図面 (/)

技術 波長変換装置及びその製造方法、光源装置、プロジェクター

出願人 セイコーエプソン株式会社
発明者 江川明
出願日 2014年7月25日 (5年3ヶ月経過) 出願番号 2014-151810
公開日 2016年3月3日 (3年8ヶ月経過) 公開番号 2016-029440
状態 特許登録済
技術分野 投影装置 光学要素の取付・調整 照明装置の配光に係わる部品細部及び防護 非携帯用の照明装置またはそのシステム カラーTV映像再生装置
主要キーワード 断面視矩形状 集光サイズ 光線軸 集光光学 面ブレ 各分割光束 平面視円形状 回転蛍光板
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年3月3日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (14)

課題

本発明は、風切り音を抑制して静音化を実現できる波長変換装置及びその製造方法、光源装置プロジェクターを提供する。

解決手段

本発明の波長変換装置は、所定の回転軸周りに回転可能な波長変換装置であって、平坦部を有する第1の面と、第1の面と反対側の第2の面と、第1の面から第2の面側に向かうに従って回転軸からの距離が大きくなる第1の領域を持つ側面と、を有する回転板と、平坦部に設けられた波長変換素子と、を備えたことを特徴とする。

概要

背景

プロジェクター用の光源としてレーザー光源が注目されている。例えば、特許文献1に記載の光源装置は、回転板上に蛍光体を配置して構成された蛍光体層と、蛍光体を励起する励起光源と、を備えている。

概要

本発明は、風切り音を抑制して静音化を実現できる波長変換装置及びその製造方法、光源装置、プロジェクターを提供する。本発明の波長変換装置は、所定の回転軸周りに回転可能な波長変換装置であって、平坦部を有する第1の面と、第1の面と反対側の第2の面と、第1の面から第2の面側に向かうに従って回転軸からの距離が大きくなる第1の領域を持つ側面と、を有する回転板と、平坦部に設けられた波長変換素子と、を備えたことを特徴とする。

目的

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、風切り音が抑制された、波長変換装置、光源装置およびプロジェクターを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

所定の回転軸周りに回転可能とされ、平坦部を有する第1の面と、前記第1の面と反対側の第2の面と、前記第1の面から前記第2の面に向かうに従って前記回転軸からの距離が大きくなる第1の領域を持つ側面と、を有する回転板と、前記平坦部に設けられた波長変換素子と、を備えたことを特徴とする波長変換装置

請求項2

前記側面は、前記第1の領域よりも前記第2の面に近い側に、前記第2の面から前記第1の面に向かうに従って前記回転軸からの距離が大きくなる第2の領域を持つ請求項1に記載の波長変換装置。

請求項3

前記回転板の全周に亘って、前記第1の領域と前記第2の領域との境界が前記回転板の厚さ方向における略中央に存在している請求項2に記載の波長変換装置。

請求項4

前記側面が、前記回転板の厚さ方向に形成された複数の段差部を有する請求項1または2に記載の波長変換装置。

請求項5

前記側面が、前記第1の領域からなる第1側面と、前記第2の領域からなる第2側面と、を有してなり、前記回転軸に垂直な仮想面と前記第1側面とのなす角度θ1が、前記仮想面と前記第2側面とのなす角度θ2よりも大きい請求項2から4のいずれか一項に記載の波長変換装置。

請求項6

所定の回転軸の周りに回転可能な板材の一の面に対して、第1の傾斜面を有する第1の金型を用いてプレス加工を施すことにより、平坦部を有する第1の面と、前記第1の面と反対側の第2の面と、前記第1の面から前記第2の面側に向かうに従って前記回転軸からの距離が大きくなる第1の領域を持つ側面と、を有する回転板を形成する工程と、前記平坦部に波長変換素子を形成する工程と、を備えたことを特徴とする波長変換装置の製造方法。

請求項7

前記回転板を形成する工程は、前記板材を、前記第1の金型と第2の傾斜面を有する第2の金型との間に配置する工程と、前記板材に対して前記第1の金型と前記第2の金型とによりプレス加工を施すことにより、前記側面の前記第1の領域よりも前記第2の面に近い側に、前記第2の面から前記第1の面に向かうに従って前記回転軸からの距離が大きくなる第2の領域を形成する工程と、を含む請求項6に記載の波長変換装置の製造方法。

請求項8

上記請求項1〜5のうちのいずれかに記載の波長変換装置と、前記第1の面から所定の間隔をおいて配置された光学素子と、前記波長変換素子を励起する励起光射出する光源と、を備えたことを特徴とする光源装置

請求項9

請求項8に記載の光源装置と、前記光源装置から射出された光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、前記光変調装置にて変調された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

技術分野

0001

本発明は、波長変換装置及びその製造方法、光源装置プロジェクターに関するものである。

背景技術

0002

プロジェクター用の光源としてレーザー光源が注目されている。例えば、特許文献1に記載の光源装置は、回転板上に蛍光体を配置して構成された蛍光体層と、蛍光体を励起する励起光源と、を備えている。

先行技術

0003

特開2012−108486号公報

発明が解決しようとする課題

0004

回転板が回転すると回転板の端部近傍乱流が発生し、騒音が発生する。従来の光源装置では、乱流による騒音が大きいという問題点を有している。以下、このような騒音のことを風切り音と言う。風切り音は人にとって障りになるため、これを抑制する必要がある。

0005

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、風切り音が抑制された、波長変換装置、光源装置およびプロジェクターを提供することを目的とする。また、風切り音が抑制された波長変換装置の製造方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0006

本発明の一態様である波長変換装置は、所定の回転軸周りに回転可能とされ、平坦部を有する第1の面と、前記第1の面と反対側の第2の面と、前記第1の面から前記第2の面に向かうに従って前記回転軸からの距離が大きくなる第1の領域を持つ側面と、を有する回転板と、前記平坦部に設けられた波長変換素子と、を備えたことを特徴とする。

0007

本発明の一態様である波長変換装置によれば、回転板が上記第1の領域を持つため、回転板の端部近傍に発生する乱流が低減され、風切り音が低減される。これにより、風切り音が抑制された波長変換装置を実現することができる。

0008

また、本発明の一態様である波長変換装置において、前記側面は、前記第1の領域よりも前記第2の面に近い側に、前記第2の面から前記第1の面に向かうに従って前記回転軸からの距離が大きくなる第2の領域を持つ構成としてもよい。

0009

本発明の一態様である上記波長変換装置によれば、風切り音を更に低減することができる。

0010

また、本発明の一態様である波長変換装置において、前記回転板の全周に亘って、前記第1の領域と前記第2の領域との境界が前記回転板の厚さ方向における略中央に存在している構成としてもよい。

0011

本発明の一態様である波長変換装置によれば、第1の面から側面に流れ込む空気の流速と、第2の面から側面に流れ込む空気の流速とが略等しくなる。そのため、回転時における第1の領域と第2の領域との境界部分における空気抵抗が減り、回転軸方向への回転板のがたつきや面ブレを抑えることができる。これにより、励起光集光サイズを一定に保つことが可能となり、安定した波長変換効率を維持することができる。

0012

また、本発明の一態様である波長変換装置において、前記側面が、前記回転板の厚さ方向に形成された複数の段差部からなる構成としてもよい。

0013

本発明の一態様である上記波長変換装置によっても、風切り音を抑制する効果が得られる。

0014

また、本発明の一態様である波長変換装置において、前記側面が、前記第1の領域からなる第1側面と、前記第2の領域からなる第2側面と、を有してなり、前記回転軸に垂直な仮想面と前記第1側面とのなす角度θ1が、前記仮想面と前記第2側面とのなす角度θ2よりも大きい構成としてもよい。

0015

本発明の一態様である波長変換装置によれば、第1側面に加わる圧力の変動と第2側面に加わる圧力の変動とを低減することができるため、乱流の発生を抑えることができ、風切り音を抑制することができる。

0016

本発明の波長変換装置の製造方法は、所定の回転軸の周りに回転可能な板材の一の面に対して、第1の傾斜面を有する第1の金型を用いてプレス加工を施すことにより、平坦部を有する第1の面と、前記第1の面と反対側の第2の面と、前記第1の面から前記第2の面側に向かうに従って前記回転軸からの距離が大きくなる第1の領域を持つ側面と、を有する回転板を形成する工程と、前記平坦部に波長変換素子を形成する工程と、を備えたことを特徴とする特徴とする。

0017

本発明の一態様である波長変換装置の製造方法によれば、プレス加工を施すことによって側面に第1の領域を持つ回転板を容易に製造することができる。また、プレス加工を利用することにより、回転板の側面の剛性や強度を高めることができる。

0018

また、本発明の一態様である波長変換装置の製造方法において、前記回転板を形成する工程は、前記板材を、前記第1の金型と第2の傾斜面を有する第2の金型との間に配置する工程と、前記板材に対して前記第1の金型と前記第2の金型とによりプレス加工を施すことにより、前記側面の前記第1の領域よりも前記第2の面に近い側に、前記第2の面から前記第1の面に向かうに従って前記回転軸からの距離が大きくなる第2の領域を形成する工程と、を含む製造方法としてもよい。

0019

本発明の一態様である波長変換装置の製造方法によれば、板材の両側からプレス加工を施すことによって、側面に第1の領域及び第2の領域を持つ回転板を容易に製造することができる。また、プレス加工を利用することにより、回転板における側面の剛性や強度を高めることができる。

0020

本発明の一態様である光源装置は、上記した波長変換装置と、前記第1の面から所定の間隔をおいて配置された光学素子と、前記波長変換素子を励起する励起光を射出する光源と、を備えたことを特徴とする。

0021

回転板が回転すると、光学素子と回転板の第1の面との間の空気だけでなく、光学素子のうち回転板と対向していない領域の近傍の空気も流れる。本発明の一態様である光源装置によれば、回転板の側面が第1の面に対して垂直な場合と比較して、光学素子のうち回転板と対向していない領域の近傍の空気の流速が遅くなる。これにより、風切り音が抑制された光源装置を実現することができる。

0022

本発明の一態様であるプロジェクターは、上記の光源装置と、前記光源装置から射出された光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、前記光変調装置にて変調された光を投射する投射光学系と、を備えることを特徴とする。

0023

本発明の一態様であるプロジェクターは、騒音が低減された光源装置を備えている。そのため、騒音が抑制されたプロジェクターを実現することができる。

図面の簡単な説明

0024

本発明の第1実施形態に係るプロジェクター光学系を示す模式図。
本発明の第1実施形態に係る波長変換装置を示す模式図。
(A)は、回転蛍光板概略構成について示す平面図、(B)は、(A)のA−A’線に沿う断面図。
(A)は、本発明に係る回転蛍光板の側面図、(B)は、比較例としての回転蛍光板の側面図。
第1実施形態における回転蛍光板の側面の変形例を示す図。
(A)、(B)は、回転蛍光板を構成する基材の製造工程を示す図。
(A)は、第2実施形態における回転蛍光板の構成を示す平面図、(B)は、(A)のA−A’線に沿う断面図、(C)は、回転蛍光板の要部を拡大した断面図。
回転蛍光板の回転時における空気の流れを平面的に示す図。
(A)は、側面が表面に対して垂直面とされた比較例1における回転蛍光板の回転時における空気の流れを示す図であり、(B)は、第2実施形態における回転蛍光板の回転時における空気の流れを示す図である。
(A)は、実施例1における回転蛍光板の構成を示す平面図であって、(B)は(A)のA−A’線に沿う断面図。
本発明に係る基材の外周近傍における空気の流速[m/s]を示す図。
従来の基材の外周近傍における空気の流速[m/s]を示す図。
(A)〜(D)は、回転板の側面の例を示す部分断面図である。

0025

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、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が異なっている。

0026

以下の説明においては、図1中に示されたXYZ直交座標系を設定し、このXYZ直交座標系を参照しつつ各部材について説明する。

0027

[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態に係るプロジェクター1000の光学系を示す模式図である。なお、図1において、符号100axは照明光軸である。

0028

照明光軸は、光学系において、系全体を透過する光束の代表となる仮想的な光線を指し、ここでは、光源装置100から色分離導光光学系200に向けて射出される光の光軸とする。また、照明光軸と平行な方向をY軸とする。

0029

図1に示すように、プロジェクター1000は、光源装置100と、色分離導光光学系200と、光変調装置400R,光変調装置400Gおよび光変調装置400Bと、クロスダイクロイックプリズム500と、投射光学系600と、を具備して構成されている。

0030

光源装置100は、励起光を照射する光源30と、集光光学系40と、波長変換装置1と、コリメート光学系60と、インテグレーター光学系110と、偏光変換素子120と、重畳レンズ130と、がこの順に配置された構成になっている。

0031

光源30は、後述する波長変換装置1が備える蛍光体層23を励起させる励起光として、青色のレーザー光を射出する。光源30の発光強度ピークは約445nmとされている。
なお、複数の光源30を備える構成としても良いが、光源30を1つだけ用いる構成としても良い。また、後述する蛍光体層23を励起させることができる波長の光であれば、445nm以外のピーク波長を有する色光を射出する励起光源であっても構わない。

0032

集光光学系40は、複数の第1レンズ42と、1つの第2レンズ44と、を備えている。
各第1レンズ42及び第2レンズ44はともに凸レンズである。第2レンズ44には、第1レンズ42を透過した光が入射する。集光光学系40は、光源30から射出されるレーザー光の光線軸上に配置され、複数の光源30から射出された励起光Lbを集光する。

0033

波長変換装置1は、光源30から射出される青色の励起光Lbの一部を透過させ、残りの励起光Lbを蛍光に変換する機能を有する。波長変換装置1は、蛍光体層23を有しており、この蛍光体層23は残りの励起光Lbを吸収して赤色光及び緑色光を含む黄色の蛍光を射出する。蛍光の発光強度のピークは、約550nmである。

0034

コリメート光学系60は、波長変換装置1とインテグレーター光学系110との間の光Lの光路上に配置されている。光Lは、波長変換装置1を透過した励起光と、波長変換装置1によって生成された蛍光と、を含む。

0035

コリメート光学系60は、波長変換装置1からの光の広がりを抑える光学素子としての第1レンズ62と、第1レンズ62から入射される光を略平行化する第2レンズ64とを備えている。第1レンズ62は、ピックアップレンズである。コリメート光学系60は、波長変換装置1から射出された光Lを略平行化してインテグレーター光学系110に入射させる。

0036

インテグレーター光学系110は、第1レンズアレイ111及び第2レンズアレイ112を備えている。第1レンズアレイ111はマトリクス状に配置された複数のレンズを備える。第2レンズアレイ112は、第1レンズアレイ111の複数のレンズに対応した複数のレンズを備える。第1レンズアレイ111は、コリメート光学系60からの光Lを複数の分割光束に分割するとともに、各分割光束を集光する。第2レンズアレイ112は、第1レンズアレイ111からの分割光束を適当な発散角にして射出する。

0037

偏光変換素子120は、PBSミラー位相差板を備えている。偏光変換素子120は、非偏光を一方向の直線偏光に変換する。

0038

重畳レンズ130は、偏光変換素子120から射出された複数の分割光束を、光変調装置400R、 光変調装置400G、 光変調装置400Bの各々の被照明領域において重畳させる。

0039

色分離導光光学系200は、ダイクロイックミラー210、ダイクロイックミラー220、反射ミラー230、 反射ミラー240、 反射ミラー250及びリレーレンズ260、 リレーレンズ270を備えている。色分離導光光学系200は、光源装置100からの光を赤色光、緑色光及び青色光に分離し、赤色光、緑色光及び青色光のそれぞれの色光を照明対象となる光変調装置400R、 光変調装置400G、 光変調装置400Bに導く。色分離導光光学系200と、光変調装置400R、光変調装置400G、光変調装置400Bとの間には、集光レンズ300R、集光レンズ300G、集光レンズ300Bがそれぞれ配置されている。

0040

ダイクロイックミラー210は、赤色光成分を透過させ、緑色光成分及び青色光成分反射する。ダイクロイックミラー220は、ダイクロイックミラー210で反射した光Lのうち、緑色光成分を反射して、青色光成分を透過させる。

0041

反射ミラー230は、ダイクロイックミラー210を透過した赤色光成分を反射する。反射ミラー240および反射ミラー250は、ダイクロイックミラー220を透過した青色光成分を反射する。

0042

ダイクロイックミラー210を透過した赤色光は、反射ミラー230で反射され、集光レンズ300Rを透過して赤色光用の光変調装置400Rの画像形成領域に入射する。ダイクロイックミラー210で反射された緑色光は、ダイクロイックミラー220でさらに反射され、集光レンズ300Gを透過して緑色光用の光変調装置400Gの画像形成領域に入射する。ダイクロイックミラー220を透過した青色光は、リレーレンズ260、反射ミラー240、リレーレンズ270、反射ミラー250、集光レンズ300Bを経て青色光用の光変調装置400Bの画像形成領域に入射する。

0043

光変調装置400R、光変調装置400Gおよび光変調装置400Bは、入射された色光を画像情報に応じて変調してカラー画像を形成する。光変調装置400R、光変調装置400Gおよび光変調装置400Bは、光源装置100の照明対象となる。なお、図示を省略したが、集光レンズ300R、集光レンズ300Gおよび集光レンズ300Bと各光変調装置400R、光変調装置400Gおよび光変調装置400Bとの間には、それぞれ入射側偏光板が配置されている。また、各光変調装置400R、光変調装置400Gおよび光変調装置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ている。

0044

例えば、光変調装置400R、光変調装置400Gおよび光変調装置400Bの各々は、一対の透明基板液晶密閉封入した透過型液晶パネルである。光変調装置400R、光変調装置400Gおよび光変調装置400Bの各々は、ポリシリコンTFTをスイッチング素子として備え、与えられた画像信号に応じて、入射側偏光板(図示略)から入射した直線偏光の偏向方向を変調する。

0045

クロスダイクロイックプリズム500は、図示は省略するが、射出側偏光板から射出された色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成する光学素子である。

0046

クロスダイクロイックプリズム(光学素子)500から射出されたカラー画像は、投射光学系600によって拡大投射され、スクリーンSCR上で画像を形成する。
投射光学系600は、複数のレンズから構成されている。

0047

図2は、本発明の第1実施形態に係る波長変換装置1を示す模式図である。
波長変換装置1は、回転蛍光板20とモーター21とを備える。回転蛍光板20は、第2の面22bから励起光が入射し、第1の面22aから蛍光が射出する透過型の回転蛍光板である。回転蛍光板20は、図2に示すように、モーター21により回転駆動される円板状の回転板22の回転方向に沿って、波長変換素子としての蛍光体層23が設けられている。蛍光体層(波長変換素子)23が設けられている領域は、図1に示した励起光Lbが入射する領域Sを含む。以下、励起光Lbが入射する領域Sを、励起光入射領域Sと称する。

0048

蛍光体層23は、回転軸21Aを中心とする環状領域に設けられている。蛍光体層23は、回転板22の半径方向に一定の幅を有している。蛍光体層23は、具体的に図示してはいないが、バインダーと、その中に分散された複数の蛍光体粒子とを含んで構成されている。回転板22がモーター21の回転軸21Aを中心として回転することにより、励起光入射領域Sは回転板22上を移動する。

0049

回転板22は、励起光Lbを透過させる材料で構成されている。回転板22の材料としては、例えば、石英ガラス水晶サファイア光学ガラス、透明樹脂等を用いることができる。回転板22と蛍光体層23との間には、誘電体多層膜28が設けられている。誘電体多層膜28はダイクロイックミラーとして機能するものであり、励起光Lbである450nm付近の光は透過し、蛍光体層23から射出される蛍光の波長範囲を含む490nm以上の光は反射するようになっている。蛍光体層23から射出される蛍光の波長範囲は、490nm〜750nmである。

0050

なお、回転板22の形状は、円板状に限るものではない。

0051

蛍光体層23は、回転板22とともに、例えば使用時において7500rpmで回転する。回転蛍光板20の直径は50mmである。回転蛍光板20は、図1に示したように、回転板22に入射する励起光Lbの光軸が、回転板22の回転中心から約22.5mm離れた場所に位置するように構成されている。つまり、回転板22は、励起光Lbの集光位置Fが、約18m/秒で蛍光体層23上を移動するような回転速度で回転する。

0052

光源30から射出されたレーザー光(青色光)は、励起光Lbとして誘電体多層膜28を透過して蛍光体層23に入射し、蛍光体層23は励起光Lbが入射する側とは反対側に向けて蛍光(赤色光及び緑色光)を射出する。

0053

例えば、蛍光体粒子には波長が約450nmの励起光Lb(青色光)によって励起されて、緑色光及び赤色光を含む蛍光を発する物質が含まれている。励起光Lbの一部は、蛍光に変換されず、青色光のまま射出される。これにより、光源30からは赤色、緑色、青色を含む白色光が射出されるようになっている。

0054

本実施形態においては、蛍光体粒子として通常知られたYAG(イットリウムアルミニウムガーネット)系蛍光体を用いることができる。例えば、平均粒径が10μmの(Y,Gd)3(Al,Ga)5O12:Ceで示される組成YAG系蛍光体を用いることができる。なお、蛍光体粒子32aの形成材料は、1種であっても良く、2種以上の形成材料を用いて形成されている粒子を混合したものを蛍光体粒子として用いることとしても良い。

0055

また、上記バインダーとしては、光透過性を有する樹脂材料を用いることができ、中でも高い耐熱性を有するシリコーン樹脂を好適に用いることができる。また、無機材料をバインダーとして用いてもよい。

0056

次に、回転蛍光板20の構成について具体的に述べる。
図3(A)は、回転蛍光板20の概略構成について示す平面図、(B)は(A)のA−A’線に沿う断面図である。図4(A)は、本発明に係る回転蛍光板20の側面図であり、(B)は比較例としての回転蛍光板20を示す側面図である。

0057

上述したように、回転蛍光板20は、図3(A)に示すような円板状を呈する回転板22を有している。回転板22は、第1の面22aと、第1の面22aとは反対側の第2の面22bと、第1の面22aと第2の面22bとに接する側面22cと、を有している。第1の面22aと第2の面22bとはそれぞれ、平坦部22Aを有する。

0058

図3(B)に示すように、本実施形態における回転板22の側面22cは、第1の領域R1を有する第1側面122と、第2の領域R2を有する第2側面123と、から構成されている。第1の領域R1は、第1の面22aから第2の面22b側へ向かうにしたがって回転軸21Aからの距離が大きくなる。第2の領域R2は、第2の面22bから第1の面22aに向かうにしたがって回転軸21Aからの距離が大きくなる。

0059

つまり、回転板22は、その周縁部における厚さが外周側へ行くほど小さくなっている。回転板22の側面22cは、プレス加工を施すことにより形成される。第1側面122の面積は、第2側面123の面積と略等しい。

0060

図4(A)に示すように、回転板22の板厚tは、凡そ1〜2mmである。回転板22の側面22cには、第1の領域R1と第2の領域R2との境界Qが周方向に延在している。境界Qは、回転板22の厚さ方向の略中央に位置している。具体的に、回転板22の厚さ方向における境界Qの位置は、回転板22の厚さ方向中央から±200μm程度の範囲内に存在していることが望ましい。本実施形態においては、側面視において、境界Qは回転板22の周方向に直線状に延在している。

0061

図4(B)に、境界Qが周方向に沿って歪んでいる様子を示す。このように、周方向に延在する境界Qが歪んでいると、回転させたときに、回転板22のがたつきや面ブレが生じて回転バランス崩れてしまう。すなわち、回転板22の回転方向に沿って境界Qが歪んでいるために、空気抵抗によって回転板22を回転軸方向へ移動させる力が働いてしまう。

0062

図4(B)に示すように、側面視において境界Qが周方向へ波型を描いていると、場所によって異なる方向に空気抵抗を受けてしまう。図中の破線の矢印で示すように、ある部分では空気抵抗によって第1の面22a側へ力が働き、別の部分では空気抵抗によって第2の面22b側へ力が働いてしまう。これが、回転板22が回転軸方向へがたついてしまう原因となり、回転軸Nに対して回転板22が略垂直な姿勢を保つことができなくなってしまう。そのため、境界Qが周方向へ直線状に延在するように回転板22を形成すれば、回転板22のがたつきや面ブレを抑制することが可能となる。

0063

図1に示したように、光源装置100は、光源30から射出された励起光Lbの集光位置Fが、回転蛍光板20の蛍光体層23上に存在するように構成されている。そのため、回転時に回転蛍光板20のがたつきや面ブレが発生すると、励起光Lbの集光サイズが変化して、フリッカーと呼ばれる光のちらつきが認識されてしまう。

0064

このようなことから、境界Qが回転板22の周方向に直線状に延在している必要がある。その結果、回転時の空気抵抗が減り、回転蛍光板20のがたつきや面ブレを抑制することが可能となる。

0065

また、境界Qの位置を上記範囲内、すなわち回転板22の厚さの略中央に位置させることで、回転板22の両面に対してそれぞれ回転軸方向に発生する負圧を同じにすることができる。
これにより、回転蛍光板20の回転時におけるがたつきや面ブレが生じず、回転板22の第1の面22aあるいは第2の面22bが回転軸Nに対して略垂直な姿勢を保った状態で回転する。

0066

また、回転蛍光板20のがたつきや面ブレが抑制されることによって、励起光Lbの集光サイズを一定に保つことが可能となり、安定した波長変換効率を維持することができる。その結果、プロジェクター1000の照明効率の低下を抑えることが可能となる。

0067

また、本実施形態では、回転蛍光板20の側面22cが、回転軸方向で互いに逆の傾斜をなす第1側面122と第2側面123とを有する。その結果、回転板の回転に伴う空気の乱流が抑えられて、騒音となる空気の風切り音が低減される。これにより、波長変換装置1の静音化を実現することができる。

0068

なお、本実施形態では、回転板22の側面22cは、が回転軸方向で互いの傾斜方向が逆の第1側面122と第2側面123とを有しているが、これに限らない。例えば、図5に示す回転蛍光板20’の側面22c’のように、複数の段差部4を有した形状としてもよい。段差部4は、第1の面22aあるいは第2の面22bの延在方向と交差する面2と、面2と交差する面3と、から構成されている。各段差部4は、第1の面22aから第2の面22b側へ向かうにしたがって回転軸Nからの距離が大きくなっている。このように、回転板22の側面22c’を階段形状としてもよい。

0069

また、図5に示した例のように、回転板22の側面22cは、第1の領域R1のみを備えてもよい。この構成によっても、回転板の回転に伴う空気の乱流が抑えられて、騒音となる空気の風切り音が低減される。

0070

発光装置の製造方法)
次に、発光装置の製造方法について回転蛍光板を構成する基材の製造工程を中心に述べる。図6(A)、(B)は、回転蛍光板を構成する基材の製造工程を示す図である。
図6(A),(B)に示すように、回転板22をプレス加工する金型50は、上型となる第1のプレス金型(第1の金型)51と、下型となる第2のプレス金型(第2の金型)52とを含む。

0071

先ず、図6(A)に示すように、第1のプレス金型51に対向して配置された第2のプレス金型52上に、円形の板材22’を配置する。
第1のプレス金型51には、平面視円形状を呈する凹部51Aが形成されている。第2のプレス金型52には、平面視円形状を呈する凹部52Aが形成されている。

0072

第1のプレス金型51の凹部51Aの周縁部には、凹部51Aの外周へ向かうにしたがって、回転板22の回転軸Nに相当する軸N’からの距離が大きくなる第1の傾斜面51cが設けられている。

0073

第2のプレス金型52の凹部52Aの周縁部には、凹部52Aの外周へ向かうにしたがって軸N’からの距離が大きくなる第2の傾斜面52cが設けられている。

0074

板材22’は、凹部51Aの直径および52Aの直径と同等あるいはそれ以上の直径を有する。

0075

次に、図6(B)に示すように、第1のプレス金型51を第2のプレス金型52に対して押し当てるようにして回転板22’の周縁部を潰すようにして、回転板22’に対して一軸方向に、すなわち板厚方向にプレス加工を施す。すると、第1の面22a側に第1のプレス金型51の第1の傾斜面51cの形状が転写された第1の領域R1を有する第1側面122が形成される。また、第2の面22b側に第2のプレス金型52の傾斜面52cの形状が転写された第2の領域R2を有する第2側面123が形成される。第1側面122と第2側面123とは、側面22cを構成する。このようにして、側面22cを周縁部に有する回転板22をプレス成型により得る。

0076

回転板22の側面22cは、上記金型を用いて板材22’の周縁部をプレスすることによって、容易に製造することができる。また、プレス成型によって回転板22を製造すれば、加工硬化の効果によって回転板22の周縁部の剛性や強度が向上し、側面22cが変形しにくくなるという効果も得られる。

0077

[第2実施形態の発光装置]
次に、本発明に係る第2実施形態の発光装置について述べる。
以下に示す本実施形態の発光装置の基本構成は、上記第1実施形態と略同様であるが、回転蛍光板の形状において異なる。よって、以下の説明では、回転蛍光板の形状について詳しく説明し、共通な箇所の説明は省略する。また、説明に用いる各図面において、図1図5と共通の構成要素には同一の符号を付すものとする。

0078

図7(A)は、第2実施形態における回転蛍光板の構成を示す平面図であって、(B)は、(A)のA−A’線に沿う断面図、(C)は、回転蛍光板の要部を拡大した断面図である。

0079

本実施形態における回転蛍光板24は、図7(A)、(B)に示すように、平面視円形状を呈する回転板25の側面25cが、回転板25の板厚方向で互いの傾斜方向が逆の第1側面251および第2側面252を有している。本実施形態では、第1の領域R1を有する第1側面251の面積の方が、第2の領域R2を有する第2側面252の面積よりも大きい。

0080

ここで、図7(C)に示すように、第1の領域R1と第2の領域R2との境界Qを含み、かつ回転軸Nに垂直な面を仮想面Eとする。仮想面Eに対する第1側面251の傾斜角度θ1が、仮想面Eに対する第2側面252の傾斜角度θ2よりも大きい。
すなわち、回転板25の板厚方向における境界Qの位置は、回転板25の板厚方向中央から第2の面25b側へずれている。ずれの大きさは200μm程度の範囲内である。本実施形態においても、境界Qは回転板25の周方向に沿って直線状に延在していることが望ましい。

0081

図8は、回転蛍光板の回転時における空気の流れを平面的に示す図である。図9(A),(B)は、回転蛍光板の回転時における空気の流れを回転蛍光板の断面方向から見た図であって、(A)は、比較例1における断面視矩形状を呈する回転蛍光板を示し、(B)は、本実施形態における回転蛍光板の断面形状を示す図である。

0082

図8に示すように、回転蛍光板24を回転させると、回転板25の遠心力と慣性とにより、回転板25の中央から外側に向かう空気の流れが第1の面25a及び第2の面25bの両側で発生する。図9(A)に示す比較例1のように、断面視矩形状を呈する基材26、つまり、側面26cが第1の面26aに対して垂直をなす回転蛍光板24の場合は、回転板25の第1レンズ62側で流動する空気が第1レンズ62に衝突して、風切り音が発生してしまう。

0083

これに対して、本実施形態の回転蛍光板24では、図9(B)に示すように回転板25の第1の面25a側よりも第2の面25b側の方へ多くの空気が流れていき、上記した基材26の場合よりも第1レンズ62に衝突する空気が少なくなる。

0084

また、第1側面251に加わる圧力の変動と第2側面252に加わる圧力の変動とを低減することができるため、乱流の発生を抑えることができる。

0085

従って、回転蛍光板24の回転に伴って生じる風切り音を効果的に低減することができる。その結果、波長変換装置1ひいては光源装置100の静音化を実現することができる。

0086

以下に本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

0087

図10(A)は、実施例1における回転蛍光板の構成を示す平面図であって、(B)は(A)のA−A’線に沿う断面図である。
図10(A),(B)に示すように、実施例1としての回転蛍光板は基材27を備え、基材27の側面27cが、第1の面27aから第2の面27b側に向かうにしたがって回転軸Nからの距離が大きくなる第1の領域R1のみを有する。

0088

ここで、回転蛍光板の回転時に生じる空気の流れをシミュレーションによって解析した結果について述べる。
図11は、基材27の外周近傍における空気の流速[m/s]を示す図である。図12は、基材26の外周近傍における空気の流速[m/s]を示す図である。

0089

基材が回転すると、第1レンズ62と基材の第1の面との間の空気だけでなく、第1レンズ62のうち基材と対向していない領域の近傍の空気も流れる。以下の説明では、図11,12において破線の枠で示した領域に着目する。

0090

図11に示すように、基材27の側面27cは第1の領域R1を有するために、第1レンズ62の近傍の空気の流れは、基材27の第2の面27b側の空気の流れよりも遅い。

0091

一方、図12に示すように、基材26の側面26cは第1の面26aに対して垂直であるため、第1レンズ62近傍の空気の流れは、基材26の第2の面26b側の空気の流れよりも速い。

0092

次に、基材27を用いた場合と基材26を用いた場合とで、第1レンズ62の近傍の空気の流速を比較する。図11,12の比較からわかるように、第1レンズ62の近傍の空気の流速は、基材27を用いた方が基材26を用いた場合よりも遅い。回転蛍光板の側面から離れるに従って、その差が顕著になる。
また、基材27の側面27cは第1の領域R1を有するために、基材27の端部近傍に発生する乱流が低減される。
このように、基材27の側面27cが第1の領域R1を有することによって、第1レンズ62に衝突する空気の速度を低減することができ、風切り音を抑えることができる。

0093

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。各実施形態の構成を適宜組み合わせてもよい。

0094

図13(A)〜(D)に回転板71の側面の例を示す。
図13(A)に示すように、回転板71の第1の面71aと第2の面71bとを接続する側面71cが内側に湾曲していてもよい。
図13(B)に示すように、側面72cが、第1の面71aに接続する湾曲面72Aと、第2の面71bに接続する湾曲面72Bと、を有してもよい。
図13(C)に示すように、側面73cと第2の面71bとの接続部分が丸みを帯びた形状とされてもよい。また、側面73cが外側に湾曲していてもよい。
図13(D)に示すように、側面74cを構成する第1側面74Aと第2側面74Bとの境界部分が丸みを帯びた形状とされていてもよい。これら第1側面74Aおよび第2側面74Bも外側に湾曲していても構わない。

実施例

0095

また、上記各実施形態では、本発明による光源装置をプロジェクターに搭載した例を示したが、これに限られない。本発明による光源装置は、照明器具自動車前照灯などにも適用することができる。

0096

1…波長変換装置、2,3…面、4…段差部、E…仮想面、N,21A…回転軸、S…領域、22’…板材、22…回転板、22a…第1の面、22A…平坦部、22b…第2の面、22c,25c,26c,27c…側面、23…蛍光体層(波長変換素子)、30…光源、50…金型、51…第1のプレス金型、51c…第1の傾斜面、52…第2のプレス金型、52c…第2の傾斜面、61…第1レンズ(光学素子)、Lb…励起光、R1…第1の領域、R2…第2の領域、100…光源装置、122…第1側面、123…第2傾斜面、251…第1側面、252…第2側面、400B,400G,400R…光変調装置、500…クロスダイクロイックプリズム(光学素子)、600…投射光学系、1000…プロジェクター

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • シグニファイホールディングビーヴィの「 照明モジュール及び照明器具」が 公開されました。( 2019/09/26)

    【課題・解決手段】本発明は、第1の主方向を伴う第1の配光105を有する第1の光103を放つ少なくとも1つの第1の光源101と、第1の主方向とは反対の第2の主方向を伴う第2の配光106を有する第2の光1... 詳細

  • 新山兵治の「 自家発電照明器具」が 公開されました。( 2019/09/12)

    【課題・解決手段】電力の供給を受けて発光する照明用の光源と、光エネルギーを吸収して発電する透明太陽電池と、前記光源に供給する電力を制御するとともに、制御の対象とする電力の1つに商業用電力を含む電力制御... 詳細

  • 東芝ライテック株式会社の「 車両用照明装置および車両用灯具」が 公開されました。( 2019/09/12)

    【課題】3つの発光ダイオードを設ける場合であっても所望の配光特性を得ることができる車両用照明装置および車両用灯具を提供することである。【解決手段】実施形態に車両用照明装置は、ソケットと;前記ソケットの... 詳細

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

関連する公募課題一覧

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ