２が互いに位置や位相をずらすことなく回転することがある。しかしながら、蛍光層１０１と反射板１０２との間に固着部１０４を設けないと、反射板１０２の回転が速い場合、蛍光層１０１と反射板１０２との間の位置や位相が互いにずれやすくなる。また、蛍光層１０１と反射板１０２との間に固着部１０４を設けないとすると、回転軸１０３の向きと重力の向きの関係によっては、蛍光層１０１が反射板１０２に接したまま保持されず、落下する可能性がある。このように、蛍光層１０１と反射板１０２との間の位置や位相のずれを生じにくくするために、固着部１０４を設けることが必要である。
　仮に、蛍光層に反射板との固着部を設ける代わりに、蛍光層を板バネにより上から下へ押さえる場合、板バネの力によって蛍光層と反射板との間の摩擦力が増加しうる。しかしながら、図１を参照して説明した本実施形態のように、接着剤などを用いて蛍光層と反射板とを固着した構成と比較すると、蛍光体ホイール１１０が大型化する。例えば、厚さが数マイクロメートル程度の接着剤は蛍光層と反射板とを固着しうるが、同じ厚さの板バネによって得られる摩擦力は比較的小さく、蛍光層と反射板とを確実に固着することは難しい。接着剤などによる固着部を備えた本実施形態の構成によれば、蛍光体ホイールを小型にしたまま、蛍光層と反射板との位置ずれを抑制しやすい。
　続いて、本実施形態における変形例を説明する。蛍光層の固着部を反射板の回転軸付近のみに設けると、温度の上昇時において、反射板は回転軸から外側に熱膨張し、蛍光層は固着部から外側へ熱膨張する。この場合、固着部の内側（回転軸側）は、固着部の外側よりも、反射板から蛍光層に加わる力が大きいため、固着部の領域はできるだけ回転軸付近の狭い領域とすることが好ましい。ただし、固着部の領域が狭いと、蛍光層と反射板との間の固着が不十分となることがあり、蛍光体ホイールを回転させた場合にトルクが生じて蛍光層が剥がれうる。このような観点からは、固着部の領域は広いほうが好ましい。ただし本実施形態は、固着部の領域の広さを限定するものではない。また、固着部の位置は、回転軸付近にあることが好ましいが、本実施形態はこれに限定されるものではない。
　回転軸に垂直な面における固着部の平面形状としては、円形、多角形、直線もしくは曲線に囲まれた図形、または、これらの複数の図形のように任意の形状を選択することができる。また、図１（ｂ）では反射板が蛍光層よりも広くなっているが、蛍光層が反射板よりも広くてもよく、または、蛍光層と反射板の広さが同じであっても構わない。
　蛍光層または反射板の反りなどにより、非固着部において、蛍光層と反射板とが十分に密着しないことがありうるが、蛍光層と反射板とを板バネやクリップなどの弾性体で外周から挟むことにより、密着性を向上させることができる。板バネやクリップの圧力は、この圧力による蛍光層の劣化を抑制するように適宜調整することが可能である。
　蛍光層１０１として、蛍光体の単結晶、蛍光体の多結晶、蛍光体の粉末を樹脂やガラス中に分散させた混合物（蛍光体含有体）などを用いることができる。蛍光層１０１の材料として、例えばＣｅをドープしたＹＡＧ（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ）を用いることができるが、これに限定されるものではなく、光の波長を変換するための蛍光体であれば他の材料を用いてもよい。反射板１０２としては、アルミニウムなどの金属を用いることができる。また、反射板１０２の表面に反射率の高い材料をコーティングしてもよい。ただし本実施形態において、反射板１０２の材料および反射率はそれぞれ限定されるものではない。接着剤としては、エポキシ系接着剤やシリコン系接着剤などを用いることができるが、これらに限定されるものではない。シャフト１０６の材料としては、アルミニウムなどの金属を用いることができるが、これに限定されるものではない。
　蛍光層１０１がＹＡＧの場合、熱膨張率は７×１０－６／℃程度である。反射板１０２がアルミニウムの場合、熱膨張率は２３×１０－６／℃程度である。同じ温度の上昇であれば、反射板１０２であるアルミニウムの方が蛍光層１０１であるＹＡＧよりも大きく体積変化する。ただし、これらの熱膨張率は一例であって、本実施形態において限定されるものではない。
　本実施形態によれば、蛍光層の劣化を抑制することが可能な蛍光体ホイール（光学ユニット）を提供することができる。
　（第２の実施形態）
　次に、図２を参照して、本発明の第２の実施形態について説明する。図２は、本実施形態における光学ユニット（蛍光体ホイール１１０ａ）の説明図である。図２（ａ）は蛍光体ホイール１１０ａの断面図、図２（ｂ）は上面図、図２（ｃ）は図２（ａ）中の線Ｂ－Ｂ’に沿った平面図である。
　本実施形態の蛍光体ホイール１１０ａにおいて、反射板１０２ａには溝（凹部）１０８が形成されている。溝１０８の内部には、接着剤１０９があり、蛍光層１０１と反射板１０２ａとを固着している。仮に、反射板１０２ａに溝１０８が形成されていない場合、接着剤１０９の厚さにより、非固着部１０５において蛍光層１０１と反射板１０２ａとの間に隙間が生じ得る。一方、本実施形態の反射板１０２ａのように溝１０８が形成されている場合、非固着部１０５において蛍光層１０１と反射板１０２ａとを互いに密着させやすい。蛍光層１０１と反射板１０２ａとを互いに密着させることにより、蛍光層１０１から反射板１０２ａへより効率的に放熱させることができる。
　本実施形態において、溝１０８の内部には空隙１１９が設けられている。溝１０８の内部に空隙１１９が残るように接着剤１０９を入れることにより、接着剤１０９のはみ出しが生じにくく、非固着部１０５において蛍光層１０１と反射板１０２ａとを互いに密着させやすい。本実施形態において、溝１０８、接着剤１０９、および、空隙１１９のそれぞれの形状は限定されるものではなく、任意の形状を有することができる。例えば、図２（ａ）の断面図および図２（ｃ）の平面図に示されるように、溝１０８および接着剤１０９はいずれも矩形として示されているが、本実施形態はこれに限定されるものではない。図２（ａ）の断面図において直線または曲線に囲まれた形状とすることができ、また、図２（ｃ）の平面図において直線または曲線に囲まれた形状としてもよい。図２に示されるように、接着剤１０９の幅が溝１０８の幅よりも狭く接着剤１０９が溝１０８の内部のうち回転軸１０３を含む一部の領域のみに存在する場合、溝１０８の幅全体が固着されているよりも固着部１０４が狭く、非固着部１０５が広いということになる。
　本実施形態において、固着部１０４は、蛍光層１０１のうち、接着剤１０９が設けられている領域に対応する一部である。また本実施形態において、溝１０８は、蛍光層１０１との接触面と平行な方向において接着剤１０９よりも広い。
　続いて、蛍光体ホイール１１０ａの製造方法の一例を説明する。本実施形態において、蛍光層１０１は、単結晶として成長させたＹＡＧ（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）を円板形状に切り出して得られる。円板の平面を結晶のへき開面とすることも可能である。反射板１０２ａとしては、溝１０８を有する円板形状に加工したアルミニウムが用いられる。
　反射板１０２ａの溝１０８の中心部（溝１０８の内部のうち回転軸１０３を含む一部の領域）にエポキシ系の接着剤１０９を塗布する。このとき、溝１０８の容積よりも接着剤１０９の体積を小さくし、溝１０８の中心部では溝１０８の深さよりも接着剤１０９の高さを高くする。続いて、円板形状の蛍光層１０１を上から押しあてて、反射板１０２ａの溝１０８の外側で、蛍光層１０１と反射板１０２ａとが互いに密着するようにする。このとき、接着剤１０９は未硬化であり、蛍光層１０１を押しあてることにより変形する。従って、接着剤１０９の高さが、溝１０８の深さと同じ程度となる部分を作ることができる。
　続いて、蛍光層１０１と反射板１０２ａと接着剤１０９とを加熱し、接着剤を硬化させる。接着剤１０９の加熱硬化により、蛍光層１０１の一面（下面）の一部と反射板１０２ａとが互いに固着される。なお本実施形態において、接着剤１０９を加熱して硬化する方法に代えて、接着剤１０９に紫外線を照射して硬化する方法（紫外線硬化）を用いてもよい。
　（第３の実施形態）
　次に、図３を参照して、本発明の第３の実施形態について説明する。図３は、本実施形態における光学ユニット（蛍光体ホイール１１０ｂ）の説明図である。図３（ａ）は蛍光体ホイール１１０ｂの断面図、図３（ｂ）は上面図、図３（ｃ）は図３（ａ）中の線Ｃ－Ｃ’に沿った平面図である。
　図３に示されるように、本実施形態の蛍光体ホイール１１０ｂにおいて、蛍光層１０１は、互いに分離した複数の蛍光層（第１の蛍光層１０１ａ、第２の蛍光層１０１ｂ）を有する。固着部１０４は、接着剤１０９ａの領域に対応する第１の固着部と、接着剤１０９ｂの領域に対応する第２の固着部とを有する。本実施形態において、反射板１０２ｂには溝（第１の凹部）１０８ａおよび溝（第２の凹部）１０８ｂが形成されており、第１の凹部には接着剤（第１の接着剤）１０９ａが設けられ、第２の凹部には接着剤（第２の接着剤）１０９ｂが設けられている。第１の蛍光層１０１ａは、第１の固着部（接着剤１０９ａ）において、反射板１０２ｂに固着されている。第２の蛍光層１０１ｂは、第２の固着部（接着剤１０９ｂ）において、反射板１０２ｂに固着されている。本実施形態において、第１の固着部は、第１の蛍光層のうち、第１の接着剤が設けられている領域に対応する一部であり、第２の固着部は、第２の蛍光層のうち、第２の接着剤が設けられている領域に対応する一部である。
　このように本実施形態では、複数に分離された蛍光層１０１（第１の蛍光層１０１ａ、第２の蛍光層１０１ｂ）が１つの反射板１０２ｂに固着されている。また各蛍光層は、それぞれの蛍光層の一面の一部（固着部１０４）において反射板１０２ｂと固着されている。各蛍光層の同一面における固着部１０４以外の部分は、反射板１０２ｂと固着されない状態で反射板１０２ｂに接触（または近接）している領域（非固着部１０５）を有する。本実施形態によれば、各蛍光体の一面の全体が反射板と固着している構造と比較して、蛍光層の劣化を抑制することができる。
　本実施形態において、図３（ａ）、（ｂ）に示されるように、第１の蛍光層１０１ａと第２の蛍光層１０１ｂとの間を互いに分離しているが、これに限定されるものではない。２つの蛍光層を互いに接触（密着）させてもよい。また本実施形態において、蛍光層は２つの蛍光層に分離されているが、これに限定されるものではなく、蛍光層を３つ以上の蛍光層に分離してもよい。また本実施形態において、複数の蛍光層はそれぞれ同じ形状（図３（ｂ）に示されるような半円形状）を有するが、これに限定されるものではなく、互いに異なる形状を有していてもよい。また、複数の蛍光体を合わせた形状は、円形である必要はなく、環形などの他の形状であってもよい。
　（第４の実施形態）
　次に、図４を参照して、本発明の第４の実施形態について説明する。図４は、本実施形態における光学ユニット（蛍光体ホイール１１０ｃ）の説明図である。図４（ａ）は蛍光体ホイール１１０ｃの断面図、図４（ｂ）は上面図、図４（ｃ）は図４（ａ）中の線Ｅ－Ｅ’に沿った平面図である。図４（ａ）は、図４（ｂ）中の線Ｅ－Ｅ’に沿った断面に相当する。
　図４（ａ）に示されるように、蛍光層１０１ｃと反射板１０２ｃとは、第１の接着剤１０９ｃにより固着されている。反射板１０２ｃの上には保持部材１１２が配置されている。反射板１０２ｃと保持部材１１２とは、ねじ１１３（固定部材）により固定されている。反射板１０２ｃには、ねじ１１３を固定するための穴１２１が形成されている。保持部材１１２と蛍光層１０１ｃとは、第２の接着剤１０９ｄにより固着されている。すなわち、蛍光層１０１ｃのうち、固着部１０４を有する一面とは反対側の面の少なくとも一部は、反射板１０２ｃと一体的に設けられた保持部材１１２に固着されている。本実施形態において、蛍光層１０１ｃには貫通孔１１１が形成されている。貫通孔１１１が設けられていることにより、保持部材１１２、および、ねじ１１３を配置することができる。
　また本実施形態において、保持部材１１２と、ねじ１１３と、第２の接着剤１０９ｄとにより、蛍光層１０１ｃを反射板１０２ｃに固定している。このような構成により、第１の接着剤１０９ｃのみを用いて蛍光層１０１ｃを反射板１０２ｃに固着する構成と比較して、蛍光層１０１ｃの位置ずれをさらに抑制することができる。
　続いて、蛍光体ホイール１１０ｃの製造方法の一例を説明する。まず、反射板１０２ｃに、ねじ１１３を固定するための穴１２１を形成する。また、蛍光層１０１ｃに、貫通孔１１１を形成する。第２の実施形態で説明した製造方法と同様に、蛍光層１０１ｃと反射板１０２ｃとを第１の接着剤１０９ｃにより固着する。次に、蛍光層１０１ｃに第２の接着剤１０９ｄを塗布する。未硬化である第２の接着剤１０９ｄの厚さを、図４（ａ）に示される第２の接着剤１０９ｄの厚さよりも厚くしておく。保持部材１１２を反射板１０２ｃに押し当てることにより、第２の接着剤１０９ｄが保持部材１１２に押されて変形する。そして、ねじ１１３を締めることで、ねじ１１３から保持部材１１２に圧力が加わり、保持部材１１２から反射板１０２ｃへ圧力が伝えられる。ねじ１１３を固定した後に時間をおくことで、第２の接着剤１０９ｄの変形がおおよそ収まり、第２の接着剤１０９ｄから蛍光層１０１ｃへ加わる圧力が小さくなる。その後、第２の接着剤１０９ｄを硬化（加熱硬化または紫外線硬化）することにより、蛍光層１０１ｃと保持部材１１２とが互いに接着される。
　続いて、本実施形態の変形例を説明する。図４では、１つの蛍光層１０１ｃに１つの貫通孔１１１を形成する例を示しているが、１つの蛍光層１０１ｃに複数の貫通孔を形成してもよい。各々の貫通孔に対して、保持部材１１２とねじ１１３と第２の接着剤１０９ｄとを配置することができる。第２の接着剤１０９ｄの接着箇所を増やすことにより、蛍光層１０１ｃの位置ずれをさらに抑制することが可能となる。複数の貫通孔、複数の保持部材、および、複数の第２の接着剤は、それぞれ同じ形状を有している必要はない。貫通孔、保持部材、および、第２の接着剤のそれぞれは、任意の形状を有することができる。また、１つの貫通孔に対して、保持部材１１２とねじ１１３と第２の接着剤１０９ｄとをそれぞれ複数有していてもよい。この場合でも、貫通孔、保持部材、および、第２の接着剤のそれぞれは、任意の形状を有することができる。
　（第５の実施形態）
　次に、図５を参照して、本発明の第５の実施形態について説明する。図５は、本実施形態における光学ユニット（蛍光体ホイール１１０ｄ）の説明図である。図５（ａ）は蛍光体ホイール１１０ｄの断面図、図５（ｂ）は上面図、図５（ｃ）は図５（ａ）中の線Ｆ－Ｆ’に沿った平面図である。図５（ａ）は、図５（ｂ）中の線Ｇ－Ｇ’に沿った断面に相当する。
　図５（ａ）に示されるように、蛍光層１０１の一面（下面）の一部が、接着剤１０９により反射板１０２に固着されている。図５において、蛍光層１０１の非固着部１０５と反射板１０２とは、互いに接触することなく、互いに近接して（蛍光層１０１と反射板１０２との間の空隙１２３だけ離れて）配置されている。蛍光層１０１のうち非固着部１０５に対応する領域のみに図５（ａ）の上側から光を入射させた場合、入射光の一部は空隙１２３を通過して反射板１０２で反射し、蛍光層１０１を通過して蛍光層１０１の上側へ出射される。
　（第６の実施形態）
　次に、図６を参照して、本発明の第６の実施形態について説明する。図６は、本実施形態における光源装置１の構成図である。図６において、１０ａ、１０ｂはレーザ光源（固体光源）、１１ａ、１１ｂは集光レンズ系、１２はダイクロイックミラー、２０はコンデンサレンズ系、３０は蛍光体ホイール（光学ユニット）である。蛍光体ホイール３０は、蛍光層を有し、例えば、前述の各実施形態における蛍光体ホイール１１０～１１０ｄのいずれか一つに相当する。
　レーザ光源１０ａは青色光（Ｂ光）を出射する。Ｂ光は、集光レンズ系１１ａを通過してダイクロイックミラー１２へ導かれる。ダイクロイックミラー１２はＢ光を透過する。したがって、レーザ光源１０ａからの光束は、ダイクロイックミラー１２とコンデンサレンズ系２０とを通過し、蛍光体ホイール３０に導かれる。蛍光体ホイール３０に入射したＢ光の一部は、蛍光層により黄色光（Ｙ光）に変換される。Ｙ光には、赤色光（Ｒ光）と緑色光（Ｇ光）とが含まれる。Ｙ光は、コンデンサレンズ系２０を通過してダイクロイックミラー１２に導かれる。Ｙ光は、ダイクロイックミラー１２で反射し、図６中の矢印４０の方向へ導かれる。
　レーザ光源１０ｂは、青色光（Ｂ光）を出射する。Ｂ光は、ダイクロイックミラー１２を透過し、矢印４０の方向へ導かれる。矢印４０の方向に導かれる光は、Ｙ光とＢ光とを含み、Ｙ光にはＲ光とＧ光とが含まれている。このため光源装置１は、Ｒ光とＧ光とＢ光とを含む光を出射することが可能である。なお、図６に示される光源装置１は一例に過ぎず、本実施形態は他の構成の光源装置にも適用可能である。レーザ光源に代えて、ＬＥＤなどの固体光源を用いることもできる。また本実施形態において、光源の個数や、レンズやミラーなどの光学部材の配置などは任意に設定可能である。
　（第７の実施形態）
　次に、図７を参照して、本発明の第７の実施形態について説明する。図７は、本実施形態におけるプロジェクタ１０００（投射型表示装置）の構成図である。プロジェクタ１０００の光変調素子として、反射型液晶パネルが用いられている。図７において、１００は光源（光源装置１に相当）、２００は照明光学系、３００は色分離合成光学系、および、４００は投射光学系である。光源１００は、照明光学系２００に向けて光を出射する。照明光学系２００は、光源１００からの光を用いて後述の光変調素子を照明する。色分離合成光学系３００は、照明光学系２００からの照明光に対して色分離および色合成を行う。投射光学系４００は、色分離合成光学系３００からの合成光を投射する。
　色分離合成光学系３００において、３０１Ｒ、３０１Ｇ、３０１Ｂは、それぞれ、赤用、緑用、青用の光変調素子（赤用、緑用、青用の反射型液晶パネル）を備えた反射型液晶パネルユニットである。３０２Ｒ、３０２Ｇ、３０２Ｂは、それぞれ、赤用、緑用、青用の波長板を備えた波長板ユニットである。なお本実施形態において、反射型液晶パネルユニット３０１Ｒ、３０１Ｇ、３０１Ｂのそれぞれに含まれる光変調素子は反射型液晶パネルであるが、これに限定されるものではない。例えば、光変調素子として透過型液晶パネルを用いてもよい。反射型液晶パネルの数に関わらず、単板式や３板式などのいずれのプロジェクタにも適用可能である。　
　各実施例によれば、蛍光層の劣化を抑制することが可能な光学ユニット、光源装置、および、プロジェクタを提供することができる。
　以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
　例えば、各実施形態において、光を反射する反射板（基板）の上に蛍光層を設けているが、これに限定されるものではなく、例えば光を透過する透過板（基板）の上に蛍光層を設けてもよい。また各実施形態において、蛍光層の非固着部は、反射板に接触または近接しているが、これに限定されるものではなく、非固着部が反射板から離れている構成であってもよい。
１０１　蛍光層
１０２　反射板（基板）
１０４　固着部
１０５　非固着部
１０８　溝（凹部）
１０９　接着剤
１１０　蛍光体ホイール（光学ユニット）
１１９　空隙

Claims (16)

  1. 　基板と、
    　前記基板の上に設けられた蛍光層と、を有し、
    　前記蛍光層は、前記基板に固着される固着部と、該基板に固着されない非固着部と、を有し、
    　前記基板には内部に空隙及び接着剤がある凹部が設けられており、
    　前記固着部は、前記蛍光層のうち、前記接着剤が設けられている領域に対応する一部である、
    ことを特徴とする光学ユニット。
  2. 　前記固着部は、前記蛍光層の一面の一部のみに設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光学ユニット。
  3. 　前記基板は、前記蛍光層を介して入射した光を反射する反射板であることを特徴とする請求項１または２に記載の光学ユニット。
  4. 　前記基板は、前記蛍光層を介して入射した光を透過する透過板であることを特徴とする請求項１または２に記載の光学ユニット。
  5. 　前記基板および前記蛍光層は、所定の軸を中心として回転することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学ユニット。
  6. 　前記蛍光層の前記固着部は、前記所定の軸を含む領域に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の光学ユニット。
  7. 　前記蛍光層の前記非固着部の少なくとも一部は、前記基板と接触していることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光学ユニット。
  8. 　前記蛍光層の前記非固着部は、前記基板と接触していないことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光学ユニット。
  9. 　前記蛍光層は、第１の蛍光層と第２の蛍光層とを有し、
    　前記固着部は、前記第１の蛍光層の第１の固着部と、前記第２の蛍光層の第２の固着部と、を有し、
    　前記凹部は、第１の凹部と第２の凹部とを有し、
    　前記接着剤は、前記第１の凹部に設けられた第１の接着剤と前記第２の凹部に設けられた第２の接着剤とを有し、
    　前記第１の蛍光層は、前記第１の固着部において前記基板に固着され、
    　前記第２の蛍光層は、前記第２の固着部において前記基板に固着されており、
    　前記第１の固着部は、前記第１の蛍光層のうち、前記第１の接着剤が設けられている領域に対応する一部であり、
    　前記第２の固着部は、前記第２の蛍光層のうち、前記第２の接着剤が設けられている領域に対応する一部である、
    ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光学ユニット。
  10. 　前記蛍光層には貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光学ユニット。
  11. 　前記蛍光層のうち、前記固着部を有する一面とは反対側の面の少なくとも一部は、前記基板と一体的に設けられた保持部材に固着されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光学ユニット。
  12. 　前記凹部は、前記蛍光層との接触面と平行な方向において前記接着剤よりも広い、
    ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の光学ユニット。
  13. 　基板と、
    　前記基板の上に設けられた蛍光層と、を有し、
    　前記蛍光層は、前記基板に固着される固着部と、該基板に固着されない非固着部と、を有し、
    　励起光源からの励起光は前記蛍光層の前記非固着部に対応する領域に入射する、
    ことを特徴とする光学ユニット。
  14. 　励起光源と、
    　請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の光学ユニットと、を有することを特徴とする光源装置。
  15. 　前記励起光源は、前記励起光源からの励起光が前記蛍光層の前記非固着部に対応する領域に入射するように配置されていることを特徴とする請求項１４に記載の光源装置。
  16. 　請求項１４または１５に記載の光源装置と、
    　光変調素子と、
    　前記光源装置からの光を用いて前記光変調素子を照明する照明光学系と、
    　前記照明光学系からの照明光に対して色分離および色合成を行う色分離合成光学系と、を有することを特徴とする投射型表示装置。
PCT/JP2018/002292 2017-02-17 2018-01-25 光学ユニット及びこれを用いた光源装置、投射型表示装置 WO2018150839A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/511,118 US20190339604A1 (en) 2017-02-17 2019-07-15 Optical unit, light source apparatus, and projection type display apparatus

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-028519 2017-02-17
JP2017028519A JP2018132746A (ja) 2017-02-17 2017-02-17 光学ユニット及びこれ用いた光源装置、投射型表示装置

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US16/511,118 Continuation US20190339604A1 (en) 2017-02-17 2019-07-15 Optical unit, light source apparatus, and projection type display apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018150839A1 true WO2018150839A1 (ja) 2018-08-23

Family

ID=63169331

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2018/002292 WO2018150839A1 (ja) 2017-02-17 2018-01-25 光学ユニット及びこれを用いた光源装置、投射型表示装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20190339604A1 (ja)
JP (1) JP2018132746A (ja)
WO (1) WO2018150839A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7200673B2 (ja) * 2018-12-28 2023-01-10 セイコーエプソン株式会社 光源装置及びプロジェクター
JP2023013092A (ja) 2021-07-15 2023-01-26 セイコーエプソン株式会社 波長変換素子、光源装置、及びプロジェクター

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006163247A (ja) * 2004-12-10 2006-06-22 Minebea Co Ltd カラーホイールおよびカラーホイールを備えた分光装置
JP2006285088A (ja) * 2005-04-04 2006-10-19 Fujinon Corp カラーホイール
JP2011159555A (ja) * 2010-02-03 2011-08-18 Stanley Electric Co Ltd 光源装置および照明装置
JP2012068464A (ja) * 2010-09-24 2012-04-05 Casio Comput Co Ltd 蛍光発光装置及びプロジェクタ
JP2014525653A (ja) * 2011-08-27 2014-09-29 アポトロニクス コーポレイション リミテッド 投影システムおよびその発光デバイス
JP2015211034A (ja) * 2014-04-25 2015-11-24 台達電子工業股▲ふん▼有限公司Ｄｅｌｔａ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ｉｎｃ． 照明システムおよびその波長変換デバイス
JP2015215583A (ja) * 2013-11-08 2015-12-03 日本電気硝子株式会社 プロジェクター用蛍光ホイール及びプロジェクター用発光デバイス
WO2016075853A1 (ja) * 2014-11-12 2016-05-19 ソニー株式会社 光源装置、画像表示装置、及び光学ユニット
JP2016122160A (ja) * 2014-12-25 2016-07-07 日亜化学工業株式会社 光源装置及び光源装置を備えたプロジェクタ
WO2016181768A1 (ja) * 2015-05-14 2016-11-17 ソニー株式会社 蛍光体基板、光源装置および投射型表示装置
WO2016185860A1 (ja) * 2015-05-15 2016-11-24 ソニー株式会社 蛍光体基板、光源装置および投射型表示装置

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006163247A (ja) * 2004-12-10 2006-06-22 Minebea Co Ltd カラーホイールおよびカラーホイールを備えた分光装置
JP2006285088A (ja) * 2005-04-04 2006-10-19 Fujinon Corp カラーホイール
JP2011159555A (ja) * 2010-02-03 2011-08-18 Stanley Electric Co Ltd 光源装置および照明装置
JP2012068464A (ja) * 2010-09-24 2012-04-05 Casio Comput Co Ltd 蛍光発光装置及びプロジェクタ
JP2014525653A (ja) * 2011-08-27 2014-09-29 アポトロニクス コーポレイション リミテッド 投影システムおよびその発光デバイス
JP2015215583A (ja) * 2013-11-08 2015-12-03 日本電気硝子株式会社 プロジェクター用蛍光ホイール及びプロジェクター用発光デバイス
JP2015211034A (ja) * 2014-04-25 2015-11-24 台達電子工業股▲ふん▼有限公司Ｄｅｌｔａ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ｉｎｃ． 照明システムおよびその波長変換デバイス
WO2016075853A1 (ja) * 2014-11-12 2016-05-19 ソニー株式会社 光源装置、画像表示装置、及び光学ユニット
JP2016122160A (ja) * 2014-12-25 2016-07-07 日亜化学工業株式会社 光源装置及び光源装置を備えたプロジェクタ
WO2016181768A1 (ja) * 2015-05-14 2016-11-17 ソニー株式会社 蛍光体基板、光源装置および投射型表示装置
WO2016185860A1 (ja) * 2015-05-15 2016-11-24 ソニー株式会社 蛍光体基板、光源装置および投射型表示装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018132746A (ja) 2018-08-23
US20190339604A1 (en) 2019-11-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6934094B2 (ja) 光学変換器カラーホイール
JP6658074B2 (ja) 波長変換素子、光源装置及びプロジェクター
TWI461821B (zh) 色輪、其組裝方法及應用該色輪的光源
US11520218B2 (en) Projection apparatus and phosphor wheel thereof
WO2016056285A1 (ja) 蛍光体ホイール及び光源装置並びに投射型表示装置
JP6079295B2 (ja) 波長変換素子、波長変換素子の製造方法、光源装置およびプロジェクター
JP2017151199A (ja) 波長変換装置、照明装置、およびプロジェクター
CN111164509B (zh) 波长转换装置和投影式显示设备
US10711189B2 (en) Light source unit and projection display apparatus
JP7018442B2 (ja) クランプされた光コンバータを有する光変換デバイス
JP7207903B2 (ja) 光源装置およびこれを有する投射型表示装置
US20190079376A1 (en) Wavelength conversion element, light source device, and projector
WO2018070253A1 (ja) 画像表示装置及び光源装置
WO2018150839A1 (ja) 光学ユニット及びこれを用いた光源装置、投射型表示装置
JP6977285B2 (ja) 波長変換素子、光源装置およびプロジェクター
US11022871B2 (en) Wavelength conversion element, illuminator, and projector
JP2018025750A (ja) 蛍光体基板、蛍光体ホイール、光源装置、投写型映像表示装置、及び蛍光体基板の製造方法
WO2016121720A1 (ja) 波長変換部材及び画像形成装置
JP2013072942A (ja) 光源装置及びプロジェクター
JP2022108288A (ja) 波長変換ホイール、光源装置、および投影装置
JP2017151350A (ja) 波長変換装置、波長変換装置の製造方法、照明装置およびプロジェクター
JP6707867B2 (ja) 波長変換装置、照明装置、プロジェクター、および波長変換装置の製造方法
JP2017151157A (ja) 波長変換装置、照明装置およびプロジェクター
JP2020204634A (ja) 光源装置およびプロジェクター
WO2013175752A1 (ja) 波長変換部材、光学素子、発光装置、及び投影装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18754789

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18754789

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1