JP2017151199A - 波長変換装置、照明装置、およびプロジェクター - Google Patents

波長変換装置、照明装置、およびプロジェクター Download PDF

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Abstract

【課題】無機波長変換素子が破損することを抑制できる波長変換装置を提供する。【解決手段】波長変換装置３０の一つの態様は、所定軸Ｊ周りに回転する回転部を有する回転装置と、回転装置によって所定軸Ｊ周りに回転する基材４３と、基材４３に設けられた無機波長変換素子４２と、基材４３に固定された放熱部材４４と、を備え、放熱部材４４は、所定軸Ｊを囲む環状であり、基材４３よりも所定軸Ｊの径方向外側に拡がり、放熱部材４４と基材４３とは、別体に形成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、波長変換装置、照明装置、およびプロジェクターに関する。
光を受けて所定波長域の光を発光する蛍光体層を有し、回転駆動される発光ホイールが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１０−２５６４５７号公報
上記のような発光ホイールにおいては、蛍光体層が設けられる円形基板に反りが生じる場合があった。円形基板の反りは、例えば、円形基板がアルミニウム等の圧延材を用いて製造される場合等に、圧延ロール方向に生じる。蛍光体層が無機材料製のバインダーを有する構成の場合、円形基板に反りが生じると、蛍光体層に応力が加えられ、蛍光体層が割れて破損する問題があった。
この問題に対して、例えば、円形基板の厚みを大きくすれば、円形基板に反りが生じることを抑制できる。しかし、その場合には、円形基板の重量が大きくなり、円形基板を回転させる回転装置が大型化する問題がある。例えば、円形基板の外径を小さくすれば、円形基板の重量を低減できるが、その場合には、円形基板の表面積が小さくなり、円形基板から蛍光体層の熱を放出しにくくなる。そのため、蛍光体層が高温となって劣化する問題がある。
本発明の一つの態様は、上記問題点に鑑みて成されたものであって、回転装置が大型化することを抑制しつつ、無機波長変換素子が劣化および破損することを抑制できる波長変換装置、そのような波長変換装置を備えた照明装置、およびそのような照明装置を備えたプロジェクターを提供することを目的の一つとする。
本発明の波長変換装置の一つの態様は、所定軸周りに回転する回転部を有する回転装置と、前記回転装置によって前記所定軸周りに回転する基材と、前記基材に設けられた無機波長変換素子と、前記基材に固定された放熱部材と、を備え、前記放熱部材は、前記所定軸を囲む環状であり、前記基材よりも前記所定軸の径方向外側に拡がり、前記放熱部材と前記基材とは、別体に形成されていることを特徴とする。
本発明の波長変換装置の一つの態様によれば、円形基板の代わりに、基材と、放熱部材とが互いに別体として設けられる。そのため、基材を所定軸方向の寸法が比較的大きくなるように製造することで、基材に反りが生じることを抑制できる。これにより、基材に設けられる無機波長変換素子が基材の反りによって破損することを抑制できる。
また、放熱部材が設けられているため、基材の外径を小さくしても、放熱部材を介して無機波長変換素子の熱を放出しやすい。これにより、所定軸方向の寸法を比較的大きくする基材を軽量化しつつ、無機波長変換素子が高温となって劣化することを抑制できる。加えて、放熱部材の反りによっては無機波長変換素子に応力が加えられないため、放熱部材の所定軸方向の寸法を小さくすることができる。これにより、回転装置によって回転される基材と放熱部材との連結体の重量を軽量化できる。以上により、本発明の波長変換装置の一つの態様によれば、回転装置が大型化することを抑制しつつ、無機波長変換素子が劣化および破損することを抑制できる。
前記基材の前記所定軸方向の寸法は、前記放熱部材の前記所定軸方向の寸法よりも大きい構成としてもよい。
この構成によれば、基材の所定軸方向の寸法を比較的大きくできるため、基材に反りが生じることを抑制できる。
前記所定軸方向に沿って視た場合、前記基材と前記放熱部材とは、一部において重なる構成としてもよい。
この構成によれば、基材と放熱部材との接触面積を大きくできるため、無機波長変換素子の熱を基材から放熱部材へと伝えて放出しやすい。また、基材と放熱部材とを安定して固定しやすい。
前記基材には、前記所定軸方向に沿って穴が形成されている構成としてもよい。
この構成によれば、基材をより軽量化できる。
本発明の照明装置の一つの態様は、光源と、上記の波長変換装置と、を備え、前記波長変換装置には、前記光源から射出された光が入射され、前記波長変換装置は、入射された光を、前記無機波長変換素子によって波長変換し、入射された側と同じ側に射出することを特徴とする。
本発明の照明装置の一つの態様によれは、上記の波長変換装置を備えるため、回転装置が大型化することを抑制しつつ、無機波長変換素子が劣化および破損することを抑制できる。
本発明のプロジェクターの一つの態様は、上記の照明装置と、前記照明装置からの照明光を画像情報に応じて変調することにより画像光を形成する光変調装置と、前記画像光を投射する投射光学系と、を備えることを特徴とする。
本発明のプロジェクターの一つの態様によれば、上記の照明装置を備えるため、回転装置が大型化することを抑制しつつ、無機波長変換素子が劣化および破損することを抑制できる。
第１実施形態のプロジェクターを示す概略構成図である。 第１実施形態の波長変換装置の部分を示す断面図である。 第１実施形態の波長変換装置を示す平面図である。 第２実施形態の波長変換装置の部分を示す断面図である。 円板の反りについて説明するための図である。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るプロジェクターについて説明する。なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。
＜第１実施形態＞
図１は、本実施形態に係るプロジェクター１を示す概略構成図である。図１に示すプロジェクター１は、スクリーンＳＣＲ上にカラー映像を表示する投射型画像表示装置である。プロジェクター１は、図１に示すように、第１照明装置（照明装置）１００と、第２照明装置１０２と、色分離導光光学系９０と、赤色光、緑色光、青色光の各色光に対応した液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ（光変調装置）と、クロスダイクロイックプリズム５００と、投射光学系６００と、を備える。
第１照明装置１００は、第１光源（光源）１０と、コリメート光学系７０と、ダイクロイックミラー８０と、コリメート集光光学系８５と、波長変換装置３０と、第１レンズアレイ８１と、第２レンズアレイ８２と、偏光変換素子８３と、重畳レンズ８４と、を備える。
第１光源１０は、励起光としてレーザー光からなる第１の波長帯の青色光（発光強度のピーク：約４４５ｎｍ）Ｅを射出する半導体レーザー（発光素子）からなる。第１光源１０は、１つの半導体レーザーからなるものであってもよいし、多数の半導体レーザーからなるものであってもよい。
なお、第１光源１０には、４４５ｎｍ以外の波長（例えば、４６０ｎｍ）の青色光を射出する半導体レーザーを用いることもできる。
本実施形態において、第１光源１０は、光軸が照明光軸１００ａｘと直交するように配置されている。
コリメート光学系７０は、第１レンズ７２と、第２レンズ７４と、を備え、第１光源１０からの光を略平行化する。第１レンズ７２および第２レンズ７４は、凸レンズからなる。
ダイクロイックミラー８０は、コリメート光学系７０からコリメート集光光学系８５までの光路中に、第１光源１０の光軸および照明光軸１００ａｘのそれぞれに対して４５°の角度で交わるように配置されている。ダイクロイックミラー８０は、青色光を反射し、赤色光および緑色光を含む黄色の蛍光を通過させる。
コリメート集光光学系８５は、ダイクロイックミラー８０からの青色光Ｅを略集光した状態で波長変換装置３０に入射させる機能と、波長変換装置３０から射出される蛍光を略平行化する機能とを有する。コリメート集光光学系８５は、第１レンズ８６、第２レンズ８７、および第３レンズ８８を備える。第１レンズ８６、第２レンズ８７、および第３レンズ８８は、凸レンズからなる。
波長変換装置３０は、反射型の波長変換装置である。波長変換装置３０には、コリメート集光光学系８５を介して、第１光源１０から射出された第１の波長帯の青色光Ｅが入射される。波長変換装置３０は、入射された青色光Ｅを、後述する蛍光体層４２によって波長変換し、第２の波長帯の蛍光Ｙとして、青色光Ｅが入射された側と同じ側に射出する。蛍光Ｙは、赤色光および緑色光を含む黄色の光である。波長変換装置３０から射出された蛍光Ｙは、コリメート集光光学系８５に入射される。波長変換装置３０については、後段において詳述する。
第２照明装置１０２は、第２光源７１０と、集光光学系７６０と、散乱板７３２と、コリメート光学系７７０と、を備える。
第２光源７１０は、例えば、第１照明装置１００の第１光源１０と同一の半導体レーザーから構成される。
集光光学系７６０は、第１レンズ７６２および第２レンズ７６４を備える。集光光学系７６０は、第２光源７１０からの青色光を散乱板７３２付近に集光する。第１レンズ７６２および第２レンズ７６４は、凸レンズからなる。
散乱板７３２は、第２光源７１０からの青色光Ｂを散乱し、波長変換装置３０から射出される蛍光Ｙの配光分布に似た配光分布を有する青色光Ｂとする。散乱板７３２としては、例えば、光学ガラスからなる磨りガラスを用いることができる。
コリメート光学系７７０は、第１レンズ７７２と、第２レンズ７７４と、を備え、散乱板７３２からの光を略平行化する。第１レンズ７７２および第２レンズ７７４は、凸レンズからなる。
本実施形態において、第２照明装置１０２からの青色光Ｂは、ダイクロイックミラー８０で反射され、波長変換装置３０から射出されダイクロイックミラー８０を透過した蛍光Ｙと合成されて白色光Ｗとなる。白色光Ｗは、第１レンズアレイ８１に入射する。
第１レンズアレイ８１は、ダイクロイックミラー８０からの光を複数の部分光束に分割するための複数の第１小レンズ８１ａを有する。複数の第１小レンズ８１ａは、照明光軸１００ａｘと直交する面内にマトリクス状に配列されている。
第２レンズアレイ８２は、第１レンズアレイ８１の複数の第１小レンズ８１ａに対応する複数の第２小レンズ８２ａを有する。第２レンズアレイ８２は、重畳レンズ８４とともに、第１レンズアレイ８１の各第１小レンズ８１ａの像を液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域近傍に結像させる。複数の第２小レンズ８２ａは、照明光軸１００ａｘに直交する面内にマトリクス状に配列されている。
偏光変換素子８３は、第１レンズアレイ８１により分割された各部分光束を、直線偏光光に変換する。偏光変換素子８３は、偏光分離層と、反射層と、位相差板と、を有している。偏光分離層は、波長変換装置３０からの光に含まれる偏光成分のうち一方の直線偏光成分をそのまま透過させるとともに他方の直線偏光成分を反射層に向けて反射させる。反射層は、偏光分離層で反射された他方の直線偏光成分を照明光軸１００ａｘに平行な方向に反射する。位相差板は、反射層で反射された他方の直線偏光成分を一方の直線偏光成分に変換する。
重畳レンズ８４は、偏光変換素子８３からの各部分光束を集光して液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域近傍で互いに重畳させる。第１レンズアレイ８１、第２レンズアレイ８２および重畳レンズ８４は、波長変換装置３０からの光の面内光強度分布を均一にするインテグレーター光学系を構成する。
色分離導光光学系９０は、ダイクロイックミラー９１，９２と、反射ミラー９３，９４，９５と、リレーレンズ９６，９７と、を備える。色分離導光光学系９０は、第１照明装置１００および第２照明装置１０２からの白色光Ｗを赤色光Ｒ、緑色光Ｇおよび青色光Ｂに分離し、赤色光Ｒ、緑色光Ｇおよび青色光Ｂをそれぞれが対応する液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂに導光する。
色分離導光光学系９０と、液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂとの間には、フィールドレンズ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂが配置されている。
ダイクロイックミラー９１は、赤色光成分を通過させ、緑色光成分および青色光成分を反射するダイクロイックミラーである。
ダイクロイックミラー９２は、緑色光成分を反射して、青色光成分を通過させるダイクロイックミラーである。
反射ミラー９３は、赤色光成分を反射する反射ミラーである。
反射ミラー９４，９５は青色光成分を反射する反射ミラーである。
ダイクロイックミラー９１を通過した赤色光は、反射ミラー９３で反射され、フィールドレンズ３００Ｒを通過して赤色光用の液晶光変調装置４００Ｒの画像形成領域に入射する。
ダイクロイックミラー９１で反射された緑色光は、ダイクロイックミラー９２でさらに反射され、フィールドレンズ３００Ｇを通過して緑色光用の液晶光変調装置４００Ｇの画像形成領域に入射する。
ダイクロイックミラー９２を通過した青色光は、リレーレンズ９６、入射側の反射ミラー９４、リレーレンズ９７、射出側の反射ミラー９５、フィールドレンズ３００Ｂを経て青色光用の液晶光変調装置４００Ｂの画像形成領域に入射する。
液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂは、色分離導光光学系９０を介して入射された第１照明装置１００からの照明光を画像情報に応じて変調することにより画像光を形成する。液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂは、それぞれ入射された各色光に対応する画像光を形成する。なお、図示を省略したが、各フィールドレンズ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂと各液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂとの間には、それぞれ入射側偏光板が配置され、各液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂとクロスダイクロイックプリズム５００との間には、それぞれ射出側偏光板が配置される。
クロスダイクロイックプリズム５００は、各液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂから射出された各画像光を合成してカラー画像を形成する光学素子である。
このクロスダイクロイックプリズム５００は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた略Ｘ字状の界面には、誘電体多層膜が形成されている。
クロスダイクロイックプリズム５００から射出されたカラー画像は、投射光学系６００に入射される。投射光学系６００は、入射されたカラー画像（画像光）をスクリーンＳＣＲに向けて拡大投射する。これにより、スクリーンＳＣＲ上に画像が形成される。
次に、波長変換装置３０について詳細に説明する。
図２は、波長変換装置３０の部分を示す断面図である。図３は、波長変換装置３０を示す平面図である。図２においては、モーター５０の図示を省略している。
図１および図２に示すように、波長変換装置３０は、モーター（回転装置）５０と、基材４３と、反射膜４１と、蛍光体層（無機波長変換素子）４２と、放熱部材４４と、を備える。図１に示すモーター５０は、例えば、インナーローター型のモーターである。モーター５０は、中心軸（所定軸）Ｊ周りに回転するシャフト（回転部）５０ａを有する。
以下の説明においては、中心軸Ｊに平行な方向を単に「軸方向（所定軸方向）」と呼ぶ場合があり、中心軸Ｊを中心とする径方向を単に「径方向」と呼ぶ場合があり、中心軸Ｊを中心とする周方向（θ方向）を単に「周方向」と呼ぶ場合がある。また、基材４３とモーター５０との軸方向の相対関係において、基材４３側を軸方向の「上側」とし、モーター５０側を軸方向の「下側」とする。なお、「上側」および「下側」とは、単に説明のために用いる名称であって、実際の位置関係、使用態様等を限定しない。
基材４３は、モーター５０のシャフト５０ａに固定されている。これにより、基材４３は、モーター５０によって中心軸Ｊ周り（±θ方向）に回転する。図２および図３に示すように、基材４３は、例えば、中心を中心軸Ｊが通る円盤状である。基材４３は、基材本体４５と、フランジ部４６と、を有する。基材本体４５は、蛍光体層４２が設けられる部分である。基材本体４５は、中心を中心軸Ｊが通る円盤状である。
図２に示すように、フランジ部４６は、基材本体４５の外周の下端から径方向外側に延びている。図３に示すように、フランジ部４６は、中心軸Ｊを中心とする円環状である。図２に示すように、フランジ部４６の軸方向の寸法Ｔ２は、基材本体４５の軸方向の寸法Ｔ１よりも小さい。フランジ部４６の下面４６ｂと基材本体４５の下面４５ｂとは、面一である。フランジ部４６が設けられていることで、基材４３の上面における径方向外縁には、径方向内側から径方向外側に向かって、下方に窪む段差が形成されている。
基材４３の軸方向の寸法、すなわち基材本体４５の軸方向の寸法Ｔ１およびフランジ部４６の軸方向の寸法Ｔ２は、放熱部材４４の軸方向の寸法Ｔ３よりも大きい。一例として、基材本体４５の軸方向の寸法Ｔ１は、３ｍｍ以上である。基材本体４５の軸方向の寸法Ｔ１をこのようにすることで、基材本体４５に反りが生じることを好適に抑制できる。
本実施形態において基材４３は、単一の部材である。基材４３は、例えば、熱伝導率が比較的高い金属製である。基材４３の材質は、例えば、銅、アルミニウム、鉄等である。基材４３は、例えば、切削加工等によって製造される。
反射膜４１は、基材４３の上面に設けられている。より詳細には、反射膜４１は、基材４３の上面のうち、基材本体４５の上面４５ａに設けられている。反射膜４１は、蛍光体層４２と基材４３との軸方向の間に位置する。反射膜４１は、蛍光体層４２によって励起された蛍光Ｙ（図１参照）を高い効率で反射するように設計されている。反射膜４１は、例えば、銀等であり、少なくとも基材４３よりも反射率が高い膜からなる。図示は省略するが、反射膜４１は、中心軸Ｊを中心とする円環状である。反射膜４１は、例えば、スパッタ法、蒸着法等を用いて、成膜される。
蛍光体層４２は、図３に示すように、中心軸Ｊを囲む環状である。より詳細には、蛍光体層４２は、中心を中心軸Ｊが通る円環状である。蛍光体層４２は、基材４３に設けられている。蛍光体層４２は、例えば、熱硬化性接着剤を介して基材４３に接着されている。より詳細には、蛍光体層４２は、反射膜４１を介して基材本体４５に接着されている。蛍光体層４２を接着する熱硬化性接着剤は、蛍光体層４２から射出される蛍光Ｙを透過させる透光性を有している。熱硬化性接着剤は、例えば、シリコン系の接着剤である。
蛍光体層４２は、蛍光体と蛍光体を保持するバインダーとを含む。蛍光体層４２に含まれる蛍光体は、第１光源１０からの第１の波長帯の青色光Ｅによって励起され、第２の波長帯の蛍光Ｙを射出する。蛍光体は、例えば、（Ｙ，Ｇｄ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅで示される組成のＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系の蛍光体である。バインダーは、例えば、アルミナ等の無機材料が焼結されたセラミックス、あるいはガラス等である。蛍光体層４２は、バインダー内に蛍光体が分散して形成されている。
本実施形態において蛍光体層４２には、モーター５０と逆側の上面４２ａから青色光Ｅが入射される。入射された青色光Ｅは、蛍光体層４２の蛍光体によって蛍光Ｙに変換され、反射膜４１によって蛍光体層４２の上面４２ａ側に反射される。そして、蛍光Ｙは、蛍光体層４２の上面４２ａから射出される。すなわち、本実施形態において蛍光体層４２の上面４２ａは、青色光Ｅが入射する面であり、かつ、蛍光Ｙが射出される面でもある。
図示は省略するが、蛍光体層４２の上面４２ａには、反射防止膜が形成されている。反射防止膜の材質は、蛍光体層４２の励起光である青色光Ｅに対する反射率が比較的低い物質である。反射防止膜の材質は、例えば、ＳｉＯ２等である。反射防止膜は、単層膜であってもよいし、多層膜であってもよい。なお、反射防止膜は、形成されていなくてもよい。
放熱部材４４は、図２および図３に示すように、中心軸Ｊを囲む環状である。より詳細には、放熱部材４４は、中心に中心軸Ｊが通る円環板状である。放熱部材４４は、基材本体４５の外周面に嵌め合わされている。放熱部材４４は、基材本体４５の外周面から径方向外側に延びており、基材４３（フランジ部４６）よりも径方向外側に拡がっている。放熱部材４４の上面４４ａは、例えば、基材本体４５の上面４５ａと面一である。
放熱部材４４の内縁部は、フランジ部４６と軸方向に重なっている。すなわち、本実施形態においては、図３に示すように、軸方向に沿って視た場合、基材４３と放熱部材４４とは、一部において重なっている。図２に示すように、放熱部材４４の下面４４ｂにおける内縁部は、フランジ部４６の上面４６ａと、放熱グリス６０を介して接触している。放熱グリス６０は、金属、セラミック等の熱伝導性が比較的高い粒子が混ぜ込まれたグリスである。
放熱部材４４とフランジ部４６とは、複数のネジ５６によって固定されている。ネジ５６は、放熱部材４４の上面４４ａ側から、放熱部材４４および放熱グリス６０を軸方向に貫通して、フランジ部４６に形成されたネジ孔に締め込まれている。これにより、放熱部材４４は、基材４３に固定されている。図３に示すように、ネジ５６は、例えば、８つ設けられている。８つのネジ５６は、周方向に沿って等間隔に配置されている。
放熱部材４４と基材４３とは、別体に形成されている。放熱部材４４は、例えば、金属製である。放熱部材４４の材質は、例えば、銅、アルミニウム等の熱伝導性が比較的高い材料である。放熱部材４４の材質は、基材４３の材質と同じであってもよいし、異なっていてもよい。放熱部材４４は、例えば、圧延材からプレス加工により打ち抜かれて製造される。
波長変換装置３０において、モーター５０は、シャフト５０ａを介して、基材４３を中心軸Ｊ周り（θ方向）に回転させる。コリメート集光光学系８５を介して蛍光体層４２にレーザー光からなる青色光Ｅが入射すると、蛍光体層４２において熱が発生する。モーター５０は、基材４３を回転させることで、蛍光体層４２における青色光Ｅの入射位置を順次変化させる。これにより、蛍光体層４２の同じ部分に青色光Ｂが集中的に照射されて劣化するといった不具合の発生を抑制できる。
従来のように、円板に蛍光体層を設ける場合について考える。図５は、蛍光体層が設けられる円板の反りについて説明するための図である。図５に示すように、例えば、円板２４０を圧延材から打ち抜いて製造した場合、円板２４０は、圧延材が圧延された圧延方向（図５では左右方向）において、円板２４０の主面（上面２４０ａおよび下面２４０ｂ）に直交し、かつ、圧延方向と直交する方向（図５では上下方向）に反る。図５では、円板２４０の左右両端が、上方に向けて反っている。
円板２４０の反りは、径方向位置ごとに異なる。ある径方向位置における円板２４０の反りは、ある径方向位置における直径に対する、ある径方向位置における反り方向への変形量によって評価される。具体的に、蛍光体層２４２の外周縁が位置する箇所における円板２４０の反りは、蛍光体層２４２の外径Ｌに対する、蛍光体層２４２の外周縁が位置する箇所における円板２４０の変形量Ｄ（すなわち、Ｄ／Ｌ）で評価される。
ここで、変形量Ｄは、例えば、圧延方向（図５の左右方向）の中心における円板２４０の上面２４０ａの位置を基準として、蛍光体層２４２の外周縁が位置する箇所における円板２４０の上面２４０ａの反り方向（図５の上下方向）への変形量としている。一例として、円板２４０の反りＤ／Ｌは、０．００１以下とすることが好ましい。なお、円板２４０の反りは、円板２４０が圧延材から製造される以外の理由によって生じる場合もある。
蛍光体層２４２が設けられる箇所において、円板２４０の反りが大きいと、蛍光体層２４２に応力が大きく加えられやすく、波長変換装置の組み立て時、および円板２４０の回転時等に、蛍光体層２４２が割れて破損する場合があった。
これに対して、例えば、円板２４０の軸方向の寸法を大きくして、反りが生じにくくする方法も考えられるが、この場合、円板２４０の重量が大きくなる。そのため、円板２４０を回転させるために必要なトルクが大きくなり、円板２４０を回転させるモーターが大型化する場合がある。また、円板２４０の慣性モーメントが大きくなり、円板２４０を回転させにくくなる場合がある。
一方、円板２４０の外径を小さくすれば、円板２４０の軸方向の寸法を大きくしても、円板２４０の重量が大きくなることを抑制できる。しかし、この場合には、円板２４０の表面積が小さくなり、円板２４０の放熱性が低下する。そのため、蛍光体層２４２の熱を十分に放出することができず、蛍光体層２４２が高温となって劣化する場合があった。
以上の問題に対して、本実施形態によれば、円板２４０の代わりに、蛍光体層４２が設けられる基材４３と、基材４３に固定され、基材４３とは別体の放熱部材４４と、が設けられている。そのため、基材４３を軸方向の寸法が比較的大きくなるように製造することで、基材４３に反りが生じることを抑制でき、基材４３に設けられる蛍光体層４２が破損することを抑制できる。
また、基材４３よりも径方向外側に拡がる放熱部材４４によって、基材４３と放熱部材４４との連結体の表面積を大きくできる。そのため、基材４３の外径を小さくしても、蛍光体層４２から十分に熱を放出しやすい。これにより、軸方向の寸法を比較的大きくする基材４３の外径を小さくして軽量化しつつ、蛍光体層４２が高温となって劣化することを抑制できる。
加えて、放熱部材４４には蛍光体層４２が設けられないため、放熱部材４４に反りが生じたとしても、放熱部材４４の反りによっては蛍光体層４２に応力が加えられない。そのため、基材４３と別体である放熱部材４４を軸方向の寸法が比較的小さくなるように製造することができる。これにより、基材４３と放熱部材４４との連結体を軽量化できる。したがって、モーター５０を小型化しやすく、また基材４３および放熱部材４４を回転させやすい。また、モーター５０の駆動電力を低減でき、モーター５０を省電力化できる。
以上により、本実施形態によれば、モーター５０が大型化することを抑制しつつ、蛍光体層４２が劣化および破損することを抑制できる。
また、蛍光体層４２が設けられる箇所は、精度よく平坦に形成されていることが好ましい。ここで、例えば、基材と放熱部材とが単一の部材として製造される場合について考える。この場合、蛍光体層４２が設けられる箇所を精度よく平坦に形成するためには、例えば、基材と放熱部材とからなる単一部材全体を切削加工によって精度よく製造する、あるいは、鋳造等によって製造した単一部材に追加工を施す等を行う必要がある。そのため、単一部材を製造する手間および製造コストが大きくなる場合があった。
これに対して、本実施形態によれば、基材４３と放熱部材４４とが別体に形成されているため、基材４３と放熱部材４４とで成形精度が異なる製造方法を採用できる。これにより、精度よく製造する必要がある部材（基材４３）の大きさを小さくすることができ、基材４３および放熱部材４４を製造する手間および製造コストを低減できる。具体的には、例えば、基材４３のみを切削加工によって精度よく製造することで、蛍光体層４２が設けられる箇所を精度よく平坦に形成することができる。
また、本実施形態によれば、基材４３と放熱部材４４とが別体に形成されているため、基材４３と放熱部材４４とを互いに異なる材質で形成することができる。これにより、各部材ごとに適した材質を選択することができる。
また、本実施形態によれば、基材本体４５の軸方向の寸法Ｔ１は、放熱部材４４の軸方向の寸法Ｔ３よりも大きい。そのため、蛍光体層４２が設けられる基材本体４５の軸方向の寸法Ｔ１を大きくしやすく、基材本体４５の剛性を大きくしやすい。これにより、基材本体４５に反りが生じることを抑制でき、蛍光体層４２が破損することをより抑制できる。
また、本実施形態によれば、放熱部材４４の一部は、基材４３のフランジ部４６と軸方向に重なっている。そのため、放熱部材４４と基材４３との接触面積を大きくしやすい。これにより、蛍光体層４２の熱を、基材４３から放熱部材４４に伝達させやすい。したがって、蛍光体層４２の熱を効率的に放出することができ、蛍光体層４２が高温となって劣化することをより抑制できる。また、放熱部材４４と基材４３との接触面積を大きくできることで、基材４３と放熱部材４４とを安定して固定しやすい。
また、本実施形態によれば、基材４３および放熱部材４４は金属製であるため、蛍光体層４２の熱が、基材４３および放熱部材４４を伝わりやすく、蛍光体層４２の熱をより効率的に放出することができる。
また、本実施形態によれば、放熱部材４４とフランジ部４６とは、放熱グリス６０を介して接触している。そのため、フランジ部４６から放熱部材４４へと放熱グリス６０を介して熱が伝わりやすい。これにより、蛍光体層４２の熱をより効率的に放出することができ、蛍光体層４２が高温となって劣化することをより抑制できる。
なお、本実施形態においては、以下の構成を採用することもできる。
上記説明においては、基材４３と放熱部材４４とはネジ５６によって固定される構成としたが、これに限られない。基材４３と放熱部材４４とは、リベットによって固定されてもよいし、溶接で固定されてもよいし、接着剤によって固定されてもよい。基材４３と放熱部材４４とを接着剤を用いて固定する場合、接着剤の種類は、特に限定されず、光硬化性接着剤であってもよいし、熱硬化性接着剤であってもよい。基材４３と放熱部材４４とを接着剤は、蛍光体層４２を基材４３に固定する接着剤と同様の組成を有する接着剤であってもよいし、異なる組成を有する接着剤であってもよい。
また、フランジ部４６の軸方向の寸法Ｔ２は、放熱部材４４の軸方向の寸法Ｔ３と同じであってもよいし、寸法Ｔ３より小さくてもよい。また、フランジ部４６が設けられていなくてもよい。
また、放熱部材４４は、例えば、フランジ部４６の下面４６ｂに固定されていてもよいし、基材本体４５の下面４５ｂに固定されていてもよいし、基材本体４５の上面４５ａに固定されていてもよい。また、放熱部材４４は、中心軸Ｊを囲む環状であれば、円環状でなくてもよい。放熱部材４４は、例えば、矩形環状であってもよいし、楕円環状であってもよい。
＜第２実施形態＞
第２実施形態は、第１実施形態に対して、基材に穴が形成されている点において異なる。なお、上記実施形態と同様の構成については、適宜同一の符号を付す等により、説明を省略する場合がある。
図４は、波長変換装置１３０の部分を示す断面図である。図４においては、モーター５０の図示を省略している。図４に示すように、波長変換装置１３０は、基材１４３と、反射膜４１と、蛍光体層４２と、放熱部材１４０と、を備える。基材１４３は、基材本体１４５と、フランジ部４６と、を有する。
基材本体１４５には、軸方向に沿って穴１４７が形成されている。穴１４７は、基材本体１４５の上面１４５ａと基材本体１４５の下面１４５ｂとの両方に開口している。すなわち、本実施形態において穴１４７は、基材本体１４５（基材１４３）を軸方向に貫通している。穴１４７は、蛍光体層４２よりも径方向内側に位置している。
軸方向に沿って視た穴１４７の外形は、特に限定されず、円形状であっても、多角形状であってもよい。本実施形態において軸方向に沿って視た穴１４７の外形は、例えば、中心を中心軸Ｊが通る円形状である。穴１４７の形状は、中心軸Ｊ周りの回転対称性を有する形状とすることが好ましい。これは、穴１４７が形成された基材１４３の重心を中心軸Ｊ上に配置しやすく、基材１４３を中心軸Ｊ周り（±θ方向）に安定して回転させることができるためである。
放熱部材１４０は、放熱部材本体１４４と、ヒートシンク１４８と、を有する。放熱部材本体１４４の構成は、第１実施形態の放熱部材４４の構成と同様である。ヒートシンク１４８は、放熱部材本体１４４の下面１４４ｂにおける径方向外縁に固定されている。ヒートシンク１４８は、複数設けられている。図示は省略するが、複数のヒートシンク１４８は、周方向に沿って等間隔に配置されている。本実施形態においてヒートシンク１４８は、放熱部材本体１４４の下面１４４ｂに固定されるベース部１４８ａと、ベース部１４８ａから下方に延びる複数のフィン１４８ｂと、によって構成されている。
本実施形態によれば、基材本体１４５に穴１４７が形成されているため、基材１４３の重量をより小さくできる。そのため、基材１４３を回転させるモーター５０をより小型化しやすく、基材１４３を回転させやすい。また、モーター５０の駆動電力をより低減でき、モーター５０をより省電力化できる。
また、本実施形態によれば、穴１４７は、基材本体１４５の下面１４５ｂに開口している。そのため、モーター５０のシャフト５０ａ、あるいはシャフト５０ａに取り付けられたハブ等を穴１４７に嵌め合わせて、基材１４３をシャフト５０ａに固定する方法を採用できる。これにより、穴１４７を、中心軸Ｊを中心として形成することで、基材１４３をモーター５０へ取り付ける際の基材１４３の位置合わせを簡便にできる。
また、本実施形態によれば、放熱部材１４０は、ヒートシンク１４８を有している。そのため、放熱部材１４０によって、蛍光体層４２の熱をより放出させやすい。
なお、本実施形態においては、以下の構成を採用することもできる。
穴１４７は、基材１４３を軸方向に貫通しなくてもよい。この場合は、穴１４７は、基材本体１４５の上面１４５ａから下方に窪む有底の穴であってもよいし、基材本体１４５の下面１４５ｂから上方に窪む有底の穴であってもよい。例えば、穴１４７が基材本体１４５の下面１４５ｂから上方に窪む有底の穴である場合、穴１４７は、蛍光体層４２と軸方向に重なる位置に形成されていてもよい。
また、穴１４７は、フランジ部４６に形成されてもよい。また、穴１４７の数は、１つに限られず、２つ以上であってもよい。穴１４７が２つ以上形成される場合には、複数の穴１４７は、中心軸Ｊ周りに回転対称性を有するように形成されることが好ましい。これにより、基材１４３を中心軸Ｊ周りに安定して回転させることができる。
また、ヒートシンク１４８は、放熱部材本体１４４の上面１４４ａに固定されていてもよい。
なお、上記の各実施形態において、透過型のプロジェクターに本発明を適用した場合の例について説明したが、本発明は、反射型のプロジェクターにも適用することも可能である。ここで、「透過型」とは、液晶パネル等を含む液晶光変調装置が光を透過するタイプであることを意味する。「反射型」とは、液晶光変調装置が光を反射するタイプであることを意味する。
また、上記の各実施形態では、３つの液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂを備えるプロジェクター１を例示したが、１つの液晶光変調装置でカラー映像を表示するプロジェクター、および４つ以上の液晶光変調装置でカラー映像を表示するプロジェクターに適用することも可能である。また、光変調装置として、デジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）を用いてもよい。また、波長変換素子を、量子ロッドを用いた波長変換素子としてもよい。また、波長変換装置を透過型の波長変換装置としてもよい。
また、上記説明した各構成は、相互に矛盾しない範囲内において、適宜組み合わせることができる。
１…プロジェクター、１０…第１光源（光源）、３０，１３０…波長変換装置、４２…蛍光体層（無機波長変換素子）、４３，１４３…基材、４４，１４０…放熱部材、５０…モーター（回転装置）、５０ａ…シャフト（回転部）、１００…第１照明装置（照明装置）、１４７…穴、４００Ｂ，４００Ｇ，４００Ｒ…液晶光変調装置（光変調装置）、６００…投射光学系、Ｊ…中心軸（所定軸）

Claims (6)

  1. 所定軸周りに回転する回転部を有する回転装置と、
    前記回転装置によって前記所定軸周りに回転する基材と、
    前記基材に設けられた無機波長変換素子と、
    前記基材に固定された放熱部材と、
    を備え、
    前記放熱部材は、前記所定軸を囲む環状であり、前記基材よりも前記所定軸の径方向外側に拡がり、
    前記放熱部材と前記基材とは、別体に形成されていることを特徴とする波長変換装置。
  2. 前記基材の前記所定軸方向の寸法は、前記放熱部材の前記所定軸方向の寸法よりも大きい、請求項１に記載の波長変換装置。
  3. 前記所定軸方向に沿って視た場合、前記基材と前記放熱部材とは、一部において重なる、請求項１または２に記載の波長変換装置。
  4. 前記基材には、前記所定軸方向に沿って穴が形成されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の波長変換装置。
  5. 光源と、
    請求項１から４のいずれか一項に記載の波長変換装置と、
    を備え、
    前記波長変換装置には、前記光源から射出された光が入射され、
    前記波長変換装置は、入射された光を、前記無機波長変換素子によって波長変換し、入射された側と同じ側に射出することを特徴とする照明装置。
  6. 請求項５に記載の照明装置と、
    前記照明装置からの照明光を画像情報に応じて変調することにより画像光を形成する光変調装置と、
    前記画像光を投射する投射光学系と、
    を備えることを特徴とするプロジェクター。
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