(57)【要約】【課題】蛍光体の冷却効率を高め、照明光学系から出射される光の照度の低下を防ぐことができる照明光学系の冷却構造及び投写型表示装置を提供する。【解決手段】本発明は、光源（７）から照射された励起光によって蛍光を発する蛍光体層を有する蛍光体部材（１２）と、蛍光体部材（１２）に冷却風を送るファン（１５）と、蛍光体部材（１２）が配置された内部空間を外部空間から仕切り、ファン（１５）から送られた冷却風を蛍光体部材（１２）に導くダクト（１６）と、を備える。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から照射された励起光によって蛍光を発する蛍光体層を有する蛍光体部材と、
前記蛍光体部材に冷却風を送るファンと、
前記蛍光体部材が配置された内部空間と外部空間とを仕切り、前記ファンから送られた冷却風を前記蛍光体部材に導くダクトと、
を備える、照明光学系の冷却構造。 
【請求項２】
請求項１に記載の照明光学系の冷却構造であって、
前記蛍光体部材は、前記蛍光体層が形成された基板からなり、
前記基板は、回転可能に構成されている、照明光学系の冷却構造。
【請求項３】
請求項１または２に記載の照明光学系の冷却構造であって、
前記ダクト内の、前記ファンと前記蛍光体部材との間には、前記内部空間を、前記基板の一方の面を含む第１の空間と、前記基板の他方の面を含む第２の空間とに分割する分割壁が設けられている、照明光学系の冷却構造。
【請求項４】
請求項３に記載の照明光学系の冷却構造であって、
前記ファンは、前記第１の空間に冷却風を送る第１のファンと、前記第２の空間に冷却風を送る第２のファンと、を含む、照明光学系の冷却構造。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の照明光学系の冷却構造であって、
前記ダクト内に配置され、前記蛍光体層から発せられた蛍光を集光するレンズと、前記蛍光体部材に隣接して配置され、前記レンズを保持するレンズホルダと、を備え、
前記レンズホルダと、前記蛍光体部材との間には、前記ファンから送られた冷却風を通す第１の通気路が設けられている、照明光学系の冷却構造。
【請求項６】
請求項５に記載の照明光学系の冷却構造であって、
前記レンズホルダは、前記レンズの外周部を保持する保持部を有し、
前記保持部に、前記ファンから送られた冷却風を通す第２の通気路が設けられている、照明光学系の冷却構造。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の照明光学系の冷却構造であって、
前記ダクトの、前記蛍光体部材の下流側に、冷却風を冷却する冷却部材が設けられている、照明光学系の冷却構造。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の照明光学系の冷却構造であって、
前記ダクトの外部に配置された放熱部材を備える、照明光学系の冷却構造。
【請求項９】
請求項７に記載の照明光学系の冷却構造であって、
前記ダクトの外部に配置された放熱部材を備え、
前記冷却部材は、前記ダクトの内部に配置された受熱部と、前記受熱部に連結されて前記ダクトの外部に配置された冷却部と、を有し、
前記ダクトの外部に、前記放熱部材及び前記冷却部に冷却風を送る放熱用のファンが設けられている、照明光学系の冷却構造。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか１項に記載の照明光学系の冷却構造を含む照明光学系と、
前記照明光学系から出射された光を画像信号に合わせて変調する画像素子を含む画像生成光学系と、を備える投写型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光体を用いた照明光学系の冷却構造、及び投写型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、励起光の照射によって蛍光を発する蛍光体を備える照明光学系が提案されている。この種の照明光学系は、例えば投写型表示装置に利用されている。図１に、本発明に関連する照明光学系を備える投写型表示装置の斜視図を示す。図２に、本発明に関連する照明光学系の斜視図を示す。図３に、本発明に関連する照明光学系の平面図を示す。
【０００３】
図１に示すように、本発明に関連する投写型表示装置１０１は、照明光学系１０３と、照明光学系１０３から光が入射する画像生成光学系１０４と、を備えている。図２及び図３に示すように、照明光学系１０３は、レーザ光源１０７と、レーザ光源１０７から発せられたレーザ光が照射される蛍光体層が設けられた蛍光体ホイール１１２と、を備えている。
【０００４】
このような蛍光体ホイールを備える照明光学系としては、特許文献１に開示されるものがある。特許文献１には、蛍光体ホイールと、蛍光体ホイールを回転させるモータとを有する蛍光体ユニットを備える照明光学系が開示されている。
【０００５】
特許文献１に開示される蛍光体ホイールは、一面に直交する回転軸まわりに回転自在に設けられた基板を有している。基板の一面には、蛍光体領域と反射領域とが形成されている。蛍光体領域は、レーザ光の照射によって所定の波長の蛍光を発する蛍光体層を有する。反射領域は、レーザ光を反射する領域である。蛍光体ホイールの照射されたレーザ光は、回転する蛍光体ホイールの蛍光体領域と反射領域とに繰り返し照射される。これにより、蛍光体から発せられた蛍光と、反射領域で反射されたレーザ光とが、順番に蛍光体ホイールから出射される。
【０００６】
このような照明光学系から発せられる光の照度は、蛍光体から生じる蛍光の光量に依存している。蛍光体は、レーザ光の照射に伴って発熱し、発熱によって発光効率が低下する特性を有している。したがって、照明光学系から発せられる光の照度が低下することを防ぐためには、蛍光体の発熱を抑制することが必要になっている。
【０００７】
特許文献２には、蛍光体層に凹部が形成された蛍光体ホイールと、蛍光体ホイールの凹部に向かって冷却風を吹き付けるファンと、を有する構成が開示されている。特許文献２に開示される構成では、蛍光体ホイールの凹部に冷却風を吹き付けることによって乱流を生じさせ、熱が拡散する効果を用いて蛍光体の冷却効率を高めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２０１２／１２７５５４号パンフレット
【特許文献２】特開２０１２−７８７０７号公報
【特許文献３】特開２０１３−２５２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述した特許文献１に記載の照明光学系では、蛍光体ホイールが回転したときに蛍光体ホイール自身が受ける、蛍光体ホイールの周囲の空気の流れによって蛍光体が冷却されている。このため、特許文献１に記載の照明光学系は、蛍光体を冷却する冷却効果が乏しい。
【００１０】
特許文献２に開示される構成では、蛍光体ホイールの蛍光体層におけるレーザ光の照射部分に向けて局所的に冷却風が吹き付けられている。このような、特許文献２に記載の構成では、依然として蛍光体の冷却効果が不十分であり、冷却効率を更に高めることが望まれている。
【００１１】
また、特許文献３には、蛍光体ホイールの、蛍光体層が形成された一方の面側へ冷却風を送るファンを、蛍光体ホイールの近傍に配置した構成が開示されている。しかし、蛍光体ホイールを用いる照明光学系では、蛍光体層から発せられた蛍光を集光するための集光レンズが、蛍光体層に隣接して配置されている。このため、冷却風が、集光レンズを保持するレンズホルダに吹き付けられることで流れが妨げられ、蛍光体ホイールの一方の面に冷却風を十分に流すことが困難であった。このように、特許文献３に記載の構成では、蛍光体ホイールの一方の面側のみに冷却風が送られ、冷却風の流れがレンズホルダによって妨げられるので、蛍光体の冷却効率が低いという問題がある。
【００１２】
加えて、一般に、レーザ光源を用いた照明光学系は、図２及び図３に示すように、照明光学系１０３から光が出射するレンズ１１１以外から、レーザ光が照明光学系１０３の外部に洩れないようにカバー１１０によって覆われている。したがって、照明光学系１０３は、外部から閉じられた構造になっている。このため、レーザ光源１０７を用いた照明光学系１０３は、カバー１１０の内部の雰囲気温度が上昇しやすく、カバー１１０の内部の空気が、レーザ光源１０７で生じる熱によって暖められて高温になりやすい。そのため、カバー１１０の内部に配置された蛍光体ホイール１１２自身が受ける周囲の空気も高温状態になるので、蛍光体の冷却効率が低いという問題がある。
【００１３】
したがって、上述した本発明に関連する照明光学系は、蛍光体の冷却効率が低いので、蛍光体の温度が上昇しやすく、照明光学系から出射される光の照度が低下してしまう。その結果、照明光学系の連続使用時間に伴って、照度の維持率が低下する問題がある。
【００１４】
そこで、本発明は、蛍光体の冷却効率を高め、照明光学系から出射される光の照度の低下を防ぐことができる照明光学系の冷却構造及び投写型表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述した目的を達成するため、本発明に係る照明光学系の冷却構造は、光源から照射された励起光によって蛍光を発する蛍光体層を有する蛍光体部材と、蛍光体部材に冷却風を送るファンと、蛍光体部材が配置された内部空間と外部空間とを仕切り、ファンから送られた冷却風を蛍光体部材に導くダクトと、を備える。
【００１６】
また、本発明に係る投写型表示装置は、上記照明光学系の冷却構造を含む照明光学系と、照明光学系から出射された光を画像信号に合わせて変調する画像素子を含む画像生成光学系と、を備える。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、蛍光体の冷却効率を高め、照明光学系から出射される光の照度の低下を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に関連する照明光学系を備える投写型表示装置を示す斜視図である。
【図２】本発明に関連する照明光学系を示す斜視図である。
【図３】本発明に関連する照明光学系を示す平面図である。
【図４】第１の実施形態の投写型表示装置を透視して示す斜視図である。
【図５】第１の実施形態の投写型表示装置が備える照明光学系を示す斜視図である。
【図６】第１の実施形態の照明光学系の冷却構造を説明するために示す斜視図である。
【図７】第１の実施形態の照明光学系の冷却構造を示す平面図である。
【図８】第１の実施形態の照明光学系の冷却構造を拡大して示す平面図である。
【図９】第１の実施形態の照明光学系の冷却構造が有するダクト及びレンズホルダを拡大して示す斜視図である。
【図１０】第２の実施形態の照明光学系の冷却構造を説明するために示す斜視図である。
【図１１】第２の実施形態の照明光学系の冷却構造を示す平面図である。
【図１２】第２の実施形態の照明光学系の冷却構造を拡大して示す平面図である。
【図１３】第２の実施形態の照明光学系の冷却構造が有するダクト及びレンズホルダを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２０】
（第１の実施形態）
図４に、第１の実施形態の投写型表示装置を透視した斜視図を示す。図５に、第１の実施形態の投写型表示装置が備える照明光学系の斜視図を示す。図６に、第１の実施形態の照明光学系の冷却構造を説明するための斜視図を示す。図７に、第１の実施形態の照明光学系の冷却構造の平面図を示す。
【００２１】
図４及び図５に示すように、第１の実施形態の投写型表示装置１は、蛍光体を用いた照明光学系３と、照明光学系３から光が入射し、投写面上に投写する画像を生成する画像生成光学系４と、を備えている。
【００２２】
図６及び図７に示すように、照明光学系３は、レーザ光を発する第１のレーザ光源６及び第２のレーザ光源７と、第１のレーザ光源６から出射されたレーザ光の第１光路を構成する第１の光学部品群と、第２のレーザ光源７から出射されたレーザ光の第２光路を構成する第２の光学部品群と、を備えている。また、照明光学系３は、第１光路の全体を覆うと共に、第２のレーザ光源７から蛍光体ホイール１２までの光路を含む第２光路の全体を覆うカバー１０を備えている。
【００２３】
第１及び第２のレーザ光源６、７は、図６に示すように、青色の波長を有する青色レーザ光を出射する複数のレーザダイオード８を有しており、平面上に複数のレーザダイオード８が配列されている。第１及び第２のレーザ光源６、７は、青色レーザ光を出射するものに限定されるものではない。第１及び第２のレーザ光源６、７としては、紫外光等の他の波長の光を出射するものが用いられてもよい。第１及び第２の光学部品群については後述する。カバー１０は、一組の上カバー１０ａと下カバー１０ｂを組み合わせて構成されている。
【００２４】
図６に示すように、第２光路は、第２のレーザ光源７から出射されたレーザ光の照射によって蛍光を発する蛍光体ホイール１２と、蛍光体ホイール１２から発せられた蛍光を集光するための複数の集光レンズ１３ａ、１３ｂ、１３ｃと、を含んでいる。そして、照明光学系３は、蛍光体ホイール１２を冷却するための冷却構造１１を備えている。
【００２５】
図８に、第１の実施形態の照明光学系の冷却構造１１を拡大した平面図を示す。図９に、第１の実施形態の照明光学系の冷却構造１１が有するダクト及びレンズホルダを拡大した斜視図を示す。
【００２６】
図７及び図８に示すように、第１の実施形態の照明光学系の冷却構造１１は、第２のレーザ光源７から照射された励起光としてのレーザ光によって蛍光を発する蛍光体層１２ｂを有する蛍光体部材としての蛍光体ホイール１２と、蛍光体ホイール１２に冷却風を送るファン１５と、蛍光体ホイール１２が配置された内部空間と外部空間とを仕切り、ファン１５から送られた冷却風を蛍光体ホイール１２に導くダクト１６と、を有する。
【００２７】
蛍光体ホイール１２は、図８に示すように、蛍光体層１２ｂが形成された基板１２ａからなる。基板１２ａは、ホイールモータ１７の回転軸１７ａに取り付けられており、基板１２ａの主面に直交する方向と平行な回転軸１７ａを中心として回転可能に構成されている。ホイールモータ１７は、下カバー１０ｂの底板上に取り付けられている。蛍光体層１２ｂは、円形状の基板１２ａ上に蛍光体が塗布されることによって形成されている。蛍光体は、緑色の波長から赤色の波長にわたる波長帯を持つ黄色の蛍光を発する。
【００２８】
なお、本実施形態の蛍光体ホイール１２は、黄色光のみを発するように構成されたが、これに限定されるものではない。蛍光体ホイール１２としては、蛍光体層におけるレーザ光の照射位置に応じて、異なる色の蛍光を発するように蛍光体層が分割されてもよい。
【００２９】
蛍光体ホイール１２を用いることによって、蛍光体ホイール１２の回転に伴ってレーザ光の照射位置が変わるので、蛍光体層１２ｂの各部において蛍光体の温度の偏りが生じることを抑えられる。このため、蛍光体層１２ｂの一部で蛍光への変換効率が低下することが抑えられ、蛍光を安定して得やすくすることができる。
【００３０】
ファン１５はカバー１０の内部に配置されている。ファン１５としては、シロッコファンが用いられており、冷却風を送る送風口を有している。
【００３１】
図６及び図７に示すように、ダクト１６は、カバー１０の内部に配置されており、ファン１５から送られた冷却風を、ホイールモータ１７の回転軸１７ａに直交する方向に向かって送るように延ばされた隔壁１９を有している。隔壁１９は、下カバー１０ｂの底板上に、下カバー１０ｂの側板に沿って形成されている。ダクト１６は、隔壁１９と、上カバー１０ａの天板、下カバー１０ｂの底板及び側板とによって構成されており、カバー１０の内部に設けられている。このようにダクト１６は、隔壁１９と、上カバー１０ａの天板、下カバー１０ｂの底板及び側板とによって閉じられた内部空間を有しており、内部空間が、ファン１５から送られた冷却風の流路として構成されている。
【００３２】
図９に示すように、ダクト１６の一端には、ファン１５の送風口に連結される開口１６ａが設けられている。また、図７に示すように、ダクト１６の、蛍光体ホイール１２に対する下流側である他端に、冷却風を冷却する冷却部材としての熱交換器２１が設けられている。熱交換器２１によって、蛍光体ホイール１２を通過した後の冷却風が冷却される。また、ダクト１６の他端は、図７に示すように、流路の断面積が拡げられている。ダクト１６の他端部における流路の断面積を拡げることによって、熱交換器２１に吹き当てる冷却風の量が増やされている。
【００３３】
熱交換器２１は、図６及び図７に示すように、ダクト１６の他端部の内部に配置された受熱部２１ａと、ダクト１６の外部に配置された冷却部２１ｂと、受熱部２１ａから冷却部２１ｂに熱を伝える伝熱部２１ｃと、を有している。熱交換器２１は、蛍光体ホイール１２を冷却することで暖まった風から熱を奪って冷却する。このようにダクト１６に熱交換器２１が配置されたことで、熱交換器２１で冷やされた冷却風をファン１５へ循環させることが可能になり、ファン１５から送られる冷却風を用いた蛍光体の冷却効率が高められている。なお、熱交換器としては、液体を循環させて冷却を行う液冷方式の冷却機構が用いられてもよい。
【００３４】
図８に示すように、ダクト１６の内部には、蛍光体ホイール１２及びホイールモータ１７が配置されている。また、ダクト１６の内部には、複数の集光レンズ１３ａ、１３ｂ、１３ｃと、複数の集光レンズ１３ａ、１３ｂ、１３ｃを保持するレンズホルダ２２が、蛍光体ホイール１２の、蛍光体層１２ｂが形成された面に隣接して設けられている。 
【００３５】
図８及び図９に示すように、レンズホルダ２２は、各集光レンズ１３ａ、１３ｂ、１３ｃの外周部を保持する保持部２２ａと、保持部２２ａを支持する基部２２ｂと、を有している。
【００３６】
レンズホルダ２２の基部２２ｂは、断面Ｌ字をなす板状に形成されており、下カバー１０ｂの底板上に固定されている。基部２２ｂは、立ち上がり壁２２ｃを有している。保持部２２ａは、立ち上がり壁２２ｃの、下カバー１０ｂの底板から離れた位置に設けられている。また、立ち上がり壁２２ｃは、ダクト１６の隔壁１９に揃えて連結されており、隔壁１９の一部として構成されている。
【００３７】
以上のようにレンズホルダ２２が構成されることで、保持部２２ａと、下カバー１０ｂの底板との間には、冷却風が流れる第１の通気路２３ａが確保されており、冷却風の通気性が高められている。これによって、ファン１５から送られた冷却風がレンズホルダ２２によって妨げられることを防ぎ、冷却風をダクト１６の隔壁１９に沿ってスムーズに流すことが可能になっている。
【００３８】
レンズホルダ２２の保持部２２ａは、各集光レンズ１３ａ、１３ｂ、１３ｃの外周部を保持している。保持部２２ａには、各集光レンズ１３ａ、１３ｂ、１３ｃの間に、ファン１５から送られた冷却風を通す複数の第２の通気路２３ｂを有している。保持部２２ａは、第２の通気路２３ｂを有することによって、ファン１５から送られた冷却風の流れを妨げることなく、蛍光体層１２ｂを効率的に冷却することが可能にされている。
【００３９】
また、図７及び図８に示すように、ダクト１６の外部には、回転軸１７ａから伝わった熱をダクト１６の外部に放熱するための放熱部材としてのヒートシンク２４が設けられている。
【００４０】
ホイールモータ１７が有する、回転軸１７ａの軸受け部１７ｂには、ヒートシンク２４が連結されている。図８に示すように、軸受け部１７ｂとヒートシンク２４との間には、熱伝導シート２５が挟まれており、軸受け部１７ｂから熱伝導シート２５を介してヒートシンク２４に熱が伝わり、ヒートシンク２４から熱が放出される。このように、ヒートシンク２４を用いることで、蛍光体ホイール１２の蛍光体の冷却効果が高められている。変形例として、熱伝導シート２５が軸受け部１７ｂに接する構造の代わりに、熱伝導シート２５が、回転軸１７ａに直に接する構造にされてもよい。
【００４１】
また、図６及び図７に示すように、ダクト１６の外部であるカバー１０の外部には、ヒートシンク２４及び熱交換器２１の冷却部２１ｂに冷却風を送る別のファン２７が設けられている。ダクト１６の外部には、ヒートシンク２４と冷却部２１ｃが、対向する位置に配置されている。
【００４２】
ファン２７としては、プロペラファンが用いられている。本実施形態の投写型表示装置１は、図４に示すように、照明光学系３が内部に設けられる筐体９を備えており、筐体９の内部の、冷却部２１ｂに対向する位置に、ファン２７が配置されている。
【００４３】
ファン２７から送られた冷却風は、冷却部２１ｂを冷やした後、冷却部２１ｂを通過してヒートシンク２４に吹き付けられる。これにより、１つのファン２７から送られる冷却風を用いて、冷却部２１ｂ及びヒートシンク２４を効率的に冷却することが可能になり、冷却構造１１が簡素化されている。
【００４４】
本実施形態では、熱交換器２１の冷却部２１ｂを通過した冷却風を、ヒートシンク２４に吹き付けるように構成されたが、この構成に限定されるものではない。変形例として、ヒートシンク２４を通過した冷却風を、冷却部２１ｂに吹き付けるような構成や、ヒートシンク２４と冷却部２１ｂとの間に冷却風を流すような構成にされてもよいことは勿論である。
【００４５】
照明光学系３の第１光路において、図６及び図７に示すように、第１のレーザ光源６のレーザダイオード８から出射されたレーザ光は、集光レンズ３１によって集光される。集光レンズ３１によって集光された光は、集光レンズ３２によって拡散板３３に向かって集光される。拡散板３３に入射したレーザ光は、拡散されて集光レンズ３４に入射する。集光レンズ３４に入射した光は、ダイクロイックミラー３５に入射する。ダイクロイックミラー３５は、青色の波長を有する光を透過し、かつ緑色の波長よりも長い波長の光を反射する。したがって、ダイクロイックミラー３５は、第１のレーザ光源６から発せられた青色レーザ光を透過し、上述の蛍光体ホイール１２の蛍光体層１２ｂから発せられた黄色光を反射する。ダイクロイックミラー３５で反射された黄色光、及びダイクロイックミラー３５を透過した青色レーザ光は、集光レンズ３６に入射し、照明光学系３から出射される。照明光学系３から出射された光は、画像生成光学系４に入射する。
【００４６】
照明光学系３の第２光路において、図６及び図７に示すように、第２のレーザ光源７のレーザダイオード８から出射されたレーザ光は、集光レンズ４１によって集光される。集光レンズ４１によって集光された光は、集光レンズ４２によって拡散板４３に向かって集光される。拡散板４３に入射した光は、拡散されてライトトンネル４４に入射する。ライトトンネル４４は、中空の光学素子であり、内部の上下左右の各内面が反射ミラーとして構成されている。ライトトンネル４４に入射した光は、ライトトンネル４４の内面で複数回反射する。これによって、ライトトンネル４４の出射部における光の照度分布が均一化される。変形例として、ライトトンネル４４の代わりにロッドレンズ（ロッドインテグレータ）が用いられてもよい。
【００４７】
ライトトンネル４４から出射された光は、集光レンズ４５によって集光される。集光レンズ４５によって集光された光は、ダイクロイックミラー４６に入射する。ダイクロイックミラー４６は、青色の波長を有する光を反射し、緑色の波長よりも長い波長の光を透過する。ダイクロイックミラー４６で反射された青色レーザ光は、集光レンズ１３ａ、１３ｂ、１３ｃを透過し、蛍光体ホイール１２の蛍光体層１２ｂに照射される。蛍光体は、青色レーザ光によって励起され、黄色の蛍光を放射する。
【００４８】
蛍光体から放射された黄色光は、集光レンズ１３ａ、１３ｂ、１３ｃによって集光され、ダイクロイックミラー４６に入射する。ダイクロイックミラー４６に入射した黄色光は、ダイクロイックミラー４６を透過し、集光レンズ４７に入射する。集光レンズ４７に入射した黄色光は、ダイクロイックミラー３５に入射する。ダイクロイックミラー３５に入射した黄色光は、ダイクロイックミラー３５で反射され、集光レンズ３６に入射する。
【００４９】
投写型表示装置１が備える画像生成光学系４において、図４に示すように、照明光学系３の集光レンズ３６から出射された光は、ライトトンネル５１に入射する。ライトトンネル５１に入射した光は、ライトトンネル５１の内面で複数回反射する。これによって、ライトトンネル５１の出射部における光の照度分布が均一化される。ライトトンネル５１から出射された光は、黄色光と青色光との合成光である白色光になっている。白色光は、集光レンズ５２、５３を透過し、ミラー５４で反射する。ミラー５４で反射した白色光は、集光レンズ５５を透過し、ＴＩＲ（内部全反射）プリズム５６に入射する。ＴＩＲプリズム５６に入射した光は、内部で全反射し、カラープリズム５７に入射する。カラープリズム５７は、白色光を、緑色光と赤色光と青色光とに分光する。
【００５０】
カラープリズム５７で分光された光は、この光を画像信号に合わせて変調する画像素子としてのＤＭＤ（digital mirror device）に入射する。カラープリズム５７で分光された緑色光は、緑色光用のＤＭＤ５８へ入射する。同様に、カラープリズム５７で分光された赤色光は、赤色光用のＤＭＤ（不図示）に入射し、カラープリズム５７で分光された青色光は、青色光用のＤＭＤ（不図示）に入射する。なお、変形例として、画像素子としてのＤＭＤの代わりに、液晶パネル（ＬＣＤ）が用いられてもよい。 
【００５１】
ＤＭＤ５８は、マトリックス状に配列された多数の微小ミラーを有しており、各微小ミラーが、投影される画像の画素に対応している。各微小ミラーの角度は調整可能に構成されている。ある角度をもった微小ミラーに入射した光は、投写レンズ５９に向かって反射される。したがって、各ＤＭＤで反射された緑色光、赤色光及び青色光は、カラープリズム５７に入射し、カラープリズム５７で合成される。カラープリズム５７で合成された光は、ＴＩＲプリズム５６及び投写レンズ５９を通って、スクリーン等の投写面上に投写される。
【００５２】
以上のように構成された照明光学系の冷却構造１１について、ファン１５及びダクト１６によって蛍光体ホイール１２が冷却される動作を説明する。
【００５３】
ファン１５から送られた冷却風は、ダクト１６内を隔壁１９に沿って流れ、蛍光体ホイール１２の基板１２ａの両面に吹き付けられる。蛍光体ホイール１２の、蛍光体層１２ｂ側の面に吹き付けられた冷却風は、レンズホルダ２２の通気路２３、レンズホルダ２２の保持部２２ａの外周側の空間を通り抜けて、蛍光体層１２ｂ側の面に沿ってスムーズに流れる。このように、ファン１５から送られた冷却風は、ダクト１６に沿って案内されて、蛍光体ホイール１２全体を効果的に冷却する。
【００５４】
また、蛍光体ホイール１２の蛍光体層１２ｂを冷却した冷却風は、隔壁１９に沿って流れ、熱交換器２１によって冷却される。熱交換器２１によって冷やされた空気は、ダクト１６から排出され、照明光学系３の内部を通って図７中に矢印で示すようにファン１５へ循環する。したがって、ファン１５は、熱交換器２１によって冷却された冷却風を蛍光体ホイール１２に送ることができ、蛍光体の冷却効率が高められている。
【００５５】
また、熱交換器２１の冷却部２１ｂは、ファン２７から送られた冷却風によって冷却される。ヒートシンク２４は、冷却部２１ｂを冷やした冷却風によって冷却される。ヒートシンク２４が冷却されることで、蛍光体ホイール１２の蛍光体層１２ｂが冷却される。
【００５６】
本実施形態は、投写型表示装置の筐体内の、蛍光体ホイールの近傍にファンを単に配置する構成に比べて、ダクト１６に沿って案内された冷却風によって、蛍光体ホイール１２の周囲の空気を冷却することができる。これにより、蛍光体を効率的に冷却することができる。
【００５７】
加えて、ダクト１６内に配置されたレンズホルダ２２は、通気路２３を有することによって、ファン１５から送られた冷却風の流れを妨げることを防いでいる。このような冷却風の通気性を高めるための各構成の相乗効果により、蛍光体の冷却効率が高められている。
【００５８】
上述したように、第１の実施形態の照明光学系の冷却構造１１は、ファン１５から送られた冷却風を蛍光体ホイール１２に導くダクト１６を備える。これによって、ダクト１６に沿って案内された冷却風によって、蛍光体ホイール１２の周囲の空気の温度が下げられ、蛍光体を効率的に冷却することができる。その結果、冷却構造１１は、蛍光体の冷却効率を高め、照明光学系３から出射される光の照度の低下を防ぐことができる。
【００５９】
また、レンズホルダ２２は、保持部２２ａと下カバー１０ｂの底板との間に空間を有することによって、ファン１５から送られた冷却風の流れを妨げることを防ぎ、蛍光体ホイール１２の、蛍光体層１２ｂ側の面に冷却風を十分に流すことが可能になる。さらに、レンズホルダ２２は、保持部２２ａが通気路２３を有することによって、ファン１５から送られた冷却風の流れを妨げることを防ぎ、蛍光体ホイール１２の、蛍光体層１２ｂ側の面に冷却風をスムーズに流すことが可能になる。その結果、蛍光体の冷却効果を高めることができる。
【００６０】
また、冷却構造１１は、熱交換器２１を備えることによって、ファン１５が送る冷却風の温度が上昇することを防ぎ、蛍光体ホイール１２を更に効率的に冷却することができる。また、冷却構造１１は、ヒートシンク２４を備えることによって、蛍光体ホイール１２の熱をダクト１６の外部に放出することができる。
【００６１】
（第２の実施形態）
つぎに、第２の照明光学系の冷却構造について説明する。第２の実施形態の冷却構造を備える照明光学系において、説明の便宜上、第１の実施形態の照明光学系と同一の構成部材には第１の実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。
【００６２】
図１０に、第２の実施形態の照明光学系の冷却構造を説明するための斜視図を示す。図１１に、第２の実施形態の照明光学系の冷却構造の平面図を示す。図１２に、第２の実施形態の照明光学系の冷却構造を拡大した平面図を示す。図１３に、第２の実施形態の照明光学系の冷却構造が有するダクト及びレンズホルダの斜視図を示す。 
【００６３】
図１０及び図１１に示すように、第２の実施形態の照明光学系の冷却構造６１は、内部空間を分割する分割壁６９を有するダクト６６と、分割壁６９で分割されたダクト６６内の各空間に冷却風をそれぞれ送る第１のファン６７ａ及び第２のファン６７ｂと、を備えている。
【００６４】
図１２及び図１３に示すように、ダクト６６の内部の、第１及び第２のファン６７ａ、６７ｂと蛍光体ホイール１２との間には、ダクト６６の内部空間を、基板１２ａの一方の面を含む第１の空間と、基板１２ｂの他方の面を含む第２の空間とに分割する分割壁６９が設けられている。分割壁６９は、ダクト６６の一端から蛍光体ホイール１２に隣接する位置まで、隔壁１９に沿って延ばされて設けられている。図１３に示すように、ダクト６６の一端には、第１のファン６７ａの送風口に連結される開口６６ａと、第２のファン６７ｂの送風口に連結される開口６６ｂとが形成されている。
【００６５】
以上のように構成された第２の実施形態の照明光学系の冷却構造６１において、第１のファン６７ａから送られた冷却風は、ダクト６６の内部空間の、分割壁６９によって仕切られた一方の空間を流れ、蛍光体ホイール１２の、蛍光体層１２ｂが形成された一方の面側に導かれる。これと同様に、第２のファン６７ｂから送られた冷却風は、ダクト６６の内部空間の、分割壁６９によって仕切られた他方の空間を流れ、蛍光体ホイール１２の他方の面側に導かれる。このように、本実施形態では、蛍光体ホイール１２の両面側に冷却風がそれぞれスムーズに導かれる。
【００６６】
第２の実施形態の照明光学系の冷却構造６１によれば、分割壁６９と、第１及び第２のファン６７ａ、６７ｂとを備えることによって、蛍光体ホイール１２の両面側にそれぞれ冷却風をスムーズに導くことが可能になり、蛍光体の冷却効率を更に高めることができる。
【００６７】
なお、本発明に係る照明光学系の冷却構造は、蛍光体ホイールを備える照明光学系に用いられたが、必要に応じて、他の照明光学系に用いられてもよい。本発明は、例えば、光源からの光が入射するカラーフィルタを有するカラーホイールを用いた照明光学系や、固定構造の蛍光体を用いた他の照明光学系に用いられてもよい。 
【００６８】
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細は、本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。 
【符号の説明】
【００６９】
１ 投写型表示装置 
３ 照明光学系 
７ 第２のレーザ光源 
１１ 冷却構造 
１２ 蛍光体ホイール 
１２ａ 基板 
１２ｂ 蛍光体層 
１５ ファン 
１６ ダクト 
１７ａ 回転軸
【図１】
2018055127.tif 000003
【図２】
2018055127.tif 000004
【図３】
2018055127.tif 000005
【図４】
2018055127.tif 000006
【図５】
2018055127.tif 000007
【図６】
2018055127.tif 000008
【図７】
2018055127.tif 000009
【図８】
2018055127.tif 000010
【図９】
2018055127.tif 000011
【図１０】
2018055127.tif 000012
【図１１】
2018055127.tif 000013
【図１２】
2018055127.tif 000014
【図１３】
2018055127.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成29年12月11日(2017.12.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から照射された励起光によって蛍光を発する蛍光体層を有する蛍光体部材と、
前記蛍光体部材に冷却風を送るファンと、
前記蛍光体部材が配置された内部空間と外部空間とを仕切り、前記ファンから送られた冷却風を前記蛍光体部材に導くダクトと、
前記蛍光体部材に隣接して配置され、前記蛍光体層から発せられた蛍光を集光するレンズと、
前記レンズを保持するレンズホルダと、
を備え、
前記レンズホルダと、前記ダクトとの間には、前記ファンから送られた冷却風を通す第１の通気路が設けられている、照明光学系の冷却構造。
【請求項２】
請求項１に記載の照明光学系の冷却構造であって、
前記第１の通気路は、前記レンズホルダと、前記ダクトの底板との間に設けられている、照明光学系の冷却構造。
【請求項３】
請求項１または２に記載の照明光学系の冷却構造であって、
前記蛍光体部材は、前記蛍光体層が形成された基板からなり、
前記基板は、回転可能に構成されている、照明光学系の冷却構造。
【請求項４】
請求項３に記載の照明光学系の冷却構造であって、
前記第１の通気路を通る前記冷却風は、前記基板の前記蛍光体層が形成された面に沿って流れる、照明光学系の冷却構造。
【請求項５】
請求項３または４に記載の照明光学系の冷却構造であって、
前記ダクト内の、前記ファンと前記蛍光体部材との間には、前記内部空間を、前記基板の一方の面を含む第１の空間と、前記基板の他方の面を含む第２の空間とに分割する分割壁が設けられている、照明光学系の冷却構造。
【請求項６】
請求項５に記載の照明光学系の冷却構造であって、
前記ファンは、前記第１の空間に冷却風を送る第１のファンと、前記第２の空間に冷却風を送る第２のファンと、を含む、照明光学系の冷却構造。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の照明光学系の冷却構造であって、
前記レンズホルダは、前記レンズの外周部を保持する保持部を有し、
前記保持部に、前記ファンから送られた冷却風を通す第２の通気路が設けられている、照明光学系の冷却構造。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の照明光学系の冷却構造であって、
前記ダクトの、前記蛍光体部材の下流側に、冷却風を冷却する冷却部材が設けられている、照明光学系の冷却構造。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の照明光学系の冷却構造であって、
前記ダクトの外部に配置された放熱部材を備える、照明光学系の冷却構造。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか１項に記載の照明光学系の冷却構造を含む照明光学系と、
前記照明光学系から出射された光を画像信号に合わせて変調する画像素子を含む画像生成光学系と、を備える投写型表示装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
上述した目的を達成するため、本発明に係る照明光学系の冷却構造は、光源から照射された励起光によって蛍光を発する蛍光体層を有する蛍光体部材と、蛍光体部材に冷却風を送るファンと、蛍光体部材が配置された内部空間と外部空間とを仕切り、ファンから送られた冷却風を蛍光体部材に導くダクトと、蛍光体部材に隣接して配置され、蛍光体層から発せられた蛍光を集光するレンズと、レンズを保持するレンズホルダと、を備え、レンズホルダと、ダクトとの間には、ファンから送られた冷却風を通す第１の通気路が設けられている。