(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を中心として回転する基板と、
前記基板における第１面に位置し、前記基板の中心側から外側に向かって延出する複数のフィンと、
前記第１面、及び、前記第１面とは反対側の第２面のうち一方の面に位置する蛍光体層と、
前記基板を回転させる回転装置と、
冷却気体を吐出する吐出口を有し、前記第１面に前記冷却気体を送出する送出装置と、
前記基板及び前記送出装置を収容する筐体と、
を備え、
前記筐体は、前記回転軸に沿って前記基板を見た場合に、前記基板の外側に位置し、前記基板の回転時の周方向に沿う円弧状部を有し、
前記円弧状部の円弧の半径は、前記基板の回転時の半径より大きく、
前記吐出口は、前記回転軸に沿って前記基板を見た場合に、前記基板の中心を通りかつ前記円弧状部に交差する仮想線に対して、前記回転軸に直交する所定方向側にずれて配置され、
前記円弧状部の円弧の中心は、前記回転軸に沿って前記基板を見た場合に、前記回転軸に対して、前記吐出口が前記仮想線に対してずれて配置される前記所定方向側にずれて配置され、
前記基板に流通する前記冷却気体は、前記基板の回転方向とは反対方向に流通することを特徴とする波長変換装置。
【請求項２】
請求項１に記載の波長変換装置において、
前記回転軸に沿って前記基板を見た場合に、前記回転軸に対して前記所定方向側に位置する前記円弧状部と前記基板との間の第１領域の大きさは、前記回転軸に対して前記所定方向とは反対方向側に位置する前記円弧状部と前記基板との間の第２領域の大きさよりも大きいことを特徴とする波長変換装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の波長変換装置において、
前記回転軸に沿って前記基板を見た場合に、前記回転軸に対して前記所定方向側に位置する前記円弧状部と前記基板との間の前記所定方向に沿う第１寸法は、前記回転軸に対して前記所定方向とは反対方向側に位置する前記円弧状部と前記基板との間の前記所定方向とは反対方向に沿う第２寸法よりも大きいことを特徴とする波長変換装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の波長変換装置において、
前記筐体は、前記円弧状部と接続される隔壁を有し、
前記隔壁は、前記第１面に前記冷却気体を流通させる開口部を有することを特徴とする波長変換装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の波長変換装置において、
前記複数のフィンのそれぞれは、前記中心側から前記外側に向かうに従って前記基板の前記回転方向とは反対側に反る形状を有することを特徴とする波長変換装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の波長変換装置において、
前記筐体内に配置され、前記基板の回転により送出された前記冷却気体から受熱する受熱器を備え、
前記受熱器は、前記基板の回転により送出された前記冷却気体を流通させて前記送出装置に導く流路を有し、
前記筐体は、密閉筐体であることを特徴とする波長変換装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の波長変換装置において、
前記基板の回転により送出された前記冷却気体を吸引する吸引装置を備えることを特徴とする波長変換装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の波長変換装置と、
前記波長変換装置に入射される光を出射する光源部と、
を備えることを特徴とする照明装置。
【請求項９】
請求項８に記載の照明装置と、
前記照明装置から出射される光を用いて画像を形成する画像形成装置と、
形成された前記画像を投射する投射光学装置と、
を備えることを特徴とするプロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長変換装置、照明装置及びプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光源から出射された光を変調して画像情報に応じた画像を形成し、形成された画像をスクリーン等の被投射面上に拡大投射するプロジェクターが知られている。このようなプロジェクターとして、蛍光体層にレーザー光を照射して生じる黄色の蛍光を用いて、画像を形成するプロジェクターが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１に記載のプロジェクターは、光源、コリメートレンズ、集光レンズ、蛍光体ホイール（波長変換部材）、ピックアップレンズ及び駆動部と、これらを内部に収容するケーシングと、を有する光源装置を備える。この光源装置では、光源から出射されたレーザー光は、コリメートレンズ及び集光レンズによって平行化及び集光され、駆動部によって回転される蛍光体ホイールの蛍光体層に入射される。これによって生じた蛍光は、ピックアップレンズにより集光され、照明光として出射される。
なお、ケーシングにおいて、蛍光体ホイールが収容される蛍光体ホイール収容部は、外部空間と遮断された密閉空間となっており、これにより、蛍光体層の表面に塵埃が直接付着することが抑制され、光の利用効率の低下が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１４６０５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、プロジェクターの小型化の要望に対して、当該プロジェクター内に配置される構成を小型化し、ひいては、プロジェクター全体の小型化を図る手法が提案されている。
このため、上記特許文献１に記載のプロジェクターにおいて、上記ケーシングの一部を、回転する基板の回転方向に沿う円弧状に形成して、当該ケーシングを小型化することが考えられる。しかしながら、このような構成では、蛍光体ホイールから放射状に排出される冷却気体の一部が、蛍光体ホイールとケーシングの円弧状部分との間で停滞して排出されづらくなり、蛍光体ホイールの冷却効率、ひいては、蛍光体層の冷却効率が低下するという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決することを目的としたものであり、小型化を図りつつ、冷却効率を向上させることができる波長変換装置、照明装置及びプロジェクターを提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１態様に係る波長変換装置は、第１方向に沿う回転軸を中心として回転する基板と、前記基板における一方の面である第１面に位置し、前記基板の中心側から外側に向かって延出する複数のフィンと、前記第１面、及び、前記第１面とは反対側の第２面のいずれかに位置する蛍光体層と、前記基板を回転させる回転装置と、前記第１面に冷却気体を送出する送出装置と、前記基板が内側に配置される筐体と、を備え、前記筐体は、前記第２面と対向する第１側面部と、前記第１側面部と交差し、前記第１方向に沿って見て、内側に配置される前記基板の回転時の周方向に沿う円弧状部を有する第２側面部と、を有し、前記円弧状部の円弧の半径は、前記基板の回転時の半径より大きく設定され、前記第１方向側から見て、前記基板の回転時の半径方向のうち１２時方向を第２方向とし、３時方向及び９時方向のいずれかを第３方向とした場合に、前記円弧状部の円弧の中心は、前記回転軸に対して前記第３方向側に位置し、前記基板は、前記回転装置によって前記第１方向側から見て反時計回りに回転することを特徴とする。
【０００８】
上記第１態様によれば、基板の第１面に、当該基板の中心側から外側に向かって延出する複数のフィンが位置することにより、送出装置によって当該第１面に送出されて基板の冷却に供された冷却気体は、回転装置による基板に回転によって放射状に排出される。
ここで、第２側面部の円弧の半径が、前記基板の回転時の半径より大きく、第２側面部の円弧の中心が、基板の回転軸に対して第３方向側又は当該第３方向側とは反対側に位置せずに、第２方向側とは反対側にずれている場合には、回転される基板と第２側面部との距離が最も近くなる領域、すなわち、基板に対して第２方向側の領域（詳しくは、当該領域における基板の回転方向とは反対方向に偏った領域）に排出された冷却気体が、第２方向とは反対方向側に流通しづらくなり、その場に停滞しやすくなる。これは、第３方向側の第２側面部と基板との間の領域（第１領域）、及び、第３方向側とは反対側の第２側面部と基板との領域（第２領域）が同じ大きさになることが一因となっている。
【０００９】
これに対し、上記第１態様によれば、基板の回転時の半径より大きな半径を有する第２側面部の円弧の中心は、基板の回転軸に対して第３方向に位置している。このため、上記第１領域の大きさは、上記第２領域より大きくなり、基板から放射状に排出される冷却気体のうち、第１領域を通って上記第２方向とは反対方向側に流通する冷却気体の量は、第２領域を通って当該反対方向側に流通する冷却気体の量より多くなる。また、基板の回転方向は、第１方向側から見て反時計回りに回転することにより、基板から排出される冷却気体のうち、上記第１領域を流通する空気の流速の方が、上記第２領域に排出される空気の流速より高くなる。
これによれば、第１領域と第２領域とで、大きさ及び流通する冷却気体の流速が異なることから、回転される基板と第２側面部との距離が最も近くなる領域に当該基板から排出される冷却気体が、当該第１領域及び第２領域の一方に流通しやすくなる。このため、上記第１領域の大きさと上記第２領域の大きさとが均等になる場合に生じるような冷却気体の停滞箇所（基板から排出される冷却気体の停滞箇所）が生じることを抑制でき、発生する場合でも当該停滞箇所を小さくできる。これにより、基板の回転によって当該基板から排出される冷却気体を、第１領域及び第２領域から第２方向とは反対方向側に流通（排出）させやすくすることができ、基板を冷却した冷却気体を速やかに排出できる。従って、回転される基板の周方向に沿って筐体を構成できるので、筐体の小型化を図りつつ、基板の冷却効率、ひいては、蛍光体層の冷却効率を向上させることができる。
また、複数のフィンにより、基板における冷却気体との接触面積を大きくすることができ、基板の熱を冷却気体に効率よく伝導させることができる。
【００１０】
上記第１態様では、前記筐体は、前記基板を挟んで前記第１側面部と対向し、前記第２側面部と接続される隔壁を有し、前記隔壁は、前記第１面に前記冷却気体を流通させる開口部を有することが好ましい。
このような構成によれば、基板を冷却して放射状に排出された空気が、当該基板の回転によって吸引されて、熱を帯びたまま再度第１面側に流通されることを抑制できる。従って、熱を帯びた冷却気体が基板に流通することを抑制できるので、基板、ひいては、基板が有する蛍光体層の蛍光体を効率よく冷却できる。
【００１１】
上記第１態様では、前記複数のフィンのそれぞれは、前記中心側から前記外側に向かうに従って前記基板の回転方向とは反対側に反る形状を有することが好ましい。
このような構成によれば、複数のフィンのそれぞれが、上記形状を有することにより、基板の回転によって冷却気体を放射状に排出しやすくすることができる。従って、基板を冷却して熱を帯びた冷却気体が基板周囲に停滞することを確実に抑制できる。
なお、基板の或る部位における回転方向とは反対方向に、冷却気体が当該基板に沿って流通する場合には、当該部位において各フィンと冷却気体とが互いに対向するように衝突するので、当該各フィンを冷却気体により効率よく冷却できる。従って、基板、ひいては、蛍光体をより効率よく冷却できる。
【００１２】
上記第１態様では、前記筐体内に配置され、前記基板の回転によって排出された前記冷却気体から熱を受熱する受熱器を備え、前記受熱器は、前記基板の回転によって排出された前記冷却気体を流通させて前記送出装置に導く流路を有し、前記筐体は、密閉筐体であることが好ましい。
ここで、上記のように、蛍光体層に比較的強い励起光が入射されると、光集塵と呼ばれる現象が生じやすい。このように、塵埃が集まりやすくなると、励起光の利用効率が低下する他、回転装置による基板の回転に不具合が発生する可能性も高くなる。
これに対し、上記構成によれば、塵埃が筐体内に侵入することを抑制できる。従って、励起光の利用効率の低下を抑制できる他、信頼性の高い波長変換装置を構成できる。
また、受熱器が、基板を冷却した冷却気体から受熱し、受熱後の冷却気体を上記送出装置に導く流路を有することにより、基板に送出される冷却気体の温度を下げることができる。従って、基板の冷却効率を一層高めることができる。
【００１３】
上記第１態様では、前記第１方向に沿って見た場合に、前記基板に対して前記第２方向とは反対方向側に位置し、前記基板の回転によって排出された前記冷却気体を吸引する吸引装置を備えることが好ましい。
このような構成によれば、基板に対して第２方向とは反対方向側に位置する吸引装置が、当該基板を冷却した冷却気体を吸引するので、当該基板の冷却後の冷却気体の流通方向を第２方向とは反対方向に規定できる。従って、当該冷却後の冷却気体を、上記第１領域及び第２領域から第２方向とは反対方向に流通させやすくすることができ、当該冷却気体を速やかに排出できるので、上記効果をより好適に奏することができる。
なお、このような吸引装置と上記送出装置とは、筐体内に配置される１つのファンにより構成できる。このような場合には、部品点数を増加させることなく、上記効果を好適に奏することが可能となる。
【００１４】
本発明の第２態様に係る照明装置は、上記波長変換装置と、前記波長変換装置に入射される光を出射する光源部と、を備えることを特徴とする。
上記第２態様によれば、上記第１態様に係る波長変換装置と同様の効果を奏することができる。
【００１５】
本発明の第３態様に係るプロジェクターは、上記照明装置と、前記照明装置から出射される光を用いて画像を形成する画像形成装置と、形成された前記画像を投射する投射光学装置と、を備えることを特徴とする。
上記第３態様によれば、上記第２態様に係る照明装置と同様の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係るプロジェクターを示す概要斜視図。
【図２】上記実施形態におけるプロジェクターの構成を示す模式図。
【図３】上記実施形態における照明装置の構成を示す模式図。
【図４】上記実施形態における波長変換装置の外観を示す斜視図。
【図５】上記実施形態における波長変換装置を示す断面図。
【図６】図５に示した波長変換装置のＡ−Ａ線における断面図。
【図７】図５に示した波長変換装置のＢ−Ｂ線における断面図。
【図８】上記実施形態における筐体内の冷却気体の流れを示す模式図。
【図９】上記実施形態における比較例としての波長変換装置において波長変換素子が配置される空間を示す図。
【図１０】上記実施形態における波長変換装置において波長変換素子が配置される空間を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態について、図面に基づいて説明する。
［プロジェクターの概略構成］
図１は、本実施形態に係るプロジェクター１を示す概要斜視図である。
本実施形態に係るプロジェクター１は、後述する照明装置３１から出射される光を変調して画像情報に応じた画像を形成し、当該画像をスクリーン等の被投射面上に拡大投射する投射型表示装置である。このプロジェクター１は、図１に示すように、外装を構成する外装筐体２を備える。
このプロジェクター１は、詳しくは後述するが、照明装置３１を構成する波長変換装置５を備え、当該波長変換装置５は、波長変換素子５２、流通装置５５及び吸熱装置５６と、これらを内部に収容する密閉型の筐体５１と、を備え、当該筐体５１内の冷却気体を流通装置５５が循環させることにより、波長変換素子５２が有する蛍光体層５２２を冷却することを特徴の１つとしている。
以下、プロジェクター１の構成について説明する。
【００１８】
［外装筐体の構成］
外装筐体２は、略直方体形状に形成されており、当該外装筐体２は、天面部２１、底面部２２、正面部２３、背面部２４、左側面部２５及び右側面部２６を有する。
天面部２１には、一対の把手部２１１が設けられ、底面部２２には、図示を省略するが、プロジェクター１が載置される載置面と接触する脚部が設けられている。また、正面部２３には、後述する投射光学装置３６の一部を露出させる開口部２３１が形成されている。更に、図示を省略するが、右側面部２６には、外部の空気を導入する導入口が形成され、左側面部２５には、外装筐体２内を流通した空気を排出する排気口が形成されている。
【００１９】
図２は、本実施形態に係るプロジェクター１の構成を示す模式図である。
プロジェクター１は、上記外装筐体２の他、図２に示すように、当該外装筐体２内に収容される画像投射装置である光学ユニット３を備える。この他、図示を省略するが、プロジェクター１は、当該プロジェクター１を制御する制御装置、光学部品等の冷却対象を冷却する冷却装置、及び、電子部品に電力を供給する電源装置を備える。
【００２０】
［光学ユニットの構成］
光学ユニット３は、照明装置３１、色分離装置３２、平行化レンズ３３、画像形成装置３４、色合成装置３５及び投射光学装置３６を備える。
これらのうち、照明装置３１は、照明光ＷＬを出射する。なお、照明装置３１の構成については、後に詳述する。
【００２１】
色分離装置３２は、照明装置３１から入射される照明光ＷＬを赤、緑及び青の色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢに分離する。この色分離装置３２は、ダイクロイックミラー３２１，３２２、反射ミラー３２３，３２４，３２５及びリレーレンズ３２６，３２７を備える。
ダイクロイックミラー３２１は、上記照明光ＷＬから青色光ＬＢと他の色光（緑色光ＬＧ及び赤色光ＬＲ）とを分離する。分離された青色光ＬＢは、反射ミラー３２３によって反射されて、平行化レンズ３３（３３Ｂ）に導かれる。また、分離された当該他の色光は、ダイクロイックミラー３２２に入射される。
ダイクロイックミラー３２２は、当該他の色光から緑色光ＬＧと赤色光ＬＲとを分離する。分離された緑色光ＬＧは、平行化レンズ３３（３３Ｇ）に導かれる。また、分離された赤色光ＬＲは、リレーレンズ３２６、反射ミラー３２４、リレーレンズ３２７及び反射ミラー３２５を介して、平行化レンズ３３（３３Ｒ）に導かれる。
なお、平行化レンズ３３（赤、緑及び青の各色光用の平行化レンズを、それぞれ３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂとする）は、入射される光を平行化する。
【００２２】
画像形成装置３４（赤、緑及び青の各色光用の画像形成装置を、それぞれ３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂとする）は、それぞれ入射される上記色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢを変調して、画像情報に応じた各色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢによる画像光を形成する。これら画像形成装置３４のそれぞれは、例えば、入射される光を変調する光変調装置としての液晶パネルと、当該液晶パネルの入射側及び射出側に配置される一対の偏光板と、を備えて構成される。
【００２３】
色合成装置３５には、各画像形成装置３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂから入射される各色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢの画像光を合成する。このような色合成装置３５は、本実施形態では、クロスダイクロイックプリズムにより構成されている。
投射光学装置３６は、色合成装置３５にて合成された画像光をスクリーンＳＣ１等の被投射面に拡大投射する。このような投射光学装置３６として、例えば、鏡筒と、当該鏡筒内に配置される複数のレンズとにより構成される組レンズを採用できる。
【００２４】
［照明装置の構成］
図３は、照明装置３１の構成を示す模式図である。
照明装置３１は、上記のように、照明光ＷＬを色分離装置３２に向けて出射する。この照明装置３１は、図３に示すように、光源装置４及び均一化装置６を有する。
光源装置４は、光源部４１、アフォーカル光学系４２、ホモジナイザー光学系４３、第１位相差板４４、偏光分離装置４５、第２位相差板４６、第１ピックアップレンズ４７、拡散反射素子４８、第２ピックアップレンズ４９及び波長変換装置５を備える。
【００２５】
光源部４１、アフォーカル光学系４２、ホモジナイザー光学系４３、第１位相差板４４、偏光分離装置４５、第２位相差板４６、第１ピックアップレンズ４７及び拡散反射素子４８は、照明光軸Ａｘ１上に配置されている。なお、偏光分離装置４５は、照明光軸Ａｘ１と、当該照明光軸Ａｘ１に直交する照明光軸Ａｘ２との交差部分に配置される。
光源部４１は、複数のＬＤ（Laser Diode）４１１、及び、各ＬＤ４１１に応じた平行化レンズ４１２を有し、アフォーカル光学系４２に向けて青色光である励起光を出射する。なお、本実施形態では、各ＬＤ４１１は、例えばピーク波長が４４０ｎｍの励起光を射出するが、ピーク波長が４４６ｎｍの励起光を出射するＬＤを採用してもよく、ピーク波長が４４０ｎｍ及び４４６ｎｍの励起光をそれぞれ出射するＬＤを混在させてもよい。これらＬＤ４１１から出射された励起光は、平行化レンズ４１２により平行化されてアフォーカル光学系４２に入射される。なお、本実施形態では、各ＬＤ４１１から出射される励起光は、Ｓ偏光光である。
アフォーカル光学系４２は、光源部４１から入射される励起光の光束径を調整する。このアフォーカル光学系４２は、レンズ４２１，４２２を備える。このアフォーカル光学系４２を通過した励起光は、ホモジナイザー光学系４３に入射される。
【００２６】
ホモジナイザー光学系４３は、後述する各ピックアップレンズ４７，４９と協同して、拡散反射素子４８及び波長変換装置５のそれぞれの被照明領域における励起光の照度分布を均一化する。このホモジナイザー光学系４３は、それぞれ複数の小レンズが光軸直交面内にマトリクス状に配列された一対のマルチレンズアレイ４３１，４３２を備える。このホモジナイザー光学系４３から射出された励起光は、第１位相差板４４に入射される。
第１位相差板４４は、１／２波長板である。この第１位相差板４４は、入射された励起光を透過させる過程にて、Ｓ偏光光の一部をＰ偏光光に変換する。これにより、第１位相差板４４に入射された励起光は、Ｓ偏光光とＰ偏光光とが混在した光となって出射される。このように変換された励起光は、偏光分離装置４５に入射される。
【００２７】
偏光分離装置４５は、プリズム型のＰＢＳ（Polarizing Beam Splitter）であり、それぞれ略三角柱状に形成されたプリズム４５１，４５２が斜辺に応じた界面にて貼り合わされ、これにより略直方体形状に形成されている。この界面は、照明光軸Ａｘ１及び照明光軸Ａｘ２のそれぞれに対して略４５°傾斜している。そして、偏光分離装置４５において第１位相差板４４側（すなわち光源部４１側）に位置するプリズム４５１の界面には、偏光分離層４５３が形成されている。
偏光分離層４５３は、波長選択性の偏光分離特性を有する。具体的に、偏光分離層４５３は、励起光に含まれるＳ偏光光及びＰ偏光光のうち、一方を反射し、他方を透過させて、これら偏光光を分離する特性を有する。また、偏光分離層４５３は、波長変換装置５にて生じる蛍光光を偏光状態にかかわらず透過させる特性を有する。
このような偏光分離装置４５により、第１位相差板４４から入射された励起光のうち、Ｐ偏光光は、照明光軸Ａｘ１に沿って第２位相差板４６側に透過され、Ｓ偏光光は、照明光軸Ａｘ２に沿って第２ピックアップレンズ４９側に反射される。
【００２８】
第２位相差板４６は、１／４波長板であり、入射される光を透過させる過程にて、当該光の偏光方向を回転させる。このため、偏光分離装置４５から入射されたＰ偏光光は、偏光方向が回転された状態で第１ピックアップレンズ４７に入射される。
第１ピックアップレンズ４７は、第２位相差板４６を透過して入射される励起光を拡散反射素子４８に集光させる。なお、本実施形態では、第１ピックアップレンズ４７を構成するレンズの数は３としているが、これに限らず、当該レンズの数は問わない。
【００２９】
拡散反射素子４８は、後述する波長変換装置５にて生成及び反射される蛍光光と同様に、入射される励起光を拡散反射させる。この拡散反射素子４８としては、入射光束をランバート反射させる反射部材を例示できる。
このような拡散反射素子４８にて拡散反射された励起光は、第１ピックアップレンズ４７を介して再び第２位相差板４６に入射される。この励起光の偏光方向は、第２位相差板４６を透過する過程にて更に回転され、当該励起光は、Ｓ偏光光に変換される。そして、当該励起光は、偏光分離装置４５の偏光分離層４５３によって反射され、均一化装置６に入射される。
【００３０】
第２ピックアップレンズ４９及び波長変換装置５は、上記照明光軸Ａｘ２上に配置されている。
第２ピックアップレンズ４９は、第１位相差板４４から偏光分離層４５３を介して励起光のＳ偏光成分が入射される。この第２ピックアップレンズ４９は、当該励起光を、波長変換装置５に集光させる。なお、本実施形態では、第２ピックアップレンズ４９を構成するレンズの数は、上記第１ピックアップレンズ４７と同様に３としているが、これに限らず、当該レンズの数は問わない。
【００３１】
波長変換装置５は、入射される励起光によって蛍光光を生じさせるものである。このような波長変換素子５２により生じた蛍光光は、第２ピックアップレンズ４９を介して偏光分離装置４５の偏光分離層４５３に入射される。この蛍光光は、非偏光光であるが、上記のように偏光分離層４５３は波長選択性の偏光分離特性を有することから、当該蛍光光は偏光分離層４５３を透過して、均一化装置６に入射される。なお、波長変換装置５の構成については、後に詳述する。
【００３２】
このように、光源部４１から出射されて偏光分離装置４５に入射された励起光のうちＰ偏光光は、上記拡散反射素子４８に入射されることによって拡散されるとともに、第２位相差板４６を２回透過する過程でＳ偏光光に変換され、偏光分離装置４５によって均一化装置６側に反射される。
一方、上記励起光のうちＳ偏光光は、波長変換装置５によって蛍光光に波長変換された後、偏光分離装置４５を介して均一化装置６側に出射される。
すなわち、励起光の一部である青色光と蛍光光（緑色光及び赤色光が含まれる光）とは、偏光分離装置４５にて合成され、白色の照明光ＷＬとして均一化装置６に入射される。
【００３３】
［均一化装置の構成］
図３に示す均一化装置６は、被照明領域である各画像形成装置３４（３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂ）に入射される光束の光軸直交面内の照度を均一化する他、偏光方向を揃える機能を有する。この均一化装置６は、第１レンズアレイ６１、第２レンズアレイ６２、偏光変換素子６３及び重畳レンズ６４を備える。
第１レンズアレイ６１は、第１レンズ６１１が光軸直交面内にてマトリクス状に配列された構成を有し、入射される光束（照明光ＷＬ）を複数の部分光束に分割する。
第２レンズアレイ６２は、第１レンズ６１１に対応する第２レンズ６２１が光軸直交面内にてマトリクス状に配列された構成を有する。これら第２レンズ６２１は、各第１レンズ６１１により分割された複数の部分光束を、重畳レンズ６４とともに各画像形成装置３４に重畳させる。
偏光変換素子６３は、第２レンズアレイ６２と重畳レンズ６４との間に配置され、上記複数の部分光束の偏光方向を揃える。この偏光変換素子６３によって偏光方向が揃えられた複数の部分光束により形成される照明光ＷＬは、重畳レンズ６４を介して、上記色分離装置３２に入射される。
【００３４】
［波長変換装置の構成］
図４は、波長変換装置５の外観を示す斜視図であり、図５は、波長変換装置５を示す断面図である。更に、図６は、図５における波長変換装置５のＡ−Ａ線における断面図であり、図７は、図５における波長変換装置５のＢ−Ｂ線における断面図である。
波長変換装置５は、図３〜図７に示すように、筐体５１を備える他、図４〜図７に示すように、当該筐体５１内にそれぞれ配置される波長変換素子５２、回転装置５３、取付部材５４及び流通装置５５と、一部の構成が筐体５１内に配置され、他の構成が筐体５１外に配置される吸熱装置５６と、を備える。
これらのうち、吸熱装置５６は、受熱器５６１（図５及び図７）と、図４に示すように、複数のヒートパイプ５６２、ラジエター５６３及び冷却ファン５６４と、を有する。このような吸熱装置５６の構成については、後に詳述する。
【００３５】
以下の説明では、波長変換装置５に対する上記励起光の進行方向を＋Ｚ方向とし、当該＋Ｚ方向にそれぞれ直交し、かつ、互いに直交する方向を＋Ｘ方向及び＋Ｙ方向とする。これらのうち、＋Ｘ方向を、筐体５１に対してラジエター５６３が位置する方向とし、＋Ｙ方向を、＋Ｚ方向及び＋Ｘ方向のそれぞれに直交し、かつ、＋Ｚ方向側から見て流通装置５５及び受熱器５６１から波長変換素子５２に向かう方向とする。また、説明の便宜上、＋Ｚ方向の反対方向を−Ｚ方向とする。−Ｘ方向及び−Ｙ方向も同様である。
なお、本実施形態では、波長変換素子５２は、後述する回転装置５３により＋Ｚ方向に沿う回転軸を中心として回転されるので、＋Ｚ方向は、本発明の第１方向に相当する。また、波長変換素子５２を＋Ｚ方向側から見た場合に、当該＋Ｚ方向に直交する＋Ｙ方向を１２時方向として見た場合に、＋Ｘ方向は９時方向となる。このため、＋Ｙ方向は、本発明の第２方向に相当し、＋Ｘ方向は、本発明の第３方向に相当する。
【００３６】
［筐体の外部構成］
筐体５１は、波長変換素子５２、回転装置５３、取付部材５４及び流通装置５５と、吸熱装置５６を構成する受熱器５６１と、を収容する収納空間Ｓが内部に形成された密閉筐体である。この筐体５１は、図４に示すように、−Ｚ方向側から見て＋Ｙ方向側が略半円形状に形成され、−Ｙ方向側が略矩形に形成されている。
このような筐体５１は、−Ｚ方向側に位置する側面部５１Ａ、＋Ｚ方向側に位置する側面部５１Ｂ、＋Ｘ方向側に位置する側面部５１Ｃ、−Ｘ方向側に位置する側面部５１Ｄ、＋Ｙ方向側に位置する側面部５１Ｅ、及び、−Ｙ方向側に位置する側面部５１Ｆを有する。これらのうち、側面部５１Ａは、第１側面部に相当し、当該側面部５１Ａに交差する側面部５１Ｃ〜５１Ｅは、第２側面部に相当する。
【００３７】
側面部５１Ａは、筐体５１において光入射側の側面部である。この側面部５１Ａには、上記第２ピックアップレンズ４９を構成する複数のレンズのうち、波長変換素子５２に最も近いレンズが嵌め込まれる開口部５１１が形成されている。
側面部５１Ｃには、後述する吸熱装置５６を構成するヒートパイプ５６２が挿通される複数の孔５１２が形成されている。
側面部５１Ｅは、−Ｚ方向側から見て円弧状に形成された部分である。
【００３８】
［筐体の内部構成］
筐体５１は、図５に示すように、収納空間Ｓを区画して空間Ｓ１〜Ｓ４を形成する第１隔壁５１３、第２隔壁５１４及び第３隔壁５１５を内部に有する。
第１隔壁５１３は、筐体５１の内部において側面部５１Ａから所定の間隔を隔てた位置に、側面部５１Ｃ〜５１Ｆの内面と接続されるようにＸＹ平面に沿って形成されている。この第１隔壁５１３と、側面部５１Ａ，５１Ｃ〜５１Ｆの内面とに囲まれる空間Ｓ３（第２空間）内には、＋Ｙ方向側の位置に波長変換素子５２と回転装置５３における−Ｚ方向側の部位とが配置され、−Ｙ方向側の位置に受熱器５６１における−Ｚ方向側の部位が配置される。すなわち、第１隔壁５１３は、波長変換素子５２を挟んで側面部５１Ａと対向配置され、側面部５１Ｃ〜５１Ｆの内面と接続される。
【００３９】
この第１隔壁５１３において波長変換素子５２に応じた位置には、開口部５１３１が形成されている。この開口部５１３１の開口形状は、図６及び図７に示すように、基板５２１の回転範囲と略一致する。すなわち、開口部５１３１は、基板５２１の回転時の外形に応じた略円形状に形成されており、当該開口部５１３１の内径寸法は、波長変換素子５２（基板５２１）の回転時の直径寸法と略一致する。そして、開口部５１３１の中心位置と、波長変換素子５２（基板５２１）の中心位置とは略一致する。
第１隔壁５１３における−Ｙ方向側の部位には、図７に示すように、受熱器５６１の外形形状と略一致する略矩形状の開口部５１３２が形成されている。この開口部５１３２の開口面積は、受熱器５６１の断面積と略一致しており、当該開口部５１３２には、当該受熱器５６１が嵌合される。
【００４０】
第２隔壁５１４は、図５に示すように、第１隔壁５１３に対する＋Ｚ方向側で、かつ、筐体５１の＋Ｙ方向における略中央の位置に、ＸＺ平面に沿って形成されている。すなわち、第２隔壁５１４は、第１隔壁５１３に対して略直交するように当該第１隔壁５１３と接続されている他、側面部５１Ｂ〜５１Ｄの内面に接続されている。この第２隔壁５１４と、第１隔壁５１３と、側面部５１Ｂ〜５１Ｅの内面とに囲まれる空間Ｓ２（第１空間）内には、回転装置５３における＋Ｚ方向側の部位と取付部材５４とが配置される他、図６に示すように、流通装置５５における＋Ｙ方向側の一部が配置される。
【００４１】
ここで、側面部５１Ｃ〜５１Ｅの内面により、図６及び図７に示すように、＋Ｚ方向側から見て波長変換素子５２の中心Ｃ１（略円形状の基板５２１の中心Ｃ１）から＋Ｘ方向に位置した中心Ｃ２を中心とする円弧状部５１６が形成されている。すなわち、波長変換素子５２を囲む側面部５１Ｃ〜５１Ｅは、当該中心Ｃ２を中心とする円弧状部５１６を有する。これら側面部５１Ｃ〜５１Ｅの内面と、上記第２隔壁５１４における＋Ｙ方向側の面と、側面部５１Ｂの内面とによって、上記空間Ｓ２が形成されている。このため、当該空間Ｓ２は、＋Ｚ方向側から見て円形と矩形とを組み合わせたような形状の空間となる。
【００４２】
なお、側面部５１Ｃの内面における＋Ｙ方向側の領域は、ＹＺ平面に沿う平坦面であり、第２隔壁５１４と略直交している。また、当該側面部５１Ｃと対向する側面部５１Ｄの内面における＋Ｙ方向側の領域も、ＹＺ平面に沿う平坦面であるが、当該内面には、第２隔壁５１４の＋Ｙ方向側の面と接続される円弧状の傾斜面５１Ｄ１が形成されている。この傾斜面５１Ｄ１は、波長変換素子５２（基板５２１）の周方向に沿うものの、当該波長変換素子５２から離間して形成されている。このため、波長変換素子５２と側面部５１Ｄ，５１Ｅとが最も近接する領域から、当該波長変換素子５２（基板５２１）を冷却した冷却気体が排出されやすくなっている。
【００４３】
第３隔壁５１５は、図５に示すように、第２隔壁５１４に対して−Ｙ方向側の空間を、＋Ｚ方向側の空間Ｓ１と、−Ｚ方向側の空間Ｓ４とに区画する。この第３隔壁５１５は、第２隔壁５１４に対して−Ｙ方向側の位置で、第１隔壁５１３と側面部５１Ｂの内面との間に、ＸＹ平面に沿って形成されている。すなわち、第３隔壁５１５は、第１隔壁５１３と平行に形成され、第２隔壁５１４と側面部５１Ｃ，５１Ｄ，５１Ｆの内面とに接続されている。この第３隔壁５１５と、第１隔壁５１３及び第２隔壁５１４と、側面部５１Ｃ，５１Ｄ，５１Ｆの内面とにより囲まれる空間Ｓ４には、図５及び図７に示すように、受熱器５６１における＋Ｚ方向側の部位が配置される。また、第３隔壁５１５と、第２隔壁５１４と、側面部５１Ｂ〜５１Ｄ，５１Ｆの内面とにより囲まれる空間Ｓ１内には、図５及び図６に示すように、流通装置５５における−Ｙ方向側の部位が配置される。
【００４４】
なお、図５に示すように、第２隔壁５１４において上記受熱器５６１に応じた位置には、空間Ｓ２，Ｓ４を連通させる開口部５１４１が形成されている。
また、第３隔壁５１５の略中央で受熱器５６１及び流通装置５５の吸気口５５２に応じた位置には、空間Ｓ４と空間Ｓ１とを連通させる開口部５１５１が形成されている。
更に、図５及び図６に示すように、第２隔壁５１４において開口部５１４１より＋Ｚ方向側の位置で、かつ、＋Ｘ方向側の位置には、流通装置５５の吐出部５５３が配置される開口部５１４２が形成されている。
【００４５】
［波長変換素子の構成］
波長変換素子５２は、励起光の入射に応じて上記蛍光光を生成及び出射する。この波長変換素子５２は、図５に示すように、側面部５１Ａの内面との間に所定の隙間が形成されるように上記空間Ｓ３内に配置される。
このような波長変換素子５２は、図３及び図５に示すように、後述する回転装置５３によって回転される基板５２１を有し、当該基板５２１は、蛍光体層（波長変換層）５２２、反射層５２３、接続部５２４及び複数のフィン５２５を有する。
これらのうち、基板５２１は、図６及び図７に示すように、＋Ｚ方向側から見て略円形状に形成されている。この基板５２１は、熱伝導性を有する部材によって形成されており、本実施形態では金属により形成されている。
【００４６】
蛍光体層５２２及び反射層５２３は、図３及び図５に示すように、基板５２１おいて励起光の入射側（−Ｚ方向側）の面５２１Ａ（第２面）にそれぞれ位置する。
蛍光体層５２２は、入射された励起光により励起されて蛍光光（例えば５００〜７００ｎｍの波長域の光）を出射する蛍光体を含む。この蛍光体層５２２に励起光が入射されると、当該蛍光光の一部は、上記第２ピックアップレンズ４９側に出射され、他の一部は、反射層５２３側に出射される。
反射層５２３は、蛍光体層５２２と基板５２１との間に配置され、当該蛍光体層５２２から入射される蛍光光を第２ピックアップレンズ４９側に反射させる。
【００４７】
接続部５２４及び複数のフィン５２５は、図５〜図７に示すように、上記面５２１Ａとは反対側（＋Ｚ方向側）の面５２１Ｂ（第１面）に位置する。
接続部５２４は、面５２１Ｂの中央に位置し、回転装置５３が接続される部位である。
複数のフィン５２５は、接続部５２４の周囲に形成されている。詳述すると、複数のフィン５２５は、面５２１Ｂにおいて接続部５２４の外側の領域に、中央側の位置から外側に向かってそれぞれ延出するように形成されている。これらフィン５２５は、基板５２１の中心から外側に向かって直線状に形成されているのではなく、当該外側に向かうに従って、回転装置５３による基板５２１の回転方向（Ｄ方向）とは反対側に反るように湾曲する円弧状に形成されている。すなわち、各フィン５２５は、放射状に延出しているのではなく、基板５２１を半周しない程度にＤ方向とは反対方向に渦を巻く渦巻状に形成されている。これらフィン５２５には、基板５２１を介して、上記蛍光体層５２２にて生じた熱が伝導される。そして、当該フィン５２５は、後述する流通装置５５によって流通される冷却気体との間で熱交換が行われ、これにより、当該フィン５２５、ひいては、蛍光体層５２２が冷却される。
【００４８】
［回転装置の構成］
回転装置５３は、図５〜図７に示すように、波長変換素子５２の中心Ｃ１を通り、かつ、＋Ｚ方向に沿う回転軸ＲＡを中心として回転させるモーター等により構成されている。この回転装置５３は、波長変換素子５２に対して＋Ｚ方向側に位置して上記接続部５２４と接続され、図６及び図７に示すように、当該波長変換素子５２を＋Ｚ方向側から見て反時計回りの方向であるＤ方向に回転させる。この波長変換素子５２の回転により、蛍光体層５２２において上記励起光が入射される位置が変更されることにより、当該蛍光体層５２２にて熱が生じる部位が分散され、当該蛍光体層５２２において局所的に高熱が生じることが抑制される他、冷却気体との熱交換が促進される。
【００４９】
［取付部材の構成］
取付部材５４は、一端が回転装置５３と接続され、他端が筐体５１における＋Ｚ方向側の側面部５１Ｂの内面に固定され、これにより、筐体５１内に回転装置５３を取り付ける。この取付部材５４は、図６及び図７に示すように、後述する流通装置５５によって吐出される冷却気体の流通を妨げないように、＋Ｚ方向に沿う中心軸を有する円柱状に形成されている他、＋Ｚ方向側から見て、上記フィン５２５の内側に位置するように配置される。なお、取付部材５４は、角柱状に形成されていてもよく、この場合には、当該取付部材５４の断面は、冷却気体の流通を妨げない点で言うと、より角部が多い多角形状であることが好ましい。
【００５０】
［流通装置の構成］
流通装置５５は、本発明の送出装置及び吸引装置に相当し、筐体５１内の冷却気体を循環させて、当該冷却気体を波長変換素子５２（詳しくは上記複数のフィン５２５）に流通させる。この流通装置５５は、＋Ｚ方向側から見て、波長変換素子５２に対して−Ｙ方向側に位置し、本実施形態ではシロッコファンにより構成されている。
流通装置５５は、図５及び図６に示すように、上記空間Ｓ１，Ｓ２に跨って配置される。具体的に、流通装置５５は、第３隔壁５１５と当接される面５５１に位置して冷却気体を吸引する吸気口５５２が、第３隔壁５１５の開口部５１５１に応じた位置となるように、当該第３隔壁５１５に対向配置される。そして、当該流通装置５５において、冷却気体を吐出する吐出口５５４を有する吐出部５５３は、図６に示すように、空間Ｓ２内に位置する。
このような流通装置５５により、後述する受熱器５６１が位置する空間Ｓ４から吸引された冷却気体は、空間Ｓ２内に位置する吐出口５５４から吐出されて当該空間Ｓ２内を流通し、上記開口部５１３１を介して、波長変換素子５２の面５２１Ｂに流通される。
【００５１】
ここで、上記吐出部５５３（吐出口５５４）は、図６に示すように、上記波長変換素子５２の中心Ｃ１を通り、かつ、＋Ｙ方向に沿って延出して上記円弧状部５１６と交差する仮想線ＶＬに対して＋Ｘ方向にずれて配置されている。このため、＋Ｚ方向側から見て矢印ＡＬに示すように、冷却気体は、波長変換素子５２に対して＋Ｘ方向側に偏って吐出口５５４から送出された後、円弧状部５１６と波長変換素子５２の面５２１Ｂに沿って時計回りに流通する。すなわち、面５２１Ｂに沿って流通する冷却気体の流通方向は、基板５２１の回転方向とは反対方向である。そして、当該冷却気体は、上記複数のフィン５２５に取り込まれ、当該複数のフィン５２５を冷却した後、基板５２１の回転によって空間Ｓ３内に放射状に排出される。
なお、波長変換素子５２を冷却した冷却気体は、流通装置５５の吸引力によって空間Ｓ３を−Ｙ方向側に流通し、吸熱装置５６を構成する受熱器５６１内を流通する。
【００５２】
［吸熱装置の構成］
吸熱装置５６は、上記流通装置５５によって筐体５１内を循環する冷却気体から吸熱し、吸熱した熱を筐体５１外に放出して、筐体５１内の温度を低くするものである。この吸熱装置５６は、図５及び図７に示すように、受熱器５６１（図６及び図７）及び複数のヒートパイプ５６２を備える他、図４に示すように、それぞれ筐体５１外に配置されるラジエター５６３及び冷却ファン５６４と、を有する。
【００５３】
受熱器５６１は、冷却気体の熱を受熱（吸熱）するものであり、上記のように、筐体５１内の空間Ｓ３，Ｓ４に跨るように配置されている。詳述すると、受熱器５６１は、図５に示すように、−Ｚ方向側の部位が上記開口部５１３２に嵌め込まれ、＋Ｚ方向側の端部が上記第３隔壁５１５における−Ｚ方向側の面に接触している。このように、流通装置５５によって吸引される冷却気体の略全ては、受熱器５６１内を流通した冷却気体である。
このような受熱器５６１は、図７に示すように、Ｙ方向（詳しくはＹＺ平面）に沿って延出する板状の複数のフィン５６１１により構成されている。これらフィン５６１１は、所定の隙間を隔てて＋Ｘ方向に沿って並列配置されており、各フィン５６１１間には、冷却気体が流通する流路が形成されている。そして、受熱器５６１は、当該冷却気体から受熱し、当該冷却気体を冷却する。
【００５４】
ここで、受熱器５６１における＋Ｙ方向側の部位は、上記第１隔壁５１３の開口部５１３２の端縁のうち＋Ｙ方向側の端縁と接触している。また、受熱器５６１に対する＋Ｙ方向側に位置し、かつ、第１隔壁５１３と略直交する第２隔壁５１４は、受熱器５６１に応じた位置に開口部５１４１を有する。このため、流通装置５５の吸引力によって、受熱器５６１には、空間Ｓ２内の冷却気体の一部が流入する他、空間Ｓ３から波長変換素子５２を冷却した冷却気体が流入する。そして、これら冷却気体は、流通装置５５によって吸引される。すなわち、受熱器５６１は、空間Ｓ２内の冷却気体の一部が流入して、流通装置５５側に流通する第１流路ＦＰ１と、空間Ｓ３から波長変換素子５２を冷却した冷却気体が流入して、流通装置５５側に流通する第２流路ＦＰ２と、を有する。
なお、第２流路ＦＰ２の流路長は、第１流路ＦＰ１の流路長より長い。このことから、第２流路ＦＰ２を流通する比較的温度が高い冷却気体から十分に受熱可能な流路長を確保できる。
【００５５】
複数のヒートパイプ５６２（５６２１，５６２２）は、受熱器５６１に伝導された熱をラジエター５６３に伝導する熱伝導部材である。これらヒートパイプ５６２は、図５及び図７に示すように、一端が筐体５１内の受熱器５６１と接続され、図４に示すように、他端が筐体５１外のラジエター５６３と接続される。本実施形態では、ヒートパイプ５６２は３本設けられているが、ヒートパイプ５６２の数は適宜変更可能である。
【００５６】
ここで、上記第２流路ＦＰ２を流通する冷却気体の温度は、上記第１流路ＦＰ１を流通する冷却気体の温度より高い。このため、第２流路ＦＰ２に伝導される熱量は、第１流路ＦＰ１に伝導される熱量より高い。このことから、第１流路ＦＰ１より第２流路ＦＰ２に伝導された熱を、筐体５１外により効率よく伝導させる必要がある。
これに対し、本実施形態では、第２流路ＦＰ２に設けられるヒートパイプ５６２（第２流路ＦＰ２にて伝導された熱を筐体５１外に伝導するヒートパイプ５６２）の受熱器５６１に対する接触面積を、第１流路ＦＰ１に設けられるヒートパイプ５６２（第１流路ＦＰ１にて伝導された熱を筐体５１外に伝導するヒートパイプ５６２）の受熱器５６１に対する接触面積より大きくしている。
具体的に、第２流路ＦＰ２に設けられるヒートパイプ５６２２の数は、第１流路ＦＰ１に設けられるヒートパイプ５６２１の数より多い。詳述すると、第１流路ＦＰ１には１本のヒートパイプ５６２１が設けられるのに対し、第２流路ＦＰ２には２本のヒートパイプ５６２２が設けられる。これにより、第１流路ＦＰ１及び第２流路ＦＰ２に伝導された熱を、少ないヒートパイプ５６２の数で筐体５１外に効率よく伝導できる。
【００５７】
ラジエター５６３は、図４に示すように、ヒートパイプ５６２を介して伝導される受熱器５６１の熱を筐体５１外にて放熱する。このラジエター５６３は、熱伝導性を有する金属により形成された複数のフィン５６３１を有し、上記ヒートパイプ５６２の他端は、これらフィン５６３１を貫通するように配置される。
冷却ファン５６４は、ラジエター５６３に冷却気体（外装筐体２内に導入された外気）を流通させて当該ラジエター５６３に伝導された熱を放出させるものであり、本実施形態では軸流ファンにより構成されている。この冷却ファン５６４が駆動されると、冷却気体が吸引されることにより、当該冷却気体がラジエター５６３に供給され、当該ラジエター５６３が冷却される。このようなラジエター５６３の冷却に供された冷却気体は、冷却ファン５６４によって吸引されて排出され、図示しないファンにより、外装筐体２に形成された排気口を介して当該外装筐体２外に排出される。なお、冷却ファン５６４は、シロッコファンにより構成されてもよい。
【００５８】
［筐体内における冷却気体の循環流路］
図８は、筐体５１内における冷却気体の循環流路を示す模式図である。
上記のように、筐体５１内の冷却気体は、流通装置５５によって循環される。
具体的に、空間Ｓ１内に位置する流通装置５５から空間Ｓ２内に吐出された冷却気体は、図８における矢印Ｆ１に示すように、空間Ｓ３内に位置する波長変換素子５２における＋Ｚ方向側の面５２１Ｂに、第１隔壁５１３の開口部５１３１を介して流通する。
波長変換素子５２に流通した冷却気体は、当該面５２１Ｂに位置する複数のフィン５２５間に侵入する。この際、各フィン５２５に伝導された蛍光体層５２２の熱が、当該冷却気体に伝導され、当該各フィン５２５、ひいては、蛍光体層５２２が冷却される。
【００５９】
波長変換素子５２を冷却した冷却気体は、矢印Ｆ２に示すように、回転装置５３による波長変換素子５２の回転によって、＋Ｚ方向側から見て上記中心Ｃ１を中心として放射状に、各フィン５２５の間から空間Ｓ３内に放出される。
波長変換素子５２から空間Ｓ３内に放出された冷却気体は、第１隔壁５１３によって、空間Ｓ２側に流通することが妨げられる一方で、流通装置５５の吸引力によって、当該空間Ｓ３内を−Ｙ方向側に流通し、受熱器５６１内に流入される。この冷却気体は、矢印Ｆ３に沿って上記第２流路ＦＰ２を流通し、空間Ｓ４と空間Ｓ１とを連通させる開口部５１５１を介して、流通装置５５に流入される。
また、当該流通装置５５の吸引力によって、空間Ｓ２内の一部の冷却気体は、矢印Ｆ４に添って、第２隔壁５１４の開口部５１４１を介して空間Ｓ４に位置する受熱器５６１内に流入される。そして、当該一部の冷却気体は、上記第１流路ＦＰ１を流通し、上記開口部５１５１を介して、流通装置５５に流入される。これにより、流通装置５５から吐出されて波長変換素子５２に流通する冷却気体の温度をより下げることができる。
なお、上記のように、受熱器５６１に伝導された熱は、ヒートパイプ５６２を介してラジエター５６３に伝導されて、筐体５１外に放出される。
【００６０】
［波長変換素子が位置する空間に排出された冷却気体の流れ］
図９は、波長変換装置５の比較例としての波長変換装置５Ｘにおいて、空間Ｓ３を＋Ｘ方向側から見た図である。
ここで、本実施形態における波長変換装置５の比較例となる波長変換装置５Ｘにおいて、波長変換素子５２（基板５２１）を冷却した冷却気体の流れを、図９を用いて説明する。なお、以下の説明では、基板５２１の冷却に供されて当該基板５２１から排出される冷却気体を、冷却後気体と略す。
【００６１】
波長変換装置５Ｘは、詳しい図示を省略するが、波長変換素子５２、回転装置５３及び取付部材５４の配置位置が異なる他は、上記波長変換装置５と同様の構成を有する。
この波長変換装置５Ｘでは、図９に示すように、波長変換素子５２（基板５２１）の中心Ｃ１と、円弧状部５１６の円弧の中心Ｃ２とは、＋Ｙ方向に沿う同一の仮想線ＶＬＹ上に位置する。すなわち、中心Ｃ２は、中心Ｃ１に対して＋Ｘ方向及び−Ｘ方向のいずれにも位置しておらず、当該中心Ｃ１に対して−Ｙ方向側に位置している。なお、側面部５１Ｅの円弧の半径ｒ２は、基板５２１の回転時の半径ｒ１より大きく設定されており、基板５２１は、＋Ｚ方向側から見て反時計回りの方向であるＤ方向に回転される。
【００６２】
このような波長変換装置５Ｘでは、空間Ｓ３において、中心Ｃ１に対して＋Ｘ方向側に位置する側面部５１Ｅ，５１Ｃと基板５２１との間の領域である第１領域ＡＲ１と、中心Ｃ１に対して−Ｘ方向側に位置する側面部５１Ｅ，５１Ｄと基板５２１との間の領域である第２領域ＡＲ２とは、大きさが同じとなる。具体的に、第１領域ＡＲ１における＋Ｘ方向に沿う寸法Ｌ１と、第２領域ＡＲ２における−Ｘ方向に沿う寸法Ｌ２とは、同じ寸法となる。
このため、流通装置５５による冷却後気体の吸引方向である−Ｙ方向に沿って第１領域ＡＲ１を流通する冷却後気体の流速が、第２領域ＡＲ２を流通する冷却後気体の流速より高くなるものの、基板５２１と側面部５１Ｃ〜５１Ｅとの間の距離が最も短くなる領域ＡＲ３（基板５２１に対して＋Ｙ方向側の領域ＡＲ３）に、冷却後気体は、停滞しやすく、−Ｙ方向に流通しにくい。このような停滞箇所である領域ＡＲ３の冷却後気体が排出されないと、比較的温度が高い冷却後気体に基板５２１が常に晒されることとなり、当該基板５２１の冷却効率が低下する。
【００６３】
図１０は、波長変換装置５において、空間Ｓ３を＋Ｘ方向側から見た図である。
これに対し、波長変換装置５では、図１０に示すように、側面部５１Ｅの円弧の半径ｒ２は、基板５２１の回転時の半径ｒ１より大きく設定されている。
そして、波長変換素子５２（基板５２１）の中心Ｃ１と、側面部５１Ｅの円弧の中心Ｃ２とは、＋Ｘ方向に沿う同一の仮想線ＶＬＸ上に位置する。すなわち、中心Ｃ２は、中心Ｃ１に対して＋Ｘ方向側に位置している。このため、基板５２１と、当該基板５２１を囲む側面部５１Ｃ〜５１Ｅとが最も近接する領域は、当該基板５２１に対して−Ｘ方向側に位置する領域ＡＲ２と少なくとも一部が重なる。
また、空間Ｓ３において上記寸法Ｌ１は、寸法Ｌ２より大きくなり、上記第１領域ＡＲ１は、上記第２領域ＡＲ２より大きくなる一方で、第２領域ＡＲ２は、−Ｙ方向側に開いた領域となる。更に、基板５２１が、＋Ｚ方向側から見て反時計回りの方向であるＤ方向に回転されること、及び、流通装置５５による冷却後気体の吸引方向が−Ｙ方向であることから、第１領域ＡＲ１を流通する冷却後気体の流速は、第２領域ＡＲ２を流通する冷却後気体の流速より高くなる。
【００６４】
これによれば、第１領域ＡＲ１と第２領域ＡＲ２とで、大きさ及び流通する冷却後気体の流速が異なることから、基板５２１と側面部５１Ｃ〜５１Ｅとの距離が最も近くなる領域に排出される冷却後気体が、当該第１領域ＡＲ１及び第２領域ＡＲ２の一方に流通しやすくなる。本実施形態では、当該冷却後気体は、停滞しやすい箇所と少なくとも一部が重なり、かつ、−Ｙ方向側に開いた第２領域ＡＲ側に流通しやすくなる。このため、上記領域ＡＲ３のような停滞箇所が生じることを抑制でき、発生する場合でも当該停滞箇所を小さくできる。これにより、冷却後気体を、第１領域ＡＲ１及び第２領域ＡＲ２から−Ｙ方向側に流通させやすくすることができ、当該冷却後気体を速やかに排出できる。従って、筐体５１の小型化を図りつつ、基板５２１、ひいては、蛍光体層５２２の冷却効率を向上させることができる。
【００６５】
［実施形態の効果］
以上説明した本実施形態に係るプロジェクター１によれば、以下の効果がある。
側面部５１Ｃ〜５１Ｅが有する円弧状部５１６の円弧の半径ｒ２は、波長変換素子５２の基板５２１の回転時の半径ｒ１より大きく設定され、当該円弧状部５１６の円弧の中心Ｃ２は、波長変換素子５２の基板５２１の中心Ｃ１に対して＋Ｘ方向側に位置している。これによれば、上記のように、基板５２１と側面部５１Ｃ〜５１Ｅとの間で冷却後気体が停滞することを抑制できる。従って、回転される基板５２１の周方向に沿うように側面部５１Ｃ〜５１Ｅを形成して、筐体５１の小型化を図りつつ、基板５２１、ひいては、蛍光体層５２２の蛍光体の冷却効率を向上させることができる。
【００６６】
筐体５１は、基板５２１を挟んで側面部５１Ａと対向し、側面部５１Ｃ〜５１Ｅと接続される第１隔壁５１３を有し、当該第１隔壁５１３は、フィン５２５が形成された基板５２１の面５２１Ｂに冷却気体を流通させる開口部５１３１を有する。この開口部５１３１の開口形状は、基板５２１の回転範囲と略一致する。これによれば、基板５２１を冷却して放射状に排出された空気が、当該基板５２１の回転によって吸引されて、熱を帯びたまま再度、面５２１Ｂ側に流通されることを抑制できる。従って、熱を帯びた冷却気体が基板５２１に流通することを抑制できるので、基板５２１、ひいては、蛍光体層５２２の蛍光体を効率よく冷却できる。
【００６７】
基板５２１が複数のフィン５２５を有することにより、当該複数のフィン５２５が無い場合に比べて、基板５２１における冷却気体との接触面積を大きくすることができる。従って、基板５２１の熱を冷却気体に効率よく伝導させることができ、基板５２１の冷却効率を一層向上させることができる。
また、複数のフィン５２５のそれぞれは、基板５２１の中心側から外側に向かうに従って、当該基板５２１の回転方向とは反対側に反る形状を有する。これによれば、熱を帯びた冷却気体を基板５２１から放射状に排出させやすくすることができる。
なお、冷却気体は、基板５２１の回転方向とは反対方向に流通するので、例えば、上記部位５２１Ｃ，５２１Ｄにて、冷却気体は、各フィン５２５と対向するように衝突する。これによれば、各フィン５２５を冷却気体により効率よく冷却できる。従って、基板５２１、ひいては、蛍光体をより効率よく冷却できる。
【００６８】
筐体５１は密閉筐体であるので、塵埃が筐体５１内に侵入することを抑制できる。従って、光源部４１から出射された励起光の利用効率の低下を抑制できる他、信頼性の高い波長変換装置５を構成できる。
また、筐体５１内に設けられた受熱器５６１が、基板５２１を冷却した冷却気体から受熱することにより、密閉筐体である筐体５１内の冷却気体の温度を下げることができ、ひいては、基板５２１に流通される冷却気体の温度を下げることができる。従って、基板５２１の冷却効率を一層高めることができる。
【００６９】
吸熱装置としても機能する流通装置５５は、＋Ｚ方向側から見た場合に、基板５２１に対して−Ｙ方向側に位置し、当該基板５２１の回転によって排出された冷却後気体を吸引する。これによれば、基板５２１から排出されて空間Ｓ３を流通する冷却後気体の流通方向を−Ｙ方向に規定できる。従って、冷却後気体を、上記第１領域ＡＲ１及び第２領域ＡＲ２から−Ｙ方向に流通させやすくすることができ、当該冷却後気体を速やかに排出できるので、上記効果をより好適に奏することができる。
また、流通装置５５は、送出装置としての機能だけでなく、吸引装置としての機能も有することにより、部品点数を増加させることなく、筐体５１内の冷却気体を循環させることができ、上記効果を好適に奏することが可能となる。
【００７０】
［実施形態の変形］
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
側面部５１Ｃ〜５１Ｅにより形成される円弧状部５１６の円弧の中心Ｃ２は、波長変換素子５２（基板５２１）の中心Ｃ１に対して、＋Ｘ方向側にずれているとした。換言すると、波長変換素子５２（基板５２１）は、中心Ｃ２に対して中心Ｃ１が−Ｘ方向側にずれるように、側面部５１Ｃ〜５１Ｅによって囲まれる空間Ｓ３内に配置されるとした。しかしながら、中心Ｃ１に対して中心Ｃ２は、−Ｘ方向側にずれていてもよい。更に、当該中心Ｃ２は、中心Ｃ１に対して＋Ｙ方向側及び−Ｙ方向側のいずれかにずれていてもよい。
【００７１】
波長変換装置５は、第２ピックアップレンズ４９から励起光が入射されることによって蛍光体層５２２にて生成された蛍光光を当該第２ピックアップレンズ４９に反射させる反射層５２３を有する構成とした。すなわち、波長変換装置５は、励起光の入射によって生成された蛍光光を反射させる反射型の波長変換装置であった。これに対し、上記波長変換装置５を、生成された蛍光光が波長変換素子５２に入射される励起光の進行方向に沿って出射される透過型の波長変換素子として構成してもよい。この場合、例えば、反射層５２３に代えて、励起光を透過し、蛍光光を反射させる波長選択性の反射層を、蛍光体層５２２に対する励起光の入射側に配置させ、基板５２１を光透過性の基板とする他、面５２１Ｂにおいて励起光の入射位置に応じた部位に上記フィン５２５を設けずに、更に、＋Ｚ方向側の側面部５１Ｂに、生成された蛍光光が出射される開口部を形成する。なお、蛍光体層５２２は、フィン５２５が位置する面５２１Ｂに位置していてもよい。このような構成とすることにより、当該透過型の波長変換装置を構成できる。なお、このような波長変換装置では、蛍光光が出射される側面部５１Ｂの開口部を透光性部材によって閉塞することにより、筐体５１の密閉性が保たれる。
【００７２】
波長変換装置５では、波長変換素子５２（基板５２１）を回転させる回転装置５３は、筐体５１内に収容されるとした。これに対し、例えば、回転装置５３を構成するモーターのモーター本体を筐体５１外に配置し、当該モーター本体から延出して基板５２１の接続部５２４に接続されるスピンドルを筐体５１内に配置してもよい。
【００７３】
流通装置５５は、空間Ｓ１，Ｓ２内に配置されるシロッコファンにより構成され、空間Ｓ４に位置する受熱器５６１を流通した冷却気体を吸引し、空間Ｓ２を介して、空間Ｓ３に位置する波長変換素子５２（基板５２１）に冷却気体を流通させるとした。しかしながら、流通装置５５の配置位置は筐体５１内のどこでもよく、例えば空間Ｓ２内でもよい。
また、流通装置５５は、シロッコファンでなくてもよく、波長変換素子５２（基板５２１）に冷却気体を流通させることができれば、軸流ファン等、他の送出手段を有する構成であってもよい。
更に、流通装置５５は、送出装置及び吸引装置として機能するとしたが、送出装置及び吸引装置をそれぞれ個別に設けてもよい。
【００７４】
筐体５１は、当該筐体５１内の収納空間Ｓを、空間Ｓ１〜Ｓ４に区画する隔壁５１３〜５１５を有するとした。しかしながら、第２隔壁５１４及び第３隔壁５１５は無くてもよい。この場合、冷却気体の循環方向において、流通装置５５から波長変換素子５２までの空間が第１空間となり、波長変換素子５２から流通装置５５までの空間が第２空間となる。また、筐体５１が第３隔壁５１５を有し、かつ、第１隔壁５１３に受熱器５６１における＋Ｙ方向側の端縁、更に、＋Ｘ方向側及び−Ｘ方向側の端縁が接する場合には、当該第１隔壁５１３は、側面部５１Ｆの内面に接続されていなくてもよい。更に、波長変換素子５２（基板５２１）に流通する冷却気体と、当該波長変換素子５２から排出される冷却気体とが衝突しなければ、第１隔壁５１３は無くてもよい。
加えて、筐体５１は、密閉筐体であるとしたが、密閉筐体でなくてもよい。
【００７５】
第１隔壁５１３が有する開口部５１３１の開口形状は、基板５２１の回転範囲と略一致するとした。すなわち、開口部５１３１の中心は、＋Ｚ方向側から見て基板５２１の中心Ｃ１と略一致し、開口部５１３１の内径寸法は、基板５２１の回転時の直径寸法と略一致するとした。しかしながら、開口部５１３１の内径寸法は、基板５２１の回転時の直径寸法より小さくてもよく、開口部５１３１の中心と基板５２１の中心Ｃ１とは、ずれていてもよい。更に、開口部５１３１の開口面の大きさ（開口部５１３１の端縁によって囲まれる仮想面の面積）は、基板５２１の回転範囲より小さくても大きくてもよい。例えば、開口部５１３１の端縁と基板５２１との間の隙間から、当該基板５２１を冷却した冷却気体が面５２１Ｂ側に再度流通しなければ、開口部５１３１の内径寸法は、基板５２１の回転時の直径寸法より大きくてもよい。
【００７６】
基板５２１において、流通装置５５により冷却気体が流通される面５２１Ｂには、当該基板５２１の中心側から外側に向けて延出する複数のフィン５２５が配置されていた。これに対し、基板５２１を冷却した気体を放射状に排出できれば、このようなフィン５２５は無くてもよい。また、フィン５２５の形状は、外側に向かうに従って基板５２１の回転方向（Ｄ方向）とは反対方向に反る形状でなくてもよい。例えば、各フィン５２５は、中心側から外側に向かって直線状に延出していてもよい。
【００７７】
筐体５１内には、流通する冷却気体から受熱する受熱器５６１が空間Ｓ４に配置され、受熱器５６１に伝導された熱は、熱伝導部材としてのヒートパイプ５６２によって、筐体５１外に配置されたラジエター５６３に伝導されるとした。このような受熱器５６１は、他の位置に配置されてもよく、例えば空間Ｓ３内に配置されていてもよい。更に、熱伝導部材として採用されるヒートパイプ５６２の数は適宜変更可能であり、第１流路ＦＰ１及び第２流路ＦＰ２に同数のヒートパイプ５６２を配置してもよく、第１流路ＦＰ１に多くのヒートパイプ５６２を配置してもよい。加えて、ヒートパイプ５６２に代えてペルチェ素子（熱電素子）を採用してもよい。
また、受熱器５６１は、空間Ｓ２内の冷却気体が流通する第１流路ＦＰ１と、波長変換素子５２を冷却して空間Ｓ３から冷却気体が流通する第２流路ＦＰ２とを有するとした。しかしながら、これに限らず、第１流路ＦＰ１は無くてもよい。
【００７８】
波長変換装置５では、第２流路ＦＰ２に配置される第２熱伝導部材としてのヒートパイプ５６２２の受熱器５６１に対する接触面積を、第１流路ＦＰ１に配置される第１熱伝導部材としてのヒートパイプ５６２１の受熱器５６１に対する接触面積より大きくするために、ヒートパイプ５６２２の数を、ヒートパイプ５６２１の数より多くした。これに対し、ヒートパイプ５６２２の径寸法をヒートパイプ５６２１より大きくすることにより、受熱器５６１との接触面積を調整してもよい。
また、熱伝導部材として上記ペルチェ素子が採用される場合には、当該ペルチェ素子の大きさ及び数を調整することにより、第２流路ＦＰ２に配置されるペルチェ素子の受熱器５６１に対する接触面積を、第１流路ＦＰ１に配置されるペルチェ素子の受熱器５６１に対する接触面積より大きくしてもよい。
【００７９】
波長変換装置５、筐体５１内を循環する冷却気体の温度を下げる吸熱装置５６を備え、当該吸熱装置５６は、受熱器５６１、ヒートパイプ５６２、ラジエター５６３及び冷却ファン５６４を有する構成とした。このような吸熱装置５６の構成は、他の構成でもよく、更に、温度が比較的低い冷却気体を波長変換素子５２に供給し続けることが可能であれば、吸熱装置５６は無くてもよい。
【００８０】
波長変換素子５２を冷却する冷却気体は、基板５２１の回転方向とは反対方向に、当該基板５２１の面５２１Ｂに沿って流通するとした。これに対し、波長変換装置が、基板５２１に流通する冷却気体と、当該基板５２１を冷却した冷却気体とを隔てる第１隔壁５１３を有する場合には、当該基板５２１に流通する冷却気体の流通方向は問わない。
また、波長変換素子５２が、第１隔壁５１３と同様に、基板５２１に冷却気体を導く開口部を有し、かつ、回転装置５３側から流通して基板５２１を冷却した気体が、当該基板５２１の回転に伴って再度回転装置５３側に流通することを抑制する隔壁を備える構成としてもよい。
【００８１】
筐体５１は、上記回転軸ＲＡに沿って＋Ｚ方向側から波長変換素子５２を見た場合に、波長変換素子５２の外側に位置し、かつ、波長変換素子５２の中心Ｃ１から＋Ｘ方向に位置した中心Ｃ２を中心とする半円形状の円弧状部５１６を有するとした。この円弧状部５１６は、回転時の波長変換素子５２の周方向に沿う冷却気体の流通を補助する機能を有するが、当該円弧状部５１６の形状は、半円形状でなくてもよく１／４円形状等の円弧状に形成されていてもよい。
【００８２】
流通装置５５の吐出口５５４は、上記仮想線ＶＬに対して＋Ｘ方向側にずれて配置されているとした。これに対し、吐出口５５４は、当該仮想線ＶＬに対して−Ｘ方向側にずれていてもよく、この場合、波長変換素子５２の回転方向を上記Ｄ方向とは反対方向とすればよい。また、吐出口５５４を上記仮想線ＶＬ上に配置し、当該吐出口５５４による冷却気体の吐出方向を、波長変換素子５２に向かう方向である＋Ｙ方向に向かうに従って＋Ｘ方向側にずれるように傾けてもよい。なお、波長変換素子５２の回転方向がＤ方向とは反対方向である場合に、吐出口５５４が上記仮想線ＶＬ上に位置する場合には、当該吐出口５５４による冷却気体の吐出方向を、＋Ｙ方向に向かうに従って−Ｘ方向側にずれるように傾けてもよい。
【００８３】
回転装置５３を筐体５１に取り付ける取付部材５４は、円柱状に形成されて、＋Ｚ方向側から見て、基板５２１において複数のフィン５２５が形成された領域の内側に配置されるとした。しかしながら、上記のように、取付部材５４の形状は、角柱状でもよく、他の形状でもよい。また、筐体５１に対する取付部材５４の固定位置は、側面部５１Ｂの内面に限らず、側面部５１Ｃ〜５１Ｅのいずれかの内面でもよく、第２隔壁５１４でもよい。すなわち、＋Ｚ方向側から見た場合の取付部材５４の位置は、基板５２１において複数のフィン５２５が形成された領域の内側に限らず、一部が当該フィン５２５を覆うように配置されてもよい。
【００８４】
プロジェクター１は、光変調装置としての液晶パネルを有する３つの画像形成装置３４（３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂ）を備えるとした。しかしながら、２つ以下、あるいは、４つ以上の画像形成装置を有するプロジェクターにも、本発明を適用可能である。
また、画像形成装置３４は、光変調装置として、光束入射面と光束射出面とが異なる透過型の液晶パネルを用いていたが、光入射面と光射出面とが同一となる反射型の液晶パネルを用いてもよい。この他、入射光束を変調して画像情報に応じた画像を形成可能な光変調装置であれば、マイクロミラーを用いたデバイス、例えば、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）等を利用したものなど、液晶以外の光変調装置を用いてもよい。
【００８５】
光学ユニット３は、図２及び図３に示した光学部品及び配置を有する構成を例示したが、これに限らず、他の構成及び配置を採用してもよい。
例えば、照明装置３１では、第１位相差板４４及び偏光分離装置４５により、光源部４１から出射された励起光の一部を分離し、当該一部の励起光を青色光として蛍光光に合成して照明光ＷＬを生成していた。これに対し、光源部４１から出射された励起光の一部を分離して青色光として用いるのではなく、当該光源部４１に加えて、青色光を出射する別の光源部を採用してもよい。この場合、光源部４１から出射された励起光により生成される蛍光光と、当該他の光源部から出射された青色光とを合成して照明光ＷＬを生成してもよく、当該蛍光光から分離した緑色光ＬＧ及び赤色光ＬＲをそれぞれ画像形成装置３４Ｇ，３４Ｒに入射させ、上記他の光源部から出射された青色光を画像形成装置３４Ｂに入射させてもよい。
【００８６】
上記波長変換装置５及び照明装置３１は、プロジェクター１に適用されていた。これら波長変換装置５及び照明装置３１を、例えば照明器具や自動車の光源装置に適用することも可能である。
【符号の説明】
【００８７】
１…プロジェクター、３１…照明装置、３４（３４Ｂ，３４Ｇ，３４Ｒ）…画像形成装置、３６…投射光学装置、４１…光源部、５…波長変換装置、５１…筐体、５１Ａ…側面部（第１側面部）、５１Ｃ〜５１Ｅ…側面部（第２側面部）、５１Ｄ１…傾斜面、５１３…第１隔壁（隔壁）、５１３１…開口部、５１６…円弧状部、５２１…基板、５２１Ａ…面（第２面）、５２１Ｂ…面（第１面）、５２２…蛍光体層、５２５…フィン、５３…回転装置、５５…流通装置（送出装置、吸引装置）、５６１…受熱器、ＡＲ１…第１領域、ＡＲ２…第２領域、Ｃ１…中心（基板の中心）、Ｃ２…中心（円弧状部の円弧の中心）、Ｄ…方向（基板の回転方向）、ＦＰ２…第２流路（流路）、Ｌ１，Ｌ２…寸法、ｒ１…半径（基板の回転時の半径）、ｒ２…半径（円弧状部の円弧の半径）、ＲＡ…回転軸、ＶＬＸ…仮想線、＋Ｘ…方向（第３方向）、＋Ｙ…方向（第２方向）、＋Ｚ…方向（第１方向）。
【図１】
0006613792.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0006613792.tif 000008
【図８】
0006613792.tif 000009
【図９】
0006613792.tif 000010
【図１０】
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