(57)【要約】【課題】  蛍光体が塗布された円盤形状の冷却効率を向上し、蛍光体ユニットの小型化、静音化を可能にした投射型画像表示装置を提供すること。【解決手段】  固体光源と、前記固体光源の光を励起光とし光波長変換を行う蛍光体と、前記蛍光体を円環状に塗布した円盤状の基材と、前記基材を回転する駆動部材と、前記蛍光体及び前記基材へ冷却風を送る少なくとも１つ以上のファンと、を有する投射型画像表示装置において、前記ファンからの冷却風向は、前記基材の回転接線方向に対し対向する方向であることを特徴とする。【選択図】  図１
2020173371.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体光源と、
前記固体光源の光を励起光とし光波長変換を行う蛍光体と、
前記蛍光体を円環状に塗布した円盤状の基材と、
前記基材を回転する駆動部材と、
前記蛍光体及び前記基材へ冷却風を送る少なくとも１つ以上のファンと、
を有する投射型画像表示装置において、
前記ファンからの冷却風向は、前記基材の回転接線方向に対し対向する方向であることを特徴とする投射型画像表示装置。  
【請求項２】
前記ファンから前記蛍光体へ風向を定める導風口を少なくとも２つ以上有し、前記導風口からの冷却風向は、前記基材の回転接線方向に対し反対方向であることを特徴とする請求項１に記載の投射型画像表示装置。
【請求項３】
前記導風口において、第１の導風口と第２の導風口からの風向は平行であり互いに逆向きであることを特徴とする請求項２に記載の投射型画像表示装置。
【請求項４】
前記導風口において、第１の導風口と第２の導風口からの風向は垂直であることを特徴とする請求項２に記載の投射型画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投射型画像表示装置に関し、特に蛍光体ユニットの冷却に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体光源を用いたプロジェクタにおいて、高輝度化のため光源の出力が増加することに伴い、固体光源の波長を励起光として前記波長帯域とは別の波長帯域に蛍光発光する蛍光体への入力エネルギーも増加する。そのことで、蛍光変換されなかったエネルギーの一部が発熱するため、蛍光体の発熱量も増加し、冷却を必要とする。このことより更なる蛍光体への冷却能力の向上のため、蛍光体が塗布された円盤状基材の厚肉化や、前記基材の大径化、回転数の上昇、特殊な冷却ダクトが必要となる。
【０００３】
特許文献１には、蛍光体が塗布された円盤形状の面振れと冷却の両立のために特殊なダクトを設けて冷却する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１８１３０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の特許文献１に開示された従来技術では、冷却能力を上げようとした場合、蛍光体が塗布された円盤形状の径の大型化や回転数の上昇をする必要があり、更に蛍光体面振れ量が大きくなるといった課題が生じる。また、蛍光体ユニットの大型化や騒音が大きくなるといった課題も生じる。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、蛍光体が塗布された円盤形状の冷却効率を向上し、蛍光体ユニットの小型化、静音化を可能にした投射型画像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明に係る投射型画像表示装置は、
固体光源と、
前記固体光源の光を励起光とし光波長変換を行う蛍光体と、
前記蛍光体を円環状に塗布した円盤状の基材と、
前記基材を回転する駆動部材と、
前記蛍光体及び前記基材へ冷却風を送る少なくとも１つ以上のファンと、
を有する投射型画像表示装置において、
前記ファンからの冷却風向は、前記基材の回転接線方向に対し対向する方向であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、蛍光体が塗布された円盤形状の冷却効率を向上し、蛍光体ユニットの小型化、静音化を可能にした投射型画像表示装置の提供を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】蛍光体ユニット１００の断面及び風向矢視図
【図２】蛍光体ユニット１００の構成図
【図３】蛍光体ユニット１００の概略斜視図
【図４】蛍光体ホイール１と冷却効果の概略図
【図５】光源ユニット８構成図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態にかかわる投射型画像表示装置としてのプロジェクタの蛍光体ユニットの断面図及び風向矢視図である。
【実施例１】
【００１１】
以下、図１、図２、図３を参照して、本発明の第１の実施例による、概略構成について説明する。
【００１２】
図１は蛍光体ユニット１００の断面及び風向矢視図であり、図２は蛍光体ユニット１００の構成図、図３は蛍光体ユニット１００の概略斜視図である。
【００１３】
蛍光体ユニット１００の基本構成は蛍光体ホイール１、モータ２、蛍光体冷却ダクト３、蛍光体冷却ダクトカバー部材４、第１のファン５、第２のファン６とからなる。蛍光体ホイール１は入射光に対して光の波長を入射光とは異なる波長帯域に変換し、発光する蛍光体１１を円環上に塗布した円盤形状をしており、円盤形状の基材１２は高反射アルミ材を用いる。蛍光体冷却ダクト３はモータ２を保持する保持部３５、第１のファン５からの冷却風を蛍光体ホイール１へ送風するための第１の流入口３１と第１の流出口３２、第２のファン６からの冷却風を蛍光体ホイール１へ送風するための第２の流入口３３と第２の流出口３４を有する。また、蛍光体冷却ダクト３はアルミを用いた。蛍光体冷却ダクト３と蛍光体冷却ダクトカバー部材４は互いに締結し蛍光体ホイール１モータを包括したダクト形状をしたケースとなる。
【００１４】
次に図１、図４を参照して、本発明の第１の実施例による、冷却方法と効果について説明する。
【００１５】
図１は蛍光体ユニット１００の断面及び風向矢視図であり、図４は蛍光体ホイール１と冷却効果の詳細図である。
【００１６】
蛍光体ホイール１はモータ２に取り付けられることにより、モータ軸を中心に図１、図４の矢印１３１で示す回転方向へ回動駆動する。蛍光体冷却ダクト３の流入口３１に取り付けられたファン５によって冷却風が図１の矢印５１の向きに流れる。蛍光体ホイール１の回転によって、回転の接線方向（破線矢印１４１）へ速度が与えられた状態となり、対空気として考慮すると破線矢印１４１とは反対向きへ風速が与えられた状態、つまり破線矢印１５１の方向へ風が与えられた状態となる。このことから蛍光体ホイール１の回転による破線矢印１５１の方向への風速とファン５による冷却風矢印５１の方向への風速が合わさり、蛍光体ホイール１が回転方向矢印１３１に対して反転する時より冷却能力を向上することができる。
【００１７】
ファン５からの冷却風は蛍光体ホイール１の平面に沿うように水平な方向から流れるため、蛍光体ホイール１の回転に伴い冷却風と蛍光体ホイールの接線方向への回転力とが衝突し合う形となる。このことより、蛍光体ホイール１とファン５からの冷却風との熱交換を制約している境界層を破壊し、より熱伝達しやすい構成となり、蛍光体ホイール１の冷却能力を向上することができる。
【００１８】
蛍光体ホイール１は回転駆動しているので、ファン５による流入口３１から流出口３２への第１の流路範囲においては効果が高いが、蛍光体ホイールが１８０°回転した位置での冷却能力は落ちてしまう。そのため、蛍光体ホイールが１８０°回転した位置に対しても、冷却能力を向上させるため、ファン６を有し、第２の流入口３３、第２の流出口３４よって第２の流路を構成する。このことよりファン６からの冷却風を矢印６１の向きに流すことができ、蛍光体ホイールが１８０°回転した位置でも蛍光体ホイール１の回転による破線矢印１５２の方向への風速とファン６による冷却風矢印６１の方向への風速が合わさり、更に冷却能力を向上できる。
【００１９】
蛍光体１１には図５に示す複数の固体光源８１からの光が入射し、スポット７で複数の固体光源８１の光が集光して結像する。スポット７の位置は蛍光体１１上であり、流入口３１から流出口３２までの線上に存在し、蛍光体ホイール１の回転接線方向が流入口３１から流出口３２までの線と平行になる位置に存在する。このことで蛍光体ホイール１の回転による風速とファン５による冷却風の風速の最も効率の良い位置にスポット７を配置でき、スポット７で発生する局所的な温度上昇を抑制することができる。
【００２０】
蛍光体冷却ダクト３及び蛍光体冷却ダクトカバー部材４はアルミ材を用いたことにより、蛍光体ユニット１００内の空気は外気との熱交換が効率よく行われ、蛍光体ユニット１００内の温度を放熱してくれることにより蛍光体ホイール１自体の冷却を助長する効果も有する。
【００２１】
次に、図５の光源ユニット構成図を用いて、投射型画像表示装置の蛍光体ユニットを含む光源ユニットとして本実施例の光学構成について説明する。
【００２２】
光源ユニットは固体光源８１、コリメータレンズ８２、複数のミラーからなるアレイ素子であるミラーアレイ８３、平面ミラー８４、凹レンズ８５、レンズアレイ８６、ダイクロイックミラー８７、集光レンズ８８、蛍光体１１からなる。
【００２３】
固体光源８１は青色レーザーダイオードである。レーザーダイオードから射出された光束は、発散光束であり、直後に配置されたコリメータレンズ８２によって平行光束となる。コリメータレンズ８２射出後のレーザー光束はミラーアレイ８３によって反射・集光される。
【００２４】
ミラーアレイ８３によって反射されたレーザー光束は集光しながら平面ミラー８４によって反射され、凹レンズ８５に入射する。凹レンズ８５は平行光束としてレーザー光束を射出する。凹レンズ８５を射出した平行光束は、レンズアレイ８６に入射する。レンズアレイ８６で分割光束にされた後、ダイクロイックミラー８７により反射されて集光レンズ８８に向かう。ダイクロイックミラー８７の表面にはレーザー光源波長は反射するが、蛍光光波長は透過する特性の膜がコーティングされている。ダイクロミラー８７反射後、集光レンズ８８は、分割光束を集光・重畳して蛍光体１１上に均一にレーザー光源スポット７を形成する。蛍光体１１に入射した青色レーザー光は、赤、緑のスペクトルを主とする蛍光光に変換される。
【００２５】
蛍光体ホイール１は蛍光体１１を円環上に円盤状の基材１２としての高反射アルミ上に塗布されて形成されており、レーザー光から蛍光変換された蛍光光は高反射アルミ面で集光レンズ８８へ向かって反射される。また、一部のレーザー光は蛍光変換されることなく光源波長のまま青光として高反射アルミ面で反射される。反射された赤、緑、青の３原色で構成される白色光束が再び集光レンズ８８によって集光、平行光化され照明光学系（図中不記載）に向かう。
【００２６】
実施例において、ファン５とファン６を用いたが、第１の流入口３１と第２の流入口３３を有していれば、ファン１個を使用した構成でもその要旨の範囲である。
【００２７】
また、第１の流路と第２の流路を対向した位置に配置したが、回転の接線方向に対して対向するように水平に流路を設ける構成でもその要旨の範囲であり、流路も３つ以上設けても良い。
【００２８】
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。
【符号の説明】
【００２９】
１  蛍光体ホイール、１１  蛍光体、１２  円盤形状の基材、
１３１  蛍光体回転方向（第１の流路）、１３２：蛍光体回転方向（第２の流路）、
２  モータ、３  蛍光体冷却ダクト、３１  第１の流入口、
３２  第１の流出口、３３  第２の流入口、３４  第２の流出口、
３５  保持部、４  蛍光体冷却ダクトカバー部材、５  第１のファン、
５１  第１の冷却風向（第１の流路）、６  第２のファン、
６１  第２の冷却風向（第２の流路）、７  スポット、８  光源ユニット、
８１  固体光源、１００  蛍光体ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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