(57)【要約】【課題】蛍光体ホイールの回転体の位置検出を行うインデックスの取り付けを精度良くできるとともに、使用中に剥がれてしまう虞もない蛍光体ホイール装置を提供する。【解決手段】蛍光体ホイール装置１０は、モータ１０１により回転駆動される回転基材１０２に回転軸中心Ａから半径方向に第１の距離Ｒ１を隔てて形成された赤色蛍光体部１０３及び緑色蛍光体部１０４が形成される。これら赤色蛍光体部１０３及び緑色蛍光体部１０４は、青色レーザダイオードのレーザ光によって励起され、赤色光と緑色光を発光する。蛍光体ホイール装置１０は、更に回転軸中心Ａから半径方向に第１の距離Ｒ１とは異なる第２の距離Ｒ２を隔てた回転基材１０２上の円周状の一部の位置に回転位相検出をするためのインデックス用蛍光体部１０６が形成されている。【選択図】図２
2015155986.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと、
前記モータの回転軸を中心に回転駆動される回転板体と、
前記回転板体上において回転軸中心から半径方向に所定の距離を隔て円周方向に所定の幅で形成された第１の蛍光体部と、
前記回転板体上において前記第１の蛍光体部の形成位置とは異なる位置に形成された回転位相検出用の第２の蛍光体部と、
を備える蛍光体ホイール装置。
【請求項２】
前記第１の蛍光体部は複数色の蛍光体部から形成されており、前記第２の蛍光体部は前記複数色の蛍光体部のうちの一つと同じ蛍光体材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の蛍光体ホイール装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の蛍光体ホイール装置と、
励起光源と、
前記励起光源から出射した励起光を前記第１の蛍光体部に導く励起光学系と、
前記励起光で励起された前記第１の蛍光体部の発光を集光する集光光学系と、
前記第２の蛍光体部に検出光を照射し、第２の蛍光体からの発光を検出することにより前記蛍光体ホイール装置の回転状態を検知する検出手段を備えることを特徴とする照明装置。
【請求項４】
前記励起光学系および前記集光光学系と、前記検出手段とが、互いに前記回転軸中心に対して、略１８０度反対の回転板体面側にあることを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載の照明装置と、
前記照明装置からの出射光を映像信号に応じて変調する光変調素子と、
前記照明装置の出射光を前記光変調素子へ導く導光手段と、
前記光変調素子で得られる映像光を拡大投写する投写レンズと、
を備えてなる投写型映像表示装置。
【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に使用される照明装置に用いて好適な蛍光体ホイール装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、固体光源を使用した投写型映像表示装置を開示している。この文献に開示されたような光源装置では、３色の光を出射するタイミングと、表示素子で表示する映像とのタイミングを同期させる蛍光体ホイールの回転状況を検出する手段を備える。
【０００３】
蛍光体ホイールの回転状態を検出するために特許文献１のように蛍光体ホイールの周面にタイミングマークを設けるか、或いは蛍光体ホイールの回転軸の部分にシール状のインデックスと呼ばれる光の反射状態を変化させるものを設けている。これらのマークやインデックスは一般に接着剤で貼り付けられる。このマークやインデックスを用いて、蛍光体ホイールの回転状況を検出し表示素子の表示映像と同期を取るようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−８３７０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本開示は、蛍光体ホイールの回転体の位置検出を行うインデックスの取り付けを精度良くできるとともに、使用中に剥がれてしまう虞もないようにした蛍光体ホイール装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示における蛍光体ホイール装置は、回転軸中心から半径方向に第１の距離を隔てて形成された第１の蛍光体と、回転軸中心から半径方向に第１の距離とは異なる第２の距離を隔てた円周上の一部に形成された第２の蛍光体とが設けられた回転基材と、回転基材を回転駆動するモータとを備えている。
【発明の効果】
【０００７】
本開示における蛍光体ホイール装置は、蛍光体ホイールの回転体の位置検出を行うインデックスの取り付けを精度良くできるとともに、使用中に剥がれてしまう虞もない。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１の蛍光体ホイールを使用した投写型映像表示装置を示す図
【図２】実施の形態１の蛍光体ホイールを示す図
【図３】実施の形態１の蛍光体ホイールによる位置検出方法を説明するための図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
（実施の形態１）
以下、図１〜図３を用いて、実施の形態を説明する。
【００１２】
図１は、本開示の蛍光体ホイール装置を使用した投写型映像表示装置の光学系の構成を説明するための図である。
【００１３】
以降の説明のため、図１では、図中に示すＸＹＺ直交座標系をとるものする。
【００１４】
まず、投写型映像表示装置の照明光学系２０について説明する。
【００１５】
励起光源であるレーザ光源２０１は、青色半導体レーザであり、高輝度の照明装置を実現するために、複数の半導体レーザにより構成されている。図１では例示的に５個の青色半導体レーザが並置されて記載されているが、複数の青色半導体レーザがマトリックス状に平面上に配置される。それぞれのレーザ光源２０１から出射された励起光であるレーザ光は、それぞれ対応するコリメートレンズ２０２によってコリメートされる。コリメートレンズ２０２を出射した光は、略平行光になっている。この平行光はレンズ２０３によって、その全体光束が集光され、拡散板２０４を通過した後で、レンズ２０５によって、再び略平行光化される。レンズ２０５で略平行光化されたレーザ光束は、光軸に略４５度に配置された、ダイクロイックミラー２０６に入射する。
【００１６】
拡散板２０４はガラス平板であり、片面には微細な凹凸を施された拡散面が形成されている。また、ダイクロイックミラー２０６は、青色半導体レーザ２０１の波長域に関しては反射し、それ以外の波長域の光に関しては透過する特性を有している。
【００１７】
ダイクロイックミラー２０６に図中の−Ｘ方向へ入射したレーザ光は、ダイクロイックミラー２０６で反射し図中−Ｚ方向へ出射する。その後、レーザ光はレンズ２０７、２０８によって集光され、蛍光体ホイール装置１０上に形成された蛍光体を励起する。
【００１８】
蛍光体ホイール装置１０は、図２（ａ）の側面図に示すようにモータ１０１と、モータ１０１の回転軸を中心に回転駆動される円盤状の板体からなる回転基材１０２とで構成される。
【００１９】
回転基材１０２には、図２（ｂ）の正面図に示すように蛍光体ホイールの回転軸中心Ａから第１の距離Ｒ１隔てられた円周上において、この円周の内外に所定の幅Ｗをもって赤色蛍光体部１０３と緑色蛍光体部１０４と開口部１０５が形成されている。回転基材１０２には、蛍光体ホイール装置１０の回転軸中心Ａから第２の距離Ｒ２隔てられた円周上の一部において、所定の幅をもつインデックス用蛍光体部１０６が形成されている。このインデックス用蛍光体部１０６は、蛍光体ホイール１０の回転位相を検出するために形成される。
【００２０】
各蛍光体部は蛍光体粉末を熱硬化性樹脂と混合して、回転基材へスクリーン印刷によって塗布し、その後、加熱炉で加熱硬化させることによって形成することができる。
【００２１】
インデックス用蛍光体部１０６は、赤色蛍光体部１０３、または緑色蛍光体部１０４を形成するのに用いられる蛍光体と同じ蛍光体材料を使用して形成することができる。その場合、インデックス用蛍光体部は、赤色蛍光体部、または緑色蛍光体部の塗布工程と同一の工程で回転基材に形成することによってできる。
【００２２】
回転基材の蛍光体形成面は鏡面加工されており、光を反射する。鏡面加工に代えて回転基材をアルミニウムなどの光を反射する材料で形成してもよい。
【００２３】
青色半導体レーザ２０１のレーザ光が、蛍光体ホイール装置１０の赤色蛍光体部１０３に集光し、赤色蛍光体部１０３を励起した場合には赤色光を発光する。
【００２４】
また、青色半導体レーザ２０１のレーザ光が、蛍光体ホイール１０上の緑色蛍光体部１０４に集光し、緑色蛍光体部１０４を励起した場合には緑色光を発光する。
【００２５】
さらに、蛍光体ホイール１０上に集光した光が、開口部１０５上に集光した場合は、青色半導体レーザ２０１の光が開口部１０５を透過する。
【００２６】
蛍光体ホイール装置１０で得られる赤色光及び緑色光は、蛍光体ホイール装置１０から＋Ｚ方向に出射される。蛍光体の発光のうち−Ｚ方向に出射された蛍光光は回転基材１０２で反射して＋Ｚ方向に出射される。これら赤色光、緑色光はレンズ２０８、２０７によって平行化されダイクロイックミラー２０６を透過し、集光レンズ２１７で集光されてロッドインテグレータ２１８に入射する。
【００２７】
一方、開口部１０５を通過した青色半導体レーザ２０１の青色光は、レンズ２０９、レンズ２１０、ミラー２１１、レンズ２１２、ミラー２１３、レンズ２１４、ミラー２１５、レンズ２１６の経路で進み、ダイクロイックミラー２０６で反射し、集光レンズ２１７で集光されてロッドインテグレータ２１８に入射する。レンズ２１２、２１４、２１６はリレーレンズとして機能する。
【００２８】
ロッドインテグレータ２１８から出射された光はレンズ２３０、レンズ２３１、レンズ２３２を通して、一対のプリズム２３３、２３４からなる全反射プリズム２３５に入射し、光変調素子であるＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）２３６で、映像信号によって入射光が変調され、映像光として出射される。レンズ２３０、２３１はリレーレンズ、レンズ２３２は、ロッドインテグレータ３１８の出射面の光をＤＭＤ２３６に結像させる機能を有する。
【００２９】
ＤＭＤからの出射光は投写レンズ２３７に入射され、投写レンズ２３７からの出射光が映像光としてスクリーンに拡大投写される。
【００３０】
蛍光体ホイール装置１０の近傍には、検出素子３００が配備され、検出素子３００によってインデックスとして機能するインデックス用蛍光体部１０６の位置が検出される。
【００３１】
次に、このインデックス用蛍光体部１０６の位置検出の詳細を、図３を参照しつつ説明する。
【００３２】
図３（ａ）に示すように検出素子３００は、蛍光体ホイール装置１０の回転軸（回転中心）Ａから第２の距離Ｒ２隔てられた円周上に対応するように設けられる。そして、励起光学系および集光光学系を成すレンズ２０８と検出素子３００とが、互いに蛍光体ホイール装置の回転軸Ａに対して、略１８０度反対の回転基材１０２の同一面側に、回転基材１０２と所定の距離をおいて配備されている。
【００３３】
従って、回転基材１０２がモータ１０１で回転することにより、ある回転位相においてインデックス用蛍光体部１０６が、検出素子３００と対向する位置関係に置かれる。
【００３４】
検出素子３００は、インデックス用蛍光体部１０６を励起し、蛍光を発光させる波長域の検出光を照射する発光素子３０１を有する。検出素子３００は更にインデックス用蛍光体部１０６からの発光、およびインデックス用蛍光体部１０６と蛍光体ホイール装置の回転軸中心Ａから等しい距離Ｒ２にある回転基材１０２に発光素子３０１から照射された光の戻り光を受光する受光素子３０２が設けられている。
【００３５】
受光素子３０２は、発光素子３０１の出射する波長域の光に対しては感度（受光強度）が高く、発光素子３０１の出射する波長域の光で励起して発光するインデックス用蛍光体部１０６の蛍光光の波長域に対しては感度（受光強度）が低い特性を有する。
【００３６】
図３（ｂ）に受光素子３０２で受光する光強度と時間の関係を示す。発光素子３０１の光は回転基材の面に入射したときは反射し、その反射光が受光素子３０２で受光される。一方で、回転基材の回転により一定周期毎にインデックス用蛍光体部１０６に発光素子３０１からの光が当たり蛍光が励起されたときは、インデックス用蛍光体部１０６からの発光が受光素子３０２に入射される。この時の受光強度は回転基材の面からの反射光に比べて低くなる。このようにして、蛍光体ホイール１０の回転位相（回転状態）の検出は、一定の周期で受光強度の低下が見られるかどうかで判断することが出来る。
【００３７】
以上のように本実施の形態の蛍光体ホイール装置では、回転位相検出用のインデックスを貼りつける場合と比べ、貼り付け工程を削減できるとともに、インデックス用のシールを別途用意する必要もなくなり、生産性が向上するとともにコストの削減が図れる。また、インデックスとしてのインデックス用蛍光体は回転基材に樹脂にて固着されるので、剥がれる虞もない。
【００３８】
また、蛍光体ホイールに形成される色蛍光体と同じ蛍光体を使用して、インデックス用蛍光体として形成することにより、別途インデックス用蛍光体を準備する必要がなく、製造工程の簡略化、コストダウンが図れる。
【００３９】
励起光学系および集光光学系を成すレンズと検出素子とが、互いに蛍光体ホイールの回転軸中心に対して、略１８０度反対の回転基材の同一面側に、回転基材と所定の距離をおいて配備されている。かかる構成により、励起光によって励起された蛍光の発光で検知手段が誤動作を起こすことを防ぐことが可能となり、信頼性が向上する。
【００４０】
なお、本実施例では、赤色蛍光体と緑色蛍光体と開口部から成る構成を開示したが、上記の構成に限定されるものではなく、例えば、蛍光体の中に黄色蛍光体が含まれる構成でもよい。
【００４１】
（他の実施の形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用できる。また、上記実施の形態１で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
【００４２】
そこで、以下、他の実施の形態を例示する。
【００４３】
実施の形態１で開示された蛍光体ホイール装置は、赤色蛍光体、緑色蛍光体が形成されている。これらの蛍光体に代えて黄色蛍光体を形成し、黄色蛍光体を青色半導体レーザのレーザ光で励起して得られる黄色光と、青色半導体レーザの青色光を合成して白色光を生成し、この白色光を照明光として出射する光学構成の照明装置としてもよい。その場合、実施の形態１で記載された投写型映像表示装置の１ＣｈｉｐのＤＭＤに代えて、３ＣｈｉｐのＤＭＤを使用し、これに白色光を入力するように構成すればよい。
【００４４】
また、本実施例に関しては、ＤＭＤを用いたシステムに関して開示を行ったが、３板式の液晶プロジェクターに用いても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本開示は、投写型映像表示装置の照明装置に使用される蛍光体ホイール装置に適用可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１０１  モータ
１０２  回転基材
１０３  赤色蛍光体部
１０４  緑色蛍光体部
１０６  インデックス用蛍光体部
２０３、２０５、２０７、２０８、２０９、２１０、２１２、２１４、２１６  レンズ
２１７  集光レンズ
２３０、２３１、２３２  レンズ
２３５  全反射プリズム
２３６  ＤＭＤ
２３７  投写レンズ
３００  検出素子
【図２】
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【図３】
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【図１】
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