(57)【要約】      （修正有）【課題】光の波長変換効率に影響を与えることなく、冷却性能を向上させた蛍光体ホイールおよびこれを備えた光変換装置を提供する。【解決手段】蛍光体ホイール１３は、回転軸Ｘを中心として回転される円盤状部材３０と、円盤状部材３０の第１の面１３ａに配置された蛍光体層１６と、を備える。円盤状部材３０は、密閉空間を形成する中空箱体構造を有する。密閉空間に、所定温度以上で液体状態から気体状態に気化し、液体状態のときに密閉空間の容積よりも小さい体積を有する冷媒が封入されている。【選択図】図９
2019091011.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を中心として回転される円盤状部材と、
前記円盤状部材の一方の面に配置された蛍光体層と、を備え、
前記円盤状部材は、密閉空間を形成する中空箱体構造を有し、
前記密閉空間に、所定温度以上で液体状態から気体状態に気化し、前記液体状態のときに前記密閉空間の容積よりも小さい体積を有する冷媒が封入されている、
蛍光体ホイール。
【請求項２】
前記蛍光体層は、前記回転軸を中心とする円環状または円弧状の形状を有し、
前記密閉空間は、前記回転軸を中心とする円環状の空間であり、
前記円盤状部材が前記回転軸を中心として回転し、前記液体状態の前記冷媒が回転の遠心力により前記密閉空間内の外周側に円環状に分布しているときに、前記回転軸方向で見て、前記蛍光体層のうち少なくともレーザ光が照射される領域が前記円環状に分布する液体状態の冷媒の分布領域と重なるように、前記冷媒の体積が設定されている、
請求項１に記載の蛍光体ホイール。
【請求項３】
前記蛍光体層は、前記回転軸を中心とする円環状または円弧状の形状を有し、
前記密閉空間は、前記回転軸を中心とする円環状の空間であり、
前記円盤状部材が前記回転軸を中心として回転し、前記液体状態の前記冷媒が回転の遠心力により前記密閉空間内の外周側に円環状に分布しているときに、前記回転軸方向で見て、前記蛍光体層の全領域が前記円環状に分布する液体状態の冷媒の分布領域と重なるように、前記冷媒の体積が設定されている、
請求項１に記載の蛍光体ホイール。
【請求項４】
前記蛍光体層は、前記回転軸を中心とする円環状または円弧状の形状を有し、
前記密閉空間は、前記回転軸を中心として円環状の空間であり、
前記密閉空間において、前記蛍光体層を前記回転軸方向で投影した領域に多孔質体が配置されている、
請求項１から３のいずれか１項に記載の蛍光体ホイール。
【請求項５】
前記円盤状部材は、前記一方の面を有する第１円板部と、前記第１円板部に前記密閉空間を挟んで対向する第２円板部とを有し、
前記多孔質体は、前記第１円板部に固着され、前記第２円板部に間隙を介して対向している、
請求項４に記載の蛍光体ホイール。
【請求項６】
前記密閉空間の外周部に、前記円盤状部材の回転時に前記液体状態の前記冷媒が流入し、流入した前記冷媒を貯蔵する柄杓部が設けられている、
請求項１から５のいずれか１項に記載の蛍光体ホイール。
【請求項７】
前記円盤状部材に、前記密閉空間の密閉性を保ちつつ前記回転軸方向に平行に貫通する通気開口部が設けられている、
請求項１から６のいずれか１項に記載の蛍光体ホイール。
【請求項８】
前記一方の面の全面または一部が、光を反射する鏡面として構成されている、
請求項１から７のいずれか１項に記載の蛍光体ホイール。
【請求項９】
前記円盤状部材は、前記一方の面を有する第１円板部と、前記第１円板部に前記密閉空間を挟んで対向する第２円板部とを有し、
前記第１円板部及び前記第２円板部は、光を透過する材料で形成されている、
請求項１から８のいずれか１項に記載の蛍光体ホイール。
【請求項１０】
前記円盤状部材は、前記一方の面を有する第１円板部と、前記第１円板部に前記密閉空間を挟んで対向する第２円板部とを有し、
前記第１円板部及び前記第２円板部は、光を透過しない材料で形成されており、
前記蛍光体層は、前記回転軸を中心とする円弧状の形状を有し、
前記第１円板部における前記蛍光体層が配置されていない残りの円弧領域、及び前記第２円板部における前記残りの円弧領域に対向する領域に円弧状開口が設けられ、
前記円弧状開口の位置に、光を透過する材料で形成された光透過部材が設けられている、
請求項１から８のいずれか１項に記載の蛍光体ホイール。
【請求項１１】
前記所定温度は、前記蛍光体層がレーザ光により励起される前の冷媒の温度より高く、前記蛍光体層がレーザ光により励起された後の冷媒の温度より低い、
請求項１から１０のいずれか１項に記載の蛍光体ホイール。
【請求項１２】
前記所定温度は、７０℃〜１６０℃である、
請求項１から１１のいずれか１項に記載の蛍光体ホイール。
【請求項１３】
前記密閉空間は、５００ｈＰａ〜２０００ｈＰａである、
請求項１から１２のいずれか１項に記載の蛍光体ホイール。
【請求項１４】
前記冷媒は、前記蛍光体層を励起させるレーザ光および前記レーザ光によって励起された光を透過する、
請求項９に記載の蛍光体ホイール。
【請求項１５】
前記冷媒は、水である、
請求項１４に記載の蛍光体ホイール。
【請求項１６】
請求項１から１５のいずれか１項に記載の蛍光体ホイールと、
前記蛍光体ホイールの蛍光体層を励起させる光を照射する光源と、を備えた光変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、蛍光体ホイールおよびこれを備えた光変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクションマッピング等で利用される投射型表示装置では、光の波長を変換する装置として、例えば円板の一方の面に蛍光体層を配置した蛍光体ホイールが広く用いられている。蛍光体層は、照射された例えば青色レーザ光を緑色や橙色の光に波長変換するが、変換する際に多量の熱を発生する。そのため、適切に冷却を行う必要がある。
【０００３】
特許文献１は、蛍光体ホイールを開示している。この蛍光体ホイールでは、円板の一方の面に密封筐体が備えられている。密封筐体の中には多数の蛍光体粒子及び冷媒が封入されている。また、密封筐体の内部には、波長変換の際の熱で気化した冷媒が流動可能な気体流動領域と、液化した冷媒が流動可能な複数の微細流路を有する流動部が構成されている。微細流路は、蛍光体粒子間の空隙によって形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−２７６８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の蛍光体ホイールでは、微細流路を形成するために蛍光体粒子間に空隙が必要であるため、空隙を設けない場合よりも、蛍光体粒子の密度が低くなり、面積当たりの波長変換効率が低くなる。
【０００６】
本開示は、光の波長変換効率に影響を与えることなく、冷却性能を向上させた蛍光体ホイールおよびこれを備えた光変換装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示における蛍光体ホイールは、
回転軸を中心として回転される円盤状部材と、
円盤状部材の一方の面に配置された蛍光体層と、を備える。
円盤状部材は、密閉空間を形成する中空箱体構造を有する。
密閉空間に、所定温度以上で液体状態から気体状態に気化し、液体状態のときに密閉空間の容積よりも小さい体積を有する冷媒が封入されている。
【０００８】
本開示ではさらに、本開示における蛍光体ホイールを備えた光変換装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、変換効率に影響を与えることなく、冷却性能を向上させた蛍光体ホイールおよびこれを備えた光変換装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１における投射型表示装置を示した概略図である。
【図２】光変換装置の要部の構造を示した断面図である。
【図３】光変換装置の外観斜視図である。
【図４Ａ】光変換装置の内部に配置された吸熱器と、吸熱器に熱的に接続された排熱器の構成を示した斜視図である。
【図４Ｂ】図４Ａの吸熱器及び排熱器の平面図である。
【図５】図２の光変換装置の内部の構成を示した断面図である。
【図６】図２の光変換装置のケース部の構造を示した斜視図である。
【図７】蛍光体ホイールの第１の面側を示した斜視図である。
【図８】蛍光体ホイールの第１の面側を示した平面図である。
【図９】蛍光体ホイールの側面図である。
【図１０】蛍光体ホイールの断面図である。
【図１１】蛍光体ホイールの第１の面側を一部破断状態で示した平面図である。
【図１２】回転状態にある蛍光体ホイールの第１の面側を一部破断状態で示した平面図である。
【図１３】実施の形態２における蛍光体ホイールの断面図である。
【図１４】実施の形態２における回転状態にある蛍光体ホイールの第１の面側を一部破断状態で示した平面図である。
【図１５】実施の形態３における蛍光体ホイールの第１の面側を一部破断状態で示した平面図である。
【図１６】実施の形態１における蛍光体ホイールの静止状態から定常回転までの過程での冷媒の分布を説明した図である。
【図１７】実施の形態３における蛍光体ホイールの静止状態から定常回転までの過程での冷媒の分布を説明した図である。
【図１８】実施の形態３における蛍光体ホイールの変形例を説明した図である。
【図１９】実施の形態４における蛍光体ホイールの第１の面側を一部破断状態で示した平面図である。
【図２０】実施の形態４の変形例における蛍光体ホイールの通気開口部を模式的に拡大して示した断面図である。
【図２１】実施の形態５における蛍光体ホイールの第１の面側を示した平面図である。
【図２２】実施の形態６における蛍光体ホイールの第１の面側を示した平面図である。
【図２３】実施の形態６における蛍光体ホイールの断面図である。
【図２４】実施の形態６における蛍光体ホイールの側面図である。
【図２５】実施の形態７における蛍光体ホイールの第１の面側を示した平面図である。
【図２６】実施の形態７における蛍光体ホイールの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。ただし、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。
【００１２】
なお、出願人は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
【００１３】
（実施の形態１）
本開示の一実施の形態に係る蛍光体ホイールを搭載した蛍光体ホイール装置、光変換装置、プロジェクタ（投射型表示装置）１００について説明する。
【００１４】
１．構成
１−１．プロジェクタの構成
図１は、本開示の実施の形態１に係るプロジェクタの概略構成を示す図である。なお、図１は、本開示の蛍光体ホイールを適用したプロジェクタ（投射型表示装置の一例）を示しており、本開示の蛍光体ホイールは、他の構成を有する投射型表示装置にも適用可能である。
【００１５】
プロジェクタ１００は、映像信号に応じて光を変調する１つの空間光変調素子（例えば、ＤＭＤ（digital mirror device）７（表示素子））を搭載したＤＬＰ（Digital Light Processing）方式の映像表示装置であって、青色ＬＤ（レーザダイオード）２ａ，２ｂ（光源）と、各種光学部品、レーザ光によって励起された蛍光を出射する蛍光体ホイール装置１０を含む光変換装置２０を備えている。
【００１６】
なお、本実施の形態のプロジェクタ１００は、Ｒ・Ｇ・Ｂの３原色に対応する３つのＤＭＤ７を搭載した３チップＤＬＰ方式を採用しているが、図１では説明の便宜上、１つのＤＭＤ７だけを示している。
【００１７】
本実施の形態のプロジェクタ１００は、図１に示すように、光源として、２つの青色ＬＤ２ａ，２ｂ、光学部品として、分離ミラー３ａ、ミラー３ｂ，３ｃ、ダイクロイックミラー３ｄ、ミラー３ｅ，３ｆ，３ｇ、レンズ４ａ〜４ｈ、ロッドインテグレータ５、ＴＩＲ（全反射）プリズム６ａ、カラープリズム６ｂ、ＤＭＤ７、および投射レンズ８、および光変換装置２０を備えている。
【００１８】
青色ＬＤ２ａ，２ｂは、プロジェクタ１００の光源であって、縦横それぞれ複数（ｍ×ｎ個）のＬＤを含むように構成されており、互いに直交する向きで配置されている。これにより、青色ＬＤ２ａ，２ｂから出射される光は、互いに直交する方向に進む。
分離ミラー３ａは、２つの青色ＬＤ２ａ，２ｂから出射されたレーザ光が交差する交点付近に設けられており、それぞれの青色ＬＤ２ａ，２ｂから出射されたレーザ光を２方向へ分離する。
【００１９】
ミラー３ｂ，３ｃは、分離ミラー３ａによって分離された２方向に進むレーザ光の進行方向を、それぞれ９０度変換する。
【００２０】
ダイクロイックミラー３ｄは、特殊な光学素材を用いて構成されており、特定の波長の光を反射するとともに、その他の波長の光を透過させる。本実施の形態では、青色ＬＤ２ａ，２ｂから出射された青色レーザ光を透過させるとともに、後述する蛍光体ホイール装置１０において青色レーザ光が変換された赤色光、緑色光を反射する。
【００２１】
ミラー３ｅ，３ｆ，３ｇは、ダイクロイックミラー３ｄを透過、あるいは反射してきたＲ・Ｇ・Ｂの３原色の光を、最下流側に配置された投射レンズ８へと導く。
【００２２】
レンズ４ａ〜４ｈは、光源としての青色ＬＤ２ａ，２ｂから出射された青色レーザ光、蛍光体ホイール装置１０において青色レーザ光を変換して得られる赤色光、緑色光を、集光あるいは平行化する。
【００２３】
ロッドインテグレータ５は、入射光の照度を均一化する。ロッドインテグレータ５に入射された光は、ロッドインテグレータ５の内周面において全反射を繰り返し、出射面において均一な照度分布となって出射される。ロッドインテグレータ５は、ミラー３ｅにおいて反射した光が入射する位置に設けられる。
【００２４】
ＴＩＲ（全反射）プリズム６ａは、全反射を利用して、入射してきた光の進行方向を変換する。
【００２５】
カラープリズム６ｂは、入射してきた光を、Ｒ・Ｇ・Ｂの３原色に分離して、下流側に配置された各色に対応する３つのＤＭＤ７に反射させる。
【００２６】
ＤＭＤ７は、Ｒ・Ｇ・Ｂの３原色の１色ずつに対応するように３つ設けられている。そして、ＤＭＤ７は、入射される光を映像信号で変調し、変調した光を、カラープリズム６ｂ及びＴＩＲ（全反射）プリズム６ａを介して投射レンズ８に対して出射する。
【００２７】
投射レンズ８は、プロジェクタ１００に搭載された光学部品の最下流側に配置されており、ＴＩＲプリズム６ａ、ＤＭＤ７、カラープリズム６ｂを介して入射された光を、図示しないスクリーンに拡大して投射する。
【００２８】
光変換装置２０は、後述する青色ＬＤ２ａ，２ｂから照射された青色レーザ光を、蛍光体によって赤色光と緑色光とに変換する装置であって、蛍光体ホイール装置１０を備えている。なお、蛍光体ホイール装置１０を含む光変換装置２０の構成については、後段において詳述する。
【００２９】
＜プロジェクタ１００による映像の投影＞
２つの青色ＬＤ２ａ，２ｂから出射されたレーザ光は、その２本のレーザ光の交点付近に配置された分離ミラー３ａによって、２方向に振り分けられる。
【００３０】
そのうち、第１の青色レーザ光は、レンズ４ｃ、ミラー３ｃ、レンズ４ｄを介して、ダイクロイックミラー３ｄを通過する。その後、レンズ４ｅを通過した後、ミラー３ｅにおいて９０度方向に反射されて、ロッドインテグレータ５へ入射する。
【００３１】
第２の青色レーザ光は、レンズ４ａ、ミラー３ｂ、レンズ４ｂを介して、ダイクロイックミラー３ｄを通過して、蛍光体ホイール装置１０の蛍光体ホイール１３の蛍光体層１６に照射される。このとき、第２の青色レーザ光は、蛍光体層１６の赤色蛍光体および緑色蛍光体をそれぞれ励起させて赤色光と緑色光とに変換される。
【００３２】
このとき、蛍光体ホイール１３は、モータ１４によって回転駆動することでエネルギーが分散されているため、青色レーザ光が赤色蛍光体および緑色蛍光体を照射する際の焼き付きを防止することができる。
【００３３】
変換された赤色光および緑色光は、ダイクロイックミラー３ｄにおいて９０度方向に反射されてロッドインテグレータ５へ入射する。
【００３４】
Ｒ・Ｇ・Ｂの３原色の光は、ロッドインテグレータ５において混合され、レンズ４ｆ、ミラー３ｆ，３ｇ、レンズ４ｈを介して、ＴＩＲプリズム６ａの境界層に入射する。ＴＩＲプリズム６ａでは、全反射角であるため、Ｒ・Ｇ・Ｂの３原色の光は反射されてカラープリズム６ｂへ進む。
【００３５】
カラープリズム６ｂでは、Ｒ・Ｇ・Ｂの３原色に分離された光が、それぞれ３個のＤＭＤ７に入射する。
【００３６】
ＤＭＤ７において画像を形成して反射された光線は、カラープリズム６ｂによって合成され、ＴＩＲプリズム６ａの境界層を通過し、投射レンズ８に入射して、投影画面上へ映像が投影される。
【００３７】
本実施の形態のプロジェクタ１００では、励起光源としての青色ＬＤ２ａ，２ｂから出射される青色レーザ光は、蛍光体ホイール１３の表面に設けられた蛍光体層１６に含まれる赤色蛍光体および緑色蛍光体を励起して、赤色光および緑色光を生じさせる。このとき、青色レーザ光の全てのエネルギーが蛍光発光に変換されるのではなく、その一部が熱エネルギーに変換されて、赤色蛍光体および緑色蛍光体の温度を上昇させてしまう。
【００３８】
ここで、蛍光体は、温度が上昇すると光変換効率が低下したり、蛍光体を蛍光体ホイール１３上に固定して蛍光体層１６を形成するバインダが熱変色等を起こしたりしてしまうおそれがある。このため、蛍光体ホイール１３をモータ１４によって回転駆動させることで、蛍光体の温度上昇を抑制している。
【００３９】
しかしながら、プロジェクタ１００の高輝度化に伴って励起光（レーザ光）の出力も強くなり、蛍光体ホイール１３を回転させるだけでは、蛍光体層１６及びその周囲の部分を十分に冷却できないため、蛍光体層１６及びその周囲の部分に冷却風を当てて蛍光体を積極的に冷却する必要がある。
【００４０】
そのため、本実施の形態では、蛍光体ホイール１３自体に冷却手段を設けているが、その詳細については後段にて詳述する。
【００４１】
１−２．光変換装置の構成
図２、図３、図４Ａ、図４Ｂを参照して光変換装置の構成について説明する。図２は、光変換装置２０の要部の構造を示す断面図である。図３は、光変換装置２０の外観斜視図である。図４Ａは、光変換装置の内部に配置された吸熱器と、吸熱器に熱的に接続された排熱器の構成を示す斜視図である。図４Ｂは、図４Ａの吸熱器及び排熱器の平面図である。
【００４２】
光変換装置２０は、図２に示すように、後述する蛍光体ホイール装置１０、吸熱器２１、排熱器２２、光学レンズ２３、およびヒートパイプ２４を備えている。
【００４３】
蛍光体ホイール装置１０は、青色ＬＤ２ａ，２ｂから出射された青色レーザ光を蛍光体に照射することで、赤色光と緑色光とに変換する。なお、蛍光体ホイール装置１０の詳細な構成については、後段において詳述する。
【００４４】
吸熱器２１は、図２に示すように、蛍光体ホイール装置１０のケース部１１の内部に配置されている。そして、吸熱器２１は、光変換装置２０内に形成される空気流が通過するフィン構造を有しており、蛍光体ホイール１３の蛍光体層１６において生じた熱を含む空気流から熱を吸収する。そして、吸熱器２１は、図３に示す蛍光体ホイール装置１０のケース部１１に含まれる外筒部１１ｂ、底部１１ｄにネジを用いて固定されている。また、吸熱器２１は、図４Ａおよび図４Ｂに示すように、複数のフィン２１ａを有し、ヒートパイプ２４を介して、排熱器２２と熱的に接続されている。
【００４５】
複数のフィン２１ａは、熱伝導率の高い金属によって構成されており、図４Ｂに示すように、平面視において放射状に配置されている。
【００４６】
これにより、蛍光体ホイール１３の中心付近に吹き付けられた空気流を径方向外側へ誘導することができる。誘導される際に、空気流は、吸熱器２１の壁部２１ｂと蛍光体ホイール１３との間の連通部１１ｇを通って、蛍光体ホイール１３において蛍光体層１６が配置されている外周部の裏面側を通過するため、蛍光体において生じる熱を効率よく冷却することができる。
【００４７】
また、複数のフィン２１ａの間を空気流が通過した際に、空気流に含まれる熱がフィン２１ａ側へ移動することで、空気流の温度を低下させることができる。
【００４８】
排熱器２２は、図２に示すように、蛍光体ホイール装置１０のケース部１１の外部に配置されている。そして、排熱器２２は、図３等に示すように、ヒートパイプ２４を介して、吸熱器２１と熱的に接続されており、吸熱器２１において吸熱した空気流の熱を、ケース部１１の外へ排熱する。また、排熱器２２は、外周面に配置された複数のフィン２２ａを含むフィン構造を有している。
【００４９】
複数のフィン２２ａは、熱伝導率の高い金属によって構成されており、図４Ａおよび図４Ｂに示すように、ヒートパイプ２４の長手方向に直交する方向に沿って複数配置されており、ケース部１１の外部の空気に対して排熱する。
【００５０】
光学レンズ２３は、図２および図３に示すように、ケース部１１の蓋部１１ａに形成された開口部分に、光学レンズ保持部品２３ａを介して取り付けられている。そして、光学レンズ２３は、図１に示すように、蛍光体ホイール１３の蛍光体層１６の蛍光体を励起させる励起光を通過させるとともに、蛍光体層１６の蛍光体から発せられた光を集光して、ダイクロイックミラー３ｄの方向へ導く。
【００５１】
ヒートパイプ２４は、図４Ａおよび図４Ｂに示すように、吸熱器２１と排熱器２２とを熱的に接続する。ヒートパイプ２４の内部には、中空空間が形成されている。この中空空間には少量の水が封入されており、吸熱器２１側において熱を受け取ると気化して水蒸気として排熱器２２側へ移動する。排熱器２２側へ移動した水蒸気は、排熱器２２において冷却されて液化し、水となる。ここで、排熱器２２側において冷却されて水となった後、その水は毛細管現象によって中空空間内を移動して、再び吸熱器２１側へと移動する。
【００５２】
つまり、ヒートパイプ２４の内部では、少量の水が、吸熱器２１側で気化されるとともに、排熱器２２側で液化されることで、冷却媒体として機能する。
【００５３】
１−３．蛍光体ホイール装置の構成
蛍光体ホイール装置１０の構造について、上記各図に加え、図５、図６を参照して説明する。図５は、図２の光変換装置の内部の構成を示す断面図である。図６は、図２の光変換装置のケース部の構造を示す斜視図である。
【００５４】
図２に示すように、蛍光体ホイール装置１０は、ケース部１１、蛍光体ホイール１３、モータ１４、加圧ファン１５を備える。
【００５５】
ケース部１１は、円筒形状（図３参照）を有し、内部に、蛍光体ホイール１３、モータ１４、および吸熱器２１等を収納する密閉空間を形成する。ケース部１１は、図５に示すように、略同心円状に配置された外筒部１１ｂおよび内筒部１１ｃを有する。外筒部１１ｂおよび内筒部１１ｃは、蛍光体ホイール１３の回転中心に平行な軸Ｘ方向における両端において連通し、空気流の循環経路を形成する。
【００５６】
さらに、ケース部１１は、外気に接する箇所の少なくとも一部が金属によって形成されている。これにより、ケース部１１内に設置された蛍光体ホイール１３の蛍光体層１６の蛍光体部分に生じた熱によってケース部１１内が温められた場合でも、熱伝導率の高い金属で形成されたケース部１１の上記一部を介して、効率よく熱を外部へ放出することができる。なお、金属によって形成されるケース部１１の上記一部は、例えば、蛍光体ホイール１３側の蓋部１１ａであることが好ましい。
【００５７】
蛍光体ホイール１３の蛍光体層１６に近接配置された蓋部１１ａの近傍では、図５に示すように、蛍光体層１６において発生した熱が伝達された空気流が、吸熱器２１に入る前に通過する。これにより、蛍光体ホイール１３の蛍光体層１６付近を通過して加熱された空気流によって蓋部１１ａが加熱された場合でも、蓋部１１ａの熱を効果的に外部へ放出することができる。この結果、ケース部１１を構成する他の部材（外筒部１１ｂ、内筒部１１ｃ、底部１１ｄ）と比較して、より効果的に、空気流の熱を外部へ放出することができる。
【００５８】
蓋部１１ａは、図３に示すように、略四角形の板状の部材であって、図２に示すように、ケース部１１における蛍光体ホイール１３の蛍光体層１６側の面を覆うように取り付けられている。また、蓋部１１ａには、青色レーザ光および蛍光（赤色、緑色）が通過する上述した光学レンズ２３が装填される開口部１１ａａが形成されている。
【００５９】
開口部１１ａａは、蓋部１１ａにおける蛍光体ホイール１３の蛍光体層１６に対向する位置に形成された貫通穴である。開口部１１ａａには、光学レンズ保持部品２３ａを介して、光学レンズ２３が取り付けられる。
【００６０】
外筒部１１ｂは、図３、図６に示すように、ケース部１１の側面を形成する略円筒状の部材である。
【００６１】
内筒部１１ｃは、外筒部１１ｂと同心円状に配置された円筒状の部材であって、外筒部１１ｂの内周側に配置されている。内筒部１１ｃは、吸熱器２１の内周側に隣接する位置に配置されている。さらに、内筒部１１ｃは、外筒部１１ｂよりも軸Ｘ方向における寸法が小さくなるように形成されている。これにより、外筒部１１ｂと内筒部１１ｃとは、軸Ｘ方向における両端において連通する。
【００６２】
底部１１ｄは、図５に示すように、ケース部１１において蓋部１１ａが設けられている面に対して軸Ｘ方向で反対側の面を覆うように外筒部１１ｂに取り付けられている。
【００６３】
気流上昇ガイド１１ｅは、吸熱器２１を通過して冷却された空気流を反転上昇させるためのガイド部材であって、底部１１ｄにケース部１１の内部空間側に突出するように設けられている。気流上昇ガイド１１ｅは、軸Ｘを中心とする略円錐形状を有しており、内筒部１１ｃの外周側から内周側へ流れてきた空気流を加圧ファン１５の風力によって上昇させるように導く。
【００６４】
よって、蛍光体ホイール１３の回転時に、加圧ファン１５によって生じる空気流は、内筒部１１ｃの内周側から、蛍光体ホイール１３において蛍光体層が設けられていない側の面に沿って径方向外側へ導かれる。そして、空気流は、軸Ｘ方向下向きに移動しながら、吸熱器２１の内部を通過して冷却される。吸熱器２１を通過して冷却された空気流は、蛍光体ホイール１３とは反対側の連通部１１ｈから再び内筒部１１ｃの内周側へ戻される。このように、ケース部１１の内部空間には、蛍光体ホイール１３の回転時に、加圧ファン１５によって生じる空気流の循環経路が形成される。
【００６５】
ここで、蛍光体ホイール１３を回転駆動するモータ１４は、図５に示すように、吸熱器２１によって冷却された空気流の流路上に配置されている。そのため、蛍光体ホイール１３を連続回転させる際に、モータ１４に熱が生じた場合でも、モータ１４を冷却風によって効果的に冷やすことができる。
【００６６】
また、加圧ファン１５は、ケース部１１内に形成される空気流の循環経路内に配置されており、循環経路における空気流の流れる方向に沿って送風する。また、加圧ファン１５は、ケース部１１内における蛍光体ホイール１３と気流上昇ガイド１１ｅとの間の位置に配置されている。つまり、加圧ファン１５は、空気流の循環経路において最も下流側に配置されている。そのため、空気流が最も弱くなる最下流側において、空気流を強めることができる。この結果、蛍光体ホイール１３やモータ１４付近における空気流の流速を上昇させて、冷却効果をさらに高めることができる。
【００６７】
図７は、蛍光体ホイールの第１の面側を示した斜視図である。図８は、蛍光体ホイールの第１の面側を示した平面図である。蛍光体ホイール１３は、図７、図８に示すように、円盤状の円盤状部材３０と、円盤状部材３０の第１の面１３ａ（一方の面）に配置された蛍光体層１６と、を備える。円盤状部材３０の中央には、モータ１４（図５参照）が嵌る中心孔１３ｈが設けられている。蛍光体ホイール１３（円盤状部材３０）は、図５に示すようにモータ１４の回転部材１４ａに熱伝導可能に固定される。蛍光体ホイール１３に青色レーザ光が照射されているとき、蛍光体ホイール１３の温度は回転部材１４ａの温度よりも高くなる。そのため、高温となった蛍光体ホイール１３の熱が回転部材１４ａに伝達及び放熱され、蛍光体ホイール１３の中心孔１３ｈ付近の温度は外周部側の温度よりも低くなる。つまり、回転部材１４ａは冷却部材として機能する。
【００６８】
蛍光体層１６は、回転軸Ｘを中心とする円環状の形状を有する。蛍光体層１６は、例えば、第１の面１３ａに円環状に蛍光体の粒子を塗布することで形成されている。
【００６９】
図９は、蛍光体ホイールの側面図である。図１０は、蛍光体ホイールの断面図である。なお、図１０は、回転状態にある蛍光体ホイールを後述する図１２の１０−１０断面で示した図である。
【００７０】
蛍光体ホイール１３の第１の面１３ａの蛍光体層１６に対向して光学レンズ２３が配置されている。本実施の形態では、光変換装置が、光学レンズ２３を介して蛍光体ホイール１３の第１の面１３ａの蛍光体層１６に照射した青色レーザ光を波長変換し、波長変換した光を光学レンズ２３側へ戻して利用する構成を有している例について説明する。
【００７１】
円盤状部材３０は、蛍光体層１６が配置される第１の面１３ａを有する第１円板部３０ａと、第１円板部３０ａに所定長の間隙を挟んで対向する第２円板部３０ｂとを有している。また、円盤状部材３０は、第１円板部３０ａの外周縁と第２円板部３０ｂの外周縁とを接続する筒状の外周面部３０ｃを有する。さらに、円盤状部材３０は、第１円板部３０ａの内周縁と第２円板部３０ｂの内周縁とを接続する内周面部３０ｄを有する。これら第１円板部３０ａ、第２円板部３０ｂ、外周面部３０ｃ、及び内周面部３０ｄにより、円盤状部材３０の内部に回転軸Ｘを中心とする円環状の密閉空間Ｓｐが形成される。つまり、円盤状部材３０は、密閉空間Ｓｐを形成する中空箱体構造を有する。
【００７２】
図１１は、蛍光体ホイールの第１の面側を一部破断状態で示した平面図である。密閉空間Ｓｐには空気と冷媒４１が封入されている。冷媒４１は例えば水である。冷媒４１は例えば代替フロンであってもよい。冷媒４１の量や、密閉空間Ｓｐ内の空気圧は、密閉空間Ｓｐ内における冷媒４１を所定温度以上で液体状態から気体状態に気化させるように設定されている。密閉空間は、約０．５気圧〜２．０気圧（５００ｈＰａ〜２０００ｈＰａ）である。所定温度は、例えば蛍光体層１６を形成する蛍光体の波長変換効率が一定程度以上の勾配で低下し始める温度とすることができる。また、所定の温度は、蛍光体がレーザ光により励起される前の冷媒の温度より高く、蛍光体がレーザ光により励起された後の冷媒の温度より低い。所定温度は例えば７０〜１６０℃である。
【００７３】
図１１では、蛍光体ホイール１３の回転軸Ｘを水平に配置しているときの冷媒４１の状態を示している。蛍光体ホイール１３が回転していない状態では、冷媒４１は密閉空間Ｓｐの下部に溜まった状態となる。なお、本開示の蛍光体ホイールでは、回転軸は鉛直方向に配置されてもよいし、鉛直方向に対して傾斜した方向に配置されてもよい。
【００７４】
本実施の形態では、円盤状部材３０の第１円板部３０ａを、第１円板部材３１により構成し、第２円板部３０ｂ、外周面部３０ｃ、及び内周面部３０ｄを第２円板部材３２により構成している。第１円板部材３１及び第２円板部材３２は、銅により形成されている。第１円板部材３１及び第２円板部材３２は、銅でなく、例えばアルミニウム等、その他の金属により形成されてもよい。第１円板部材３１と第２円板部材３２とは、一例としては拡散接合により接合されている。具体的に、第１円板部材３１と第２円板部材３２とは、これらを所定の位置関係で配置した状態で、所定時間、所定の温度に加熱しかつ所定の圧力で挟み込むことで接合される。第１円板部３０ａと第２円板部３０ｂとの少なくとも一方には冷媒４１の注入用の注入孔（図示せず）が予め設けられており、所定量の冷媒４１を注入し、空気圧を密閉空間Ｓｐの内部を所定の空気圧に調整した後、かしめ栓や金属蝋により閉鎖される。
【００７５】
２．動作
図１２は、回転状態にある蛍光体ホイールの第１の面側を一部破断状態で示した平面図である。蛍光体ホイール１３（円盤状部材３０）が回転軸Ｘを中心として回転しているとき、液体状態の冷媒４１は、回転時の遠心力により密閉空間Ｓｐ内でその外周側に円環状に分布する。このとき、図１０にも示すように、回転軸Ｘ方向で見て、円環状の蛍光体層１６の全領域が円環状に分布する液体状態の冷媒４１の分布領域と重なるように、冷媒４１の体積が設定されている。青色レーザ光が蛍光体層１６に照射されているとき、蛍光体層１６が発熱し、この熱が第１円板部３０ａを介して冷媒４１に伝達される。冷媒４１の温度が所定温度以上になると、冷媒４１が気化する。このとき、第１円板部３０ａ及び蛍光体層１６が気化潜熱により冷却される。気化した冷媒は矢印Ｚ１で示すように密閉空間Ｓｐ内で内周側に移動する。円盤状部材３０の内周側は前述のようにモータ１４の回転部材１４ａに接続されて、外周側よりも温度が低いため、内周側に移動した冷媒の蒸気は冷却され液化する。液化した冷媒４１は、遠心力により矢印Ｚ２で示すように密閉空間Ｓｐ内で外周側に移動する。この気化と液化のサイクルが連続的に行われることで、蛍光体層１６が連続的に冷却される。
【００７６】
本実施の形態によれば、蛍光体層１６の冷却効果が向上する。そのため、蛍光体層１６に青色レーザ光を当てる時間を従来よりも長くできる。したがって、蛍光体ホイール１３の回転速度を低速化できるとともに、モータ１４を小型化し、騒音や振動を低減できる。また、蛍光体層１６の冷却効果が向上することで、蛍光体ホイール１３自体の小型化も可能となる。
【００７７】
また、円盤状部材３０の内部に液体の冷媒４１を封入したことで、回転時に、冷媒４１に作用する遠心力により、冷媒４１が円盤状部材３０の密閉空間Ｓｐの外周側に押し付けられることで、蛍光体ホイール１３の回転バランスが自律的に調整される。そのため、光変換装置２０の製作時等における蛍光体ホイール１３の回転バランス調整作業が低減される。
【００７８】
また、蛍光体層１６に特許文献１のような微細流路等を設ける必要がないため、蛍光体粒子の密度が特許文献１のように低下しない。よって蛍光体層１６において特許文献１のものよりも高い波長変換効率が得られる。したがって、本実施の形態によれば、変換効率に悪影響を与えることなく、冷却性能を向上させた蛍光体ホイール１３を提供できる。
【００７９】
なお、青色レーザ光が蛍光体層１６の径方向全幅にわたって照射されるのでなく、一部の領域にのみ照射される場合には、蛍光体層１６のうち、青色レーザ光が照射される照射領域Ａｂ（レーザ光収束点Ｂｓの直径幅を有する領域）が円環状に分布する液体状態の冷媒４１の分布領域と、回転軸Ｘ方向で見て重なるように、冷媒４１の体積が設定されてもよい。これにより、冷媒４１の封入量を少なくし、回転開始時の慣性を小さくすることができる。そのため、モータ１４の負荷をより小さくでき、モータ１４をより小型化できる。
【００８０】
３．効果等
本実施の形態の蛍光体ホイール１３は、回転軸Ｘを中心として回転される円盤状部材３０と、円盤状部材３０の第１の面１３ａ（一方の面）に配置された蛍光体層１６と、を備える。円盤状部材３０は、密閉空間Ｓｐを形成する中空箱体構造を有する。密閉空間Ｓｐに、所定温度以上で液体状態から気体状態に気化し、液体状態のときに密閉空間Ｓｐの容積よりも小さい体積を有する冷媒４１が封入されている。
【００８１】
これにより、変換効率に影響を与えることなく、冷却性能を向上させた蛍光体ホイール１３およびこれを備えた光変換装置２０を提供できる。
【００８２】
また、本実施の形態の蛍光体ホイール１３において、蛍光体層１６は、回転軸Ｘを中心とする円環状の形状を有する。密閉空間Ｓｐは、回転軸Ｘを中心とする円環状の空間である。円盤状部材３０が回転軸Ｘを中心として回転し、液体状態の冷媒４１が回転の遠心力により密閉空間Ｓｐ内でその外周側に円環状に分布しているときに、回転軸Ｘ方向で見て、蛍光体層１６の全領域が円環状に分布する液体状態の冷媒４１の分布領域と重なるように、冷媒４１の体積が設定されている。
【００８３】
これにより、蛍光体層１６の半径方向の全領域（全幅）を適切に冷却することができる。
【００８４】
なお、円盤状部材３０が回転軸Ｘを中心として回転し、液体状態の冷媒４１が回転の遠心力により密閉空間Ｓｐ内でその外周側に円環状に分布しているときに、回転軸Ｘ方向で見て、蛍光体層１６のうち少なくとも青色レーザ光が照射される照射領域Ａｂが円環状に分布する液体状態の冷媒４１の分布領域と重なるように、冷媒４１の体積が設定されてもよい。これにより、蛍光体層１６のうち少なくとも青色レーザ光が照射される領域を適切に冷却することができる。
【００８５】
また、本実施の形態では、本実施の形態の蛍光体ホイール１３と、蛍光体ホイール１３の蛍光体層１６の蛍光体を励起させる光を照射する青色ＬＤ２ａ，２ｂ（光源）と、を備えた光変換装置２０が提供される。
【００８６】
以上では、本開示における蛍光体ホイールの実施の形態１を説明した。以下において、本開示における蛍光体ホイールのバリエーションとして、実施の形態２〜７を説明する。なお、実施の形態２〜７の説明では、同一または類似の機能を有する構成要素については同一の参照符号を付す。
【００８７】
（実施の形態２）
実施の形態２について説明する。実施の形態２では、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
【００８８】
図１３は、実施の形態２における蛍光体ホイールの断面図である。図１３は、回転状態にある蛍光体ホイール２１３の断面を、図１４の１３−１３断面で示した図である。図１４は、回転状態にある蛍光体ホイールの第１の面側を一部破断状態で示した平面図である。
【００８９】
実施の形態２における蛍光体ホイール２１３では、円盤状部材３０の構造は実施の形態と同じであるが、密閉空間Ｓｐにおいて蛍光体層１６を回転軸Ｘ方向で投影した領域に円環状の多孔質体２０１が配置されている。多孔質体２０１は、例えば銅、銀等を焼結して形成された焼結金属で形成され、内部に多数の微細孔部を有する。これらの微細孔部はランダムに接続され、気体や液体の通路を形成する。
【００９０】
多孔質体２０１は、第１円板部３０ａに固着される一方、第２円板部３０ｂに対しては間隙を有するように対向配置されている。
【００９１】
円盤状部材３０が回転軸Ｘを中心として回転しているとき、液体状態の冷媒４１が回転の遠心力により密閉空間Ｓｐの外周側において第２円板部３０ｂと多孔質体２０１との間に進入し、円環状に分布する。また、進入した液体状態の冷媒４１は、多孔質体２０１内の微細孔部に吸着されることで、第１円板部３０ａに接触する。冷媒４１の体積は、円環状の蛍光体層１６の全領域が、円環状に分布する液体状態の冷媒４１の分布領域、及び円環状の多孔質体２０１の領域と重なるように設定されている。
【００９２】
円盤状部材３０が回転軸Ｘを中心として回転しているとき、液体状態の冷媒４１が回転の遠心力により密閉空間Ｓｐの外周側において第２円板部３０ｂと多孔質体２０１との間に進入する。また、進入した液体状態の冷媒４１は、多孔質体２０１内の微細孔部に吸着されることで、第１円板部３０ａに接触する。青色レーザ光が蛍光体層１６に照射されているとき、蛍光体層１６が発熱し、この熱が第１円板部３０ａを介して多孔質体２０１内の冷媒４１に伝達される。冷媒４１の温度が所定温度以上になると、冷媒４１が気化する。このとき、第１円板部３０ａ及び蛍光体層１６が気化潜熱により冷却される。その場合において、本実施の形態では、多孔質体２０１の微細孔部により液体状態の冷媒４１が保持されることで、保持された冷媒４１の温度が上昇しやすくなり、気化しやすくなる。つまり、気化効率が向上する。そのため、多孔質体２０１及び蛍光体層１６の気化潜熱による冷却が促進される。
【００９３】
気化した冷媒は、多孔質体２０１内の微細孔部を介して内周側に移動して多孔質体２０１から離脱し、さらに矢印Ｚ１で示すように密閉空間Ｓｐ内で内周側に移動する。円盤状部材３０の内周側は前述のようにモータ１４の回転部材１４ａに接続されて、外周側よりも温度が低いため、内周側に移動した冷媒の蒸気は冷却され液化する。液化した冷媒４１は、遠心力により矢印Ｚ２で示すように密閉空間Ｓｐ内で外周側に移動する。この気化と液化のサイクルが連続的に行われることで、蛍光体層１６が連続的に冷却される。
【００９４】
上記のような構成の蛍光体ホイール２１３によると、多孔質体２０１を設けた分、冷媒４１の封入量を少なくできる。そのため、回転開始時の慣性を小さくなり、モータ１４の負荷を小さくし、モータ１４をより小型化できる。また、多孔質体２０１は、第２円板部３０ｂとの間に間隙が存在するため、液体状態の冷媒４１が円盤状部材３０の外周縁にまで容易に到達する。間隙が存在しない場合、液体状態の冷媒４１は、多孔質体２０１内にその内周端のみから浸透することとなるため、円盤状部材３０の外周縁にまで到達しにくく、蛍光体層１６の外周側が冷却されにくいという課題がある。
【００９５】
これに対し、実施の形態２における蛍光体ホイール２１３では、蛍光体層１６は、回転軸Ｘを中心とする円環状の形状を有する。密閉空間Ｓｐは、回転軸Ｘを中心として円環状に設けられている。密閉空間Ｓｐにおいて蛍光体層１６を回転軸Ｘ方向で投影した領域に多孔質体２０１が配置されている。これにより、密閉空間Ｓｐに封入する冷媒４１の量を減らしつつ、蛍光体層１６を適切に冷却することができる。
【００９６】
また、実施の形態２における蛍光体ホイール２１３において、円盤状部材３０は、第１の面１３ａを有する第１円板部３０ａと、第１円板部３０ａに密閉空間Ｓｐを挟んで対向する第２円板部３０ｂとを有する。多孔質体２０１は、第１円板部３０ａに固着され、第２円板部３０ｂに間隙を介して対向している。これにより、多孔質体２０１を配置しつつ、蛍光体層１６の外周側まで良好に冷却することができる。
【００９７】
（実施の形態３）
実施の形態３について説明する。実施の形態３では、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
【００９８】
図１５は、実施の形態３における蛍光体ホイールの第１の面側を一部破断状態で示した平面図である。図１５は、回転停止状態にある蛍光体ホイールを示した図である。
【００９９】
実施の形態３における蛍光体ホイール３１３では、密閉空間Ｓｐの外周部に、複数個の柄杓部３０１が配置されている。柄杓部３０１は、周方向に等間隔で配置されており、円盤状部材３０の回転時に液体状態の冷媒４１が流入し、流入した冷媒４１を貯蔵する。具体的に、柄杓部３０１は、円盤状部材３０の外周面部３０ｃから半径方向内周側に延びる第１壁部３０１ａと、第１壁部３０１ａの内周端から回転方向（図１５中に矢印で示す周方向）に延びる第２壁部３０１ｂとを有している。第１壁部３０１ａ及び第２壁部３０１ｂの第１円板部３０ａ及び第２円板部３０ｂ側の縁は、それぞれ、第１円板部３０ａ及び第２円板部３０ｂに接続されている。また、第２壁部３０１ｂの先端と、隣接する柄杓部３０１の第１壁部３０１ａの内周端とは接続されず、開口部３０１ｃが形成される。これにより、柄杓部３０１は、開口部３０１ｃを入口とする袋状の空間を形成する。開口部３０１ｃは、袋状の空間に冷媒４１を進入させる入口として機能する。
【０１００】
図１５に示す回転停止状態では、密閉空間Ｓｐ内の下部側に液体状態の冷媒４１がたまっている。このとき、一部の柄杓部３０１内には、液体状態の冷媒４１が進入している。なお、図１５は、前述したように回転軸が水平方向に配置されているものとして記載している。
【０１０１】
次に、本実施の形態による効果について説明する。比較のために、まず柄杓部３０１が設けられていない実施の形態１における蛍光体ホイール１３に関して説明する。
【０１０２】
図１６は、実施の形態１における蛍光体ホイールの回転時の冷媒の分布を説明した図である。図１６の（ａ）は、蛍光体ホイール１３の回転が停止しているときを示し、図１６の（ｂ）、（ｃ）は、蛍光体ホイール１３が回転を開始して、増速している途中を示し、図１６の（ｄ）は、蛍光体ホイール１３が定常回転しているときを示す。なお、図１６の（ｃ）〜（ｄ）の回転方向の矢印は、回転速度に応じた長さで示している。
【０１０３】
図１６の（ａ）の状態から蛍光体ホイール１３が回転を開始し、回転速度が上昇していくと、液体状態の冷媒４１は、遠心力により密閉空間Ｓｐ内で図１６の（ｂ）、（ｃ）に示すように蛍光体ホイール１３の外周面部３０ｃ側で分散していく。そして、蛍光体ホイール１３が定常回転状態にあるときには、図１６の（ｄ）のように、密閉空間Ｓｐの外周側にほぼ均等に分布する。その場合に、蛍光体ホイール１３が回転を開始したときに、密閉空間Ｓｐの内部に貯留されている冷媒４１は、蛍光体ホイール１３の密閉空間Ｓｐを形成する第１円板部３０ａ、第２円板部３０ｂ、外周面部３０ｃ、内周面部３０ｄの内面に対して滑るため、徐々に図１６の（ｄ）の状態に至る。
【０１０４】
図１７は、実施の形態３における蛍光体ホイールの回転時の冷媒４１の分布を説明した図である。図１７の（ａ）〜（ｄ）は、図１６で説明したのと同様、回転開始から定常回転となるまでの状態を示している。本実施の形態では、図１７の（ａ）の回転停止状態から、蛍光体ホイール３１３が緩やかに回転を開始すると、図１７の（ｂ）、（ｃ）のように柄杓部３０１内に液体状態の冷媒４１がくみ上げられていく。そのため、柄杓部３０１が設けられていない実施の形態１の蛍光体ホイール１３と比べ、より早いタイミングで（より回転速度が低い段階で）、図１７の（ｄ）に示す状態、つまり液体状態の冷媒４１が密閉空間Ｓｐの外周側にほぼ均等に分布する状態に移行させることができる。そのため、蛍光体層１６をより早いタイミングで適切に冷却できる。さらに、早期に回転を安定させることができる。
【０１０５】
以上説明したように、実施の形態３における蛍光体ホイール３１３では、密閉空間Ｓｐの外周部に、円盤状部材３０の回転時に液体状態の冷媒４１が流入し、流入した冷媒４１を貯蔵する柄杓部３０１が設けられている。これにより、蛍光体層１６をより早いタイミングで適切に冷却できる。そのため、実施の形態１の効果をより向上させることができる。
【０１０６】
図１８は、実施の形態３における蛍光体ホイールの変形例を説明した図である。変形例の蛍光体ホイール３１３Ａでは、柄杓部３０１内に液体状態の冷媒４１が進入しやすくなるように、第２壁部３０１ｂを周方向に対して傾斜させて、第２壁部３０１ｂの先端側を基端側よりも内周側に位置させている。これにより、回転時に液体状態の冷媒４１が進入しやすくなり、より早く液体状態の冷媒４１が密閉空間Ｓｐの外周側にほぼ均等に分布する状態に移行させることができる。
【０１０７】
（実施の形態４）
実施の形態４について図１９を参照して説明する。実施の形態４では、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
【０１０８】
図１９は、実施の形態４における蛍光体ホイールの第１の面側を一部破断状態で示した平面図である。
【０１０９】
実施の形態４における蛍光体ホイール４１３では、円盤状部材４３０に、密閉空間Ｓｐの密閉性を保ちつつ回転軸Ｘ方向に平行に貫通する通気開口部４０１が設けられている。具体的に、通気開口部４０１は、第１円板部４３０ａ及び第２円板部４３０ｂにそれぞれ対向させて形成された開口４０１ａと、これらの開口４０１ａの周縁部を連結する筒状部４０１ｂとを有する。筒状部４０１ｂは、例えば、第１円板部材４３１と第２円板部材４３２とのいずれかに一体的に形成される。
【０１１０】
このような構成によると、蛍光体ホイール４１３の回転時に、蛍光体ホイール４１３の第１の面１３ａ側と反対側の第２の面１３ｂ側との間で空気を流通させることができる。そのため、蛍光体ホイール４１３は、各通気開口部４０１のまわりにおいてより冷却されやすくなる。
【０１１１】
図２０は、実施の形態４の変形例における蛍光体ホイールの通気開口部を模式的に拡大して示した断面図である。第１円板部４３０ａの第１の面１３ａと第２円板部４３０ｂの第２の面との少なくとも一方に、通気開口部４０１の近傍において、回転時に通気開口部４０１の開口４０１ａに空気を強制的に流通させる羽根部等の突部４０１ｃを突出形成してもよい。図２０の（ａ）は、突部４０１ｃを第２の面１３ｂ側に突出形成した例を示し、図２０の（ｂ）は、突部４０１ｄを第１の面１３ａ側に突出形成した例を示す。このような突部４０１ｃ，４０１ｄを形成することにより、蛍光体ホイール４１３をより効果的に冷却することができる。
【０１１２】
以上説明したように、実施の形態４における蛍光体ホイール４１３では、円盤状部材３０に、密閉空間Ｓｐの密閉性を保ちつつ回転軸Ｘ方向に平行に貫通する通気開口部４０１が設けられている。
【０１１３】
これにより、蛍光体ホイール４１３をより適切に冷却することができ、実施の形態１の効果をより向上させることができる。
【０１１４】
（実施の形態５〜７）
実施の形態１〜４では、第１円板部３０ａの第１の面１３ａに円環状の蛍光体層１６が設けられている蛍光体ホイール１３，２１３，３１３，４１３について説明した。しかし、本開示の蛍光体ホイールでは、第１円板部の一方の面（第１の面）に円環状でなく円弧状（扇状）の蛍光体層１６が設けられていてもよい。また、円盤状部材は、金属以外の素材で形成されてもよい。以下、実施の形態５〜７でその一例を説明する。
【０１１５】
（実施の形態５）
実施の形態５について説明する。実施の形態５では、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
【０１１６】
図２１は、実施の形態５における蛍光体ホイール５１３の第１の面側を示した平面図である。
【０１１７】
実施の形態５では、蛍光体ホイール５１３の第１円板部５３０ａは実施の形態１同様に銅等の金属で形成されているが、第１円板部５３０ａの第１の面１３ａの全面に鏡面加工が施され、第１の面１３ａが、光を反射する鏡面として構成されている。また、第１円板部５３０ａの第１の面１３ａには、回転軸Ｘを中心とする円弧状（扇状）の蛍光体層１６が設けられている。
【０１１８】
本実施の形態の蛍光体ホイール５１３では、青色レーザ光が波長変換されて得られた変換光のうち蛍光体層１６を透過した光についても第１円板部５３０ａの第１の面１３ａにより反射させて、前述の図９に示すように光学レンズ２３側に戻すことができる。一方、第１円板部５３０ａの第１の面１３ａにおいて蛍光体層１６が設けられていない箇所（鏡面）に照射された青色レーザ光は、波長変換されることなくそのまま反射され、光学レンズ２３側に戻る。
【０１１９】
なお、蛍光体ホイール５１３の円盤状部材５３０の内部には、実施の形態１〜３のいずれかと同様の構造を適用することで実施の形態１〜３と同様の効果が得られる。また、円盤状部材５３０に、実施の形態４のような通気開口部を設けてもよい。通気開口部を設けることで実施の形態４と同様の効果が得られる。
【０１２０】
（実施の形態６）
実施の形態６について説明する。実施の形態６では、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
【０１２１】
図２２は、実施の形態６における蛍光体ホイールの第１の面側を示した平面図である。図２３は、実施の形態６における蛍光体ホイールの断面図である。図２３は、回転状態にある蛍光体ホイール６１３の断面を、図２２の２３−２３断面で示した図である。
【０１２２】
本実施の形態の蛍光体ホイール６１３では、円盤状部材６３０の第１円板部６３０ａ及び第２円板部６３０ｂが、光を透過する材料で形成された第１円板部材６３１及び第２円板部材６３２でそれぞれ構成されている。光を透過する材料は例えばガラスである。また、外周面部６３０ｃが外周スペーサ部材６３３により構成され、内周面部６３０ｄが内周スペーサ部材６３４により構成される。外周スペーサ部材６３３及び内周スペーサ部材６３４は、例えばガラスで形成されたリング状の部材である。第１円板部材６３１と第２円板部材６３２とは、外周スペーサ部材６３３及び内周スペーサ部材６３４を挟んで接合されることにより、内部に密閉空間Ｓｐを有する蛍光体ホイール６１３が構成される。そして、密閉空間Ｓｐに冷媒４１が封入される。
【０１２３】
また、第１円板部６３０ａの第１の面１３ａには、回転軸Ｘを中心とする円弧状の蛍光体層１６が形成されている。
【０１２４】
図２４は、実施の形態６における蛍光体ホイールの側面図である。蛍光体ホイール６１３では、第１光学レンズ２５によって集光されて蛍光体層１６に照射された青色レーザ光は、波長変換された後、第１円板部６３０ａ、密閉空間Ｓｐ内の冷媒４１、第２円板部６３０ｂを透過して、第２光学レンズ２６に至る。一方、第１円板部６３０ａの第１の面１３ａにおいて蛍光体層１６が設けられていない箇所に照射された青色レーザ光は、波長変換されることなく、第１円板部６３０ａ、密閉空間Ｓｐ内の冷媒４１、第２円板部６３０ｂを透過して、第２光学レンズ２６に至る。なお、冷媒４１は、蛍光体層１６を励起させる青色レーザ光および青色レーザ光によって励起された光（赤色、緑色）を透過する。そのため、冷媒４１は無色透明のものとする。例えば、水などである。
【０１２５】
なお、本実施の形態において、蛍光体ホイール６１３の円盤状部材６３０に実施の形態４のような通気開口部を設けてもよい。通気開口部を設けることで実施の形態４と同様の効果が得られる。
【０１２６】
（実施の形態７）
実施の形態７について説明する。実施の形態７では、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
【０１２７】
図２５は、実施の形態７における蛍光体ホイールの第１の面側を示した平面図である。図２６は、実施の形態７における蛍光体ホイールの断面図である。図２６は、蛍光体ホイール７１３の断面を、図２５の２６−２６断面で示した図である。
【０１２８】
本実施の形態では、図２４の光学系が適用される。本実施の形態の蛍光体ホイール７１３では、蛍光体層１６は、回転軸Ｘを中心とする円弧状の形状を有している。蛍光体ホイール７１３の円盤状部材７３０は、第１円板部７３０ａを有する第１円板部材７３１と、第２円板部７３０ｂ、外周面部７３０ｃ及び内周面部７３０ｄを有する第２円板部材７３２とで構成されている。また、第１円板部７３０ａにおいて蛍光体層１６が配置されていない円弧領域に円弧状開口７３１ａが設けられ、第２円板部７３０ｂにおいて円弧状開口７３１ａに対向する領域に円弧状開口７３２ａが設けられている。また、円弧状開口７３１ａと円弧状開口７３２ａとの間には、密閉空間Ｓｐの一部を埋めるように、青色レーザ光を透過する材料で形成された光透過部材７６１が設けられている。
【０１２９】
本実施の形態によると、蛍光体層１６に照射された青色レーザ光は波長変換されて出射される。一方、第１円板部７３０ａの第１の面１３ａの円弧状開口７３１ａ、７３２ａの位置に照射された青色レーザ光は、波長変換されることなく光透過部材７６１を透過して、第２光学レンズ２６に至る。なお、第１円板部７３０ａの第１の面１３ａを鏡面（反射面）として構成すれば、波長変換された青色レーザ光のうち蛍光体層１６を透過した光を第１円板部７３０ａの第１の面１３ａで反射させて出力することもできる。
【０１３０】
蛍光体ホイール７１３の円盤状部材７３０の内部において光透過部材７６１が設けられていない部分には、実施の形態１〜３と同様の構造を適用可能であり、適用することで同様の効果が得られる。また、実施の形態４のような通気孔部を設けてもよい。通気開口部を設けることで実施の形態４と同様の効果が得られる。
【０１３１】
［他の実施の形態］
以上、本開示の一実施の形態について説明したが、本開示は上記実施の形態に限定されるものではなく、開示の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【０１３２】
（Ａ）
上記実施の形態では、３つのＤＭＤ７を含む３チップＤＬＰ方式のプロジェクタ１００に、本開示の蛍光体ホイール、および光変換装置を搭載した例を挙げて説明した。しかし、本開示はこれに限定されるものではない。例えば、１つのＤＭＤとカラーホイールとを組み合わせた１チップＤＬＰ方式のプロジェクタに、本開示の蛍光体ホイールおよび光変換装置を搭載してもよい。
【０１３３】
（Ｂ）
上記実施の形態では、ＤＬＰ方式のプロジェクタ１００に、本開示の蛍光体ホイールおよび光変換装置を搭載した例を挙げて説明した。しかし、本開示はこれに限定されるものではない。例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＬＣＯＳ（Liquid Crystal on Silicon）を用いた液晶方式のプロジェクタに、本開示の蛍光体ホイール、光変換装置を搭載してもよい。
【０１３４】
（Ｃ）
上記実施の形態では、蛍光体層１６が１種類の蛍光体で形成されているものとして説明した。しかし、本開示はこれに限定されるものではない。本開示は、蛍光体層１６が、波長変換特性の異なる複数種類の蛍光体により、複数種類の蛍光体層が周方向に分割して設けられた構成とされているものにも適用可能である。
【０１３５】
（Ｄ）
上記実施の形態では、本開示に係る投射型表示装置として、プロジェクタ１００を例として挙げて説明した。しかし、本開示はこれに限定されるものではない。例えば、プロジェクタ以外にも、リアプロジェクションテレビ等、他の投射型表示装置に対して本開示の構成を適用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１３６】
本開示の蛍光体ホイールは、従来よりも冷却効果を向上させることができるという効果を奏することから、高輝度化によって蛍光体に生じる熱が増大した蛍光体ホイールを搭載した蛍光体ホイール装置、光変換装置、投射型表示装置に広く利用可能である。
【符号の説明】
【０１３７】
２ａ，２ｂ  青色ＬＤ（光源）
３ａ    分離ミラー（光学部品）
３ｂ，３ｃ  ミラー（光学部品）
３ｄ    ダイクロイックミラー（光学部品）
３ｅ，３ｆ，３ｇ  ミラー（光学部品）
４ａ〜４ｈ  レンズ（光学部品）
５      ロッドインテグレータ（光学部品）
６ａ    ＴＩＲ（全反射）プリズム（光学部品）
６ｂ    カラープリズム（光学部品）
７      ＤＭＤ（表示素子）
８      投射レンズ
１０    蛍光体ホイール装置
１１    ケース部
１１ａ  蓋部
１１ａａ  開口部
１１ｂ  外筒部
１１ｃ  内筒部
１１ｄ  底部
１１ｅ  気流上昇ガイド
１１ｇ  連通部
１１ｈ  連通部
１３，２１３，３１３，３１３Ａ，４１３，５１３，６１３，７１３  蛍光体ホイール
１３ａ  第１の面
１３ｂ  第２の面
１３ｈ  中心孔
１４    モータ
１４ａ  回転部材
１５    加圧ファン
１６    蛍光体層
２０    光変換装置
２１    吸熱器
２１ａ  フィン
２１ｂ  壁部
２２    排熱器
２２ａ  フィン
２３    光学レンズ
２３ａ  光学レンズ保持部品
２４    ヒートパイプ
２５    第１光学レンズ
２６    第２光学レンズ
３０，４３０，５３０，６３０，７３０  円盤状部材
３０ａ，４３０ａ，５３０ａ，６３０ａ，７３０ａ  第１円板部
３０ｂ，４３０ｂ，６３０ｂ，７３０ｂ  第２円板部
３０ｃ，６３０ｃ，７３０ｃ  外周面部
３０ｄ，６３０ｄ，７３０ｄ  内周面部
３１，４３１，６３１，７３１  第１円板部材
３２，４３２，６３２，７３２  第２円板部材
４１      冷媒（液体状態）
２０１    多孔質体
３０１    柄杓部
３０１ａ  第１壁部
３０１ｂ  第２壁部
３０１ｃ  開口部
４０１    通気開口部
４０１ａ  開口
４０１ｂ  筒状部
６３３    外周スペーサ部材
６３４    内周スペーサ部材
７３１ａ  円弧状開口
７３２ａ  円弧状開口
７６１    光透過部材
Ａｂ      照射領域
Ｂｓ      レーザ光収束点
Ｓｐ      密閉空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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