JP2018105941A - 発光ホイール - Google Patents
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Abstract
【課題】重量バランスが均一で回転時の振動が抑制されると共に、形成された蛍光体層に対する放熱が良好で励起光による温度上昇が抑制されて蛍光体の励起効率の低下及び蛍光体の劣化による蛍光体寿命の低下が抑制された発光ホイールを提供することにある。【解決手段】発光色が異なる複数種の蛍光体層の夫々を金属基台上に形成して多重構造の発光ホイールを構成し、励起光の照射時に最も発熱量が多く且つ放出光のスペクトルの波長領域が最も広い赤色蛍光体層54を形成した金属基台板51を最下部に配置して優れた放熱効果を得ると共に、放出光の光路中に光カットフィルタ板22を配してスペクトルの波長領域を部分的にカットして赤色光の色純度(刺激純度)を高めた。【選択図】図1
Description
本発明は、発光ホイールに関するものであり、詳しくは、例えば画像や文字情報をスクリーン上に投影するプロジェクタに光波長変換部材として用いられる発光ホイールに関する。
従来、この種の発光ホイールとしては、例えば、特許文献1に開示されたものがある。
開示された発光ホイール(特許文献1においては「光学ホイール」と呼称している)80は、図13にあるように、一部に窓孔を設けた円板形状の金属基材81と前記窓孔を塞ぐように金属基材81に固定された円弧形状の透光性を有する透明基材82とで構成されており、金属基材81の部分は、鏡面加工を施した鏡面上に緑色蛍光体層が所定の幅で部分円環状に敷設されて緑色蛍光発光領域83を形成し、透明基材は拡散処理が施されて金属基材の緑色蛍光体層と同一円上に部分円環状に並設されて拡散透過領域84を形成している。
これにより、励起光照射装置からの出射光(青色レーザ光)が回転する光学ホイールの緑色蛍光体層に照射されている間は、照射光が緑色蛍光体を励起して該緑色蛍光体から発せられた緑色の蛍光が鏡面によって照射光と同一光路を反対方向に向かい、透明基材に照射されている間は、透明基材で散拡して青色拡散光が透過方向に向かう。
そして、光学ホイールからの緑色蛍光からなる緑色波長領域光、青色拡散光からなる青色波長領域光及び赤色光源装置から出射された赤色波長領域光の3つの波長領域光を導光光学系によって夫々の光軸方向を同一光軸上に位置させた後、光源側光学系によって投影側光学系に導いてプロジェクタ画像として投影される。
ところで、上記構成からなる光学ホイールは、照射光で励起された緑色蛍光体から発せられる緑色蛍光からなる緑色波長領域光が、他の青色波長領域光及び赤色波長領域光に比べて波長領域が広く色純度(刺激純度)が低い光学特性を有している。そのため、他の波長領域光との加法混色において、表現できる色(色相)の範囲が狭まるために色の再現性に劣るプロジェクタとなってしまう。
また、円板形状の金属基材の一部に別体に透明基材を取り付けるために円板内における重量バランスが均一ではなくなり、そのために光学ホイールの回転時に振動が生じて光学系が不安定になることによって鮮明な映像が得られない恐れがある。
さらに、緑色蛍光体層にはレーザ光が照射されるため、放熱が不十分であると蛍光体の温度上昇に伴って励起効率が低下して蛍光量が低減すると共に、蛍光体の劣化によって同様に励起効率が低下する。その結果、他の波長領域光との加法混色において混色比が変わるために表現する色が変わる恐れがある。
そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、その目的とするところは、重量バランスが均一で回転時の振動が抑制されると共に、敷設された蛍光体層に対する放熱が良好で励起光による温度上昇が抑制されて蛍光体の励起効率の低下及び蛍光体の劣化による蛍光体寿命の低下が抑制された光学ホイール(発光ホイール)を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明の請求項1に記載された発明は、複数の構成部材からなる多重構造の発光ホイールであって、平面視で回転軸を中心とする同一円周上の周方向に所定の比率の長さで分割配置された互いに蛍光色が異なる複数種の蛍光体層と、前記複数種の蛍光体層の少なくとも1種の蛍光体層からの放出光の光路上に配置されて前記放出光の波長領域の一部をカットする波長カットフィルタと、を有することを特徴とするものである。
また、本発明の請求項2に記載された発明は、請求項1において、励起光を拡散透過する拡散透過部材が平面視で前記分割配置の1つを構成し、前記拡散透過部材は、前記波長カットフィルタと同一形状寸法を有すると共に前記回転軸を挟んで前記波長カットフィルタと対向する反射側の対称位置に配置されていることを特徴とするものである。
また、本発明の請求項3に記載された発明は、請求項1又は請求項2のいずれかにおいて、前記複数種の蛍光体層はいずれも基台上に形成されておりそのうち少なくとも1種の蛍光体層が形成された前記基台が、前記励起光の受光側と反対側に配置されていることを特徴とするものである。
また、本発明の請求項4に記載された発明は、請求項3において、前記複数種の蛍光体層が形成された基台はいずれも金属部材で形成されていることを特徴とするものである。
また、本発明の請求項5に記載された発明は、請求項1〜請求項4のいずれかにおいて、前記波長カットフィルタ及び前記拡散透過部材はいずれもガラス部材で形成されていることを特徴とするものである。
本発明によれば、平面視で回転軸を中心とする同一円周上の周方向に所定の比率の長さで分割配置された互いに蛍光色が異なる複数種の蛍光体層を備えた多重構造の発光ホイールにおいて、複数種の蛍光体層の少なくとも1種の蛍光体層からの放出光の光路上に該放出光の波長領域の一部をカットする波長カットフィルタを設けた。これにより、放出光の波長領域を部分的にカットして色純度(刺激純度)の高い光を得ることができる。
また、複数種の蛍光体層の少なくとも1種の蛍光体層が形成された基台を、励起光の受光側と反対側に配置した。これにより、照射光の照射時の蛍光体層からの発熱が基台の裏面全面を介して効率的に空気中に放散されて蛍光体層の温度上昇が効果的に抑制される。
更に、互いに同一形状寸法及び同一重量の拡散透過部材と波長カットフィルタとを回転軸を挟んで対向する反射側の対称位置に配置した。これにより、重心位置が中心(回転中心)近傍に位置して良好な回転バランスによってブレの少ない出射光を得ることができる。また、良好な回転バランスによってモーターの寿命低下を抑制することができる。
以下、この発明の好適な実施形態を図1〜図12を参照しながら、詳細に説明する(同一部分については同じ符号を付す)。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施形態に限られるものではない。
図1は本発明の第1の実施形態に係る発光ホイールの分解斜視図、図2は平面図、図3は図2のA−A断面図、図4は図2のB−B断面図である。
第1の実施形態の発光ホイールは、複数の構成部材からなる多重構造を有しており、中心位置に回転軸が挿嵌される回転軸挿嵌孔を有する円盤状を呈している。
発光ホイールは平面視において、回転軸挿嵌孔を中心とする同一円周上に夫々の蛍光色が互いに異なる複数種の蛍光体を含有した蛍光体層が形成されており、各蛍光体層は全周360°を所定の比率で分割した複数の分割領域の各領域毎に配置されている。
光源から出射された光(励起光)の照射位置に回転する発光ホイールの各蛍光体層が位置すると、励起光に励起された夫々の蛍光体層から蛍光が放出され、その蛍光が発光ホイールの出射光とし出射される。なお、励起光も発光ホイールの出射光として用いられる。
次に、発光ホイールの構成について詳細に説明する。
発光ホイール1は、上から順に第1構成部材10、第2構成部材20、第3構成部材30、第4構成部材40及び第5構成部材50の5つの構成部材で構成された5重構造からなっている。
第1構成部材10は、基台板と蛍光体層とで構成され、そのうち基台板11は円板状の金属板に対して中心位置に位置する回転軸挿嵌孔12と、回転軸挿嵌孔12を挟んで対向する両側の対称位置に夫々が外側に向かって開く扇状に切り欠いた2つの切欠部(第1切欠部13及び第2切欠部14)と、2つの切欠部に直交する方向の、回転軸挿嵌孔12を挟んで対向する両側の対称位置に夫々が外側に向かって開く扇状の2つの延板部(第1延板部15及び第2延板部16)とを有している。
蛍光体層は、基台板11の第1延板部15の外周縁部及び第2延板部16の外周縁部に、夫々の円弧状の外周円(縁)15a、16aに沿って所定の幅で所定の均一な厚みで形成されており、本実施形態においては、第1延板部15の外周縁部に形成された蛍光体層は励起光に励起されて黄色の蛍光を放出する黄色蛍光体を含有した黄色蛍光体層17であり、第2延板部16の外周縁部に形成された蛍光体層は励起光に励起されて緑色の蛍光を放出する緑色蛍光体を含有した緑色蛍光体層18である。
なお、基台板11の、黄色蛍光体層17及び緑色蛍光体層18が形成された面には、例えばアルミニウム等の反射金属による蒸着処理あるいはメッキ処理が施されて金属反射膜が形成されており、その表面は鏡面反射面となっている。
金属反射膜は、基台板11の全面に形成してもよいし、黄色蛍光体層17及び緑色蛍光体層18の夫々の下部領域のみに部分的に形成してもよい。換言すると、黄色蛍光体層17及び緑色蛍光体層18は鏡面反射面上に形成されている。
第2構成部材20は、第1構成部材10の下方、つまり第1構成部材10の、黄色蛍光体層17及び緑色蛍光体層18が形成された側と反対側に位置している。第2構成部材20は2枚の光学機能板で構成されており、そのうち1枚は、ガラスに例えばSiO2やAl2O3等の光拡散剤を混入した構成からなる拡散透過板21であり、他の1枚はガラスに例えば所定の波長領域の光を吸収する物質を混入した構成からなる光カットフィルタ板22である。
特に、光カットフィルタ板22は、図5に示すように、励起光のスペクトル領域の最も長波長側から励起光で励起された赤色蛍光体層54(後述する)から放出される赤色蛍光のスペクトル領域の短波長側のピーク波長近傍までの波長領域の光をカットする光学特性を有している。
これにより、光カットフィルタ板22による透過光は、赤色蛍光体層54からの赤色蛍光に対して波長領域(換言するとスペクトル半値幅)が狭められて赤色蛍光の色純度(換言すると刺激純度)が高められた赤色光が得られる。
第2構成部材20を構成する拡散透過板21と光カットフィルタ板22とは同一形状寸法及び同一重量を有すると共に所定の幅及び長さの円弧状を呈しており、基台板11の第1切欠部13の全体を下方から覆う位置に拡散透過板21が位置し、同様に基台板11の第2切欠部14の全体を下方から覆う位置に光カットフィルタ板22が位置している。また、拡散透過板21と光カットフィルタ板22とは、基台板11の回転軸挿嵌孔12を挟んで対向する両側の対称位置に位置すると共に、拡散透過板21の外周円(縁)21a及び光カットフィルタ板22の外周円(縁)22aが、基台板11の第1延長部15の外周円(縁)15a及び第2延長部16の外周円(縁)16aと同一円周上に位置している。
第3構成部30は、第2構成部材20を構成する拡散透過板21及び光カットフィルタ板22の下方、つまり拡散透過板21及び光カットフィルタ板22の第1構成部材10と反対側に位置している。
第3構成部30は、円板状の金属板に対して中心位置に位置する回転軸挿嵌孔31と、回転軸挿嵌孔31を挟んで対向する両側の対称位置に所定の幅及び長さの円弧状の2つの窓孔(第1窓孔32及び第2窓孔33)とを有している。
第1窓孔32は、上方に位置する基台板11の第1切欠部13及び拡散透過板21の夫々の下方に位置し、平面視において第1切欠部13全体を包含するような形状寸法を有すると共に拡散透過板21に対して幅、長さともに小さい寸法を有している。
第2窓孔33は、上方に位置する基台板11の第2切欠部14及び光カットフィルタ板22の夫々の下方に位置し、平面視において第2切欠部14全体を包含するような形状寸法を有すると共に光カットフィルタ板22に対して幅、長さともに小さい寸法を有している。
これにより、第2構成部材20を構成する拡散透過板21と光カットフィルタ板22とが、第1構成部材10を構成する基台板11と第3構成部材30とによって挟持されている。
第4構成部材40は、第3構成部材30の下方、つまり第3構成部材30の第2構成部材20を構成する拡散透過板21及び光カットフィルタ板22と反対側に位置している。
第4構成部材40は、金属平板状を有すると共に、上方に位置する第3構成部材30に対して第1窓孔32の外縁部に沿う窓枠32aの部分及び第2窓孔33の外縁部に沿う窓枠33aの部分を切り取った形状(第1切取部42及び第2切取部43)を有している。換言すると、回転軸挿嵌孔41を含んで第3構成部材30の第1窓孔32及び第2窓孔33に直交する方向に略帯状に延びる形状を有している。
第5構成部材50は、第4構成部材40の下方、つまり第4構成部材40の第3構成部材30と反対側に位置している。
第5構成部材50は、第1構成部材10と同様に基台板と蛍光体層とで構成され、そのうち基台板51は円板状の金属板に対して中心位置に位置する回転軸挿嵌孔52と、所定の幅及び長さの円弧状の窓孔53を有し、回転軸挿嵌孔52を挟んで窓孔53と反対側は窓孔53に沿って略径方向に切り取られた形状の切取部55を有している。
第5構成部材50の窓孔53は上方に位置する第3構成部材30の第2窓孔33の下方に位置し、窓孔53の外縁部に沿う窓枠53aの部分が第2窓孔33の外縁部に沿う窓枠33aの部分よりも幅広に形成されると共に長さも窓枠33aの部分以上の長さに形成されている。
蛍光体層は、窓枠53aの部分の第4構成部材40側に所定の均一の厚みで形成されており、本実施形態においては励起光に励起されて赤色の蛍光を放出する赤色蛍光体を含有した赤色蛍光体層54からなっている。
そして、第3構成部材30と第5構成部材50とが第4構成部材40を介して重ねられているが、赤色蛍光体層54の厚みが第4構成部材40の厚みよりも薄く形成されているため赤色蛍光体層54の上面54aと第3構成部材30の下面30aとの間には間隙60が確保されている。このことより、第4構成部材40はスペーサとしての機能を有している。
なお、基台板51の、赤色蛍光体層54が形成された面には、例えばアルミニウム等の反射金属による蒸着処理あるいはメッキ処理が施されて金属反射膜が形成されており、その表面は鏡面反射面となっている。
金属反射膜は、基台板51の全面に形成してもよいし、赤色蛍光体層54の下部領域のみに部分的に形成してもよい。換言すると、赤色蛍光体層54は鏡面反射面上に形成されている。
次に、上述の5つの構成部材を重ね合せて5重構造とした発光ホイールの光学機能について図6〜図10を参照して以下に説明する。
光源から出射した光は集光光学系(図示せず)を経て集光されて所定の固定位置に向けて照射され、その照射光が回転する発光ホイール1に図6に示すような照射軌跡(C)に沿って上方(第1構成部材10を構成する黄色蛍光体層17及び緑色蛍光体層18の側)から照射光される。
そして、照射光(本実施形態においては青色レーザ光)Lの照射位置が平面視で黄色蛍光領域(Y)にある黄色蛍光体層17上にある間は、黄色蛍光体層17に含まれる黄色蛍光体が照射光Lで励起されて黄色の蛍光を放出する。この黄色蛍光は、黄色蛍光体層17が形成された基台板11の第1延板部15の、黄色蛍光体層17の直下の鏡面反射面で反射されて発光ホイール1の、照射光Lの照射方向と反対側の方向(上方)に黄色光LYとして向かう(図7参照)。
次に、発光ホイール1が回転して照射光Lの位置が平面視で赤色蛍光領域(R)にある赤色蛍光体層54上に移ると、照射光Lの照射位置が赤色蛍光体層54上にある間は、第5構成部材50を構成する赤色蛍光体層54の上方に位置する、第1構成部材10を構成する基台板11の第2切欠部14を通過して第2構成部材20を構成する光カットフィルタ板22に照射される。
この光カットフィルタ板22は、上記説明したように照射光Lの青色光を透過する分光特性を有するため、そのまま光カットフィルタ板22を透過してその下方に位置する第3構成部材30の第2窓孔33及びその下方に位置する第4構成部材40の第2切取部43を通過して下方に位置する、第5構成部材50を構成する赤色蛍光体層54に照射され、その照射光Lで赤色蛍光体層54に含まれる赤色蛍光体が励起されて赤色の蛍光を放出する。
この赤色蛍光は、赤色蛍光体層54が形成された第5構成部材50の窓枠53aの、赤色蛍光体層54の直下の鏡面反射面で反射されて照射光Lの照射方向と反対側の方向(上方)に赤色光LRとして向かう。そして、上方に位置する第4構成部材40の第2切取部43及びその上方に位置する第3構成部材30の第2窓孔33を通過して第2構成部材20を構成する光カットフィルタ板22に照射される。
このとき、光カットフィルタ板22に照射される赤色光は、黄色蛍光体層17からの黄色光、緑色蛍光体層18からの緑色光及びレーザ光の青色光に対して波長領域が広いため色純度が低い。そのため、光カットフィルタ板22に照射された赤色光は、光カットフィルタ板22を透過することにより、上記説明したように赤色光のスペクトル領域の短波長側の立ち上が波長から短波長側のピーク波長近傍までの波長領域をカットしてスペクトル半値幅を狭めた波長領域を有する赤色光が生成される。
これにより、黄色光、緑色光及び青色光の夫々とほぼ同等な色純度の赤色光が得られる。
そして、光カットフィルタ板22を透過した赤色光は、光カットフィルタ板22の上方に位置する、第1構成部材10を構成する基台板11の第2切欠部14を通過して発光ホイール1の、照射光Lの照射方向と反対側の方向(上方)に赤色光LRRとして向かう(図8参照)。
次に、発光ホイール1が回転して照射光Lの位置が平面視で緑色蛍光領域(G)にある緑色蛍光体層18上に移ると、照射光Lの照射位置が緑色蛍光体層18上にある間は、緑色蛍光体層18に含まれる緑色蛍光体が照射光Lで励起されて緑色の蛍光を放出する。この緑色蛍光は、緑色蛍光体層18が形成された基台板11の第1延板部15の、緑色蛍光体層18の直下の鏡面反射面で反射されて発光ホイール1の、照射光Lの照射方向と反対側の方向(上方)に緑色光LGとして向かう(図7参照)。
次に、発光ホイール1が回転して照射光Lの位置が平面視で拡散透過領域(B)にある拡散透過板21上に移ると、照射光Lの照射位置が拡散透過板21上にある間は、上方に位置する、第1構成部材10を構成する基台板11の第1切欠部13を通過して第2構成部材20を構成する拡散透過板21に照射され、拡散透過板21を透過して照射光Lの照射方向と同一方向側(下方)に青色の拡散光LBとして向かう。
そして更に、下方に位置する第3構成部材30の第1窓孔32、その下方に位置する第4構成部材40の第1切取部42及び第5構成部材50の切取部55を順次通過して発光ホイール1の下方に向かう(図8参照)。
図9は、照射光が照射された発光ホイール1から出射される黄色光LY、赤色光LRR、緑色光LG及び青色光LBの出射タイミングを示すタイミングチャートである。
発光ホイール1が回転すると発光ホイール1からは、黄色光LY、赤色光LRR、緑色光LG及び青色光LBの順に時分割で出射される。特に、等速回転する発光ホイール1において1回転の周期をT、黄色光LYの出射時間(発光時間)をTY、赤色光LRRの出射時間(発光時間)をTRR、緑色光LGの出射時間(発光時間)をTG、青色光LBの出射時間(発光時間)をTBとする、T=TY+TRR+TG+TBの関係になる。
また、図10に示すように、発光ホイール1が1回転した時の照射光の光路長をD、黄色蛍光体層17上の光路長をDY、赤色蛍光体層54上の光路長をDRR、緑色蛍光体層18上の光路長をDG、拡散透過板21上の光路長をDBとする、D=DY+DRR+DG+DBの関係になる。また、各色光の光路長と出射時間(発光時間)との関係は、DY:DRR:DG:DB=TY:TRR:TG:TBとなる。したがって、各色光の点灯時間の比率を適宜に変えたい場合は、それに対応して各色光の光路長の比率を設定することにより可能となる。
なお、各色光の光路長の比率の設定は、発光ホイール1の黄色蛍光領域(Y)、赤色蛍光領域(R)、緑色蛍光領域(G)及び拡散透過領域(B)の長さの比率を設定することにより可能となる。
発光ホイール1から時分割で出射された各色光は、例えばプロジェクタにおいては、後段の導光光学系(図示せず)によって同一光路上を同一方向に進むように制御され、後段で各色光が夫々タイミングを制御されて照射されることにより求める画像や文字情報をスクリーン上に投影する。
ところで、上述の発光ホイール1は、黄色光、赤色光及び緑色光の3色の光が同一方向に向けて出射し、青色光だけがその反対方向に向けて出射されるが、青色光も他の3色の光と同様に同一方向に向けて出射するようにすることもできる。
それを実現するためには、第2の実施形態として、発光ホイール1を構成する第1構成部材10、第2構成部材20、第3構成部材30、第4構成部材40及び第5構成部材50の5つの構成部材のうち第5構成部材50のみの形状を一部変えればよい。
具体的には図11の分解斜視図に示すように、第5構成部材50に形成されて青色光が通過する部分となっていた切取部55をなくしてこの部分を平板状の平板部56とする基台板51を設け、この平板部56の上面56aに金属反射膜を形成して表面を鏡面反射面とする。
これにより図12に示すように、発光ホイール1が回転して照射光Lの位置が平面視で拡散透過領域(B)にある第2構成部材20を構成する拡散透過板21上に移ると、照射光Lの照射位置が拡散透過板21上にある間は、上方に位置する、第1構成部材10を構成する基台板11の第1切欠部13を通過して第2構成部材20を構成する拡散透過板21に照射され、拡散透過板21を透過して照射光Lの照射方向と同一方向側(下方)に青色の拡散光LBとして向かう。
そして更に、下方に位置する第3構成部材30の第1窓孔32、その下方に位置する第4構成部材40の第1切取部42及びその下方に位置する第5構成部材50の平板部56に照射される。
第5構成部材50の平板部56に照射された青色の拡散光LBは、平板部56の上面56aの鏡面反射面で照射光Lの照射方向と反対方向に向けて反射されてその反射光LBが照射光Lと同一光路を通って他の3色の光と同様に発光ホイール1から上方に向けて出射される。
この場合、入射光Lが第5構成部材50の平板部56で反射されて発光ホイール1から出射するまでの間に第2構成部材20を構成する拡散透過板21を往復2回透過する。そのため、発光ホイール1からの青色拡散光LBの出射光が第1の実施形態の青色拡散光LBに対して拡散度が高くなる。
したがって、第2の実施形態の発光ホイール1からの青色出射を第1の実施形態の青色出射光と同程度の拡散度にするためには、第2の実施形態の拡散透過板21内の光拡散剤の濃度を第1の実施形態の拡散透過板21内の光拡散剤の濃度の二分の一程度に減らす必要がある。
なお、上記第1の実施形態及び第2の実施形態はいずれも、第1構成部材10を構成する基台板11の第1延長部15の外周円(縁)15a及び第2延長部16の外周円(縁)16aと、第2構成部材20を構成する拡散透過板21の外周円(縁)21a及び光カットフィルタ板22の外周円(縁)22aと、第3構成部材30の外周円(縁)30bと、第4構成部材40の外周円(縁)40aと、第5構成部材50を構成する基台板51の外周円(縁)51aと、が夫々の回転軸挿嵌孔12、31、41、52の位置を一にする同一円周上に位置している。
ところで上述の発光ホイール1は、周方向を4つの領域に分割して夫々の領域から異なる色(色相)の光が時分割で出射するようにしたが、必ずしも得られる光の色は4種類に限られるものではなく、適宜に領域の分割数を設定することによりそれに対応した種類の色(色相)の光を得ることができる。
また、上記第1の実施形態及び第2の実施形態はいずれも、各蛍光体層に含まれる蛍光体の励起光として青色レーザ光を用いて該青色レーザ光も発光ホイールの出射光として用いたが、蛍光体の励起光として青色レーザ光の代わりに紫外レーザ光を用いることもできる。その場合は、発光ホイールからの出射光の全てを、発光ホイールに形成された蛍光体層からの蛍光によって得ることになる。
以上説明したように本発明の発光ホイールは、いずれの蛍光体層も金属板の上に形成したため、照射光の照射時の蛍光体層からの発熱が金属板で放熱されて蛍光体層の温度上々が抑制される。その結果、蛍光体の、熱による励起効率の低下が抑えられて十分な蛍光量を確保することができる。同時に、蛍光体層の温度上昇を抑制することにより、蛍光体の劣化が抑えられて蛍光体の長寿命化を図ることができる。
特に、発熱量が大きい赤色蛍光体層を形成した金属板が5重構造の最下部に配置されて裏面が大気(空気)に接している。そのため、赤色蛍光体層の熱が金属板の裏面全面を介して効率的に空気中に放散されて赤色蛍光体層の温度上昇が効果的に抑制される。
また、赤色蛍光体層からの赤色蛍光は、緑色蛍光体層からの緑色蛍光、黄色蛍光体層からの黄色蛍光及び青色レーザ光の夫々に比べて広い波長領域を有する。そのため赤色蛍光体層からの赤色蛍光を光カットフィルタ板を透過させることにより、波長領域を部分的にカットしてスペクトル半値幅を狭めた波長領域を有する赤色光を生成することができる。
これにより、緑色蛍光、黄色蛍光及び青色レーザ光とほぼ同等の波長領域(スペクトル半値幅)を有するものとなってほぼ同等な色純度(刺激純度)の赤色光が得られる。その結果、表現できる色(色相)の範囲を広げることができる。
更に、5重構造からなる円盤状の発光ホイールの5つの構成部材のうち4つの構成部材が中心に対して対称形状に形成されている。そのなかで、特に、重量の重いガラス部材を対称に配置したため重心位置が中心(回転中心)近傍に位置して良好な回転バランスによってブレの少ない出射光を得ることができる。
1… 発光ホイール
10… 第1構成部材
11… 基台板
12… 回転軸挿嵌孔
13… 第1切欠部
14… 第2切欠部
15… 第1延板部
15a… 外周円(縁)
16… 第2延板部
16a… 外周円(縁)
17… 黄色蛍光体層
18… 緑色蛍光体層
20… 第2構成部材
21… 拡散透過板
21a… 外周円(縁)
22… 光カットフィルタ板
22a… 外周円(縁)
30… 第3構成部材
30a… 下面
30b… 外周円(縁)
31… 回転軸挿嵌孔
32… 第1窓孔
32a… 窓枠
33… 第2窓孔
33a… 窓枠
40… 第4構成部材
40a… 外周円(縁)
41… 回転軸挿嵌孔
42… 第1切取部
43… 第2切取部
50… 第5構成部材
51… 基台板
51a… 外周円(縁)
52… 回転軸挿嵌孔
53… 窓孔
53a… 窓枠
54… 赤色蛍光体層
54a… 上面
55… 切取部
56… 平板部
56a… 上面
60… 間隙
10… 第1構成部材
11… 基台板
12… 回転軸挿嵌孔
13… 第1切欠部
14… 第2切欠部
15… 第1延板部
15a… 外周円(縁)
16… 第2延板部
16a… 外周円(縁)
17… 黄色蛍光体層
18… 緑色蛍光体層
20… 第2構成部材
21… 拡散透過板
21a… 外周円(縁)
22… 光カットフィルタ板
22a… 外周円(縁)
30… 第3構成部材
30a… 下面
30b… 外周円(縁)
31… 回転軸挿嵌孔
32… 第1窓孔
32a… 窓枠
33… 第2窓孔
33a… 窓枠
40… 第4構成部材
40a… 外周円(縁)
41… 回転軸挿嵌孔
42… 第1切取部
43… 第2切取部
50… 第5構成部材
51… 基台板
51a… 外周円(縁)
52… 回転軸挿嵌孔
53… 窓孔
53a… 窓枠
54… 赤色蛍光体層
54a… 上面
55… 切取部
56… 平板部
56a… 上面
60… 間隙
Claims (5)
- 複数の構成部材からなる多重構造の発光ホイールであって、
平面視で回転軸を中心とする同一円周上の周方向に所定の比率の長さで分割配置された互いに蛍光色が異なる複数種の蛍光体層と、
前記複数種の蛍光体層の少なくとも1種の蛍光体層からの放出光の光路上に配置されて前記放出光の波長領域の一部をカットする波長カットフィルタと、を有することを特徴とする発光ホイール。 - 励起光を拡散透過する拡散透過部材が平面視で前記分割配置の1つを構成し、前記拡散透過部材は、前記波長カットフィルタと同一形状寸法を有すると共に前記回転軸を挟んで前記波長カットフィルタと対向する反射側の対称位置に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の発光ホイール。
- 前記複数種の蛍光体層はいずれも基台上に形成されておりそのうち少なくとも1種の蛍光体層が形成された前記基台が、前記励起光の受光側と反対側に配置されていることを特徴とする請求項1又は請求項2のいずれかに記載の発光ホイール。
- 前記複数種の蛍光体層が形成された基台はいずれも金属部材で形成されていることを特徴とする請求項3に記載の発光ホイール。
- 前記波長カットフィルタ及び前記拡散透過部材はいずれもガラス部材で形成されていることを特徴とする請求項2〜請求項4のいずれかに記載の発光ホイール。
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JP2016250100A JP2018105941A (ja) | 2016-12-22 | 2016-12-22 | 発光ホイール |
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