(57)【要約】【課題】各光学部材をゴム状の接着剤で固定する方法では、位置決め精度が低く、経時変化によって変形し易く、各光学部材間の位置関係にずれが生じてしまう。【解決手段】レーザ光を射出するための複数の光学部材と、複数の光学部材のうち少なくとも１つを含む支持対象となる部材を支持する支持部とを備え、支持部は、支持対象となる部材を設置するための凹部を有し、凹部に設置された支持対象となる部材の下端部は、紫外線硬化樹脂により凹部に固着されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を射出するための複数の光学部材と、
前記複数の光学部材のうち少なくとも１つを含む支持対象となる部材を支持する支持部とを備え、
前記支持部は、前記支持対象となる部材を設置するための凹部を有し、
前記凹部に設置された前記支持対象となる部材の下端部は、紫外線硬化樹脂により当該凹部に固着されていることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記複数の光学部材は、レーザ光源と、前記レーザ光源から射出されたレーザ光の波長を変換する波長変換素子と、前記レーザ光を共振させる共振素子とを含み、
前記支持対象となる部材は、前記波長変換素子と前記共振素子とを含むことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記レーザ光源が接合されたヒートシンクを更に備え、
前記支持対象となる部材は、前記ヒートシンクを含むことを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記レーザ光源が接合されたヒートシンクを更に備え、
前記ヒートシンクは、前記レーザ光の光軸と垂直な面が前記支持部に接合されていることを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
【請求項５】
前記レーザ光源は、複数のレーザ光を射出するアレイレーザであることを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項６】
前記支持対象となる部材が複数あり、当該複数の支持対象となる部材のそれぞれを設置するための各凹部は、連通していることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項７】
レーザ光を射出するための複数の光学部材と、
前記複数の光学部材のうち少なくとも１つを含む支持対象となる部材を支持する支持部とを備えた光源装置の製造方法であって、
前記支持部に、前記支持対象となる部材を設置するための凹部を形成する工程と、
前記凹部に前記支持対象となる部材を設置する工程と、
前記設置した前記支持対象となる部材の下端部を、紫外線硬化樹脂により当該凹部に固着する工程とを備えていることを特徴とする光源装置の製造方法。
【請求項８】
請求項１から６のいずれか一項に記載の複数の光源装置を備え、
前記複数の光源装置のそれぞれは、同一の支持部に配設されていることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置、光源装置の製造方法及び表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ光を射出するための複数の光学部材で構成される光源装置において、各光学部材の位置関係を極めて高い精度で調整する必要がある。例えば、調整が不十分であったり、経時変化、振動及び衝撃等により、各光学部材間の位置関係にずれが生じたりすると、レーザ光源の光出力は大きく低下し、更にはまったく出力しない状態にもなり得る。また、各光学部材を堅固に固定した場合には、各光学部材、各光学部材を支持する基板及び各光学部材を固定する接着剤の線膨張率の違いにより、調整した位置関係のずれ、応力による光学特性変化、及び繰返し応力による素子寿命の低下等の悪影響が懸念される。そこで、例えば下記の特許文献１に記載されるように、各光学部材をゴム状の接着剤で固定する等の方法が取られている。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１８８４８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した特許文献１に記載されるような、各光学部材をゴム状の接着剤で固定する等の方法では、ゴム状の接着剤であることから、固定時における各光学部材の位置決め精度が低いという問題があった。また、ゴム状の接着剤は経時変化によって変形し易く、各光学部材間の位置関係にずれが生じてしまう問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る光源装置は、レーザ光を射出するための複数の光学部材と、前記複数の光学部材のうち少なくとも１つを含む支持対象となる部材を支持する支持部とを備え、前記支持部は、前記支持対象となる部材を設置するための凹部を有し、前記凹部に設置された前記支持対象となる部材の下端部は、紫外線硬化樹脂により当該凹部に固着されていることを特徴とする。
【０００６】
本発明に係る光源装置によれば、レーザ光を射出するための光学部材等を支持する支持部には、凹部が形成されている。また、支持対象となる部材の下端部は、接着剤となる紫外線硬化樹脂により凹部に固着されている。支持部に凹部が形成されて固着されることから、光学部材等を位置調整する際、凹部に接着剤が充填された状態で光学部材等を移動したり傾けたりできるので、位置調整を自由自在に且つ容易に行うことができる。更に、凹部により固着面積を十分に確保することができ、固着強度を高くすることができる。また、支持対象となる部材の下端部を固着することから、支持対象となる部材の上端部は開放された状態にあり、温度変化等による位置ずれや応力の発生による悪影響を抑えることができる。また、紫外線硬化樹脂により固着することから、従来のゴム状の接着剤に比して、光学部材等の位置決め精度が高くなり、且つ経時変化等による位置ずれを抑えることができる。
【０００７】
上記した本発明に係る光源装置では、前記複数の光学部材は、レーザ光源と、前記レーザ光源から射出されたレーザ光の波長を変換する波長変換素子と、前記レーザ光を共振させる共振素子とを含み、前記支持対象となる部材は、前記波長変換素子と前記共振素子とを含むことを特徴とする。
【０００８】
上記した本発明に係る光源装置では、前記レーザ光源が接合されたヒートシンクを更に備え、前記支持対象となる部材は、前記ヒートシンクを含むことを特徴とする。
【０００９】
上記した本発明に係る光源装置では、前記レーザ光源が接合されたヒートシンクを更に備え、前記ヒートシンクは、前記レーザ光の光軸と垂直な面が前記支持部に接合されていることを特徴とする。
【００１０】
上記した本発明に係る光源装置では、前記レーザ光源は、複数のレーザ光を射出するアレイレーザであることを特徴とする。
【００１１】
上記した本発明に係る光源装置では、前記支持対象となる部材が複数あり、当該複数の支持対象となる部材のそれぞれを設置するための各凹部は、連通していることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る光源装置の製造方法は、レーザ光を射出するための複数の光学部材と、前記複数の光学部材のうち少なくとも１つを含む支持対象となる部材を支持する支持部とを備えた光源装置の製造方法であって、前記支持部に、前記支持対象となる部材を設置するための凹部を形成する工程と、前記凹部に前記支持対象となる部材を設置する工程と、前記設置した前記支持対象となる部材の下端部を、紫外線硬化樹脂により当該凹部に固着する工程とを備えていることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る表示装置は、上記した光源装置のいずれかを複数備え、前記複数の光源装置のそれぞれは、同一の支持部に配設されていることを特徴とする表示装置。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態に係る光源装置について図面を参照して説明する。
【００１５】
最初に、本発明の第１実施形態に係る光源装置の構成の一例について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る光源装置の構成の一例を示す平面図であり、図２は、本発明の第１実施形態に係る光源装置の構成の一例を示す側面図である。図１及び図２に示すように、光源装置１は、レーザ光源１１、波長変換素子１２及び共振用素子１３からなる光学部材と、放熱フィン１５を備えたヒートシンク１４と、基板２１とを有して構成されている。
【００１６】
レーザ光源１１は、レーザ光を基板２１の面のＸ軸方向に平行に射出する光学部材である。レーザ光源１１は、レーザ光の光軸と垂直であって且つレーザ射出面と反対側の面がヒートシンク１４に接合及び固定されている。また、レーザ光源１１は、複数のレーザ光を射出するアレイレーザであり、例えば面発光レーザ素子を有する半導体チップを用いることができる。アレイレーザにおいては、複数のエミッタが並ぶため、その光路の幅が広くなる。従って他の光学部品も幅広のものを用いることになる。これは図２におけるＺ軸方向長さが長くなることを意味する。その結果、固着に要する部分が相対的に小さくなるので、工学部品の無駄が少なく特に適している。
【００１７】
波長変換素子１２は、レーザ光源１１から射出されたレーザ光の波長を変換してＸ軸方向に射出する光学部材である。波長変換素子１２は、レーザ光源１１からのレーザ光を２分の１の波長のレーザ光に変換する。また、波長変換素子１２は、レーザ光源１１から射出されるレーザ光の光路上に設置される。ここで、波長変換素子１２として、例えば非線形光学結晶を用いることができる。
【００１８】
共振用素子１３は、波長変換素子１２から射出されたレーザ光のうち、特定の波長領域のレーザ光を透過してＸ軸方向に射出し、他の波長領域のレーザ光を逆方向に反射する光学部材である。共振用素子１３によって反射されたレーザ光は、波長変換素子１２を経てレーザ光源１１に戻る。また、共振用素子１３は、波長変換素子１２と同様に、レーザ光源１１から射出されるレーザ光の光路上に設置される。この共振用素子１３を用いることで、レーザ光源１１からのレーザ光を効率良く利用することができる。
【００１９】
放熱フィン１５を備えたヒートシンク１４は、レーザ光源１１等において発生した熱を吸収して拡散させる。
【００２０】
基板２１は、レーザ光源１１が接合されたヒートシンク１４、波長変換素子１２及び共振用素子１３からなる各部材を支持する支持部となる。基板２１上には、支持対象となる各部材を設置するための、各部材の下端部の形状に適合した凹部としての溝２２が形成されている。各部材が設置される各溝部分は、各部材の下端部の外形より一回り大きくしたサイズに形成されており、各溝部分が相互に連通した状態に形成されている。また、各溝部分の深さは、設置する各部材の大きさや重量等に応じて決定する。
各部材の下端部は、溝２２に充填された紫外線硬化樹脂２３によって固着されて基板２１に支持されている。
【００２１】
次に、第１実施形態に係る光源装置１の製造方法の一例について説明する。
図３は、光源装置の製造方法について説明するための模式図である。同図に示すように、基板２１上に、レーザ光源１１が接合されたヒートシンク１４、波長変換素子１２及び共振用素子１３からなる各部材を設置するための溝２２を前もって形成しておく。
【００２２】
次に、例えばディスペンサ等を用いて、紫外線硬化樹脂２３を溝２２の全体に対して充填する。
【００２３】
次に、例えば組立て用ロボット等を用いて、支持対象となる各部材を溝２２に設置し、レーザ光源１１、波長変換素子１２及び共振用素子１３の相互間の位置調整を行い、各部材を適正な位置に位置決めする。
【００２４】
次に、支持対象となる各部材を溝２２に設置した状態で、基板２１の上方から紫外線を照射することにより紫外線硬化樹脂２３を硬化させ、各部材の下端部を溝２２に固着させる。
【００２５】
上述した実施形態の光源装置１によれば、レーザ光源１１が接合されたヒートシンク１４、波長変換素子１２及び共振用素子１３からなる各部材の下端部が、紫外線硬化樹脂２３によって基板２１に固着されている。このとき、各部材の下端部に対しての各部材の上端部は開放された状態にあることから、温度変化が生じたときに、基板２１と、固着された各部材と、紫外線硬化樹脂２３との線膨張率の違いによる位置ずれや応力の発生による悪影響を抑えることができる。
【００２６】
また、硬化収縮が少なく且つ短時間に硬化する紫外線硬化樹脂２３を用いることで、各光学部材を組立て用ロボットの部品の保持時間を短時間にしてかつ高精度に位置決めすることができる。また、紫外線硬化樹脂２３は、経時変化が起きにくいことから、長期間に渡って信頼性の高い光源を提供することができる。更に、紫外線硬化樹脂２３は、比較的安価であることから、光源装置に係る製造コストを低減することができる。
【００２７】
また、基板２１上には、ヒートシンク１４、波長変換素子１２及び共振用素子１３からなる各部材を設置するための溝２２が形成されている。この溝２２により、各部材の下端部の固着面積を十分に確保することができ、支持対象となる各部材を強固に固定することができる。また、溝２２は、各部材を設置する溝部分が相互に連通した状態に形成されていることから、紫外線硬化樹脂２３を溝２２の全体に充填する作業を効率的に行うことができる。更に、溝２２に紫外線硬化樹脂２３が充填された状態で各部材を位置調整することから、位置調整の際に各部材を溝２２の中で前後左右に移動したり傾けたりできるので、位置調整を自由自在に且つ容易に行うことができる。
【００２８】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る光源装置について図面を参照して説明する。
【００２９】
本発明の第２実施形態に係る光源装置の構成の一例について説明する。
図４は、本発明の第２実施形態に係る光源装置の構成の一例を示す平面図であり、図５は、本発明の第２実施形態に係る光源装置の構成の一例を示す側面図である。図４及び図５に示すように、光源装置２は、レーザ光源１１、波長変換素子１２及び共振用素子１３からなる各光学部材と、ヒートシンク１４及び放熱フィン１５と、基板３１とを有して構成されている。
【００３０】
ここで、光源装置２は、第１実施形態の光源装置１と異なり、基板３１は、基板３１Ａと基板３１Ｂとで構成されるＬ字型基板を形成している。基板３１の一方にある基板３１Ａは、放熱フィン１５を備えている。また、レーザ光源１１が接合されたヒートシンク１４は、レーザ光の光軸と垂直であって且つレーザ光源１１の接合面と反対側の面が基板３１Ａに接合及び固定されている。
【００３１】
基板３１の他方にある基板３１Ｂは、波長変換素子１２及び共振用素子１３を支持する支持部となる。基板３１Ｂ上には、波長変換素子１２及び共振用素子１３を設置するための、それぞれの下端部の形状に適合した溝３２が形成されている。波長変換素子１２及び共振用素子１３が設置される各溝部分は、相互に連通した状態に形成されている。
波長変換素子１２及び共振用素子１３の各下端部は、溝３２に充填された紫外線硬化樹脂２３によって固着されて基板３１Ｂに支持されている。
【００３２】
次に、第２実施形態に係る光源装置２の製造方法の一例について説明する。
図６は、光源装置の製造方法について説明するための模式図である。同図に示すように、基板３１Ｂ上に、波長変換素子１２及び共振用素子１３を設置するための溝３２を前もって形成しておく。
【００３３】
次に、レーザ光源１１が接合されたヒートシンク１４を、基板３１Ａに接合及び固定する。
【００３４】
次に、紫外線硬化樹脂２３を溝３２の全体に対して充填する。
【００３５】
次に、波長変換素子１２及び共振用素子１３を溝３２に設置し、レーザ光源１１、波長変換素子１２及び共振用素子１３の相互間の位置調整を行い、波長変換素子１２及び共振用素子１３を適正な位置に位置決めする。
【００３６】
次に、波長変換素子１２及び共振用素子１３を溝３２に設置した状態で、基板３１Ｂの上方から紫外線を照射することにより紫外線硬化樹脂２３を硬化させ、これらの下端部を溝３２に固着させる。
【００３７】
上述した実施形態の光源装置２によれば、レーザ光源１１がヒートシンク１４を介して基板３１Ａに接合及び固定されることから、レーザ光源１１とヒートシンク１４と基板３１とが熱的に接合されることになる。また、基板３１Ａに放熱フィン１５を備えることから、大きな放熱フィンを形成することができる。これにより、基板を水冷したり大きな放熱フィンを形成したりすることができ、光源装置２の冷却能力を更に向上させることができる。その結果、レーザ光源の発熱量を増加させたり、レーザ光源の寿命を更に延ばしたりすることができる。
【００３８】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る表示装置について図面を参照して説明する。
図７は、本発明の第３実施形態に係る表示装置の構成の一例を示す図である。表示装置１００は、フルカラーの走査型表示装置である。同図に示すように、表示装置１００は、赤色光源１０１ｒ、緑色光源１０１ｇ及び青色光源１０１ｂからなる光源と、赤色光を反射する反射板１０３と、青色光を反射する反射板１０４と、緑色光を透過し且つ赤色光を反射するダイクロイックミラー１０５と、緑色光を透過し且つ青色光を反射するダイクロイックミラー１０６と、光源光を走査する走査ミラー１０７と、走査ミラー１０７からの光を映像として映し出す表示板１０８とを備えている。
【００３９】
赤色光源１０１ｒから射出された赤色光は、反射板１０３及びダイクロイックミラー１０５に反射され、更にダイクロイックミラー１０６を透過して走査ミラー１０７に誘導される。また、青色光源１０１ｂから射出された青色光は、反射板１０４及びダイクロイックミラー１０６に反射されて走査ミラー１０７に誘導される。更に、緑色光源１０１ｇから射出された緑色光は、ダイクロイックミラー１０５及びダイクロイックミラー１０６を透過して走査ミラー１０７に誘導される。走査ミラー１０７では、表示板１０８に映し出す映像に応じて走査が行われる。
なお、本実施形態の表示装置１００では、ダイクロイックミラー１０５，１０６、走査ミラー１０７を用いた例を示したが、ダイクロイックミラーを有さずに、各色毎に走査ミラーを備える構成としても良い。
【００４０】
図８は、表示装置が有する光源装置の構成の一例を示す平面図である。同図に示すように、上記した赤色光源１０１ｒ、緑色光源１０１ｇ及び青色光源１０１ｂが、基板４１の面のＸ軸方向に平行に配設されている。各光源は、前述した第１実施形態の光源装置１の構成となっている。なお、ここでは、ヒートシンク１４及び放熱フィン１５は単一構造体に構成されているが、各光源で独立した構造体に構成しても良い。また、第１実施形態の光源装置１の構成ではなく、前述した第２実施形態の光源装置２の構成としても良い。
【００４１】
上述した実施形態の表示装置１００によれば、高精度且つ高信頼性の光源を長期間に渡って安定して供給できることから、高画質、高品位な画像を長期間に渡って安定して表示することができる。また、赤色光源１０１ｒ、緑色光源１０１ｇ及び青色光源１０１ｂは、基板４１の面のＸ軸方向に平行に配設されていることから、各光源が有する光学部材の相互間の位置調整を容易に行うことができる。
【００４２】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に係るプロジェクタについて図面を参照して説明する。
図９は、本発明の第４実施形態に係るプロジェクタの構成の一例を示す図である。同図に示すように、プロジェクタ２００は３板方式であり、赤色光源２０１ｒ、緑色光源２０１ｇ及び青色光源２０１ｂの３個を光源として備えている。各光源は、前述した第１実施形態の光源装置１又は第２実施形態の光源装置２の構成となっている。
【００４３】
赤色光源２０１ｒ、緑色光源２０１ｇ及び青色光源２０１ｂのそれぞれから射出された光は回折光学素子２０２によって回折されて液晶ライトバルブ２０３に照射される。即ち、赤色光源２０１ｒ、緑色光源２０１ｇ及び青色光源２０１ｂのそれぞれの射出側には、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光を整形及び拡大する回折光学素子２０２、並びにＲ，Ｇ，Ｂの各色光を変調する光変調装置としての液晶ライトバルブ２０３が設けられている。そして、各液晶ライトバルブ２０３によって変調された３つの色光が、クロスダイクロイックプリズム２０４に入射するように構成されている。このクロスダイクロイックプリズム２０４は４つの直角プリズムが貼り合わされたものであり、内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に形成されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光Ｌｒ、Ｌｇ、Ｌｂが合成されてカラー画像を表す光が形成される。色合成された光は、投射装置としての投射レンズ２０５によりスクリーン２０６上に投射され、拡大された画像が表示される。
【００４４】
なお、本実施形態のプロジェクタ２００では、各色光を変調する３つの液晶ライトバルブと、色合成する装置としてクロスダイクロイックプリズムとを有する例を示したが、このように色合成しないで各色光源に各色光を発光するレーザ光源を配設し、各色光を時間順次的に発光させ、１枚の液晶ライトバルブで各色光を時間順次的に変調しても良い。また、各色光を変調する装置として、透過型の液晶ライトバルブを用いた例を示したが、反射型液晶ライトバルブ、ＤＭＤ、あるいは、回折格子型ライトバルブ等を用いても良い。
【００４５】
上述した実施形態のプロジェクタ２００によれば、高精度且つ高信頼性の光源を長期間に渡って安定して供給できることから、高画質、高品位な画像を長期間に渡って安定して表示することができる。
【００４６】
（変形例）
上述した実施形態では、紫外線硬化樹脂を連通状態にある溝全体に対して充填して、その後、各支持対象となる部材を溝に設置して固着した。しかし、溝の連通状態及び各支持対象となる部材の設置方法はこれに限られず、例えば、波長変換素子を設置するための溝と共振用素子を設置するための溝とを互いに分離した状態にしても良い。そして、例えば、最初に、共振用素子を設置するための溝のみに紫外線硬化樹脂を充填し、共振用素子をその溝に設置して位置決めして固着する。次に、波長変換素子を設置するための溝のみに紫外線硬化樹脂を充填し、波長変換素子をその溝に設置して位置決めして固着しても良い。これにより、各光学部材に適した、基板への設置順序や位置調整の方法に応じて、各光学部材を設置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光源装置の構成の一例を示す平面図。
【図２】本発明の第１実施形態に係る光源装置の構成の一例を示す側面図。
【図３】光源装置の製造方法について説明するための模式図。
【図４】本発明の第２実施形態に係る光源装置の構成の一例を示す平面図。
【図５】本発明の第２実施形態に係る光源装置の構成の一例を示す側面図。
【図６】光源装置の製造方法について説明するための模式図。
【図７】本発明の第３実施形態に係る表示装置の構成の一例を示す図。
【図８】表示装置が有する光源装置の構成の一例を示す平面図。
【図９】本発明の第４実施形態に係るプロジェクタの構成の一例を示す図。
【符号の説明】
【００４８】
１，２…光源装置、１１…レーザ光源、１２…波長変換素子、１３…共振用素子、１４…ヒートシンク、１５…放熱フィン、２１，３１，３１Ａ，３１Ｂ，４１…基板、２２，３２…溝、２３…紫外線硬化樹脂。
【図１】
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【図２】
2008147322.tif 000004
【図３】
2008147322.tif 000005
【図４】
2008147322.tif 000006
【図５】
2008147322.tif 000007
【図６】
2008147322.tif 000008
【図７】
2008147322.tif 000009
【図８】
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【図９】
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