(57)【要約】【課題】投射型表示装置用の従来の光源では、蛍光体が被覆された回転体を用いていたが、蛍光体の過熱を防ぐために回転体に板状のフィンを設けて冷却していた。板状のフィンを用いると、風切音による騒音が大きくなるうえ、製造が簡単ではないためコスト高になりがちであった。【解決手段】回転体１０２の円筒状部分１０２ａの側面に螺旋状の凹凸構造を設ける。発光時に回転体が回転すると、螺旋状の凹凸構造により気流ＡＩＲが発生し、蛍光体１０３を冷却するが、板状のフィンに比べて風切音による騒音は低レベルに抑制される。また、板状のフィンに比べて製造が容易なため、低いコストで製造可能である。【選択図】図１
2019003760.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投射型表示装置用の光源装置であって、
金属からなる回転体と、
前記回転体の上に被覆された蛍光体と、
前記蛍光体を励起するための励起光を出力する励起光源と、
と、を有し、
前記回転体は、その側面に沿って螺旋状に伸びる凹凸構造を有する、
ことを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記回転体は筒状部分を有し、前記螺旋状に伸びる凹凸構造は、前記筒状部分の内側側面と外側側面の少なくとも一方に設けられている、
ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
螺旋状に伸びる凹凸構造は、回転体の回転軸の方向に進む距離に対する回転角の比が、一定になるよう形成されている、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の光源装置。
【請求項４】
螺旋状に伸びる凹凸構造の螺旋は、３６０度以上回転している、
ことを特徴とする請求項１乃至３のうちの何れか１項に記載の光源装置。
【請求項５】
前記回転体の回転方向は、前記螺旋状に伸びる凹凸構造により誘起される空気流が前記蛍光体の方向に流れる向きである、
ことを特徴とする請求項１乃至４のうちの何れか１項に記載の光源装置。
【請求項６】
前記蛍光体は、前記回転体の斜面に被覆されている、
ことを特徴とする請求項１乃至５のうちの何れか１項に記載の光源装置。
【請求項７】
前記蛍光体は、前記回転体の前面に被覆されている、
ことを特徴とする請求項１乃至５のうちの何れか１項に記載の光源装置。
【請求項８】
前記蛍光体は、前記回転体の側面に被覆されている、
ことを特徴とする請求項１乃至５のうちの何れか１項に記載の光源装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のうちの何れか１項に記載の光源装置と、
光変調素子と、投射レンズと、を備える、
ことを特徴とする投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光体が被覆された回転体を備える光源装置と、当該光源装置を用いた投射型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高い発光効率で短波長の光を出力する半導体レーザが開発されている。かかる半導体レーザの出力光で蛍光体を励起し、波長変換された光を投射型表示装置の光源として用いることが行われている。
【０００３】
蛍光体を一定の場所に固定して励起光を照射してもよいが、蛍光体の同一点を励起光が常に照射し続けると局所的に温度が上昇し、発光効率が低下する場合や、更には材料劣化が生じる可能性がある。このため、回転する円板の主面上に蛍光体を設けておき、蛍光体の同一点を励起光が定常的には照射しないように構成する光源が多く用いられる。
例えば、特許文献１には、回転する蛍光板に励起光源の出力光を照射することにより、蛍光板の一点に熱が集中しないように構成した光源が記載されている。
【０００４】
さらに高輝度な光源が求められる場合には、単に蛍光板を回転させて蓄熱の集中を防ぐだけではなく、積極的に放熱する構造を設けて蛍光体の劣化を抑制することも試みられている。
例えば、特許文献２には、蛍光体が設けられているホイールに、放熱用のフィンを設けた光源が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−７８４８８号公報
【特許文献２】特開２０１２−１３８９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２に記載された光源においては、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように板状のフィン４ｂ、４ｃを備えることにより、ホイールの回転時に遠心力により空気が拡散され、冷却効果を得ることができる。
【０００７】
しかしながら、特許文献２の段落［００２１］に記載されたように、かかる板状のフィンを用いる場合には、風切音による騒音が大きくなるという問題があった。家庭用であれ業務用であれ、投射型表示装置に対しては静音化に対する期待が大きく、風切音による騒音の発生は問題であった。
【０００８】
また、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の板状のフィン構造は、製造が簡単ではないという問題もあった。フィンの形状精度が低いと、風切音が大きくなるばかりではなく、重量バランスが偏ることで回転時に振動が発生したりするが、板状のフィン部分を精度よく成形するのは簡単ではなく、製造コストが高くなりがちである。
【０００９】
また、フィンの板状部分は外力により変形しやすいため、部品を運搬する際や投射型表示装置を組み立てる際などにフィンに接触すると意図しない変形を生じる恐れがあるため、取り扱いに細心の注意を払う必要があった。
そこで、冷却効果を好適に奏しながらも風切音による騒音が抑制され、製造や取り扱いが容易な光源が期待されていた。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、投射型表示装置用の光源装置であって、金属からなる回転体と、前記回転体の上に被覆された蛍光体と、前記蛍光体を励起するための励起光を出力する励起光源と、
と、を有し、前記回転体は、その側面に沿って螺旋状に伸びる凹凸構造を有することを特徴とする光源装置である。
また、本発明は、上記光源装置と、光変調素子と、投射レンズとを備えることを特徴とする投射型表示装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、冷却効果を好適に奏しながらも風切音による騒音が抑制され、製造や取り扱いが容易な光源を提供することができる。あわせて、かかる光源装置を備えた低騒音で高輝度な投射型表示装置を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）第一の実施形態の回転体の断面図。（ｂ）第一の実施形態の回転体の平面図。
【図２】第一の実施形態の光源装置を備えた投射型表示装置の構成図。
【図３】（ａ）第二の実施形態の回転体の断面図。（ｂ）第二の実施形態の回転体の平面図。（ｃ）第二の実施形態の回転体の外観図。
【図４】（ａ）第三の実施形態の回転体の断面図。（ｂ）第三の実施形態の回転体の平面図。
【図５】（ａ）第四の実施形態の回転体の断面図。（ｂ）第四の実施形態の回転体の平面図。
【図６】（ａ）第五の実施形態の回転体の断面図。（ｂ）第五の実施形態の回転体の平面図。
【図７】従来の板状フィン付の回転体の外観図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［第一の実施形態］
図面を参照し、本発明の第一の実施形態である投射型表示装置用の光源装置と、それを備えた投射型表示装置について説明する。最初に、光源装置に含まれる回転体について説明し、その後に光源装置を含めた投射型表示装置全体について説明する。
【００１４】
（光源装置の回転体）
図１（ａ）、（ｂ）において、１０１はモータ、１０２は回転体、１０３は蛍光体である。
図１（ａ）は回転体１０２を回転軸に沿って切断して見た断面図であり、図１（ｂ）は回転体１０２の正面図である。尚、図１（ａ）では、モータ１０１の内部については、断面の図示を省略している。
【００１５】
回転体１０２は、円筒状部分１０２ａ、円板状部分１０２ｂ、円環状斜面部分１０２ｃ、軸心部分１０２ｄを含んでいる。円筒状部分１０２ａと円板状部分１０２ｂとは、円環状斜面部分１０２ｃを介して連結されており、円環状斜面部分１０２ｃの表面は蛍光体１０３で被覆されている。
【００１６】
円環状斜面部分１０２ｃの表面には、図１（ｂ）に示すように、赤色発光の蛍光体が付与された領域ＰＲ、緑色発光の蛍光体が付与された領域ＰＧ、黄色発光の蛍光体が付与された領域ＰＹ、励起光を反射する反射領域ＲＢの４つの帯状の領域が設けられている。各領域は、回転軸ＲＡを中心とする円弧の上に配置されている。
【００１７】
回転体１０２が回転するに従い、領域ＰＲ、領域ＰＧ、領域ＰＹは順次に励起光で照射され、それぞれ赤色、緑色、黄色の蛍光を発する。また、反射領域ＲＢが励起光（青色レーザ光）で照射されると、青色光は回転体１０２により反射される。円環状斜面部分１０２ｃの表面は、領域ＰＲ、領域ＰＧ、領域ＰＹで発した蛍光を有効に取り出せるように、あるいは反射領域ＲＢで青色レーザ光を高い効率で反射するように、鏡面加工しておくのが望ましい。
回転体１０２の軸心部分１０２ｄはモータ１０１の回転軸に固着されており、回転体１０２はモータ回転軸に従動して回転する。回転体１０２は、投射型表示装置が高いフレームレートでカラー画像表示を行うことができるように高速度で回転するが、具体的には、例えば毎秒１２０画面のカラー画像表示に対応すべく７２００ｒｐｍで回転する。
【００１８】
回転体１０２は、熱伝導率と反射率が高い金属材料で形成される。例えば、アルミニウム、あるいはアルミニウム合金が好適に用いられる。円筒状部分１０２ａ、円板状部分１０２ｂ、円環状斜面部分１０２ｃ、軸心部分１０２ｄの各部を別々に製造してから接合することも可能だが、製造コストを低減するためには、バルクの母材を加工して各部分を成形するのがよい。
【００１９】
本実施形態では、円筒状部分１０２ａの内面に、螺旋状に形成された溝を備える。円筒内面のうち最も回転軸に近い面を基準にすれば、溝（凹部）が形成されていると言えるし、凹部の底を基準に見れば、螺旋状に延びる稜線（凸部）が形成されていると言い換えることもできる。あるいは、螺旋状に延びる凹凸構造が形成されていると言ってもよい。
【００２０】
本実施形態では、螺旋状の凹凸構造として、一般的なナットの内面に形成されているねじ溝と同一あるいは類似の螺旋状の溝が形成されている。この螺旋状の溝は、回転軸ＲＡに沿った方向に進む距離に対する回転角の比、すなわちピッチが一定になるよう構成され、螺旋のつる巻き線が少なくとも円筒内面を１周すなわち３６０度以上回転するように延びている。回転体を回転させた時に、螺旋状の溝が空気流を誘起するが、前述したようにピッチが一定の螺旋を採用することにより、誘起される空気流が回転軸方向に沿って均等となり、乱流の発生が抑制され、騒音を低下させるのに有利である。また、円筒状部分１０２ａの内側で空気流を発生させるので、回転体自身が遮音材として機能するため、騒音を低く抑えることが可能である。
【００２１】
螺旋の向きは、モータ１０１から離れる方向に進んだとき時計回りに旋回する向きでもよいし、反時計周りに旋回する向きでもよいが、発光時に回転により誘起される空気流が蛍光体側に流れる向きが好ましい。言い換えれば、螺旋状の凹凸構造により誘起される空気流が蛍光体側に流れる向きに回転体の回転方向を設定してもよい。本実施形態では、発光時に回転体が回転すると、図１（ａ）に気流ＡＩＲとして示すように、蛍光体１０３が設けられている円環状斜面部分１０２ｃの内面に向けて空気が流れるように構成されているため、蛍光体を効率的に冷却することが可能である。
【００２２】
本実施形態の螺旋状の溝は、例えばねじ切り用のタップを用いて回転体１０２の円筒状部分１０２ａの内面を切削することで、容易に形成することが可能である。
【００２３】
以上説明したように、本実施形態の光源は、螺旋状の溝を設けた回転体を用いて蛍光体を効率良く冷却することが可能である。円筒状部分の内面に設ける螺旋のピッチを一定にすることで乱流の発生が抑制され、例えば７２００ｒｐｍで高速に回転しても風切り音による騒音を低く抑えることができる。また、本実施形態の回転体は、板状のフィンを備えた回転体と比較して製造や取り扱いが容易で、コストを低廉に抑えることができる。
【００２４】
次に、上述の回転体を備えた光源装置、およびその光源装置を照明光源として用いた投射型表示装置について説明する。
（光源装置）
図２において、点線で囲まれた部分は、上述した回転体１０２を備えた光源装置２００である。
まず、励起光源ユニット２１１は、アレイ状に配置された複数の青色レーザ光源と、青色レーザ光源の各々に対応して配置された複数のコリメートレンズを備え、青色レーザ光源とコリメートレンズはモジュール化されている。光源ユニットに用いた青色レーザ光源は、例えば波長４４０ｎｍのＳ偏光を発する半導体レーザである。
【００２５】
励起光源ユニット２１１の各モジュールには、青色レーザ光源が２×４にマトリクス配列された発光素子アレイが含まれている。ただし、１つのモジュールに含まれるマトリクス配列の規模は、この例に限られるものではない。より大規模なマトリクス配列でもよいし、縦横が同数のマトリクス配列であってもよい。各レーザ光源から出力される光は、コリメートレンズの作用により、ほぼ平行な光線として励起光源ユニット２１１から出射する。
【００２６】
励起光源ユニット２１１から出射したＳ偏光の青色レーザ光は、励起光源側集光レンズ２１２を経て偏光ビームスプリッタ２１３で反射され、蛍光体側集光レンズ２１５により回転体１０２の斜面上に設けられた蛍光体に集光される。前述したように、回転体１０２の斜面上の励起光が照射される領域には、赤色、緑色、黄色に発光する蛍光体が配置されている。偏光ビームスプリッタ２１３は、Ｓ偏光である青色の励起光を反射するが、偏光が揃っていない蛍光、及び回転体１０２で反射され１／４波長板２１４を経由して戻ってきたＰ偏光の青色光は透過するような選択性を有するミラーである。蛍光体が発する蛍光は、蛍光体側集光レンズ２１５により集光され、偏光ビームスプリッタ２１３を透過して、リレーレンズ２１０に向けて出射される。
【００２７】
（投射型表示装置）
図２の投射型表示装置は、上記説明の光源装置２００を照明光源として用いており、さらに、リレーレンズ２１０、色選択ホイール２２０、モータ２２１、ライトトンネル２４０、照明レンズ２５０、光変調デバイス２６０、プリズム２７１、プリズム２７２、投射レンズ２８０、を備えている。さらに、投影スクリーン２９０を備える場合もある。
【００２８】
リレーレンズ２１０は、光源装置２００が発する光を、投射レンズ２８０のＦナンバーに適合させるべく所定のＮＡに設定してライトトンネル２４０の入射口に集光するためのレンズである。リレーレンズは、必ずしも１枚のレンズで構成しなければならないわけではない。また、ＮＡが十分である場合には、設けなくともよい。
【００２９】
色選択ホイール２２０は、モータ２２１により駆動され、回転軸Ａｃを中心に回転する板状回転体で、Ｒ、Ｇ、Ｙの各色フィルターと、青色光を透過させるための扇状の切り欠き（光透過部）が設けられている。各色のカラーフィルターは、不要な波長域の光をカットして、表示光の色純度を高めるために設けられている。ただし、青色光は色純度が高いレーザ光であり、フィルターを設ける必要がないため、切り欠き部としているのである。
蛍光体が付与された回転体１０２と色選択ホイール２２０とは、同期して回転しており、前者の赤色蛍光体が発光している時にはＲフィルターが、緑色蛍光体が発光している時にはＧフィルターが、黄色蛍光体が発光している時にはＹフィルターが、青色の励起光が反射している時には光透過部が光路上に位置するように回転タイミングが調整されている。尚、蛍光体の発光色純度が十分に高い場合には、色選択ホイールを設けなくてもよい場合があり得る。
【００３０】
照明レンズ２５０は、ライトトンネル２４０で伝播された光を、光変調デバイス２６０を照明するのに適した光束に整形するレンズである。単数もしくは複数のレンズで構成される。
プリズム２７１とプリズム２７２は、合わせてＴＩＲプリズム（内部全反射プリズム）を構成している。ＴＩＲプリズムは、照明光を内部全反射させて、光変調デバイス２６０に所定の角度で入射させ、光変調デバイス２６０で変調された反射光を投射レンズ２８０に向けて透過させる。
【００３１】
光変調デバイス２６０は、映像信号に基づき入射光を変調する素子で、マイクロミラーデバイスをアレイ状に設けたＤＭＤを用いている。ただし、反射型液晶デバイスのような、他の反射型光変調デバイスを用いることも可能である。
投射レンズ２８０は、光変調デバイス２６０により変調された光を、映像として投射するためのレンズである。単数もしくは複数のレンズで構成される。
【００３２】
投影スクリーン２９０は、リヤプロジェクション型の表示装置を構成する場合に用いられる。また、フロントプロジェクション型の場合にも設置されることが多いが、ユーザが任意の壁面などに投射する場合には、必ずしも備える必要はない。
【００３３】
次に投射型表示装置の全体動作について説明する。
光源装置から出射した色むらが抑制された照明光は、リレーレンズ２１０、色選択ホイール２２０、ライトトンネル２４０と照明レンズ２５０を経由して、ＴＩＲプリズムのプリズム２７１に入射する。プリズム２７１の全反射面で反射された光は、光変調デバイス２６０に所定角度で入射する。
光変調デバイス２６０は、アレイ状に設けられたマイクロミラーデバイスを有し、照明光の色の切り替えに同期させて、映像の各色成分信号に応じてマイクロミラーデバイスを駆動して、映像光をプリズム２７１に向けて所定角度で反射する。映像光は、プリズム２７１およびプリズム２７２を透過して、投射レンズ２８０に導かれ、投影スクリーン２９０に投射される。
【００３４】
本実施形態の投射型表示装置は、高出力で静粛性が高い光源装置を用いて光変調素子を照明することができるため、高輝度な映像を低騒音で表示することが可能である。
【００３５】
［第二の実施形態］
第一の実施形態とは異なる構成の回転体を備えた第二の実施形態について説明する。
（光源装置の回転体）
図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において、３０１はモータ、３０２は回転体、３０３は蛍光体である。
【００３６】
図３（ａ）は回転体３０２を回転軸に沿って切断して見た断面図であり、図３（ｂ）は回転体３０２の正面図、図３（ｃ）は回転体３０２の外観図である。尚、図３（ａ）では、モータ３０１の内部については、断面の図示を省略している。
【００３７】
回転体３０２は、円筒状部分３０２ａ、円板状部分３０２ｂ、軸心部分３０２ｃを含んでいる。円筒状部分３０２ａと軸心部分３０２ｃは、円板状部分３０２ｂを介して連結されている。回転体３０２の軽量化と、空冷効率の向上のため、円板状部分３０２ｂを挟んで、凹部３０４と凹部３０５が設けられている。
【００３８】
そして、円筒状部分３０２ａの先端側の外側面には、帯状の蛍光体３０３が設けられている。帯状の蛍光体３０３は、不図示だが赤色発光の蛍光体が付与された領域ＰＲ、緑色発光の蛍光体が付与された領域ＰＧ、黄色発光の蛍光体が付与された領域ＰＹを含む。外側面には、帯状の蛍光体３０３と隣接して、励起光を反射する反射領域ＲＢも設けられている。
【００３９】
回転体３０２が回転するに従い、領域ＰＲ、領域ＰＧ、領域ＰＹは順次に励起光で照射され、それぞれ赤色、緑色、黄色の蛍光を発する。また、反射領域ＲＢが励起光（青色レーザ光）で照射されると、青色光は回転体３０２により反射される。円筒状部分３０２ａの先端側の外側面の表面は、領域ＰＲ、領域ＰＧ、領域ＰＹで発した蛍光を有効に取り出せるように、あるいは反射領域ＲＢで青色レーザ光を高い効率で反射するように、鏡面加工しておくのが望ましい。
回転体３０２の軸心部分３０２ｃはモータ３０１の回転軸に固着されており、回転体３０２はモータ回転軸に従動して回転する。回転体３０２は、投射型表示装置が高いフレームレートでカラー画像表示を行うことができるように高速度で回転するが、具体的には、例えば毎秒１２０画面のカラー画像表示に対応すべく７２００ｒｐｍで回転する。
【００４０】
回転体３０２は、熱伝導率と反射率が高い金属材料で形成される。例えば、アルミニウム、あるいはアルミニウム合金が好適に用いられる。円筒状部分３０２ａ、円板状部分３０２ｂ、軸心部分３０２ｃの各部を別々に製造してから接合することも可能だが、製造コストを低減するためには、バルクの母材を加工して各部分を成形するのがよい。
【００４１】
本実施形態では、円筒状部分３０２ａの外面に、螺旋状に形成された溝３０２ｄを備える。円筒外面のうち最も回転軸から遠い面を基準にすれば、溝（凹部）が形成されていると言えるし、凹部の底を基準に見れば、螺旋状に延びる稜線（凸部）が形成されていると言い換えることもできる。あるいは、螺旋状に延びる凹凸構造が形成されていると言ってもよい。
【００４２】
本実施形態では、図３（ｃ）の外観図に示すように、螺旋状の溝３０２ｄとして、一般的なボルトに形成されているねじ溝と同一あるいは類似の螺旋状の溝を用いている。この螺旋状の溝３０２ｄは、回転軸ＲＡに沿った方向に進む距離に対する回転角の比、すなわちピッチが一定になるよう構成され、螺旋のつる巻き線が少なくとも円筒外面を１周（３６０度）以上回転するように延びている。回転体を回転させた時に螺旋状の溝が空気流を誘起するが、前述したようにピッチが一定の螺旋を採用することにより、誘起される空気流が回転軸方向に沿って均等となり、乱流の発生が抑制され、騒音を低下させるのに有利だからである。
【００４３】
螺旋の向きは、モータ３０１から離れる方向に進んだとき時計回りに旋回する向きでもよいし、反時計周りに旋回する向きでもよいが、発光時に回転により誘起される空気流が蛍光体側に流れる向きが好ましい。すなわち、本実施形態では、発光時に回転体が回転すると、図３（ａ）にＡＩＲとして示すように、蛍光体３０３が設けられている先端側の外側面に向けて空気が流れるように構成されているため、蛍光体３０３を効率的に冷却することが可能である。
【００４４】
本実施形態の螺旋状の溝は、例えばねじ切り用のタップを用いて回転体３０２の円筒状部分３０２ａの外面を切削することで、容易に形成することが可能である。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態の光源は、螺旋状の溝を設けた回転体を用いて蛍光体を効率良く冷却することが可能である。円筒状部分の内面に設けられた螺旋のピッチを一定にすることで乱流の発生が抑制され、例えば７２００ｒｐｍで高速に回転しても風切り音による騒音を低く抑えることができる。本実施形態の回転体は、板状のフィンを備えた従来の回転体と比較して製造や取り扱いが容易で、コストを低廉に抑えることができる。
【００４６】
本実施形態の回転体を備えた光源装置は、第一の実施形態の光源装置と同様に、図２を参照して説明した投射型表示装置に用いることができる。基本的には、同様の構成なので説明を省略するが、本実施形態の光源装置は回転体の側面に蛍光体を設けているため、回転体の回転軸ＲＡは図２のＹ軸に沿った向きになるようレイアウトされる点が異なる。本実施形態の投射型表示装置は、高出力で静粛性が高い光源装置を用いて光変調素子を照明することができるため、高輝度な映像を低騒音で表示することが可能である。
【００４７】
［第三の実施形態］
第一の実施形態、第二の実施形態とは異なる構成の回転体を備えた第三の実施形態について説明する。
（光源装置の回転体）
図４（ａ）、（ｂ）において、４０１はモータ、４０２は回転体、４０３は蛍光体である。
【００４８】
図４（ａ）は回転体４０２を回転軸に沿って切断して見た断面図であり、図４（ｂ）は回転体４０２の正面図である。尚、図４（ａ）では、モータ４０１の内部については、断面の図示を省略している。
【００４９】
回転体４０２は、円筒状部分４０２ａ、円板状部分４０２ｂ、軸心部分４０２ｃを含んでいる。円筒状部分４０２ａと軸心部分４０２ｃは、円板状部分４０２ｂを介して連結されている。回転体４０２の軽量化と、空冷効率の向上のため、円板状部分４０２ｂを挟んで、凹部４０４と凹部４０５が設けられている。
【００５０】
そして、円筒状部分４０２ａの先端側の端面の円環部分には、帯状の蛍光体４０３が設けられている。帯状の蛍光体４０３は、図４（ｂ）に示すように赤色発光の蛍光体が付与された領域ＰＲ、緑色発光の蛍光体が付与された領域ＰＧ、黄色発光の蛍光体が付与された領域ＰＹを含む。円環部分には、帯状の蛍光体と並んで、励起光を反射する反射領域ＲＢが設けられている。
【００５１】
回転体４０２が回転するに従い、領域ＰＲ、領域ＰＧ、領域ＰＹは順次に励起光で照射され、それぞれ赤色、緑色、黄色の蛍光を発する。また、反射領域ＲＢが励起光（青色レーザ光）で照射されると、青色光は回転体４０２により反射される。円筒状部分４０２ａの先端側の端面の表面は、領域ＰＲ、領域ＰＧ、領域ＰＹで発した蛍光を有効に取り出せるように、あるいは反射領域ＲＢで青色レーザ光を高い効率で反射するように、鏡面加工しておくのが望ましい。
回転体４０２の軸心部分４０２ｃはモータ４０１の回転軸に固着されており、回転体４０２はモータ回転軸に従動して回転する。回転体４０２は、投射型表示装置が高いフレームレートでカラー画像表示を行うことができるように高速度で回転するが、具体的には、例えば毎秒１２０画面のカラー画像表示に対応すべく７２００ｒｐｍで回転する。
【００５２】
回転体４０２は、熱伝導率と反射率が高い金属材料で形成される。例えば、アルミニウム、あるいはアルミニウム合金が好適に用いられる。円筒状部分４０２ａ、円板状部分４０２ｂ、軸心部分４０２ｃの各部を別々に製造してから接合することも可能だが、製造コストを低減するためには、バルクの母材を加工して各部分を成形するのがよい。
【００５３】
本実施形態では、円筒状部分４０２ａの外面と内面の両方に、螺旋状に形成された溝４０２ｄと４０２ｅを備える。あるいは、螺旋状に延びる凹凸構造が形成されていると言ってもよい。
【００５４】
本実施形態では、螺旋状の溝４０２ｄとして、一般的なボルトに形成されているねじ溝と同一あるいは類似の螺旋状の溝を用いている。また、螺旋状の溝４０２ｅとして、一般的なナットに形成されているねじ溝と同一あるいは類似の螺旋状の溝を用いている。
【００５５】
螺旋状の溝４０２ｄ、４０２ｅは、回転軸ＲＡに沿った方向に進む距離に対する回転角の比、すなわちピッチが一定になるよう構成され、螺旋のつる巻き線が少なくとも円筒の内面あるいは外面を１周（３６０度）以上回転するように延びている。回転体を回転させた時に螺旋状の溝が空気流を誘起するが、前述したようにピッチが一定の螺旋を採用することにより、誘起される空気流が回転軸方向に沿って均等となり、乱流の発生が抑制され、騒音を低下させるのに有利だからである。
【００５６】
螺旋の向きは、モータ４０１から離れる方向に進んだとき時計回りに旋回する向きでもよいし、反時計周りに旋回する向きでもよいが、発光時に回転により誘起される空気流が円筒状部分４０２ａの先端の蛍光体側に流れる向きが好ましい。すなわち、本実施形態では、発光時に回転体が回転すると、図４（ａ）にＡＩＲとして示すように、蛍光体が設けられている先端側に向けて空気が流れるように構成されているため、蛍光体を効率的に冷却することが可能である。
【００５７】
本実施形態の螺旋状の溝は、例えばねじ切り用の切削工具を用いて回転体４０２の円筒状部分４０２ａの外面および内面を切削することで、容易に形成することが可能である。
【００５８】
以上説明したように、本実施形態の光源は、螺旋状の溝を設けた回転体を用いて蛍光体を効率良く冷却することが可能である。円筒状部分の内外面に設けられた螺旋のピッチを一定にすることで乱流の発生が抑制され、例えば７２００ｒｐｍで高速に回転しても風切り音による騒音を低く抑えることができる。また、本実施形態の回転体は、板状のフィンを備えた回転体と比較して製造や取り扱いが容易で、コストを低廉に抑えることができる。
【００５９】
本実施形態の回転体を備えた光源装置は、第一の実施形態の光源装置と同様に、図２を参照して説明した投射型表示装置に用いることができる。基本的には、同様の構成なので説明を省略するが、本実施形態の光源装置は回転体の円筒状部分端面（回転体前面）に蛍光体を設けているため、回転体の回転軸ＲＡは図２のＸ軸に沿った向きになるようレイアウトされる点が異なる。本実施形態の投射型表示装置は、高出力で静粛性が高い光源装置を用いて光変調素子を照明することができるため、高輝度な映像を低騒音で表示することが可能である。
【００６０】
［第四の実施形態］
第三の実施形態に対して、モータに対する回転体の固定方法が異なる第四の実施形態について説明する。
図５（ａ）、（ｂ）において、５０１はモータ、５０２は回転体、５０３は蛍光体である。
図５（ａ）は回転体５０２を回転軸に沿って切断して見た断面図であり、図５（ｂ）は回転体５０２の正面図である。尚、図５（ａ）では、モータ５０１の内部については、断面の図示を省略している。
【００６１】
第三の実施形態では、回転体４０２の軸心部分４０２ｃはモータ４０１の回転軸に固着されていたが、本実施形態では、モータの回転軸は先端にモータハブ５０１Ｈを備えており、回転体５０２はこのモータハブ５０１Ｈに固定されている。
回転体５０２は、円筒状部分５０２ａ、円板状部分５０２ｂ、軸心部分５０２ｃを含んでいる。円筒状部分５０２ａと軸心部分５０２ｃは、円板状部分５０２ｂを介して連結されている。
図５（ａ）の断面図には表れていないが、図５（ｂ）の正面図で見えるように、円板状部分５０２ｂは４本のビス５０４でモータハブ５０１Ｈに固定されており、回転体５０２はモータの回転に従動して回転する。回転体５０２は、投射型表示装置が高いフレームレートでカラー画像表示を行うことができるように高速度で回転するが、具体的には、例えば毎秒１２０画面のカラー画像表示に対応すべく７２００ｒｐｍで回転する。
【００６２】
そして、円筒状部分５０２ａの先端側の端面の円環部分には、帯状の蛍光体５０３が設けられている。帯状の蛍光体５０３は、図５（ｂ）に示すように赤色発光の蛍光体が付与された領域ＰＲ、緑色発光の蛍光体が付与された領域ＰＧ、黄色発光の蛍光体が付与された領域ＰＹを含む。円環部分には、帯状の蛍光体と並んで、励起光を反射する反射領域ＲＢが設けられている。
【００６３】
回転体５０２が回転するに従い、領域ＰＲ、領域ＰＧ、領域ＰＹは順次に励起光で照射され、それぞれ赤色、緑色、黄色の蛍光を発する。また、反射領域ＲＢが励起光（青色レーザ光）で照射されると、青色光は回転体５０２により反射される。円筒状部分５０２ａの先端側の端面の表面は、領域ＰＲ、領域ＰＧ、領域ＰＹで発した蛍光を有効に取り出せるように、あるいは反射領域ＲＢで青色レーザ光を高い効率で反射するように、鏡面加工しておくのが望ましい。
【００６４】
回転体５０２は、熱伝導率と反射率が高い金属材料で形成される。例えば、アルミニウム、あるいはアルミニウム合金が好適に用いられる。円筒状部分５０２ａ、円板状部分５０２ｂ、軸心部分５０２ｃの各部を別々に製造してから接合することも可能だが、製造コストを低減するためには、バルクの母材を加工して各部分を成形するのがよい。
【００６５】
本実施形態では、円筒状部分５０２ａの外面と内面の両方に、螺旋状に形成された溝５０２ｄと５０２ｅを備える。あるいは、螺旋状に延びる凹凸構造が形成されていると言ってもよい。
【００６６】
本実施形態では、螺旋状の溝５０２ｄとして、一般的なボルトに形成されているねじ溝と同一あるいは類似の螺旋状の溝を用いている。また、螺旋状の溝５０２ｅとして、一般的なナットに形成されているねじ溝と同一あるいは類似の螺旋状の溝を用いている。この螺旋状の溝５０２ｄ、５０２ｅは、回転軸ＲＡに沿った方向に進む距離に対する回転角の比、すなわちピッチが一定になるよう構成され、螺旋のつる巻き線が少なくとも円筒の内面あるいは外面を１周（３６０度）以上回転するように延びている。回転体を回転させた時に螺旋状の溝が空気流を誘起するが、前述したようにピッチが一定の螺旋を採用することにより、誘起される空気流が回転軸方向に沿って均等となり、乱流の発生が抑制され、騒音を低下させるのに有利だからである。
【００６７】
螺旋の向きは、モータ５０１から離れる方向に進んだとき時計回りに旋回する向きでもよいし、反時計周りに旋回する向きでもよいが、発光時に回転により誘起される空気流が円筒状部分５０２ａの先端の蛍光体側に流れる向きが好ましい。すなわち、本実施形態では、発光時に回転体が回転すると、図５（ａ）にＡＩＲとして示すように、蛍光体が設けられている先端側に向けて空気が流れるように構成されているため、蛍光体を効率的に冷却することが可能である。
【００６８】
本実施形態の螺旋状の溝は、例えばねじ切り用のタップを用いて回転体５０２の円筒状部分５０２ａの外面および内面を切削することで、容易に形成することが可能である。
【００６９】
以上説明したように、本実施形態の光源は、螺旋状の溝を設けた回転体を用いて蛍光体を効率良く冷却することが可能である。円筒状部分の内面に設けられた螺旋のピッチを一定にすることで乱流の発生が抑制され、例えば７２００ｒｐｍで高速に回転しても風切り音による騒音を低く抑えることができる。また、本実施形態の回転体は、板状のフィンを備えた回転体と比較して製造や取り扱いが容易で、コストを低廉に抑えることができる。
【００７０】
本実施形態の回転体を備えた光源装置は、第一の実施形態の光源装置と同様に、図２を参照して説明した投射型表示装置に用いることができる。基本的には、同様の構成なので説明を省略するが、本実施形態の光源装置は回転体の円筒状部分端面（回転体正面）に蛍光体を設けているため、回転体の回転軸ＲＡは図２のＹ軸に沿った向きになるようレイアウトされる点が異なる。本実施形態の投射型表示装置は、高出力で静粛性が高い光源装置を用いて光変調素子を照明することができるため、高輝度な映像を低騒音で表示することが可能である。
【００７１】
［第五の実施形態］
第一の実施形態〜第四の実施形態に対して、モータの形式が異なる第五の実施形態について説明する。
回転体を駆動するためのモータとしては、種々の形式のものが用いられ得るが、本実施形態では、装置内の空間の利用効率を高くするために回転体の先端からモータの後端までの長さを短くできるように、アウトロータ型ＤＣブラシレスモータを用いた。
図６（ａ）は回転体６０２を回転軸に沿って切断して見た断面図であり、図６（ｂ）は回転体６０２の正面図である。
【００７２】
図６（ａ）おいて、６０２は回転体、６０３は蛍光体、６０４はアウトロータ型ＤＣブラシレスモータのロータ、６０５はロータに設けられた永久磁石、６０６はステータの積層コア、６０７はステータのコイルである。回転体６０２とロータ６０４は、回転軸が同心になるよう位置合わせされて固着され、一体化している。
【００７３】
回転体６０２の正面側には、帯状の蛍光体６０３が設けられている。帯状の蛍光体６０３は、図６（ｂ）に示すように赤色発光の蛍光体が付与された領域ＰＲ、緑色発光の蛍光体が付与された領域ＰＧ、黄色発光の蛍光体が付与された領域ＰＹを含む。回転体６０２の正面側には、帯状の蛍光体と並んで、励起光を反射する反射領域ＲＢが設けられ、全体として円環を構成している。
【００７４】
回転体６０２が回転するに従い、領域ＰＲ、領域ＰＧ、領域ＰＹは順次に励起光で照射され、それぞれ赤色、緑色、黄色の蛍光を発する。また、反射領域ＲＢが励起光（青色レーザ光）で照射されると、青色光は回転体６０２により反射される。円環の下地表面は、領域ＰＲ、領域ＰＧ、領域ＰＹで発した蛍光を有効に取り出せるように、あるいは反射領域ＲＢで青色レーザ光を高い効率で反射するように、鏡面加工しておくのが望ましい。
回転体６０２は、熱伝導率と反射率が高い金属材料で形成される。例えば、アルミニウム、あるいはアルミニウム合金が好適に用いられる。回転体６０２は、投射型表示装置が高いフレームレートでカラー画像表示を行うことができるように高速度で回転するが、具体的には、例えば毎秒１２０画面のカラー画像表示に対応すべく７２００ｒｐｍで回転する。
【００７５】
本実施形態では、円筒状部分６０２ａの外面に、螺旋状に形成された溝を備える。円筒外面のうち最も回転軸から遠い面を基準にすれば、溝（凹部）が形成されていると言えるし、凹部の底を基準に見れば、螺旋状に延びる稜線（凸部）が形成されていると言い換えることもできる。あるいは、螺旋状に延びる凹凸構造が形成されていると言ってもよい。
【００７６】
この螺旋状の溝は、回転軸ＲＡに沿った方向に進む距離に対する回転角の比、すなわちピッチが一定になるよう構成され、螺旋のつる巻き線が少なくとも円筒外面を１周（３６０度）以上回転するように延びている。回転体を回転させた時に螺旋状の溝が空気流を誘起するが、前述したようにピッチが一定の螺旋を採用することにより、誘起される空気流が回転軸方向に沿って均等となり、乱流の発生が抑制され、騒音を低下させるのに有利だからである。
【００７７】
螺旋の向きは、モータから離れる方向に進んだとき時計回りに旋回する向きでもよいし、反時計周りに旋回する向きでもよいが、発光時に回転により誘起される空気流が蛍光体側に流れる向きが好ましい。すなわち、本実施形態では、発光時に回転体が回転すると、図６（ａ）にＡＩＲとして示すように、蛍光体６０３が設けられている先端側の外側面に向けて空気が流れるように構成されているため、蛍光体６０３を効率的に冷却することが可能である。
【００７８】
本実施形態の螺旋状の溝は、例えばねじ切り用のタップを用いて回転体６０２の円筒状部分６０２ａの外面を切削することで、容易に形成することが可能である。
【００７９】
以上説明したように、本実施形態の光源は、螺旋状の溝を設けた回転体を用いて蛍光体を効率良く冷却することが可能である。円筒状部分の内面に設けられた螺旋のピッチを一定にすることで乱流の発生が抑制され、例えば７２００ｒｐｍで高速に回転しても風切り音による騒音を低く抑えることができる。また、本実施形態の回転体は、板状のフィンを備えた回転体と比較して製造や取り扱いが容易で、コストを低廉に抑えることができる。
【００８０】
本実施形態の回転体を備えた光源装置は、第一の実施形態の光源装置と同様に、図２を参照して説明した投射型表示装置に用いることができる。基本的には、同様の構成なので説明を省略するが、本実施形態の光源装置は回転体の正面に蛍光体を設けているため、回転体の回転軸ＲＡは図２のＸ軸に沿った向きになるようレイアウトされる点が異なる。本実施形態の投射型表示装置は、高出力で静粛性が高い光源装置を用いて光変調素子を照明することができるため、高輝度な映像を低騒音で表示することが可能である。
【００８１】
また、アウトロータ型ＤＣブラシレスモータを用いたため、回転体の先端からモータの後端までの長さを短くでき、装置内の空間の利用効率を高くすることができた。尚、上記実施形態では、蛍光体と螺旋状の溝を備えた回転体をアウトロータに接合したが、場合によってはアウトロータ型ＤＣブラシレスモータのロータそのものの外面に蛍光体と螺旋状の溝を設けてもよい。
【００８２】
［その他の実施形態］
以上説明した実施形態では、回転体の円筒状部分の外側側面と内側側面の一方もしくは双方に螺旋状に伸びる凹凸構造を設けたが、本発明の回転体は上記の例に限られるわけではなく、種々の変形や組み合わせが可能である。たとえば、回転体の形態とモータの種類（インナーロータ形モータ、アウターロータ形モータ、等）の組み合わせは、上述の実施形態の例に限られるわけではない。
【００８３】
回転体上で螺旋状の凹凸構造を設ける部分は、回転軸方向に沿って半径が同一の完全な円筒形状部分である必要はなく、例えば回転軸方向に沿って半径が変化する中空円錐形状の外側面や内側面であってもよい。また、中空の筒状部分の側面でなくても、中実部分の外側面に設けてもよい。
回転体の回転速度は、実施形態で例示した７２００ｒｐｍには限られず、例えば１８０画面／秒の表示速度でカラー画像表示を行う場合には、１０８００ｒｐｍで回転させればよい。本発明の螺旋構造を備えた回転体は、高速回転させても風切り音が小さいという特徴があるため、いろいろな仕様の投射型表示装置に好適に用いることができる。
【００８４】
また、上記実施形態では、一般的なボルト（雄ねじ）やナット（雌ねじ）に用いられるねじ溝と同一あるいは類似の螺旋状の凹凸構造を用いたが、その理由は、乱流の発生防止のためには凹凸構造の等ピッチ化が望ましく、製造も容易だからである。凹部あるいは凸部の断面形状は、例えば三角ねじ、角ねじ、台形ねじ、鋸歯ねじ、丸ねじ等のねじで用いられる形状を用いることができ、ねじ山の条数も気流の生成効率と騒音に応じて適宜選択することができる。本発明の螺旋状の凹凸構造は、従来の板状のフィンを備えた回転体と比較して加工や取り扱いが容易で、製造コストを低廉に抑えることができる。
【００８５】
ただし、本発明の螺旋状の凹凸構造は、部材同士を締結するためのものではなく、冷却用の気流を発生させるものであるため、巻きの方向、条数、ねじ溝の形状、径及びピッチ等の要素について種々の変形が可能である。例えば、螺旋状の凹凸構造の全域にわたって、これらの要素が完全に一定である必要はなく、部分的に変化させてもよい。回転により空気流を誘起できるものでさえあれば、一般的なねじで用いられる凹凸形状に限定する必要はない。
【００８６】
また、回転体の蛍光面の下地や反射面は、すでに述べたように光利用効率を向上するために鏡面加工すると良いが、回転体のそれ以外の表面は、微小な凹凸をつけた粗し酸化膜（自然色）や黒色の粗し酸化膜とすることができ、表面積の増加による放熱効率の更なる向上を図ることができる。
【００８７】
また、回転体に設ける蛍光体は、実施形態で例示したＲ、Ｂ、Ｙの三色に限られるわけではなく、種類や色数の変更が可能である。
また、蛍光体を設ける位置については、回転体の側面、斜面、前面の例を示したが、これには限られず、たとえば一つの回転体でこれらを組み合わせて蛍光体を複数の部位に形成してもよい。
【００８８】
本発明の光源を用いた投射型表示装置は、図２で説明した形態には限られず、種々の変形が可能である。例えば、光源からの照明光を変調する光変調デバイスは、ＤＭＤや反射型液晶デバイスのような反射型光変調デバイスには限られない。例えば、透過型液晶パネルのような透過型光変調素子と色分離光学系を用いて、三板式の投射型表示装置を構成することも可能である。
【符号の説明】
【００８９】
１０１・・・モータ／１０２・・・回転体／１０２ａ・・・円筒状部分／１０２ｂ・・・円板状部分／１０２ｃ・・・円環状斜面部分／１０２ｄ・・・軸心部分／１０３・・・蛍光体／２００・・・光源装置／２１０・・・リレーレンズ／２１１・・・励起光源ユニット／２１２・・・励起光源側集光レンズ／２１３・・・偏光ビームスプリッタ／２１４・・・４分の１波長板／２１５・・・蛍光体側集光レンズ／２２０・・・色選択ホイール／２２１・・・モータ／２４０・・・ライトトンネル／２５０・・・照明レンズ／２６０・・・光変調デバイス／２７１・・・プリズム／２７２・・・プリズム／２８０・・・投射レンズ／２９０・・・投影スクリーン／３０１・・・モータ／３０２・・・回転体／３０２ａ・・・円筒状部分／３０２ｂ・・・円板状部分／３０２ｃ・・・軸心部分／３０３・・・蛍光体／３０４・・・凹部／３０５・・・凹部／４０１・・・モータ／４０２・・・回転体／４０２ａ・・・円筒状部分／４０２ｂ・・・円板状部分／４０２ｃ・・・軸心部分／４０３・・・蛍光体／４０４・・・凹部／４０５・・・凹部／４０２ｄ・・・螺旋状の溝／４０２ｅ・・・螺旋状の溝／５０１・・・モータ／５０１Ｈ・・・モータハブ／５０２・・・回転体／５０２ａ・・・円筒状部分／５０２ｂ・・・円板状部分／５０２ｃ・・・軸心部分／５０３・・・蛍光体／５０２ｄ・・・螺旋状の溝／５０２ｅ・・・螺旋状の溝／５０４・・・ビス／６０２・・・回転体／６０２ａ・・・円筒状部分／６０３・・・蛍光体／６０４・・・ロータ／６０５・・・永久磁石／６０６・・・ステータの積層コア／６０７・・・ステータのコイル／ＡＩＲ・・・気流／ＰＲ・・・赤色発光の蛍光体が付与された領域／ＰＧ・・・緑色発光の蛍光体が付与された領域／ＰＹ・・・黄色発光の蛍光体が付与された領域／ＲＢ・・・反射領域／ＲＡ・・・回転軸
【図１】
2019003760.tif 000003
【図２】
2019003760.tif 000004
【図３】
2019003760.tif 000005
【図４】
2019003760.tif 000006
【図５】
2019003760.tif 000007
【図６】
2019003760.tif 000008
【図７】
2019003760.tif 000009