(57)【要約】【課題】実使用時の変形を抑えた蛍光体基板を用いた蛍光体ホイールを提供する。【解決手段】本開示における蛍光体基板は、一方の面に熱硬化性の接着層が周方向に形成された円盤状のアルミニウムの基板を、その他方の面が載置面に当接するように基台に載置し、蛍光体リングを接着層上に位置するように配置し、蛍光体リング上に錘を載置して、蛍光体リングと基板とを接着し、蛍光体リングと基板との接着後に錘を取り除き、実使用時の温度に設定された恒温槽の中に蛍光体リングが接着された基板を収容し所定時間放置して、接着層を熱硬化させ、接着層の硬化後に恒温槽から基板を取り出し、蛍光体リングと基板の線膨張係数差によって、常温時に基板が一方の面側に凸となるよう湾曲するようにして製造される。【選択図】図２
2018025750.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円盤状の金属基板と、
前記金属基板上に周方向に設けられた蛍光体層と、
前記蛍光体層を前記金属基板に接着する接着層と、を備え、
前記金属基板は、前記蛍光体層が設けられる側に凸となるよう湾曲している、蛍光体基板。
【請求項２】
前記金属基板はアルミニウム基板、前記蛍光体層は無機蛍光体、前記接着層は樹脂接着剤と酸化チタンの混合物である、請求項１に記載の蛍光体基板。
【請求項３】
請求項１または２に記載の蛍光体基板と、
前記蛍光体基板に取り付けられ、前記蛍光体基板を回転駆動するモータと、を備える、蛍光体ホイール。
【請求項４】
励起光源と、
前記励起光源からの出射光を導光する導光光学系と、
請求項３に記載の蛍光体ホイールと、を備え、
前記導光光学系からの前記出射光が前記蛍光体ホイールの前記蛍光体層を照射することにより、前記蛍光体層は蛍光を発光する、光源装置。
【請求項５】
請求項４に記載の光源装置を備えた、投写型映像表示装置。
【請求項６】
一方の面に熱硬化性の接着層が周方向に形成された円盤状の金属基板を、その他方の面が載置面に当接するように基台に載置し、蛍光体層を前記接着層上に位置するように配置する配置ステップと、
前記蛍光体層上に錘を載置して、前記蛍光体層と前記金属基板とを接着する接着ステップと、
前記蛍光体層と前記金属基板との接着後に前記錘を取り除き、実使用時の温度に設定された雰囲気中に前記蛍光体層が接着された前記金属基板を所定時間放置して、前記接着層を熱硬化させる硬化ステップと、を備え、
前記硬化ステップ後、前記蛍光体層が接着された前記金属基板は、前記蛍光体層と前記金属基板の線膨張係数差によって、常温時に前記金属基板が前記一方の面側に凸となるよう湾曲する、蛍光体基板の製造方法。
【請求項７】
蛍光体層を、その一方の面が載置面に当接するように基台に載置し、片側の面に熱硬化性の接着層が形成された金属基板を、前記接着層が前記蛍光体層の他方の面に当接するように配置する配置ステップと、
前記金属基板上に錘を載置して、前記蛍光体層と前記金属基板とを接着する接着ステップと、
前記蛍光体層と前記金属基板との接着後に前記錘を取り除き、実使用時の温度に設定された雰囲気中に前記蛍光体層が接着された前記金属基板を所定時間放置して、前記接着層を熱硬化させる硬化ステップと、を備え、
前記硬化ステップ後、前記蛍光体層が接着された前記金属基板は、前記蛍光体層と前記金属基板の線膨張係数差によって、常温時に前記金属基板が前記一方の面側に凸となるよう湾曲する、蛍光体基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、例えば投写型映像表示装置の光源装置に使用される蛍光体ホイールを構成する蛍光体基板、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、基板上に酸化チタン層を設けて、その上に蛍光体層を設けた蛍光体ホイールの構成が開示されている。かかる蛍光体ホイールは、励起光源と、励起光源に対向配置された蛍光発光部と、励起光源の反対側であって蛍光発光部に接合するように配置された酸化チタンを有する反射部を有する蛍光発光板を備える。これによって、励起光源からの励起光が蛍光発光部に照射されることにより、蛍光発光部での蛍光発光光及び反射部での蛍光反射光をそれぞれ出射することが可能となる。従って、蛍光光の反射率を向上させて反射光の利用効率を高めることができ、且つ、低コスト化を実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２２８５９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、実使用時の変形を抑えた蛍光体基板を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示における蛍光体基板は、円盤状の金属基板と、金属基板上に周方向に設けられた蛍光体層と、蛍光体層を金属基板に接着する接着層とを備え、蛍光体層が設けられる側に凸となるよう湾曲している。
【０００６】
本開示における蛍光体基板の製造方法の一態様は、一方の面に熱硬化性の接着層が周方向に形成された円盤状の金属基板を、その他方の面が載置面に当接するように基台に載置し、蛍光体層を接着層上に位置するように配置する配置ステップと、蛍光体層上に錘を載置して、蛍光体層と金属基板とを接着する接着ステップと、蛍光体層と金属基板との接着後に錘を取り除き、実使用時の温度に設定された雰囲気中に蛍光体層が接着された金属基板を所定時間放置して、接着層を熱硬化させる硬化ステップとを備える。硬化ステップ後、蛍光体層が接着された金属基板は、蛍光体層と金属基板の線膨張係数差によって、常温時に金属基板が一方の面側に凸となるよう湾曲する。
【０００７】
本開示における蛍光体基板の製造方法の他の態様は、蛍光体層を、その一方の面が載置面に当接するように基台に載置し、片側の面に熱硬化性の接着層が形成された金属基板を、接着層が蛍光体層の他方の面に当接するように配置する配置ステップと、金属基板上に錘を載置して、蛍光体層と金属基板とを接着する接着ステップと、蛍光体層と金属基板との接着後に錘を取り除き、実使用時の温度に設定された雰囲気中に蛍光体層が接着された金属基板を所定時間放置して、接着層を熱硬化させる硬化ステップとを備える。硬化ステップ後、蛍光体層が接着された金属基板は、蛍光体層と金属基板の線膨張係数差によって、常温時に金属基板が一方の面側に凸となるよう湾曲する。
【発明の効果】
【０００８】
上記構成とすることにより、実使用時に最も変形の小さい状態で使用することができる蛍光体基板を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】実施の形態１の蛍光体基板の構成を示す図
【図１Ｂ】図１Ａの１Ｂ−１Ｂ断面図
【図２】実施の形態１の蛍光体基板の製造方法の一例を示す図
【図３】実施の形態１の蛍光体基板の製造方法の他の例を示す図
【図４Ａ】実施の形態１の蛍光体基板の各温度における湾曲状態を示す図
【図４Ｂ】実施の形態１の蛍光体基板の温度と変位量の関係を示す図
【図５】実施の形態１の蛍光体基板を使用した光源装置を示す図
【図６】実施の形態１の蛍光体基板を使用した光源装置を搭載した投写型映像表示装置を示す図
【図７Ａ】実施の形態２の蛍光体基板の構成を示す図
【図７Ｂ】図７Ａの７Ｂ−７Ｂ断面図
【図７Ｃ】図７Ａの７Ｃ−７Ｃ断面図
【図８】実施の形態２の蛍光体基板を使用した光源装置を示す図
【図９】実施の形態２の蛍光体基板を使用した光源装置を搭載した投写型映像表示装置を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
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、これらにより特許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。
【００１２】
（実施の形態１）
［１−１］蛍光体基板の構成と、その製造方法
実施の形態１の蛍光体基板の構成、及び製造方法について、図１Ａ〜図４Ｂを用いて説明する。図１Ａおよび図１Ｂは、実施の形態１の蛍光体基板１の構成を示す図であって、図１Ａは平面図、図１Ｂは図１Ａの１Ｂ−１Ｂ断面図である。
【００１３】
蛍光体基板１は、アルミニウムからなる円盤状の基板１０３を備え、その中心にモータ１４１（図５参照）の回転軸が取り付けられる取付け孔１０４が開設されている。蛍光体基板１にモータ１４１が取り付けられることによって、蛍光体ホイール１００として構成され、蛍光体基板１がモータ１４１によって回転駆動される。また、基板１０３の少なくとも片側表面には、表面反射率を向上させるため、図示しないアンダーコートとトップコートを設けた増反射膜層１３１が形成されている。ここで、アルミニウムからなる基板１０３は、金属基板の一例である。
【００１４】
基板１０３の増反射膜層１３１上において、図１Ａに示すように基板１０３の回転中心からの距離が等しい円周上に、リング状に一定の幅と厚みを有する接着層１０２が形成される。接着層１０２上には、図１Ａに示すように、リング状に蛍光体リング１０１が設けられる。
【００１５】
次に、図１Ｂを用いて、蛍光体基板１の詳細を説明する。基板１０３の増反射膜層１３１の上に設けられる接着層１０２は、熱硬化型の樹脂シリコーン１２２内に反射率と熱伝導率を上昇させる含有粒子１２１が含有されて構成される。本実施の形態では、含有粒子１２１は酸化チタンである。
【００１６】
蛍光体リング１０１は、蛍光体１１１（無機蛍光体）とアルミナ１１２との混合物で構成され、一定の幅と厚みを有するリング形状に焼結により形成される。焼結体である蛍光体リング１０１は、接着層１０２によって基板１０３に接着固定される。蛍光体リング１０１は、蛍光体層の一例である。
【００１７】
接着層１０２に用いる材料としては、基板１０３と蛍光体層を構成する蛍光体リング１０１との熱膨張係数の差によって生じる歪を緩衝し蛍光体基板の構成を維持するために、樹脂接着剤として熱硬化型の樹脂シリコーンを用いることが望ましい。また、歪を緩衝する特性から、接着層に用いる樹脂シリコーンとしては、ジメチル系の熱硬化型樹脂シリコーンを用いることが望ましい。
【００１８】
続いて、図２（ａ）〜（ｈ）を用いて、本開示の蛍光体基板の製造工程の一例を説明する。図２（ａ）〜（ｈ）は、蛍光体基板１の直径方向に破断した場合の断面を模式的に示している。
【００１９】
まず、図２（ａ）に示すように、一方の面に接着層１０２が周方向に形成された基板１０３を、矢印方向に移動させ、その他方の面が接着用のベースである基台２０１の載置面２０１ａに当接するように図２（ｂ）のように載置する。
【００２０】
次に、図２（ｃ）に示すように基台２０１に基板１０３を載置した状態で、その上から蛍光体リング１０１を接着層１０２の上に位置あわせして矢印方向に移動させ、図２（ｄ）に示すように蛍光体リング１０１を接着層１０２上に載せる（配置ステップ）。
【００２１】
この後、図２（ｅ）で示すように蛍光体リング１０１を接着層１０２に載せた状態で、その上に錘２０２を配置し、錘２０２を矢印方向に移動させ、図２（ｆ）のように錘２０２を蛍光体リング１０１上に載せ、蛍光体リング１０１と基板１０３を十分に接着させる（接着ステップ）。
【００２２】
その後、錘２０２を取り除いた状態で、図２（ｇ）に示すように、実際に使用する標準使用温度（実使用時の温度）近傍に設定された恒温槽９０の中に入れ、所定の時間放置し接着剤を熱硬化させる（硬化ステップ）。ここで、実使用時の温度とは、蛍光体基板を蛍光体ホイールとして製造し、光源装置として投写型表示装置で作動させたときの温度である。本実施の形態では、１００〜２００℃の雰囲気で硬化させる。
【００２３】
その後、蛍光体基板１を恒温槽９０から外部に取り出し、常温に戻すと、図２（ｈ）に示すとおり、蛍光体リング１０１と基板１０３との線膨張係数の差により、蛍光体基板１は、蛍光体リング１０１を載せた面を上にして、蛍光体リング１０１が設けられる側に凸となるよう湾曲した形状となる。
【００２４】
上記の説明では、接着層１０２を設けた基板１０３に、蛍光体リング１０１を上に置くような形で説明を行ったが、蛍光体リング１０１の上に、接着層１０２を設けた基板１０３を上から載せる方法で接着しても構わない。以下、かかる他の製造方法を図３（ａ）〜（ｈ）を用いて説明する。図３（ａ）〜（ｈ）は、蛍光体基板１の直径方向に破断した場合の断面を模式的に示している。
【００２５】
まず、図３（ａ）に示すように、蛍光体リング１０１を矢印方向に移動させて、その一方の面が載置面２０１ａに当接するように図３（ｂ）に示すように基台２０１に載置する。次いで、片側の面に熱硬化性の接着層１０２が形成された基板１０３を、図３（ｃ）に示すように位置合わせして、矢印方向に移動させ、図３（ｄ）に示すように接着層１０２が蛍光体リング１０１の他方の面に当接するように配置する（配置ステップ）。
【００２６】
この後、図３（ｅ）に示すように錘２０２を矢印方向から移動させて図３（ｆ）のように載置して、蛍光体リング１０１を基板１０３に接着する（接着ステップ）。
【００２７】
次に、錘２０２を取り除いた状態で、図３（ｇ）に示すように、実際に使用する標準使用温度（実使用時の温度）近傍に設定された恒温槽９０の中に入れ、所定の時間放置し接着剤を熱硬化させる（硬化ステップ）。本実施の形態では、図２（ｇ）で示した製造工程と同様に、１００〜２００℃の雰囲気で硬化させる。
【００２８】
その後、恒温槽９０から外部に取り出し、常温に戻すと、図３（ｈ）に示すとおり、蛍光体リング１０１と基板１０３との線膨張係数の差により、蛍光体基板１は、蛍光体リング１０１を載せた面を上にして、蛍光体リング１０１が設けられる側に凸となるよう湾曲した形状となる。
【００２９】
［１−２］効果
さらに、図４Ａおよび図４Ｂを用いて、図２、または図３で示す製造方法で作成した蛍光体基板１の各温度での形状と効果を説明する。まず、図４Ａは、（ａ）標準使用温度、（ｂ）標準使用温度より高い温度および（ｃ）常温（標準使用温度より低い温度）での蛍光体基板１の湾曲状態を示す図である。図４Ａは蛍光体基板１を直径方向に破断した場合の断面を示す。
【００３０】
標準使用温度と硬化温度を合わせることにより、蛍光体基板１は、図４Ａの（ａ）に示すように、標準使用温度でフラットな状態となっている。蛍光体リング１０１には、後述するように半導体レーザからのレーザ光が励起光として照射されるが、このときの励起光スポットの照射位置３０２での蛍光体リング１０１の位置を基準３０１として、湾曲による照射位置３０２の（＋）と（−）の変位方向を図４Ａの（ａ）に示す矢印のように決める。
【００３１】
図４Ｂには、横軸に蛍光体温度（℃）と、縦軸に励起光スポット照射位置での変位量をグラフに示す。ここで、図４Ａの（ａ）に示す標準使用温度（硬化温度）での状態は、グラフ上のポイント３０４で示される。
【００３２】
続いて、図４Ａの（ｂ）は、標準使用温度より高い上限温度での蛍光体基板１の湾曲状態を示す図である。このときには、蛍光体リング１０１と基板１０３との熱膨張係数差により蛍光体リング１０１の載っている面を上にして、上に凹の形状となる。このため、励起光スポットの照射位置３０２での蛍光体リング１０１の基準位置に３０１に対して、プラスの方向にαだけ変位する。この状態は、図４Ｂの温度と変位量のグラフでは、ポイント３０５で示される。
【００３３】
さらに、図４Ａの（ｃ）は、標準使用温度より低い常温（室温）での蛍光体基板１の湾曲状態を示す図である。このときには、蛍光体リング１０１と基板１０３との熱膨張係数差により蛍光体リング１０１の載っている面を上にして、図４Ａの（ｂ）の時とは逆に、上に凸の形状となる。このため、励起光スポットの照射位置３０２での蛍光体リング１０１の基準位置に３０１に対して、マイナスの方向にβだけ変位する。この状態は、図４Ｂの温度と変位量のグラフでは、ポイント３０３で示される。
【００３４】
ここで、蛍光体リング１０１と基板１０３、接着層１０２の各温度での線膨張係数や機械特性（ポアソン比やヤング率など）に変化がなければ、温度と変位量のグラフに図示されているように、ポイント３０３、３０４、３０５は直線上に乗る。
【００３５】
このように、蛍光体基板１の製造時に、標準使用状態と略同じ温度にて硬化させることにより、標準使用状態での蛍光体基板１の形状を、フラットな変形のない状態にすることが出来る。
【００３６】
［１−３］実施の形態１の蛍光体基板を用いた光源装置
図５を用いて、実施の形態１の蛍光体基板１を使用した蛍光体ホイール１００を用いた光源装置４の詳細を説明する。
【００３７】
まず、蛍光体ホイール１００は、蛍光体基板１と、これを回転駆動するモータ１４１とから構成される。
【００３８】
複数の第１の半導体レーザ４０２から出射した光は、各々の第１の半導体レーザ４０２の出射側に配置されたコリメータレンズ４０３により平行光化される。コリメータレンズ４０３の出射側には、複数のコリメータレンズ４０３から出射される第１の半導体レーザ４０２の光をまとめて光束幅を小さくする凸レンズ４０４を備える。凸レンズ４０４で光束幅を小さくした出射光は、凸レンズ４０４の出射側に位置する拡散板４０５に入射する。拡散板４０５では、凸レンズ４０４で解消しきれなかった第１の半導体レーザ４０２の出射光のコリメータレンズ４０３を通過した状態で発生している光束の粗密を解消する。ここで、第１の半導体レーザ４０２は、励起光源の一例である。
【００３９】
拡散板４０５から出射した光は、凹レンズ４０６に入射する。凹レンズ４０６は、拡散板４０５から入射した光を平行光化する。
【００４０】
凹レンズ４０６を出射した平行光化された光は、出射側に光軸に対して４５度の角度で配置されたダイクロイックミラー４０７に入射する。ダイクロイックミラー４０７は、第１の半導体レーザ４０２の出射光の波長域の光を透過し、後述する蛍光体ホイール１００からの蛍光の波長域の光を反射する特性を有している。したがって、ダイクロイックミラー４０７に入射した凹レンズ４０６からの光は透過し、複数の凸レンズ４０８、４０９への順に入射することで、光束が収束し、蛍光体ホイール１００に入射する。
【００４１】
蛍光体ホイール１００は、蛍光体層を構成する蛍光体リング１０１が凸レンズ４０８、４０９に対向するように配置されている。併せて、蛍光体ホイール１００は、図１Ａに示す通り、蛍光体基板１の回転中心から同じ距離にある円周上に、蛍光体層である蛍光体リング１０１を有しており、蛍光体基板１の回転に伴い、凸レンズ４０８、４０９で収束した第１の半導体レーザ４０２の光が蛍光体を励起する励起光として照射されるように配置されている。ここで、コリメータレンズ４０３、凸レンズ４０４、拡散板４０５、凹レンズ４０６、ダイクロイックミラー４０７、凸レンズ４０８、４０９は、導光光学系の一例である。
【００４２】
蛍光体層である蛍光体リング１０１に入射した第１の半導体レーザ４０２からの励起光は、波長変換され第１の半導体レーザ４０２の波長とは異なる波長域の蛍光に変換されるとともに、光の方向を１８０度変換し、凸レンズ４０９側へ出射する。凸レンズ４０９に入射した蛍光は、凸レンズ４０８に入射し、平行光化され、ダイクロイックミラー４０７に入射する。
【００４３】
ダイクロイックミラー４０７は、前述の通り、蛍光の光軸に対して４５度の角度で配置されており、第１の半導体レーザ４０２の出射光の波長域の光を透過し、蛍光体ホイール１００からの蛍光の波長域の光を反射する特性を有している。したがって、ダイクロイックミラー４０７に入射した蛍光は、その進行方向が９０度曲げられる。
【００４４】
次に、複数の第２の半導体レーザ４２２から出射した光は、各第２の半導体レーザ４２２の出射側に配置されたコリメータレンズ４２３により平行光化される。コリメータレンズ４２３の出射側には、複数のコリメータレンズ４２３から出射される第２の半導体レーザ４２２の光をまとめて光束幅を小さくする凸レンズ４２４を備える。凸レンズ４２４で光束幅を小さくした出射光は、凸レンズ４２４の出射側に位置する拡散板４２５に入射する。拡散板４２５では、凸レンズ４２４で解消しきれなかった第２の半導体レーザ４２２の光がコリメータレンズ４２３で通過した状態での光束の不均一を解消する。
【００４５】
拡散板４２５から出射した光は、凹レンズ４２６に入射する。凹レンズ４２６は、拡散板４２５から入射した光を平行光化する。
【００４６】
凹レンズ４２６を出射した平行光化された光は、出射側に光軸に対して４５度の角度で配置されたダイクロイックミラー４０７に、蛍光体ホイール１００から出射した蛍光とは９０度異なる方向から入射する。ダイクロイックミラー４０７は、第２の半導体レーザ４２２の出射光の波長域の光を透過し、蛍光体ホイール１００からの蛍光の波長域の光を反射する特性を有している。したがって、ダイクロイックミラー４０７に入射した凹レンズ４２６からの光を透過する。その結果、蛍光体ホイール１００から出射した蛍光と、第２の半導体レーザ４２２から出射した光は、同一の方向へ出射する。
【００４７】
蛍光体ホイール１００からの蛍光と、第２の半導体レーザ４２２からのレーザ光は、凸レンズ４１０で収束し、光均一化手段であるロッドインテグレータ４１１に入射する。ロッドインテグレータ４１１を出射した光の強度分布は均一化されている。
【００４８】
ここで、第２の半導体レーザ４２２の出射する光は、青色の波長域の光であり、第１の半導体レーザ４０２の出射する光は、紫外から青色の波長域の光である。また、蛍光体ホイール１００の蛍光体リング１０１に含まれる蛍光体は、第１の半導体レーザ４０２の波長域の光で励起され、緑色と赤色の両波長域を含んだ黄色の蛍光を出射する。
【００４９】
上記の構成により、光源装置４のロッドインテグレータ４１１からは、強度分布が均一化された白色の光が出射する。
【００５０】
［１−４］実施の形態１の蛍光体ホイールを搭載した光源装置を用いた投写型映像表示装置
次に、図６を用いて、実施の形態１の蛍光体ホイール１００を搭載した光源装置４を用いた投写型映像表示装置４０の構成を説明する。
【００５１】
当該投写型映像表示装置４０は、図５を用いて説明した光源装置４を用いている。光源装置４の詳細に関しては、その重複説明は省略して、ロッドインテグレータ４１１を出射した白色光の挙動と投写型映像表示装置４０の構成につき説明する。
【００５２】
まず、ロッドインテグレータ４１１を出射した白色光は、３枚の凸レンズ４３１、４３２、４３３で構成されたリレーレンズ系にて、後述するＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）４３８、４３９、４４０に、ロッドインテグレータ４１１の出射面を写像する。
【００５３】
リレーレンズ系を構成する凸レンズ４３１、４３２、４３３を通過した光は、２つの硝子ブロックの間に微小ギャップ４３５を設けた全反射プリズム４３４に入射する。全反射プリズム４３４に入射した光は、前述した微小ギャップ４３５で反射し、３つの硝子ブロックで構成されたカラープリズム４３６に入射する。カラープリズム４３６は、第１の硝子ブロックと第２の硝子プロックの間に微小ギャップ４３７と第１のガラスプロック側に青色の波長域の光を反射するダイクロイック面を有している。
【００５４】
全反射プリズム４３４から、カラープリズム４３６に入射した白色光のうち、青色波長域の光は、カラープリズムの微小ギャップ４３７の前側の第１のガラスブロックに設けられた青色領域を反射するダイクロイック面で反射し、カラープリズム４３６と全反射プリズム４３４の間に設けられたギャップで全反射を発生し、光の進行方向を変えて、青色用のＤＭＤ４３８に入射する。
【００５５】
続いて、カラープリズムの微小ギャップ４３７を通過した赤色と緑色領域の両方の領域の光を含む黄色の光は、カラープリズム４３６の第２のガラスブロックと第３のガラスブロックの境界面に設けられた、赤色の波長域の光を反射し、緑色の波長域の光を透過するダイクロイック面で、赤色光と緑色光に分離され、赤色光は反射し、第２のガラスブロックに、緑色光は透過し第３のガラスブロックに入射する。
【００５６】
第１のガラスブロックと第３のガラスブロックの界面で反射した赤色光は、第２のガラスブロックと第１のガラスブロックの間の設けられた微小ギャップ４３７に、全反射以上の角度で入射することで反射し、赤色用のＤＭＤ４３９に入射する。
【００５７】
第３のガラスブロックに入射した緑色光はそのまま直進し、緑色用のＤＭＤ４４０に入射する。
【００５８】
３枚のＤＭＤ４３８、４３９、４４０は、図示されない映像回路によって駆動され、画像情報に対応して各画素のＯＮ／ＯＦＦが切り替わり反射方向が変わる。
【００５９】
３枚のＤＭＤ４３８、４３９、４４０のＯＮの画素からの光は、前述した経路を逆に通り、カラープリズム４３６で合成され、白色光となって、全反射プリズム４３４に入射する。全反射プリズム４３４に入射した光は、全反射プリズム４３４の微小ギャップ４３５に全反射角以下の角度で入射し、そのまま透過して、投写レンズ４４１によって、図示していないスクリーンに拡大投写される。
【００６０】
（実施の形態２）
［２−１］蛍光体基板の構成と、その製造方法
実施の形態２の蛍光体基板の構成について、図７Ａ〜図７Ｃを用いて説明する。図７Ａ〜図７Ｃは、実施の形態２の蛍光体基板５の構成を示す図であって、図７Ａは平面図、図７Ｂは図７Ａの７Ｂ−７Ｂ断面図、図７Ｃは図７Ａの７Ｃ−７Ｃ断面図である。
【００６１】
蛍光体基板５の基板５０３は、アルミニウムからなる円盤状をなしており、その中心にモータ５４１（図８参照）の回転軸が取り付けられる取付け孔５０４が開設されている。蛍光体基板５の基板５０３にモータ５４１が取り付けられることによって、蛍光体ホイール５００として構成され、蛍光体基板５がモータ５４１によって回転駆動される。また、基板５０３の少なくとも片側表面には、表面反射率を向上させるため、図示しないアンダーコートとトップコートを設けた増反射膜層５３１が形成されている。基板５０３は、金属基板の一例である。
【００６２】
基板５０３の増反射膜層５３１上において、図７Ａに示すように基板５０３の回転中心からの距離が等しい円周上であって開口部５０６を除く部分に、Ｃリング状に一定の幅と厚みを有する接着層５０２が形成される。また、開口部５０６は、接着層５０２と同じ円周上の一部に、設けられている。
【００６３】
接着層５０２上には、図７Ａに示すように、蛍光体リングセグメント５０１、５０５が設けられる。蛍光体リングセグメント５０１と蛍光体リングセグメント５０５は、接着層５０２が形成された円周上の範囲を所定の角度範囲に分割する形で、それぞれ設けられる。
【００６４】
続いて、図７Ｂと図７Ｃを用いて、蛍光体基板５の詳細に関し以下の通り説明する。
【００６５】
まず、接着層５０２は、樹脂シリコーン５２２内に反射率と熱伝導率を上昇させる含有粒子５２１が含有されて構成される。本実施の形態では、含有粒子５２１は酸化チタンである。
【００６６】
また、蛍光体リングセグメント５０１、５０５は、それぞれ蛍光体５１１、５５１（無機蛍光体）とアルミナ５１２、５５２との混合物で構成され、Ｃリング状に焼結により形成される。焼結体である蛍光体リングセグメント５０１、５０５は、それぞれ接着層５０２によって基板５０３に接着固定される。ここでの蛍光体５１１と蛍光体５５１は、発光する蛍光のスペクトルが異なる。例えば、蛍光体リングセグメント５０１は黄色の蛍光を発光し、蛍光体リングセグメント５０５は緑色の蛍光を発光する。ただし、蛍光の発光スペクトルに関しては、上記の記述で限定されるものではない。蛍光体リングセグメント５０１、５０５は、蛍光体層の一例である。
【００６７】
接着層５０２に用いる材料としては、基板５０３と蛍光体層を構成する蛍光体リングセグメント５０１、５０５との熱膨張係数の差によって生じる歪を緩衝し蛍光体ホイールの構成を維持するために、熱硬化型の樹脂シリコーンを用いることが望ましい。また、歪を緩衝する特性から、接着層に用いる樹脂シリコーンとしては、ジメチル系の熱硬化型樹脂シリコーンを用いることが望ましい。
【００６８】
本実施の形態２の蛍光体基板５に関しては、蛍光体リングセグメントが複数個になっている点を除けば、実施の形態１の蛍光体基板１と同じく図２（ａ）〜（ｈ）、または図３（ａ）〜（ｈ）の製造工程で製造することが出来る。
【００６９】
［２−２］効果
また、基板５０３に比べて、蛍光体リングセグメント５０１、５０５の線膨張数差は十分小さいので、図４Ａおよび図４Ｂと同じような、蛍光体ホイール５００の温度と変位量の関係を示す。
【００７０】
したがって、蛍光体基板５の製造時に、標準使用状態と略同じ温度にて硬化させることにより、標準使用状態での蛍光体基板５の形状を、フラットな変形のない状態にすることが出来る。
【００７１】
［２−３］実施の形態２の蛍光体ホイールを用いた光源装置
図８を用いて、実施の形態２の蛍光体ホイール５００を用いた光源装置６の詳細を説明する。
【００７２】
まず、蛍光体ホイール５００は、蛍光体基板５と、これを回転駆動するモータ５４１とから構成される。
【００７３】
複数の半導体レーザ６０２から出射した光は、各々の半導体レーザ６０２の出射側に配置されたコリメータレンズ６０３により平行光化される。コリメータレンズ６０３の出射側には、複数のコリメータレンズ６０３から出射される半導体レーザ６０２の光をまとめて光束幅を小さくする凸レンズ６０４を備える。凸レンズ６０４で光束幅を小さくした出射光は、凸レンズ６０４の出射側に位置する拡散板６０５に入射する。拡散板６０５では、凸レンズ６０４で解消しきれなかった半導体レーザ６０２の出射光のコリメータレンズ６０３を通過した状態で発生している光束の粗密を解消する。ここで、半導体レーザ６０２は、励起光源の一例である。
【００７４】
拡散板６０５から出射した光は、凹レンズ６０６に入射する。凹レンズ６０６は、拡散板６０５から入射した光を平行光化する。
【００７５】
凹レンズ６０６を出射した平行光化された光は、出射側に光軸に対して４５度の角度で配置されたダイクロイックミラー６０７に入射する。ダイクロイックミラー６０７は、半導体レーザ６０２の出射光の波長域の光を反射し、蛍光体ホイール５００からの蛍光の波長域の光を透過する特性を有している。したがって、ダイクロイックミラー６０７に入射した凹レンズ６０６からの光を反射し、凸レンズ６０８、６０９への順に入射することで、光束が収束し、蛍光体ホイール５００へ入射する。
【００７６】
蛍光体ホイール５００は、蛍光体リングセグメント５０１、５０５に、凸レンズ６０８、６０９に面するように配置されている。
【００７７】
蛍光体ホイール５００は、図７Ａに示す通り、蛍光体ホイール５００の回転中心から同じ距離にある円周上に、第一の蛍光体リングセグメント５０１と第二の蛍光体リングセグメント５０５と開口部５０６を有しており、蛍光体基板５の回転に伴い、時系列に蛍光体リングセグメント５０１、５０５、開口部５０６の順に、凸レンズ６０８、６０９で収束した半導体レーザ６０２の光が照射される。ここで、コリメータレンズ６０３、凸レンズ６０４、拡散板６０５、凹レンズ６０６、ダイクロイックミラー６０７、凸レンズ６０８、６０９は、導光光学系の一例である。
【００７８】
以降、上記に記述した順番にて、レーザ光が照射された場合の挙動に付き説明する。
【００７９】
まず、第一の蛍光体リングセグメント５０１にレーザの光が照射された場合には、蛍光体リングセグメント５０１で、半導体レーザ６０２の光は、波長の異なる第一の蛍光に波長変換されるとともに、凸レンズ６０９側へ出射される。ここでは、第一の蛍光の光は、赤色と緑色の領域の発光スペクトルを持つ黄色域の光として、以下の説明を進める。凸レンズ６０９に入射した光は、凸レンズ６０８に入射し平行光化して、ダイクロイックミラー６０７に入射する。
【００８０】
続いて、第二の蛍光体リングセグメント５０５に半導体レーザの光が照射された場合には、蛍光体リングセグメント５０５で、半導体レーザ６０２の光は、半導体レーザ６０２および第一の蛍光のいずれとも波長が異なる第二の蛍光に波長変換され、凸レンズ６０９へ出射される。ここでは、第二の蛍光は、緑色の波長域の光として、以下の説明を進める。凸レンズ６０９に入射した光は、凸レンズ６０８に入射し平行光化して、ダイクロイックミラー６０７に入射する。
【００８１】
最後に、開口部５０６に半導体レーザ６０２の光が照射された場合には、蛍光体ホイール５００を通過し、凸レンズ６１０、６１１に順に入射し、平行光化した光が出射される。
【００８２】
凸レンズ６１０、６１１を出射した光は、３枚のミラー６１２、６１４、６１６と３枚のレンズ６１３、６１５、６１７で構成されたリレー光学系により、その進行方向を変えるとともに、再び平行光化した光が、ダイクロイックミラー６０７に、第一の蛍光、第二の蛍光とは９０度異なる方向から入射する。
【００８３】
従って、ダイクロイックミラー６０７には、時系列に第一の蛍光、第二の蛍光と、第一の蛍光および第二の蛍光とは９０度異なる方向から半導体レーザ６０２の光が時系列で入射する。ダイクロイックミラー６０７は、半導体レーザ６０２の光の波長域の光は反射し、第一の蛍光と第二の蛍光の波長域の光を透過する特性を有しているので、半導体レーザ６０２の光は９０度進行方向を変え、第一の蛍光、第二の蛍光と同じ方向に出射し、凸レンズ６１８に入射し、光束が収束する。ここでは、具体的には、第一の蛍光である黄色光と第二の蛍光の光である緑色光と、半導体レーザ６０２の青色光が順次に出射される。
【００８４】
ここで、凸レンズ６１８で収束された光は、カラーホイール６１９に入射する。カラーホイール６１９は、第一の蛍光である黄色の光から、赤色領域のみを透過する領域を、第一の蛍光の入射するタイミングの少なくとも一部に合せるように、蛍光体ホイール５００とカラーホイール６１９は、図示しない同期回路とホイール駆動回路にて制御される。
【００８５】
ここまでの構成により、カラーホイール６１９を通過した光は、第一の蛍光である黄色光、第一の蛍光のうちカラーホイール６１９の赤色領域を通過した赤色光と、第二の蛍光である緑光と、半導体レーザ６０２の青色光が順次出射し、光均一化手段であるロッドインテグレータ６２０に入射する。
【００８６】
ここまでの説明では、第一の蛍光を黄色光、第二の蛍光を緑色光、レーザ光を青色光として、説明を実施したが、第一の蛍光が赤色光であっても良いし、図７Ａに示すような第一の蛍光体リングセグメントと第二の蛍光体リングセグメントとが隣接しないように、開口部を複数設ける構成でも良い。また、蛍光のセグメント数は、上記の説明では、２つで説明をおこなったが、１つでもまた３つ以上でも良い。また、半導体レーザ光は青色ではなく、紫外域の光で、蛍光体ホイール５００が開口部の代わりに第三の蛍光体リングセグメントを有し青色の光を出射する構成でも良い。
【００８７】
また、カラーホイール６１９が、赤色透過と緑色透過の領域を有し、蛍光体ホイール５００の蛍光体リングセグメントが１つで黄色の波長域である構成でも良い。
【００８８】
［２−４］実施の形態２の蛍光体ホイールを搭載した光源装置を用いた投写型映像表示装置
次に、図９を用いて、実施の形態２の蛍光体ホイール５００を搭載した光源装置６を用いた投写型映像表示装置６０の構成を説明する。
【００８９】
当該投写型映像表示装置６０は、図８を用いて説明した光源装置６を採用している。光源装置６の詳細に関しては、省略して、ロッドインテグレータ６２０を出射した時系列で出射する光の波長域が変わる出射光の挙動と投写型映像表示装置６０の構成につき説明する。
【００９０】
まず、ロッドインテグレータ６２０を出射した白色光は、３枚の凸レンズ６２１、６２２、６２３で構成されたリレーレンズ系にて、後述するＤＭＤ６２６に、ロッドインテグレータ６２０の出射面を写像する。
【００９１】
リレーレンズ系を構成する凸レンズ６２１、６２２、６２３を通過した光は、２つの硝子ブロックの間に微小ギャップ６２５を設けた全反射プリズム６２４に入射する。全反射プリズム６２４に入射した光は、前述した微小ギャップ６２５に全反射角以上の角度で入射することで全反射し、ＤＭＤ６２６に入射する。
【００９２】
ＤＭＤ６２６は、図示されない回路によって、蛍光体ホイール５００およびカラーホイール６１９と同期した映像信号が供給され、画像情報に対応して各画素のＯＮ／ＯＦＦが切り替わり反射方向が変わる。
【００９３】
ＤＭＤ６２６のＯＮの画素からの光は、全反射プリズム６２４に入射する。全反射プリズム６２４に入射した光は、全反射プリズムの微小ギャップ６２５に全反射角以下の角度で入射し、そのまま透過して、投写レンズ６２７で、図示していないスクリーンに投写される。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本開示は、投写型映像表示装置の光源装置に適用可能である。
【符号の説明】
【００９５】
１，５    蛍光体基板
４，６    光源装置
４０，６０    投写型映像表示装置
９０    恒温槽
１００，５００    蛍光体ホイール
１０１    蛍光体リング
１１１，５１１，５５１    蛍光体
１１２，５１２，５５２    アルミナ
１０２，５０２    接着層
１２１，５２１    含有粒子
１２２，５２２    樹脂シリコーン
１０３，５０３    基板
１３１，５３１    増反射膜層
１０４，５０４    取付け孔
１４１，５４１    モータ
２０１    基台
２０２    錘
４０２    半導体レーザ
４０３，４２３，６０３    コリメータレンズ
４０４，４２４，６０４    凸レンズ
４０５，４２５，６０５    拡散板
４０６，４２６，６０６    凹レンズ
４０７，６０７    ダイクロイックミラー
４０８，４０９，６０８，６０９    凸レンズ
４１０，６１８，４３１，４３２，４３３    凸レンズ
４１１，６２０    ロッドインテグレータ
４２２    半導体レーザ
４３４，６２４    全反射プリズム
４３５，４３７，６２５    微小ギャップ
４３６    カラープリズム
４３８，４３９，４４０，６２６    ＤＭＤ
４４１，６２７    投写レンズ
５０１，５０５    蛍光体リングセグメント
５０６    開口部
６０２    半導体レーザ
６１０，６１１    凸レンズ
６１２，６１４，６１６    ミラー
６１３，６１５，６１７    レンズ
６１９    カラーホイール
６２１，６２２，６２３    凸レンズ
【図１Ａ】
2018025750.tif 000003
【図１Ｂ】
2018025750.tif 000004
【図２】
2018025750.tif 000005
【図３】
2018025750.tif 000006
【図４Ａ】
2018025750.tif 000007
【図４Ｂ】
2018025750.tif 000008
【図５】
2018025750.tif 000009
【図６】
2018025750.tif 000010
【図７Ａ】
2018025750.tif 000011
【図７Ｂ】
2018025750.tif 000012
【図７Ｃ】
2018025750.tif 000013
【図８】
2018025750.tif 000014
【図９】
2018025750.tif 000015