JP2019207314A

JP2019207314A - 光学ホイール装置、光源装置及び投影装置

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Publication number: JP2019207314A
Application number: JP2018102304A
Authority: JP
Inventors: 豪彦望月; Takahiko Mochizuki
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2018-05-29
Filing date: 2018-05-29
Publication date: 2019-12-05
Anticipated expiration: 2038-05-29
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Abstract

【課題】蛍光体層の冷却効果が高い光学ホイール装置、光源装置及び投影装置を提供する。【解決手段】光学ホイール装置１００は、一方面側に蛍光体層３１５が配置される第１ホイール３１０と、第１ホイール３１０の他方面側に配置される第２ホイール３２０と、第１ホイール３１０又は第２ホイール３２０に設けられ、回転の中心側に設けられる第１開口部１０４と、第１開口部１０４よりも外周側に設けられる第２開口部１０５ａと、第１ホイール３１０と第２ホイール３２０との間に形成されて、第１開口部１０４と第２開口部１０５ａとを連通する連通路１０５と、第１ホイール３１０及び第２ホイール３２０を回転駆動するモータ１１０と、モータ１１０を駆動制御する駆動制御装置と、を有する。【選択図】図４

Description

本発明は、光源装置と、この光源装置を備える投影装置に関する。

今日、パーソナルコンピュータの画面やビデオ画像、さらにメモリカード等に記憶されている画像データによる画像等をスクリーンに投影する画像投影装置としてのデータプロジェクタが多用されている。このプロジェクタは、光源から出射された光をＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）と呼ばれるマイクロミラー表示素子、又は、液晶板に集光させ、スクリーン上にカラー画像を表示させるものである。

そして、この投影装置であるプロジェクタは、パーソナルコンピュータやＤＶＤプレーヤーなどの映像機器の普及に伴って、業務用プレゼンテーションから家庭用に至るまで、用途が拡大している。このようなプロジェクタにおいて、従来は高輝度の放電ランプを光源とするものが主流であったが、近年、光源として複数のレーザダイオード等の半導体発光素子を用いるとともに、この半導体発光素子を励起光源とする蛍光板を備える投影装置が種々開発されている。

特許文献１には、波長変換素子を有する光学ホイール（回転蛍光板）を備えるプロジェクタが開示されている。

特開２０１７−１９１２８０号公報

特許文献１に開示される光学ホイール（回転蛍光板）では、蛍光体層（波長変換素子）の温度が高くなると発光効率が下がってしまう。したがって、蛍光光の発光効率を上げるためには、蛍光体層の温度を下げる必要があり、高い冷却効果が望まれている。

本発明は、蛍光体層の冷却効果が高い光学ホイール装置、光源装置及び投影装置を提供することを目的とする。

本発明の光学ホイール装置は、一方面側に蛍光体層が配置される第１ホイールと、前記第１ホイールの他方面側に配置される第２ホイールと、前記第１ホイール又は前記第２ホイールに設けられ、回転の中心側に設けられる第１開口部と、前記第１開口部よりも外周側に設けられる第２開口部と、前記第１ホイールと前記第２ホイールとの間に形成されて、前記第１開口部と前記第２開口部とを連通する連通路と、前記第１ホイール及び前記第２ホイールを回転駆動するモータと、前記モータを駆動制御する駆動制御装置と、を有することを特徴とする。

本発明の光源装置は、上述の光学ホイール装置と、前記蛍光体層を励起させる半導体発光素子を備える励起光照射装置と、を有することを特徴とする。

本発明に係る投影装置は、上述の光源装置と、前記光源装置からの光源光が照射され、画像光を形成する表示素子と、前記表示素子から出射された前記画像光をスクリーンに投影する投影側光学系と、前記表示素子と、前記光源装置を制御する投影装置制御部と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、蛍光体層の冷却効果が高い光学ホイール装置、光源装置及び投影装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る投影装置の機能ブロックを示す図である。本発明の実施形態に係る投影装置の内部構造を示す平面模式図である。本発明の実施形態に係る光学ホイール装置の光学ホイールとモータを示す分解斜視図である。本発明の実施形態に係る光学ホイール装置の光学ホイールとモータを示す図であり、（ａ）は励起光の入射側から見た正面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。本発明の実施形態に係る光学ホイールの変形例を示す断面模式図であり、変形例１〜４がそれぞれ（ａ）〜（ｄ）に示される。本発明の実施形態に係る光学ホイールの変形例を示す断面模式図であり、変形例５〜７がそれぞれ（ｅ）〜（ｇ）に示される。

以下、本発明に係る実施形態を図に基づいて説明する。図１は投影装置１０の投影装置制御部の機能回路ブロックを示す図である。投影装置制御部は、制御部３８、入出力インターフェース２２、画像変換部２３、表示エンコーダ２４、表示駆動部２６等から構成される。

この制御部３８は、投影装置１０内の各回路の動作制御を司るものであって、ＣＰＵ、各種セッティング等の動作プログラムを固定的に記憶したＲＯＭ及びワークメモリとして使用されるＲＡＭ等により構成される。

そして、この制御手段により、入出力コネクタ部２１から入力された各種規格の画像信号は、入出力インターフェース２２、システムバス（ＳＢ）を介して画像変換部２３で表示に適した所定のフォーマットの画像信号に統一するように変換された後、表示エンコーダ２４に出力される。

また、表示エンコーダ２４は、入力された画像信号をビデオＲＡＭ２５に展開記憶させた上でこのビデオＲＡＭ２５の記憶内容からビデオ信号を生成して表示駆動部２６に出力する。

表示駆動部２６は、表示素子制御手段として機能するものであり、表示エンコーダ２４から出力された画像信号に対応して適宜フレームレートで空間的光変調素子（ＳＯＭ）である表示素子５１を駆動するものである。

そして、この投影装置１０では、光源装置６０から出射された光線束について光学系を介して表示素子５１に照射することにより、表示素子５１の反射光で光像を形成し、投影側光学系を介して図示しないスクリーンに画像を投影表示する。なお、この投影側光学系の可動レンズ群２３５は、レンズモータ４５によりズーム調整やフォーカス調整のための駆動が行われる。

また、画像圧縮／伸長部３１は、画像信号の輝度信号及び色差信号をＡＤＣＴ及びハフマン符号化等の処理によりデータ圧縮して着脱自在な記録媒体とされるメモリカード３２に順次書き込む記録処理を行う。

さらに、画像圧縮／伸長部３１は、再生モード時にメモリカード３２に記録された画像データを読み出し、一連の動画を構成する個々の画像データを１フレーム単位で伸長し、この画像データを、画像変換部２３を介して表示エンコーダ２４に出力し、メモリカード３２に記憶された画像データに基づいて動画等の表示を可能とする処理を行う。

そして、投影装置１０の筐体に設けられるメインキー及びインジケータ等により構成されるキー／インジケータ部３７の操作信号は、直接に制御部３８に送出され、リモートコントローラからのキー操作信号は、Ｉｒ受信部３５で受信され、Ｉｒ処理部３６で復調されたコード信号が制御部３８に出力される。

なお、制御部３８にはシステムバス（ＳＢ）を介して音声処理部４７が接続されている。この音声処理部４７は、ＰＣＭ音源等の音源回路を備えており、投影モード及び再生モード時には音声データをアナログ化し、スピーカ４８を駆動して拡声放音させる。

また、制御部３８は、光源制御手段としての光源制御回路４１を制御しており、この光源制御回路４１は、画像生成時に要求される所定波長帯域の光が光源装置６０から出射されるように、光源装置６０の赤色光源装置、緑色光源装置及び青色光源装置の発光を個別に制御する。

さらに、制御部３８は、冷却ファン駆動制御回路４３に光源装置６０等に設けた複数の温度センサによる温度検出を行わせ、この温度検出の結果から冷却ファンの回転速度を制御させている。また、制御部３８は、冷却ファン駆動制御回路４３にタイマー等により投影装置１０本体の電源オフ後も冷却ファンの回転を持続させる、あるいは、温度センサによる温度検出の結果によっては投影装置１０本体の電源をオフにする等の制御も行う。

次に、この投影装置１０の内部構造について述べる。図２は、投影装置１０の内部構造を示す平面模式図である。ここで、投影装置１０の筐体は、略箱状に形成されて、上面及び下面と、正面パネル１２、背面パネル１３、右側パネル１４及び左側パネル１５を備える。なお、以下の説明においては、投影装置１０における左右とは投影方向に対しての左右方向を示し、前後とは投影装置１０のスクリーン側方向及び光線束の進行方向に対しての前後方向を示す。

投影装置１０は、右側パネル１４の近傍に制御回路基板２４１を備えている。この制御回路基板２４１は、電源回路ブロックや光源制御ブロック等を備えている。また、投影装置１０は、制御回路基板２４１の側方、つまり、投影装置１０筐体の略中央部分に光源装置６０を備えている。さらに、投影装置１０には、光源装置６０と左側パネル１５との間に、光源側光学系１７０や投影側光学系２２０が配置されている。

光源装置６０は、青色波長帯域光の光源であって励起光源である励起光照射装置７０と、赤色波長帯域光の光源である赤色光源装置１２０と、緑色波長帯域光の光源である緑色光源装置８０と、を備える。緑色光源装置８０は、励起光照射装置７０と光学ホイール装置１００により構成される。また、光源装置６０には、青色波長帯域光、緑色波長帯域光、赤色波長帯域光を導光する導光光学系１４０が配置されている。導光光学系１４０は、各色光源装置７０，８０，１２０から出射される各色波長帯域光を、ライトトンネル１７５の入射口に集光する。

励起光照射装置７０は、投影装置１０筐体の左右方向における略中央部分であって背面パネル１３近傍に配置される。また、励起光照射装置７０は、青色レーザダイオード７１から成る光源群、反射ミラー群７５、集光レンズ７８、ヒートシンク８１等を備える。光源群は、背面パネル１３と光軸が平行になるよう配置された複数の半導体発光素子である青色レーザダイオード７１から成る。反射ミラー群７５は、各青色レーザダイオード７１からの出射光の光軸を正面パネル１２方向に９０度変換する。集光レンズ７８は、反射ミラー群７５で反射した各青色レーザダイオード７１からの出射光を集光する。また、ヒートシンク８１は、青色レーザダイオード７１と右側パネル１４との間に配置される。

光源群は、複数の半導体発光素子である青色レーザダイオード７１がマトリクス状に配列されて成る。また、各青色レーザダイオード７１の光軸上には、各青色レーザダイオード７１からの出射光の指向性を高めるように各々平行光に変換するコリメータレンズ７３が夫々配置されている。また、反射ミラー群７５は、複数の反射ミラーが階段状に配列されてミラー基板７６と一体化されて位置調整を行って形成され、青色レーザダイオード７１から出射される光線束の断面積を一方向に縮小して集光レンズ７８に出射する。

ヒートシンク８１と背面パネル１３との間には冷却ファン２６１が配置されており、この冷却ファン２６１とヒートシンク８１とによって青色レーザダイオード７１が冷却される。さらに、反射ミラー群７５と背面パネル１３との間にも冷却ファン２６１が配置されており、この冷却ファン２６１によって反射ミラー群７５や集光レンズ７８が冷却される。

赤色光源装置１２０は、青色レーザダイオード７１と光軸が平行となるように配置された赤色光源１２１と、赤色光源１２１からの出射光を集光する集光レンズ群１２５と、が備えられる。この赤色光源１２１は、赤色波長帯域の光を発する半導体発光素子である赤色発光ダイオードである。そして、赤色光源装置１２０は、赤色光源装置１２０が出射する赤色波長帯域光の光軸が励起光照射装置７０から出射される青色波長帯域光の光軸と、光学ホイール１０１から出射される緑色波長帯域光の光軸が交差するように配置されている。さらに、赤色光源装置１２０は、赤色光源１２１の右側パネル１４側に配置されるヒートシンク１３０を備える。ヒートシンク１３０と正面パネル１２との間には冷却ファン２６１が配置されており、この冷却ファン２６１及びヒートシンク１３０によって赤色光源１２１が冷却される。

緑色光源装置８０を構成する光学ホイール装置１００は、励起光照射装置７０から出射される励起光の光路上であって、正面パネル１２の近傍に配置される。光学ホイール装置１００は、正面パネル１２と平行となるように、つまり、励起光照射装置７０からの出射光の光軸と直交するように配置された光学ホイール１０１と、この光学ホイール１０１を回転駆動するモータ１１０と、このモータ１１０を駆動制御する図示しない駆動制御装置と、励起光照射装置７０から出射される励起光の光線束を光学ホイール１０１に集光するとともに光学ホイール１０１から背面パネル１３方向に出射される光線束を集光する集光レンズ群１１１と、光学ホイール１０１から正面パネル１２方向に出射される光線束を集光する集光レンズ１１５と、を備える。なお、駆動制御装置は、前述の光源制御回路４１により制御される。また、モータ１１０と正面パネル１２との間には冷却ファン２６１が配置されており、この冷却ファン２６１によって光学ホイール装置１００等が冷却される。光学ホイール装置１００の光学ホイール１０１については、詳細を後述する。

そして、導光光学系１４０は、赤色、緑色、青色波長帯域の光線束を集光させる集光レンズや、各色波長帯域の光線束の光軸を変換して同一の光軸とさせる反射ミラー、ダイクロイックミラー等からなる。具体的には、導光光学系１４０には、励起光照射装置７０から出射される青色波長帯域光及び光学ホイール１０１から出射される緑色波長帯域光と、赤色光源装置１２０から出射される赤色波長帯域光とが交差する位置に、青色及び赤色波長帯域光を共に透過し、緑色波長帯域光を反射してこの緑色波長帯域光の光軸を左側パネル１５方向に９０度変換する第一ダイクロイックミラー１４１が配置されている。

また、光学ホイール１０１を透過又は拡散透過した青色波長帯域光の光軸上、つまり、集光レンズ１１５と正面パネル１２との間には、青色波長帯域光を反射してこの青色光の光軸を左側パネル１５方向に９０度変換する第一反射ミラー１４３が配置されている。第一反射ミラー１４３における左側パネル１５側には、集光レンズ１４６が配置され、さらにこの集光レンズ１４６の左側パネル１５側には、第二反射ミラー１４５が配置されている。第二反射ミラー１４５の背面パネル１３側には、集光レンズ１４７が配置されている。第二反射ミラー１４５は、第一反射ミラー１４３により反射され、集光レンズ１４６を介して入射される青色波長帯域光の光軸を背面パネル１３側に９０度変換する。

また、第一ダイクロイックミラー１４１の左側パネル１５側には、集光レンズ１４９が配置されている。さらに、集光レンズ１４９の左側パネル１５側であって、集光レンズ１４７の背面パネル１３側には、第二ダイクロイックミラー１４８が配置されている。第二ダイクロイックミラー１４８は、赤色波長帯域光及び緑色波長帯域光を反射して背面パネル１３側に９０度光軸を変換し、青色波長帯域光を透過させる。

第一ダイクロイックミラー１４１を透過した赤色波長帯域光の光軸と、この赤色波長帯域光の光軸と一致するように第一ダイクロイックミラー１４１により反射された緑色波長帯域光の光軸は、集光レンズ１４９に入射する。そして、集光レンズ１４９を透過した赤色及び緑色波長帯域光は、第二ダイクロイックミラー１４８により反射され、光源側光学系１７０の集光レンズ１７３を介してライトトンネル１７５の入射口に集光される。一方、集光レンズ１４７を透過した青色波長帯域光は、第二ダイクロイックミラー１４８を透過して、集光レンズ１７３を介してライトトンネル１７５の入射口に集光される。

光源側光学系１７０は、集光レンズ１７３，ライトトンネル１７５，集光レンズ１７８，光軸変換ミラー１８１，集光レンズ１８３，照射ミラー１８５，コンデンサレンズ１９５により構成されている。なお、コンデンサレンズ１９５は、コンデンサレンズ１９５の背面パネル１３側に配置される表示素子５１から出射された画像光を投影側光学系２２０に向けて出射するので、投影側光学系２２０の一部ともされている。

ライトトンネル１７５の近傍には、ライトトンネル１７５の入射口に光源光を集光する集光レンズ１７３が配置されている。よって、赤色波長帯域光、緑色波長帯域光及び青色波長帯域光は、集光レンズ１７３により集光され、ライトトンネル１７５に入射される。ライトトンネル１７５に入射された光線束は、ライトトンネル１７５により均一な強度分布の光線束とされる。

ライトトンネル１７５の背面パネル１３側の光軸上には、集光レンズ１７８を介して、光軸変換ミラー１８１が配置されている。ライトトンネル１７５の出射口から出射した光線束は、集光レンズ１７８で集光された後、光軸変換ミラー１８１により、左側パネル１５側に光軸を変換される。

光軸変換ミラー１８１で反射した光線束は、集光レンズ１８３により集光された後、照射ミラー１８５により、コンデンサレンズ１９５を介して表示素子５１に所定の角度で照射される。なお、ＤＭＤとされる表示素子５１は、背面パネル１３側にヒートシンク１９０が設けられ、このヒートシンク１９０により表示素子５１は冷却される。

光源側光学系１７０により表示素子５１の画像形成面に照射された光源光である光線束は、表示素子５１の画像形成面で反射され、投影光として投影側光学系２２０を介してスクリーンに投影される。ここで、投影側光学系２２０は、コンデンサレンズ１９５，可動レンズ群２３５，固定レンズ群２２５により構成されている。可動レンズ群２３５は、レンズモータにより移動可能に形成される。そして、可動レンズ群２３５及び固定レンズ群２２５は、固定鏡筒に内蔵される。よって、可動レンズ群２３５を備える固定鏡筒は、可変焦点型レンズとされ、ズーム調節やフォーカス調節が可能に形成される。

このように投影装置１０を構成することで、光学ホイール１０１を回転させるとともに励起光照射装置７０及び赤色光源装置１２０から異なるタイミングで光を出射すると、赤色、緑色及び青色の各波長帯域光が導光光学系１４０を介して集光レンズ１７３及びライトトンネル１７５に順次入射され、さらに光源側光学系１７０を介して表示素子５１に入射されるため、投影装置１０の表示素子５１であるＤＭＤがデータに応じて各色の光を時分割表示することにより、スクリーンにカラー画像を投影することができる。

次に、光学ホイール装置１００の光学ホイール１０１について詳述する。図３は、光学ホイール装置１００における光学ホイール１０１の一部分解斜視図である。光学ホイール１０１は、第１ホイール３１０と、第２ホイール３２０と、第３ホイール３３０と、バランスホイール３４０と、を備えて、略円板状に形成される。第１ホイール３１０一方面側（正面側）に蛍光体層３１５が配置される。また、第２ホイール３２０は、第１ホイール３１０の他方面側（背面側）に配置され、第１ホイール３１０と第２ホイール３２０との間に第３ホイール３３０が挟まれる。

第３ホイール３３０は、略円板状に形成される。第３ホイール３３０は、円形の貫通孔とされる取付孔部３３１が中心に形成される。この取付孔部３３１がモータ１１０のモータ軸３６１に取付けられる。第３ホイール３３０の外周部には、円弧状の孔部３３２が形成される。孔部３３２には、表面をサンドブラスト等で微細凹凸を施した透明基材を円弧状に形成した拡散透過部材３００が配置される。なお、拡散透過部材３００は、後述する第２ホイール３２０の切欠部３２２ａの両端縁部と、第１ホイール３１０の切欠部３１２の両端縁部と、により、拡散透過部材３００（第３ホイール３３０）の背面側及び正面側から拡散透過部材３００の両端部が挟持され、第３ホイール３３０に固定される。また、第３ホイール３３０は、略放射状の円弧状に３本ずつ対向する円弧切欠き３３３ａ，３３３ｂが形成される。各円弧切欠き３３３ａ，３３３ｂは、光学ホイール１０１の回転方向Ｄ１に向かって凸となる凸円弧状に形成される。円弧切欠き３３３ａ，３３３ｂがそれぞれ同形状に対向して形成されることにより、第３ホイール３３０の回転バランスが保たれる。

第２ホイール３２０は、略円板状に形成されて、中心に円形の貫通孔とされる取付孔部３２１が形成される。第２ホイール３２０の取付孔部３２１は、第３ホイール３３０の取付孔部３３１と同様に、モータ軸３６１に取付けられる。また、第２ホイール３２０の外周部には、該外周部の円弧状に沿って一部切り取るように２つの切欠部３２２ａ，３２２ｂが対向して形成される。また、取付孔部３２１の外周側近傍には、貫通する丸孔とされる３個の丸孔３２３ａ，３２３ｂが形成される。丸孔３２３ａ，３２３ｂは、後述する第１開口部１０４とされる。切欠部３２２ａ，３２２ｂ及び丸孔３２３ａ，３２３ｂは、それぞれ位相を１８０度異ならせて配置される。従って、第２ホイール３２０においても、切欠部３２２ａ，３２２ｂや丸孔３２３ａ，３２３ｂが対向して設けられて、第２ホイール３２０の回転バランスが保たれる。

第１ホイール３１０は、略円板状に形成されて、中心に円形の貫通孔とされる取付孔部３１１が形成される。第１ホイール３１０の取付孔部３１１は、第３ホイール３３０の取付孔部３３１や第２ホイール３２０の取付孔部３２１と同様に、モータ軸３６１に取付けられる。第１ホイール３１０の外周部には、該外周部の円弧状に沿って一部切り取るように切欠部３１２が形成される。そして、第１ホイール３１０の外周部には、該切欠部３１２と並設するように、蛍光体層３１５がＣ環状に形成される。また、取付孔部３１１と蛍光体層３１５との間における切欠部３１２と対向する位置には、開口部３１３が形成される。切欠部３１２と開口部３１３とにより、第１ホイール３１０の回転バランスが保たれる。

バランスホイール３４０は、略円板状に形成されて、中心に円形の貫通孔とされる取付孔部３４１が形成される。第１ホイール３１０の正面側に配置されるバランスホイール３４０の取付孔部３４１がモータ軸３６１に固定される。すなわち、モータ１１０側から、第２ホイール３２０、第３ホイール３３０、第１ホイール３１０、バランスホイール３４０の順で積層され、モータ軸３６１に固定される。

光学ホイール１０１は、図４（ａ）に示すように、第１ホイール３１０の切欠部３１２から拡散透過部材３００が露出する。従って、蛍光体層３１５と拡散透過部材３００は周方向に連続して並設される。ここで、蛍光体層３１５は、図２の励起光照射装置７０から集光レンズ群１１１を介した出射光を励起光として受けて緑色波長帯域の蛍光を出射する蛍光発光領域である。そして、拡散透過部材３００が切欠部３１２から露出する領域は、励起光照射装置７０からの出射光を拡散透過する拡散透過領域である。

第１ホイール３１０の基材は銅やアルミニウム等から成る金属基材であって、この基材の励起光照射装置７０側である表面はミラー加工されている。そして、このミラー加工された表面に緑色蛍光体の蛍光体層３１５が敷設されて蛍光発光領域が形成される。

蛍光体層３１５は、励起光照射装置７０からの励起光としての青色波長帯域光が照射されると、蛍光体層３１５における緑色蛍光体が励起され、緑色蛍光体から全方位に緑色波長帯域光を出射する。蛍光発光された光線束は、背面パネル１３側へ出射され、集光レンズ群１１１に入射する。一方、光学ホイール１０１における入射光を透過又は拡散透過する拡散透過領域に入射された励起光照射装置７０からの青色波長帯域光は、光学ホイール１０１を透過又は拡散透過され、光学ホイール１０１の背面側（換言すれば、正面パネル１２側）に配置された集光レンズ１１５に入射する。

また、光学ホイール１０１は、第３ホイール３３０の各円弧切欠き３３３ａ，３３３ｂの円弧状の基端部と、第２ホイール３２０の各丸孔３２３ａ，３２３ｂが正面視において一致する。本実施形態では、丸孔３２３ａ，３２３ｂの直径と円弧切欠き３３３ａ，３３３ｂの幅が略同寸法とされている。そして、図４（ｂ）に示すように、円弧切欠き３３３ａ，３３３ｂは、第１ホイール３１０と第２ホイール３２０との間に連通路１０５とされる空間を形成する。そして、連通路１０５の端部は、第１ホイール３１０と第２ホイール３２０との間の第３ホイール３３０の外周側面上において開口して、第１開口部１０４とされる丸孔３２３ａ，３２３ｂよりも外周側に形成される第２開口部１０５ａとされる。このようにして、連通路１０５は、外気に対して開口する第２開口部１０５ａを備えて、第１開口部１０４と外気とを連通する。

光学ホイール１０１は、モータ１１０により図４（ａ）に示す回転方向Ｄ１に回転する。そして、光学ホイール１０１が回転すると、連通する第１開口部１０４、連通路１０５、第２開口部１０５ａは、光学ホイール１０１の最外周で開口する第２開口部１０５ａで負圧が発生する。すると、図４（ｂ）における矢印ＡＦで示すように、第１開口部１０４から流入して連通路１０５を通って第２開口部１０５ａから排出される空気の流れが発生する。このようにして、光学ホイール１０１の内部である第１ホイール３１０と第２ホイール３２０との間の連通路１０５に空気の流れが発生することにより、第１ホイール３１０や蛍光体層３１５を冷却することができる。更に、モータ１１０側の近傍に第１開口部１０４が形成されることにより、モータ１１０も冷却される。

また、連通路１０５は、第２開口部１０５ａの部分において、回転方向Ｄ１に対して凸円弧状とされる円弧切欠き３３３ａ，３３３ｂにより形成されることで、光学ホイール１０１の回転による空気の巻き込みが生じ難い形状とすることができるので、第２開口部１０５ａからの空気の排出がスムーズに行われる。

次に、図５（ａ）〜（ｄ）及び図６（ｅ）〜（ｇ）に本実施形態の変形例１〜７を示す。なお、図５（ａ）〜（ｄ）及び図６（ｅ）〜（ｇ）では、モータ軸３６１（光学ホイール１０１）の軸中心ＣＬに対する半断面を示している。

（変形例１）
図５（ａ）で示す変形例１における光学ホイール１０１Ａは、一方面側に蛍光体層３１５が敷設される第１ホイール３１０Ａと、第１ホイール３１０Ａの他方面側に配置される第２ホイール３２０Ａと、を備える。このように、第１ホイール３１０Ａと第２ホイール３２０Ａとの２枚構成とされたものは、主に蛍光体層３１５が円環状（全周）に形成される場合に適用することができる。（その場合は、図２に示す内部構造とは異なり、励起光照射装置７０とは別の青色の半導体発光素子を併せ持つ構造となる。）そして、第２ホイール３２０Ａには、第１開口部１０４Ａが形成され、連通路１０５Ａの第２開口部１０５Ａａは光学ホイール１０１Ａ（第１ホイール３１０Ａ及び第２ホイール３２０Ａ）の外周側面上に形成される。ここで、連通路１０５Ａは、例えば第１ホイール３１０Ａの他方面側に放射状のスリットが形成されて、第２ホイール３２０Ａと組み合わされて形成される。

（変形例２）
図５（ｂ）で示す変形例２における光学ホイール１０１Ｂは、一方面側に蛍光体層３１５が敷設される第１ホイール３１０Ｂと、第１ホイール３１０Ｂの他方面側に配置される第２ホイール３２０Ｂを備える。そして、第２ホイール３２０Ｂには、第１開口部１０４Ｂと、連通路１０５Ｂの第２開口部１０５Ｂａが形成される。第２開口部１０５Ｂａは、第１開口部１０４Ｂよりも外周側に形成される。

（変形例３）
図５（ｃ）で示す変形例３における光学ホイール１０１Ｃは、一方面側に蛍光体層３１５が敷設される第１ホイール３１０Ｃと、第１ホイール３１０Ｃの他方面側に配置される第２ホイール３２０Ｃと、を備える。そして、第２ホイール３２０Ｃには、第１開口部１０４Ｃが形成され、連通路１０５Ｃの第２開口部１０５Ｃａは第１ホイール３１０Ｃに形成される。第２開口部１０４Ｃａは第１開口部１０４Ｃよりも外周側に形成される。

（変形例４）
図５（ｄ）で示す変形例４における光学ホイール１０１Ｄは、モータ１１０側に蛍光体層３１５が配置される。この場合においても、第１ホイール３１０Ｄの一方面側に蛍光体層３１５が敷設され、第１ホイール３１０Ｄの他方面側に第２ホイール３２０Ｄが配置される。そして、第１ホイール３１０Ｄには第１開口部１０４Ｄが形成される。そして、第２開口部１０５Ｄａを備える連通路１０５Ｄにより、第１開口部１０４Ｄは外気と連通される。第２開口部１０５Ｄａは、第１開口部１０４Ｄよりも外周側に形成される。

（変形例５）
図６（ｅ）で示す変形例５における光学ホイール１０１Ｅは、一方面側に蛍光体層３１５が敷設される第１ホイール３１０Ｅと、第１ホイール３１０Ｅの他方面側に配置される第２ホイール３２０Ｅと、を備える。そして、第１ホイール３１０Ｅには、第１開口部１０４Ｅが形成され、連通路１０５Ｅの第２開口部１０５Ｅａは第２ホイール３２０Ｅに形成される。第２開口部１０５Ｅａは、第１開口部１０４Ｅよりも外周側に形成される。

（変形例６）
図６（ｆ）で示す変形例６における光学ホイール１０１Ｆは、一方面側に蛍光体層３１５が敷設される第１ホイール３１０Ｆと、第１ホイール３１０Ｆの他方面側に配置される第２ホイール３２０Ｆと、を備える。そして、第１ホイール３１０Ｆには、第１開口部１０４Ｆが形成され、連通路１０５Ｆの第２開口部１０５Ｆａは第１ホイール３１０Ｆに形成される。第２開口部１０５Ｆａは、第１開口部１０４Ｆよりも外周側に形成される。

（変形例７）
図６（ｇ）で示す変形例７における光学ホイール１０１Ｇは、一方面側に蛍光体層３１５が敷設される第１ホイール３１０Ｇと、第１ホイール３１０Ｇの他方面側に配置される第２ホイール３２０Ｇと、を備える。そして、第１ホイール３１０Ｇには、第１開口部１０４Ｇが形成され、連通路１０５Ｇの第２開口部１０５Ｇａは光学ホイール１０１Ｇ（第１ホイール３１０Ｇ及び第２ホイール３２０Ｇ）の外周側面上に形成される。第２開口部１０５Ｇａは、第１開口部１０４Ｇよりも外周側に形成される。

以上、本発明の実施形態によれば、光学ホイール装置１００の光学ホイール１０１，１０１Ａ〜１０１Ｇは、一方面側に蛍光体層３１５が配置される第１ホイール３１０，３１０Ａ〜３１０Ｇと、第１ホイール３１０，３１０Ａ〜３１０Ｇの他方面側に配置される第２ホイール３２０，３２０Ａ〜３２０Ｇと、第１ホイール３１０，３１０Ａ〜３１０Ｇ又は第２ホイール３２０，３２０Ａ〜３２０Ｇに設けられ、回転の中心側に設けられる第１開口部１０４，１０４Ａ〜１０４Ｇと、第１開口部１０４，１０４Ａ〜１０４Ｇよりも外周側に設けられる第２開口部１０５ａ，１０５Ａａ〜１０５Ｇａと、第１ホイール３１０，３１０Ａ〜３１０Ｇと第２ホイール３２０，３２０Ａ〜３２０Ｇとの間に形成されて、第１開口部１０４，１０４Ａ〜１０４Ｇと第２開口部１０５ａ，１０５Ａａ〜１０５Ｇａとを連通する連通路１０５，１０５Ａ〜１０５Ｇと、を備える。

これにより、蛍光体層３１５が配置される光学ホイール１０１，１０１Ａ〜１０１Ｇの内部の連通路１０５，１０５Ａ〜１０５Ｇにおいて、光学ホイール１０１，１０１Ａ〜１０１Ｇの回転により第１開口部１０４，１０４Ａ〜１０４Ｇから連通路１０５，１０５Ａ〜１０５Ｇに空気が流通されるので、効果的に蛍光体層３１５を冷却することができる。

また、第２開口部１０５ａ，１０５Ａａ，１０５Ｄａ，１０５Ｇａは、第１ホイール３１０，３１０Ａ，３１０Ｄ、３１０Ｇと第２ホイール３２０，３２０Ａ，３２０Ｄ，３２０Ｇとの間の外周側面上に形成される。これにより、光学ホイール１０１，１０１Ａ，１０１Ｇの遠心方向に第２開口部１０５ａ，１０５Ａａ，１０５Ｄａ，１０５Ｇａが開口されるので、第２開口部１０５ａ，１０５Ａａ，１０５Ｄａ，１０５Ｇａにおける負圧が大きくなり、第１開口部１０４，１０４Ａ，１０４Ｄ，１０４Ｇから流入して連通路１０５，１０５Ａ，１０５Ｄ，１０５Ｇを流通して排出される空気の流通量を増やすことができる。

また、第２開口部１０５Ｂａ，１０５Ｃａ，１０５Ｅａ，１０５Ｆａは、第１ホイール３１０Ｂ，３１０Ｃ，３１０Ｅ，３１０Ｆ又は第２ホイール３２０Ｂ，３２０Ｃ，３２０Ｅ，３２０Ｆに形成される。これにより、第２開口部１０５Ｂａ，１０５Ｃａ，１０５Ｅａ，１０５Ｆａの大きさを、例えば、第１開口部１０４Ｂ，１０４Ｃ，１０４Ｅ，１０４Ｆの大きさと同じにすることが容易にでき、効率よく空気を流通させることができる。

また、第１開口部１０４，１０４Ａ〜１０４Ｇは複数備えられて、各第１開口部１０４，１０４Ａ〜１０４Ｇに対してそれぞれ連通路１０５，１０５Ａ〜１０５Ｇが形成される。これにより、光学ホイール１０１，１０１Ａ〜１０１Ｇの内部で流通する空気の流通量を増やすことができるので、更に効果的に蛍光体層３１５を冷却することができる。

また、連通路１０５は、円弧状に形成される。これにより、連通路１０５の端部に形成される第２開口部１０５ａで空気の巻き込みを低減して、第２開口部１０５ａにおける負圧の発生を効率よく行うことができる。

また、第１開口部１０４，１０４Ａ〜１０４Ｄは、モータ１１０側に設けられる。これにより、第１開口部１０４，１０４Ａ〜１０４Ｄはモータ１１０近傍に配置されるので、第１開口部１０４，１０４Ａ〜１０４Ｄから連通路１０５，１０５Ａ〜１０５Ｄの空気の流通は、モータ１１０の冷却にも寄与することができる。

また、第３ホイール３３０に拡散透過部材３００が配置されて第１ホイール３１０と第２ホイール３２０で拡散透過部材３００を挟持する３枚構造の光学ホイール１０１についても第１開口部１０４や連通路１０５を形成することができる。
また、３枚構造の光学ホイール１０１においても、蛍光体層３１５を円環状（全周）に形成してもよい。

また、投影装置１０は、上記光学ホイール装置１００を備える光源装置６０を有する。これにより、蛍光体層３１５の冷却効果が高い光源装置６０及び投影装置１０を提供することができる。

また、以上説明した実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

以下に、本願出願の最初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］一方面側に蛍光体層が配置される第１ホイールと、
前記第１ホイールの他方面側に配置される第２ホイールと、
前記第１ホイール又は前記第２ホイールに設けられ、回転の中心側に設けられる第１開口部と、
前記第１開口部よりも外周側に設けられる第２開口部と、
前記第１ホイールと前記第２ホイールとの間に形成されて、前記第１開口部と前記第２開口部とを連通する連通路と、
前記第１ホイール及び前記第２ホイールを回転駆動するモータと、
前記モータを駆動制御する駆動制御装置と、
を有することを特徴とする光学ホイール装置。
［２］前記第２開口部は、前記第１ホイールと前記第２ホイールとの間の外周側面上に形成されることを特徴とする前記［１］に記載の光学ホイール装置。
［３］前記第２開口部は、前記第１ホイール又は前記第２ホイールに形成されることを特徴とする前記［１］に記載の光学ホイール装置。
［４］前記第１開口部と前記第２開口部とは複数対応して備えられて、各前記第１開口部と前記第２開口部に対してそれぞれ前記連通路が形成されることを特徴とする前記［１］乃至前記［３］の何れかに記載の光学ホイール装置。
［５］前記連通路は、円弧状に形成されることを特徴とする前記［１］乃至前記［４］の何れかに記載の光学ホイール装置。
［６］前記第１開口部は前記モータ側に設けられることを特徴とする前記［１］乃至前記［５］の何れかに記載の光学ホイール装置。
［７］前記［１］乃至前記［６］の何れかに記載の光学ホイール装置と、
前記蛍光体層を励起させる半導体発光素子を備える励起光照射装置と、
を有することを特徴とする光源装置。
［８］前記［７］に記載の光源装置と、
前記光源装置からの光源光が照射され、画像光を形成する表示素子と、
前記表示素子から出射された前記画像光をスクリーンに投影する投影側光学系と、
前記表示素子と、前記光源装置を制御する投影装置制御部と、
を有することを特徴とする投影装置。

１０投影装置１２正面パネル
１３背面パネル１４右側パネル
１５左側パネル２１入出力コネクタ部
２２入出力インターフェース２３画像変換部
２４表示エンコーダ２５ビデオＲＡＭ
２６表示駆動部３１画像圧縮／伸長部
３２メモリカード３５Ｉｒ受信部
３６Ｉｒ処理部３７キー／インジケータ部
３８制御部４１光源制御回路
４３冷却ファン駆動制御回路４５レンズモータ
４７音声処理部４８スピーカ
５１表示素子６０光源装置
７０励起光照射装置７１青色レーザダイオード
７３コリメータレンズ７５反射ミラー群
７６ミラー基板７８集光レンズ
８０緑色光源装置８１ヒートシンク
１００光学ホイール装置
１０１光学ホイール１０１Ａ〜Ｇ光学ホイール
１０４第１開口部１０４Ａ〜Ｇ第１開口部
１０５連通路１０５Ａ〜Ｇ連通路
１０５ａ第２開口部１０５Ａａ〜Ｇａ第２開口部
１１０モータ１１１集光レンズ群
１１５集光レンズ１２０赤色光源装置
１２１赤色光源１２５集光レンズ群
１３０ヒートシンク１４０導光光学系
１４１第一ダイクロイックミラー１４３第一反射ミラー
１４５第二反射ミラー１４６集光レンズ
１４７集光レンズ１４８第二ダイクロイックミラー
１４９集光レンズ１７０光源側光学系
１７３集光レンズ１７５ライトトンネル
１７８集光レンズ１８１光軸変換ミラー
１８３集光レンズ１８５照射ミラー
１９０ヒートシンク１９５コンデンサレンズ
２２０投影側光学系２２５固定レンズ群
２３５可動レンズ群２４１制御回路基板
２６１冷却ファン３００拡散透過部材
３１０第１ホイール３１０Ａ〜Ｇ第１ホイール
３１１取付孔部３１２切欠部
３１３開口部
３１５蛍光体層
３２０第２ホイール３２０Ａ〜Ｇ第２ホイール
３２１取付孔部
３２２ａ切欠部３２２ｂ切欠部
３２３ａ丸孔３２３ｂ丸孔
３３０第３ホイール３３１取付孔部
３３２孔部
３３３ａ円弧切欠き３３３ｂ円弧切欠き
３４０バランスホイール
３４１取付孔部３６１モータ軸
ＡＦ矢印ＣＬ軸中心
Ｄ１回転方向

Claims

一方面側に蛍光体層が配置される第１ホイールと、
前記第１ホイールの他方面側に配置される第２ホイールと、
前記第１ホイール又は前記第２ホイールに設けられ、回転の中心側に設けられる第１開口部と、
前記第１開口部よりも外周側に設けられる第２開口部と、
前記第１ホイールと前記第２ホイールとの間に形成されて、前記第１開口部と前記第２開口部とを連通する連通路と、
前記第１ホイール及び前記第２ホイールを回転駆動するモータと、
前記モータを駆動制御する駆動制御装置と、
を有することを特徴とする光学ホイール装置。
前記第２開口部は、前記第１ホイールと前記第２ホイールとの間の外周側面上に形成されることを特徴とする請求項１に記載の光学ホイール装置。
前記第２開口部は、前記第１ホイール又は前記第２ホイールに形成されることを特徴とする請求項１に記載の光学ホイール装置。
前記第１開口部と前記第２開口部とは複数対応して備えられて、各前記第１開口部と前記第２開口部に対してそれぞれ前記連通路が形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の光学ホイール装置。
前記連通路は、円弧状に形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の光学ホイール装置。
前記第１開口部は前記モータ側に設けられることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の光学ホイール装置。
請求項１乃至請求項６の何れかに記載の光学ホイール装置と、
前記蛍光体層を励起させる半導体発光素子を備える励起光照射装置と、
を有することを特徴とする光源装置。
請求項７に記載の光源装置と、
前記光源装置からの光源光が照射され、画像光を形成する表示素子と、
前記表示素子から出射された前記画像光をスクリーンに投影する投影側光学系と、
前記表示素子と、前記光源装置を制御する投影装置制御部と、
を有することを特徴とする投影装置。