(57)【要約】  本発明は、生産性の向上と歩留まりの改善することのできる蛍光体ホイールを実現するもので、回転可能な基板（１１０１）上に蛍光体（１１０３）が設けられた蛍光体ホイールであって、前記蛍光体は、複数の小片から構成され、前記小片は、前記蛍光体が前記基板の回転軸を中心とする、リング形状、もしくは、リング形状の一部が切り欠かれた形状を成すように配列されている。
2017081885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な基板上に蛍光体が設けられた蛍光体ホイールであって、  前記蛍光体は、複数の小片から構成され、  前記小片は、略円板形状から一部を切り欠いた形状を有し、前記基板の回転軸の周りに設けられる蛍光体ホイール。
【請求項２】
請求項１記載の蛍光体ホイールにおいて、  前記複数の小片は、前記基板の回転軸の周りに配列される蛍光体ホイール。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の蛍光体ホイールにおいて、  前記小片の前記略円板形状のうち切り欠いた部分を埋めるように、他の前記小片が設けられる蛍光体ホイール。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の蛍光体ホイールにおいて、  前記小片の形状は、前記略円板形状と同じ円弧で切り欠いた形状である蛍光体ホイール。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の蛍光体ホイールにおいて、  前記小片の形状は、三日月形状である蛍光体ホイール。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の蛍光体ホイールにおいて、  前記小片は、異なる蛍光を発生する複数の種類からなる蛍光体ホイール。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の蛍光体ホイールにおいて、  前記小片は無機蛍光体であり、接着により前記基板に固定される蛍光体ホイール。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の蛍光体ホイールにおいて、  前記基板が透明基板であり、前記基板と前記蛍光体との間に前記蛍光体で発生する蛍光を反射する反射膜を備える蛍光体ホイール。
【請求項９】
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の蛍光体ホイールにおいて、  前記基板が金属基板であり、前記基板と前記蛍光体との間に前記蛍光体で発生する蛍光を反射する反射膜を備える蛍光体ホイール。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の蛍光体ホイールを備えたプロジェクタ。
【請求項１１】
回転可能な基板上に蛍光体が設けられた蛍光体ホイールの製造方法であって、  前記蛍光体を、略円板形状から一部を切り欠いた形状を有し、前記基板の回転軸の周りに設けられた複数の小片により構成する蛍光体ホイールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は蛍光体ホイールおよびプロジェクタ、蛍光体ホイールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  青色の光を発生するＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ：発光ダイオード）と黄色の蛍光を発生する蛍光体とが組み合わせられた白色光を発生する白色ＬＥＤが知られている。この種の白色ＬＥＤの中で、高輝度、高信頼性、長寿命を実現すべく、発光色変換部材である無機蛍光体をガラス中に混合させたものが特許文献１（特開２０１０−１７４２４６号公報）に開示されている。特許文献１による白色ＬＥＤは、黄色蛍光体と透明樹脂との混合物による白色ＬＥＤと比較すると、樹脂の劣化による性能低下が起きにくいという長所がある。【０００３】  回転可能な円板上に蛍光体を形成した蛍光体ホイールを用いた光源装置、プロジェクタが知られている。蛍光体ホイール上の蛍光体に青色光などの励起光を照射し、発生した緑色蛍光や黄色蛍光を液晶パネルやＤＭＤなどのマイクロディスプレイの照明光に利用するものである。この種の光源装置、プロジェクタでは、蛍光体に照射する励起光の強さに応じて、一定のレベルまでは高輝度な蛍光が得られる。従来は黄色などを発光する蛍光材料を樹脂バインダに分散したものを、基板上に塗布定着されたものが実用化されているが、特許文献２（特許第５５３０１６５号公報）には基板上にプレート状の無機蛍光体を接着などにより固定したものが開示されている。【０００４】  無機蛍光体は強力な励起光照射に対して良好な信頼性を示すことから、明るい画像を投射するプロジェクタを実現できる。無機蛍光体あるいは蛍光体セラミックスは蛍光体粉末をガラス中に分散させたもの、ガラス母体に発光中心イオンを添加したガラス蛍光体、蛍光体の単結晶や蛍光体の多結晶体などが挙げられる。【０００５】  なお、このような無機蛍光体の製造方法としては、特許文献２によれば、出発原料の混合工程、成型工程、焼成工程、加工工程によるものであって、例えば黄色の蛍光体としてＹ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ3＋蛍光体であれば、出発原料に酸化イットリウムや酸化セリウムやアルミナ等、Ｙ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ3＋蛍光体の構成元素の酸化物や、焼成後に酸化物となる炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩等を用いる。これらの原料を化学量論比となるように秤量し、水もしくは有機溶剤を用い、湿式ボールミルにより十分に分散、混合を行う。【０００６】  次に、混合物を所定の形状に成形する。成形方法としては、一軸加圧法、冷間静水圧法、スリップキャスティング法や射出成形法等を用いることができる。得られた成形体を１６００〜１８００℃で焼成する。これにより、Ｙ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ3＋蛍光体セラミックスを得ることができる。そしてこのようにして作製した焼結体を、自動研磨装置などを用いて厚さ数十〜数百μｍの厚みに研磨し、さらに、ダイアモンドカッターやレーザーを用いたダイシングやスクライブにより、円形や四角形や扇形、リング形など任意の形状の板に切り出して使用することができることが開示されている。【０００７】  Φ３０やΦ５０、大きいものではΦ７０を越える蛍光体ホイールを製造することを考えると、まず、外形に応じて円筒状の蛍光体の焼結体を作る。通常、蛍光体ホイールは円形基板上にドーナツ形状あるいはドーナツの一部が欠けたＣ字状の形状であるから、ドーナツ形状であれば円筒の焼結体をスライスして無機蛍光体プレートを得る。Ｃ字状の場合には、さらに切欠き部の加工をする。そしてこのプレート状の無機蛍光体を基板に接着などにより固定している。つまり、基板外形に応じた円筒状の蛍光体焼結体が準備される。なお、場合によってはドーナツ形状の無機蛍光体プレートが３分割や４分割された円弧状の焼結体が得られるようにしても良い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−１７４２４６号公報
【特許文献２】特許第５５３０１６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】  プロジェクタの製造業者は、しばしば性能や仕様の異なる複数の製品を同時期に生産することがある。例えば、それら複数の製品に要求される蛍光体ホイールの外形がΦ５０とΦ９０だったとする。このとき、無機蛍光プレートとしてはΦ５０とΦ９０に応じた２種類が必要とされる。どちらも基板上に貼り付けられる蛍光プレートはドーナツ形状でしかも特性も同じであった場合に両者を効率的に製造することを考える。そうするとドーナツ形状を分割した蛍光プレートを用意し、それらを使用することを考えがちである。しかし、Φ９０とΦ５０の両者に共通に利用できる蛍光プレートを製造することはできないという課題がある。なぜなら、Φ９０とΦ５０とでは互いの蛍光プレートの半径が異なるからである。従って工程としては、同時に製造するのであれば、Φ９０用の製造装置とΦ５０用に個別の製造装置が必要ということになり、製造装置の投資を伴う。金銭的に大きな負担である。【００１０】  一方で同じ製造装置を用いて、Φ５０用とΦ９０用の蛍光プレートを順番に製造することを考える。この時には得られる蛍光体ホイールの総数が少なくなり、生産性が悪くなるという課題がある。製造業者は月産や年間などの生産計画に基づいて活動しており、蛍光体ホイール製品の生産効率化が要求されている。【００１１】  本発明は、生産性の向上と歩留まりの改善することのできる蛍光体ホイールを実現する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】  本発明による蛍光体ホイールは、回転可能な基板上に蛍光体が設けられた蛍光体ホイールであって、  前記蛍光体は、複数の小片から構成され、  前記小片は、略円板形状から一部を切り欠いた形状を有し、前記基板の回転軸の周りに設けられる。【００１３】  本発明によるプロジェクタは、上記の蛍光体ホイールを備えている。【００１４】  本発明による蛍光体ホイールの製造方法は、回転可能な基板上に蛍光体が設けられた蛍光体ホイールの製造方法であって、  前記蛍光体を、略円板形状から一部を切り欠いた形状を有し、前記基板の回転軸の周りに設けられた複数の小片により構成する。
【発明の効果】
【００１５】  本発明の蛍光体ホイールは、生産性向上と歩留まり改善などが実現できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明による蛍光体ホイールの第１の実施形態の構成を示す側面図および正面図である。
【図２】本発明による蛍光体ホイールの第１の実施形態を説明するための図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図である。
【図３】本発明による蛍光体ホイールの第１の実施形態に用いられる蛍光体プレートの小片、および、蛍光層の構成を示す正面図である。
【図４】本発明による蛍光体ホイールの第１の実施形態の構成を説明するための図である。
【図５】本発明による蛍光体ホイールの第１の実施形態の構成を説明するための図である。
【図６】本発明による蛍光体ホイールの第２の実施形態に用いられる蛍光体プレートの小片、および、蛍光層の構成を示す正面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態の蛍光体ホイールの回転動作時に、励起光が集光される位置を示した図である。
【図８】本発明による蛍光体ホイールの第３の実施形態に用いられる蛍光体プレートの小片、および、蛍光層の構成を示す正面図である。
【図９】本発明による蛍光体ホイールの第４の実施形態に用いられる蛍光層の構成を示す正面図である。
【図１０】本発明による蛍光体ホイールの第５の実施形態の構成を示す側面図および正面図である。
【図１１】本発明による蛍光体ホイールの第５の実施形態を説明するための図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図である。
【図１２】（ａ）〜（ｃ）のそれぞれは、本発明による蛍光体ホイールの第５の実施形態に用いられる小片１３０２を説明するための図である。
【図１３】（ａ）〜（ｃ）のそれぞれは、小片１３０２の配列に使用する個数に応じて様々な外径の蛍光体ホイールが製造されることを示す図である。
【図１４】本発明による蛍光体ホイールの第６の実施形態に用いられる蛍光層の構成を示す正面図である。
【図１５】発生する蛍光の色が異なる小片を用いて構成した蛍光体ホイールの構成を示す図である。
【図１６】（ａ）〜（ｃ）のそれぞれは、小片１３０２の配列に使用する個数に応じて様々な外径の蛍光体ホイールが製造されることを示す図である。
【図１７】蛍光体ホイールを用いたプロジェクタの構成を示す図である。
【発明の実施の形態】
【００１７】  次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１８】  第１の実施形態  図１は本発明による蛍光体ホイールの第１の実施形態の構成を示す側面図および正面図である。図面左側の側面図に示されるように、基板１０１はモータ１０２と組み合わされて回転可能に構成されている。図面右側の正面図に示されるように、基板１０１上には蛍光体層１０３が設けられている。
【００１９】  基板１０１は金属板やガラス板などから形成される。蛍光体ホイールの用途に応じて反射型で使用される場合と、透過型で使用される場合があり、それぞれに応じて透過型か反射型かの基板を使い分けることができる。基板１０１の形状としては図視される円形のほか、多角形でも構わない。
【００２０】  蛍光体層１０３はガラスマトリックスとその中に分散された蛍光体とから構成される。蛍光体としては無機蛍光体粒子を使用した。蛍光体は励起光の照射に対して蛍光を発するものであれば、特に限定はされない。例えば、酸化物蛍光体、窒化物蛍光体、酸窒化物蛍光体、硫化物蛍光体、ガーネット系化合物蛍光体などを用いることができる。励起光として青色光を用いるのなら、緑色光や黄色光または赤色光の蛍光が得られる材料を使うことが好ましい。
【００２１】  図２（ａ）中の丸３１で囲まれた部分を例にとり、蛍光体ホイールの断面構成を説明する。図２（ｂ）に示すように、基板３０１上に蛍光体層３０２が設けられている。蛍光体ホイールを反射型で利用する場合には、基板３０１は金属または透明ガラス基板などを用いる。蛍光体層３０２と接する面を基板３０１の表面とし、蛍光体層３０２と接しない側を基板３０１の裏面とすると、基板３０１の表面側に反射層を蒸着やスパッタリングなどにより形成する。反射層の特性としては、励起光の波長帯域の光、および、励起光により発生する蛍光の波長帯域の光を反射する特性であることが望ましい。また、蛍光体ホイールを透過型で利用する場合には、基板３０１の表面または裏面に励起光を透過し、蛍光を反射する特性の薄膜を形成しておくことが望ましい。このような特性の薄膜は周知技術で容易に実現される。
【００２２】  さて、図１で示されるように蛍光層１０３は全体として正８角形のリング状とされている。さらにその正８角形のリング形状は、図３に示すように、台形の蛍光体プレートの小片８０１と、それをさらにカットした台形の蛍光体プレートの小片８０２で構成されている。小片８０２は小片８０１の一部分であるので、小片８０１と小片８０２は同じ工程で製造し、小片８０２を得るときには小片８０１を切断することで得られる。具体的には、小片８０１の形状の無機蛍光体の焼結体を上述した製造方法により得、スライスすることにより小片８０１とし、これをさらに切断して小片８０２を得る。この製造方法は以下の各実施形態で紹介される小片の製造でも同様に実施される。
【００２３】  図３において、８個の小片８０１を正多角形形状に配列したものが蛍光層８００１である。正８角形である。台形小片を隙間なく配列し、接着などにより基板に固定することができる。蛍光体ホイールの構造上、基板中心部にはモータなどが取り付けられるので正８角形の蛍光体プレートはリング形状とされている。蛍光体プレートの小片８０１および小片８０２の組み合わせにより、異なるサイズの正８角形を構成することが可能になる。図３中の蛍光層８００２のように、２個の小片８０１と１個の小片８０２を多角形の１辺としたものや、図３中の蛍光層８００３のように、３個の小片８０１を１辺としたものなどである。蛍光層８００１はΦ２５に相当し、蛍光層８００２はΦ６０に相当し、蛍光層８００３はΦ７０に相当する。この他にも、一辺を構成する要素を増やすことでより大きな外形の蛍光層を構成できる。さらに、小片８０１をカットして作り出される小片８０２の作り方により、図８に示した外形以外の仕様の蛍光層を製造することもできる。
【００２４】  図４は、１辺が３個の小片８０１で構成された、全体として正８角形の蛍光層の蛍光体ホイールに関して、回転動作時に励起光が集光される位置を示したものである。図４中の円形９０１に示す箇所に励起光が当たることになる。正８角形に隙間なく蛍光プレート小片が固定されるので、励起光は蛍光体に常時照射されることとなり、連続して蛍光を得ることができる高輝度な蛍光源が実現される。
【００２５】  なお、図３に示した蛍光層８００１や蛍光層８００２でも図４に示した蛍光層と同様に、蛍光体プレートの小片は隙間なく配列されているので、励起光の照射位置は蛍光体プレート上に円形を形成するものとなり、連続した蛍光を得ることができる。重要なのは、原則として蛍光体プレートの製造に関しては小片８０１を製造するための製造設備、ならびに製造工程を準備すれば良いということである。すなわち、単一の蛍光体プレートから、異なる外形の蛍光体ホイールを製造することが可能になるので、生産性および製造歩留まりを向上することができ、プロジェクタ装置の生産計画を柔軟に対応可能なものとし、さらに、在庫問題を改善することができる。
【００２６】  なお、本実施形態では蛍光体層が全体として正８角形になるように蛍光体プレートの小片８０１、８０２が準備されたが、必ずしも正８角形が最適という訳でなく、他の多角形形状とすることも可能である。例えば、図５に示すようにモータ２０２と組み合わされた基板２０１の上に、正６角形の蛍光層２０３を構成してもよい。
【００２７】  第２の実施形態  第１の実施形態では、基板上の蛍光層を蛍光体プレートが隙間なく配列された正多角形のものとするために、蛍光体プレートの小片を台形形状で構成するものを示した。本実施形態は、外形の仕様が蛍光体プレートの小片の隣接する部分に多少の隙間があっても良いものとし、蛍光体プレートの小片の形状を、正方形あるいは長方形の単一のものとして、これらを組み合わせて蛍光層を構成したものである。
【００２８】  図６は、本発明による蛍光体ホイールの第２の実施形態に用いられる蛍光体プレートの小片、および、蛍光層の構成を示す正面図である。
【００２９】  正方形の蛍光体プレートの小片５０１を多数用意して正８角形の軌跡上に配列した。１辺が１個の小片５０１からなる蛍光層５００１、１辺が２個の小片５０１からなる蛍光層５００２、１辺が３個の小片５０１からなる蛍光層５００３が示されている。蛍光層５００１はΦ４０に相当し、蛍光層５００２はΦ７０に相当し、蛍光層５００３はΦ９０に相当する。
【００３０】  図７は、１辺が３個の小片５０１で構成された蛍光層５００３が設けられた蛍光層の蛍光体ホイールの回転動作時に、励起光が集光される位置を示したものである。図示されるように、励起光が照射される位置の軌跡は円形６０１で示される箇所となる。ここで、蛍光体プレート小片は正方形なので８角形になるように隙間なく配列することは不可能である。しかしながら、蛍光体ホイールとして蛍光を発光する光源として利用する場合に、蛍光体プレートの隙間に励起光が照射される時間には励起光を消灯するような制御をしてやれば、蛍光を発光する光源としてプロジェクタに利用することはできる。なにより、本実施形態では単一形状の小片５０１のみの製造で、外形の異なる蛍光体ホイールを作製することが可能となるため、効率的な生産が可能となり、製造業者に対する恩恵は非常に大きい。
【００３１】  第３の実施形態  本実施形態は、正方形あるいは長方形の蛍光体プレートの小片と、直角三角形の蛍光プレートの小片の組み合わせにより、第１の実施形態のように蛍光体プレートが隙間なく配列された蛍光層を形成するものである。
【００３２】  図８は、本発明による蛍光体ホイールの第３の実施形態に用いられる蛍光体プレートの小片、および、蛍光層の構成を示す正面図である。
【００３３】  図８に示されるように、正方形の小片７０２と直角三角形の小片７０１を準備する。小片７０２を対角線で分離することで２個の小片７０１を得た。これらの小片の組み合わせで、外形の異なる蛍光層７００１、７００２、７００３が得られる。蛍光層７００１はΦ４０に相当し、蛍光層７００２はΦ７０に相当し、蛍光層７００３はΦ９０に相当する。もちろんこれ以外の外形の蛍光層を作製することが可能なことは言うまでもない。
【００３４】  上記のように、単一の四角形の蛍光体プレートと、それをもとにした直角三角形の小片を準備した上で、正多角形軌跡上に小片を配列することで、隙間なく小片が配列された蛍光層を構成できる。従って、生産性高く、しかも、異なる外形を作製することに対して非常に柔軟に対応することが可能となる。
【００３５】  第４の実施形態  第１ないし第３の実施形態では小片がリング状に配列された蛍光層について説明したが、蛍光層としてリング形状の一部が欠けたものも利用されることがある。
【００３６】  図９は、本発明による蛍光体ホイールの第４の実施形態に用いられる蛍光層の構成を示す正面図である。
【００３７】  蛍光体ホイールを用いた単板方式のＤＬＰ（登録商標：Digital Light Processing）プロジェクタは、ＲＧＢの色光が時分割で利用される。従ってこの種のプロジェクタにおいては、常時緑色や黄色などの蛍光が必要ではなく、励起光である青光をそのまま照明光として利用することがある。この場合には、図９に示した蛍光層１００１、１００２、１００３の切欠き部分に照射された励起光を反射もしくは透過させて色光として利用する。
【００３８】  本実施形態のように、蛍光層が全体として正多角形で、かつ、小片で構成されている場合においては、切欠き箇所を設けることは非常に容易なことである。つまり、蛍光体プレートの小片を基板に貼り付ける工程は、多角形のリング形状であろうと、切欠き付き形状であろうと共通の工程だからである。
【００３９】  もちろん、第２の実施形態のような自然に出来てしまう蛍光体プレートの隙間を切欠き部分と見なし、反射もしくは透過した励起光の色光として利用することとしてもよい。
【００４０】  第５の実施形態  図１０は本発明による蛍光体ホイールの第１の実施形態の構成を示す側面図および正面図である。図面左側の側面図に示されるように、基板１１０１はモータ１１０２と組み合わされて回転可能に構成されている。図面右側の正面図に示されるように、基板１１０１上には蛍光体層１１０３が設けられている。
【００４１】  基板１１０１は金属板やガラス板などから形成される。蛍光体ホイールの用途に応じて反射型で使用される場合と、透過型で使用される場合があり、それぞれに応じて透過型か反射型かの基板を使い分けることができる。基板の形状としては円形のほか多角形でも構わない。
【００４２】  蛍光体層１１０３はガラスマトリックスとその中に分散された蛍光体とから構成される。蛍光体としては無機蛍光体粒子を使用した。蛍光体は励起光の照射に対して蛍光を発するものであれば、特に限定はされない。例えば、酸化物蛍光体、窒化物蛍光体、酸窒化物蛍光体、硫化物蛍光体、ガーネット系化合物蛍光体などを用いることができる。励起光として青色光を用いるのなら、緑色光や黄色光または赤色光の蛍光が得られる材料を使うことが好ましい。
【００４３】  図１１（ａ）中の丸１０２１で囲まれた部分を例にとり、蛍光体ホイールの断面構成を説明する。図１１（ｂ）に示すように、基板１２０１上に蛍光体層１２０２が設けられている。蛍光体ホイールを反射型で利用する場合には、基板１２０１は金属または透明ガラス基板などを用いる。蛍光体層１２０２と接する面を基板１２０１の表面とし、蛍光体層１２０２と接しない側を基板１２０１の裏面とすると、基板１２０１の表面側に反射層を蒸着やスパッタリングなどにより形成する。反射層の特性としては、励起光の波長帯域の光、および、励起光により発生する蛍光の波長帯域の光を反射する特性であることが望ましい。また、蛍光体ホイールを透過型で利用する場合には、基板１２０１の表面または裏面に励起光を透過し、蛍光を反射する特性の薄膜を形成しておくことが望ましい。このような特性の薄膜は周知技術で容易に実現される。
【００４４】  さて、図１０に示されるように蛍光体層１１０３は全体としてリング状とされている。さらにそのリング形状は、図１２（ｂ）に示される小片１３０２を基板１２０１の回転軸の周りに複数連結するように配列することで形成されている。
【００４５】  小片１３０２は、図１２（ａ）に示すように、２つの円形の蛍光プレートの１３０１の重なり合った部分１３０３がカットされた三日月のような形状とされている。この形状の蛍光プレートは無機蛍光体の焼結体を上述した製造方法により得、スライスすることにより、まず、円板状の蛍光プレート１３０１とし、これをさらに切断して略三日月状の小片１３０２を得る。この製造方法は以下の各実施形態で紹介される小片の製造でも同様に実施される。
【００４６】  三日月状の小片１３０２の切欠き部分が他の蛍光プレートの円弧部分に接するように全体としてリング形状に配列する。換言すると、小片１３０２の切欠き部分を他の小片１３０２で埋めるように配列されている。図１２（ｃ）は３個の小片１３０２が配列された図である。このように多数個を隙間なく配列し、基板１１０１に接着固定することで図１０に示すようなリング状の蛍光体ホイールを形成することが可能になる。蛍光体ホイールの構造上、基板中心部にはモータなどが取り付けられるので蛍光体プレートはリング形状とされている。基板１１０１の大きさに応じて隙間なく配置する蛍光プレートの数を変更することで様々な大きさの蛍光体リングを形成可能である。このときにリングの大きさは違うものの、使用している蛍光プレート小片は全て同一である。
【００４７】  図１３（ａ）は、基板１４０１に対して８個の三日月状の小片１３０２が隙間なく配列され、全体としてリング状の蛍光体層１４０２が形成された蛍光体ホイールである。また、図１３（ｂ）は、基板１４０１に対して１２個の三日月状の小片１３０２が隙間なく配列され、全体としてリング状の蛍光体層１４０２が形成された蛍光体ホイールである。さらにまた、図１３（ｃ）は、基板１４０１に対して１６個の三日月状の小片１３０２が隙間なく配列され、全体としてリング状の蛍光体層１４０２が形成された蛍光体ホイールである。
【００４８】  図１３（ａ）〜（ｃ）に示される蛍光体層１４０２を構成する小片１３０２は全て同一形状である。また、図１３（ａ）〜（ｃ）中の蛍光層上の破線は蛍光体ホイールの回転動作時に励起光が集光される位置を示している。図１３において、（ａ）⇒（ｂ）⇒（ｃ）に示される励起光が集光される位置を示す円は、この順に大きくなることが分かる。このように同一形状の小片１３０２であっても、使用する数を変えることにより様々な外形の蛍光体ホイールを製造することができる。なお、図１２（ｂ）に示したベースとなる小片１３０２の大きさは適宜変更可能であり、蛍光プレートの製造設備や材料コストなどを勘案して決めるべきである。小片１３０２の大きさが変わっても、小片１３０２の配列でリング形状を形成できることは言うまでもない。図１３中の破線で示される円周上に励起光が当たることになる。図１３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のいずれに示される例においても小片１３０２が隙間なく配列されているので、励起光は蛍光体に常時照射されることとなり、連続して蛍光を得ることができる高輝度な蛍光源が実現される。
【００４９】  ここで重要なのは、蛍光体層を製造するためには、原則として小片１３０２を製造するための製造設備、ならびに製造工程を準備すれば良いということである。すなわち、同じ形状、大きさの小片１３０２から、異なる外形の蛍光体ホイールを製造することが可能になるので、生産性および製造歩留まりを向上することができ、プロジェクタ装置の生産計画を柔軟に対応可能なものとし、さらに、在庫問題を改善することができる。
【００５０】  図１６（ａ）はおよそΦ５０の蛍光体ホイール基板上に小片１８０１が８個配列された蛍光体ホイールであり、図８（ｂ）はおよそΦ９０の蛍光体ホイール基板上に小片１８０１が１６個配列されたものである。小片１８０１は図８（ｃ）に示すようにΦ１７の円板状の蛍光プレートを同じΦ１７の円弧で切り取った形状である。このように同一形状の小片１８０１をリング状に配列することで、配列する個数に応じて大きさの異なる蛍光体ホイールを得ることができる。従って生産性および製造歩留まりを向上することができ、プロジェクタ装置の生産計画を柔軟に対応可能なものとし、さらに、在庫問題を改善することができるという効果が見込まれる。
【００５１】  第６の実施形態  第５の実施形態では小片がリング状に配列された蛍光層について説明したが、蛍光層としてリング形状の一部が欠けたものも利用されることがある。
【００５２】  図１４は、本発明による蛍光体ホイールの第２の実施形態に用いられる蛍光層の構成を示す正面図である。
【００５３】  蛍光体ホイールを用いた単板方式のＤＬＰプロジェクタは、ＲＧＢの色光が時分割で利用される。従ってこの種のプロジェクタにおいては、常時緑色や黄色などの蛍光が必要ではなく、励起光である青光をそのまま照明光として利用することがある。この場合には、図１４に示した蛍光層１５０１の切欠き部分に照射された励起光を反射もしくは透過させて色光として利用する。
【００５４】  本実施形態のように、蛍光層が全体としてリング状で、かつ、小片で構成されている場合においては、切欠き箇所を設けることは非常に容易なことである。つまり、蛍光プレートの小片を基板に貼り付ける工程は、リング形状であろうと、切欠き付き形状であろうと共通の工程だからである。
【００５５】  さらにまた、基板に貼り付ける蛍光体小片としては、同じ色の蛍光を発する小片だけで構成する他、異なる色光の蛍光を発する小片を混在させることも可能である。図１５に示される蛍光体ホイールは、黄色の蛍光を発光する小片１７０１と、緑の蛍光を発光する小片１７０２と赤の蛍光を発光する小片１７０３で構成している。このような構成とすることで蛍光体ホイールの回転に応じて時分割に黄色と緑と赤の光を形成できる。このような構成とすることで、蛍光体ホイールとそれを用いた光源装置の小型化、高性能化が可能である。
【００５６】  第７の実施形態  図１７は上述した各実施形態に示される蛍光体ホイールを用いたプロジェクタの構成を示す図である。本実施形態のプロジェクタは、第１の実施形態に示した蛍光体ホイールと３個のＬＣＤ（Liquid Crystal Display：液晶ディスプレイ）を用いたプロジェクタである。
【００５７】  本実施形態のプロジェクタは、青色を発光するレーザー光源４０２、４０３と、集光レンズ系４０４、４０５、４０６、４０７、４０９、４１０と、フィールドレンズ４１２と、ダイクロイックミラー４０８と、蛍光体ホイール４０１と、偏光変換光学系４１１と、ダイクロイックミラー４１３、４１５と、反射ミラー４１４、４１７、４１９と、リレーレンズ系４１６、４１８と、コンデンサレンズ４２０、４２１、４２２と、液晶パネル４２３、４２４、４２５とクロスダイクロイックプリズム４２６と投射レンズ４２７とを備えている。
【００５８】  レーザー光源４０３は、蛍光体の励起光を与える青色レーザーであり、利用する数は単一でも複数でも良い。複数利用することにより励起光は強力になる。
【００５９】  レーザー光源４０２は、青色用の液晶パネルに青色を供給する光源であり、蛍光体ホイール４０１の励起光には利用しない。
【００６０】  集光レンズ系は励起光の系統では蛍光体ホイール４０１に励起光を集光する役割と、発光した蛍光をコリメートする役割がある。青色照明光源であるレーザー光源４０２の系統では、偏光変換素子に入射する光束を平行にする役割がある。
【００６１】  蛍光体ホイール４０１は、第１の実施形態で説明した構成を備えるもので、蛍光層としては隙間なく黄色の蛍光体が形成されたものを使用した。従って、連続的に黄色の蛍光が発生している。この光と、レーザー光源４０２からの青光とが合流して偏光変換光学系４１１を構成する偏光変換素子へ入射し、偏光方向が統一された照明光を得ることができる。偏光変換素子以降の光学系の動作については周知の放電ランプを用いた３板型のプロジェクタと同様なので説明省略する。
【００６２】  一般にプロジェクタ製造業者は、表示パネルや光源の出力、表示性能の異なる製品ラインナップを構成するので、しばしば、製品に使用される光学部品においてはサイズや外形など、仕様の異なるものが必要になる。このような要求に対して本発明では臨機応変に仕様の異なる蛍光体ホイールを歩留まり良く、生産性良く提供できるので企業利益に貢献できるという効果がある。
【００６３】  以上、本発明の実施形態について説明したが、例えば、第１ないし第４の実施形態に示した多角形の小片を、図１５に示したような異なる蛍光を発生するものとしてもよい。このように、実施形態を組み合わせることにより実現可能な構成も本発明には含まれる。
【００６４】  各実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。この出願は、２０１５年１１月１０日に出願された国際出願ＰＣＴ/ＪＰ２０１５/０８１５８６を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【００６５】  １０１、２０１、３０１    基板  １０２、２０２    モータ  １０３、２０３、３０３    蛍光層  ４０１    蛍光体ホイール  ４０２、４０３    レーザー光源  ４０４、４０５、４０６、４０７、４０９、４１０    集光レンズ系  ４１２    フィールドレンズ  ４０８    ダイクロイックミラー  ４１１    偏光変換光学系  ４１３、４１５    ダイクロイックミラー  ４１４、４１７、４１９    反射ミラー  ４１６、４１８    リレーレンズ系  ４２０、４２１、４２２    コンデンサレンズ  ４２３、４２４、４２５    液晶パネル  ４２６    クロスダイクロイックプリズム  ４２７    投射レンズ  ５０１、７０１、７０２、８０１、８０２，１３０２，１７０１〜１７０３、１８０１    （蛍光体プレートの）小片
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年5月7日(2018.5.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
図３において、８個の小片８０１を正多角形形状に配列したものが蛍光層８００１である。正８角形である。台形小片を隙間なく配列し、接着などにより基板に固定することができる。蛍光体ホイールの構造上、基板中心部にはモータなどが取り付けられるので正８角形の蛍光体プレートはリング形状とされている。蛍光体プレートの小片８０１および小片８０２の組み合わせにより、異なるサイズの正８角形を構成することが可能になる。図３中の蛍光層８００２のように、２個の小片８０１と１個の小片８０２を多角形の１辺としたものや、図３中の蛍光層８００３のように、３個の小片８０１を１辺としたものなどである。蛍光層８００１はΦ２５に相当し、蛍光層８００２はΦ６０に相当し、蛍光層８００３はΦ７０に相当する。この他にも、一辺を構成する要素を増やすことでより大きな外形の蛍光層を構成できる。さらに、小片８０１をカットして作り出される小片８０２の作り方により、図３に示した外形以外の仕様の蛍光層を製造することもできる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
上記のように、単一の四角形の蛍光体プレートと、それをもとにした直角三角形の小片を準備した上で、正多角形軌跡上に小片を配列することで、隙間なく小片が配列された蛍光層を構成できる。従って、生産性が高く、しかも、異なる外形を作製することに対して非常に柔軟に対応することが可能となる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
第５の実施形態
図１０は本発明による蛍光体ホイールの第５の実施形態の構成を示す側面図および正面図である。図面左側の側面図に示されるように、基板１１０１はモータ１１０２と組み合わされて回転可能に構成されている。図面右側の正面図に示されるように、基板１１０１上には蛍光体層１１０３が設けられている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
図１６（ａ）はおよそΦ５０の蛍光体ホイール基板上に小片１８０１が８個配列された蛍光体ホイールであり、図１６（ｂ）はおよそΦ９０の蛍光体ホイール基板上に小片１８０１が１６個配列されたものである。小片１８０１は図１６（ｃ）に示すようにΦ１７の円板状の蛍光プレートを同じΦ１７の円弧で切り取った形状である。このように同一形状の小片１８０１をリング状に配列することで、配列する個数に応じて大きさの異なる蛍光体ホイールを得ることができる。従って生産性および製造歩留まりを向上することができ、プロジェクタ装置の生産計画を柔軟に対応可能なものとし、さらに、在庫問題を改善することができるという効果が見込まれる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
図１４は、本発明による蛍光体ホイールの第６の実施形態に用いられる蛍光層の構成を示す正面図である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の蛍光体ホイールを備えたプロジェクタ。
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2017081885.tif 000020
【国際調査報告】
2017081885.tif 000021
2017081885.tif 000022
2017081885.tif 000023
2017081885.tif 000024