(57)【要約】【課題】小型で、高効率で均一な光を得ることができ、設計の自由度が大きい光源装置、この光源装置の製造方法、この光源装置を備えるプロジェクタを提供すること。【解決手段】所定の波長領域の光であるＧを供給する固体発光チップ１０１と、固体発光チップ１０１を支持する固体発光チップ支持部を構成するサポート１０９、パッケージモールド１０７、ヒートシンク１０５と、Ｇ光を反射させて照明方向ＩＬへ射出する光ガイド１１３と、光ガイド１１３を支持する光ガイド支持部であるサポート１０９とを有し、固体発光チップ１０１の射出面１０１ｂと、光ガイド１１３の入射端面１１３ｂとは所定の間隔ｈを隔てて設けられている。固体発光チップ１０１は、例えばＩｎＧａＮ系のＬＥＤフリップチップである。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の波長領域の光を供給する固体発光チップと、
前記固体発光チップを支持する固体発光チップ支持部と、
前記固体発光チップからの光を反射させて照明方向へ射出する光ガイドと、
前記光ガイドを支持する光ガイド支持部とを有し、
前記固体発光チップの射出面と、前記光ガイドの入射面とは所定の間隔を隔てて設けられていることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記所定の間隔の空間内に充填されている光学的透明柔軟材をさらに有し、
前記光学的透明柔軟材の屈折率は、前記光ガイドを構成する部材の屈折率と略同じであることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記光ガイドは、少なくとも前記光ガイド支持部と接する部分に前記所定の波長領域の光を反射する反射膜を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記光ガイドは、光が進行する方向に沿った面の全ての領域に前記反射膜が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
【請求項５】
前記光ガイド支持部は、前記光ガイドと接する領域に反射面が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光源装置。
【請求項６】
前記固体発光チップ支持部は、前記固体発光チップで発生する熱を低減するためのヒートシンクと、前記固体発光チップを駆動するための電極とをさらに有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項７】
前記光ガイドは、射出端面が入射端面よりも大きなテーパ形状、又は前記入射端面と前記射出端面とが略等しい筒形状を有し、
前記光ガイドの前記入射端面は、前記固体発光チップの射出面と略同一、又は前記射出面よりも大きいことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項８】
前記固体発光チップは、前記発光領域の法線方向に略直交する方向に側面を有し、
前記固体発光チップ支持部は、前記側面に対向する面に反射部が形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項９】
前記光ガイドの前記入射端面は、前記固体発光チップの前記射出面と前記反射部とを含めた領域と略同一、又は前記領域よりも大きいことを特徴とする請求項８に記載の光源装置。
【請求項１０】
前記固体発光チップの射出面は、第１の辺と、第１の辺と略同じ又はこれよりも短い第２の辺とを有する矩形形状であり、
前記所定の間隔は、前記第２の辺の長さよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項１１】
所定の波長領域の光を供給する固体発光チップを支持する固体発光チップ支持工程と、
前記固体発光チップからの光を反射させて照明方向へ射出する光ガイドを支持する光ガイド支持工程と、
固体発光チップ支持部と光ガイド支持部を固定する工程とを含むことを特徴とする光源装置製造方法。
【請求項１２】
前記固体発光チップの位置と前記光ガイドの位置とを略一致させる位置調整工程をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の光源装置製造方法。
【請求項１３】
前記固体発光チップの射出端面と前記光ガイドの入射面との間に光学的透明物質を充填する透明物質充填工程とをさらに含むことを特徴とする請求項１１または１２に記載の光源装置製造方法。
【請求項１４】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の光源装置と、
前記光源装置からの光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、
前記変調された光を投写する投写レンズとを有することを特徴とするプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置、特に固体発光チップを備える光源装置、この光源装置の製造方法、及びこの光源装置を備えるプロジェクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、光源装置、特に固体発光素子を備える光源装置の研究・開発が進んでいる。固体発光素子の代表例として発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」という。）が挙げられる。そして、ＬＥＤの高出力化のための構成が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。ＬＥＤでは、発光光を効率良く用いるために、固体発光チップからの光を略半球形状のレンズで屈折させて射出させている。また、固体発光チップとレンズとの間に透明ジェルを充填する。レンズとインデックス・マッチングさせた透明ジェルを用いることで、さらに光の取り出し効率を向上できる。加えて、コリメートレンズ等を用いて、ＬＥＤからの光を略平行光に変換する。このような構成により、例えば、液晶パネル等の空間光変調装置を照明するための光源装置を得られる。そして、空間光変調装置を照明するための光源装置は、小型で、高効率に均一な強度分布の光を供給することが望ましい。
【０００３】
【非特許文献１】ジェラルド  ハーバーズ（Gerard Herbers）、マッティクス  コーパー(Matthijs Keuper)、スティーブ  パオリーニ(Steve Paolini)著、「ハイ  パワー  ＬＥＤ  イルミネーターズ  フォー  データ  アンド  ビデオ  プロジェクターズ(High power LED illuminators for data and video projectors)」、（日本国）、アイ  デー  ダブリュー’０２  プロシーディングス  オブ  ザ  ナインス  インターナショナル  ディスプレイ  ワークショップス(IDW'02 Proceedings of The Ninth International Display Workshops)、December4-6,2002
【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、従来技術の光源装置からの光を高効率で均一化するためには、光源装置に加えて別途インテグレータ光学系が必要となる。このため、インテグレータ光学系を含めると装置が大型化してしまい問題である。また、空間光変調装置を備えるプロジェクタにおいては、光源装置と空間光変調装置とを含めた光学系において、有効に扱える光束が存在する空間的な広がりを、面積と立体角との積（エテンデュー、Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌ  Ｅｘｔｅｎｔ）として表すことができる。この面積と立体角の積は、光学系において保存される。従って、光源の空間的な広がりが大きくなると、空間光変調装置に入射する光束が存在する空間的な広がりが大きくなる。これに対して、空間光変調装置で取り込むことができる角度は限られているため、光源からの光束を有効に用いることが困難となる。従って、プロジェクタに用いる光源装置では、エテンデューを考慮したうえで、小型化、高効率化が求められる。このために、ＬＥＤのチップの構成自体を改良することが望ましい場合がある。ここで、従来技術のＬＥＤ等の固体発光素子では、ＬＥＤ自体が既に完成品として流通している。このため、ＬＥＤのチップ近傍に光学素子を設けること等により構成を改良、変更して使用することは、信頼性が低下するおそれがあるので困難である。この結果、ＬＥＤを用いてプロジェクタ等に好適な光源装置を設計する自由度が小さくなってしまい問題である。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、小型で、高効率で均一な光を得ることができ、設計の自由度が大きい光源装置、この光源装置の製造方法、この光源装置を備えるプロジェクタ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】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、第１の本発明によれば、所定の波長領域の光を供給する固体発光チップと、固体発光チップを支持する固体発光チップ支持部と、固体発光チップからの光を反射させて照明方向へ射出する光ガイドと、光ガイドを支持する光ガイド支持部とを有し、固体発光チップの射出面と、光ガイドの入射面とは所定の間隔を隔てて設けられていることを特徴とする光源装置を提供できる。
【０００７】
これにより、固体発光チップからの光は、光ガイド内を直進しながら、又は繰り返し反射しながら照明方向へ射出する。そして、繰り返し反射により光が重畳され、高効率で強度分布が均一な光を得ることができる。また、大きなインテグレ−タ光学系を必要としないため、小型な光源装置を実現できる。さらに、光ガイドにより固体発光チップの像がリレーされるという効果を生ずる。このため、固体発光チップ像がリレーされた位置に所望の光学素子、例えばレンズ素子やプリズム素子を容易に設けることができる。従って、固体発光チップ自体の構成を変更することなく、設計の自由度が大きい光源装置を得ることができる。さらに、固体発光チップの射出面と光ガイドの入射端面とは、所定の間隔を隔てて設けられている。このため、固体発光チップで発生した熱が、光ガイドへ伝播することを低減できる。
【０００８】
また、本発明の好ましい態様によれば、所定の間隔の空間内に充填されている光学的透明柔軟材をさらに有し、光学的透明柔軟材の屈折率は、光ガイドを構成する部材の屈折率と略同じであることが望ましい。固体発光チップと光ガイドとの間の間隔が例えば空気の空間のときは、固体発光チップからの光が、空気との界面で全反射してしまい光利用効率が低下してしまう。本態様では、所定の間隔の空間を光学的透明柔軟材、例えば透明シリコンジェルで充填している。そして、光学的透明柔軟材の屈折率は、光ガイドを構成する部材の屈折率と略同じとして、いわゆるインデックス・マッチングをする。これにより、固体発光チップからの光は、固体発光チップの射出面や光ガイドの入射面等の界面で全反射することがないため、高効率に光を用いることができる。
【０００９】
また、本発明の好ましい態様によれば、光ガイドは、少なくとも光ガイド支持部と接する部分に所定の波長領域の光を反射する反射膜を有することが望ましい。固体発光チップから供給された光は、様々な角度で光ガイドへ入射する。光ガイドは、少なくとも光ガイド支持部と接する部分に反射膜を有している。このため、光ガイドに入射した光は、反射膜で内部反射される。さらに、光ガイドは、外界の空気との界面で光を全反射させて進行させる。このため、反射膜で反射された光は、さらに全反射を繰り返して光ガイドを射出する。この結果、固体発光チップからの光を高効率で用いることができる。また、繰り返し反射により、射出光の強度分布を均一化することができる。
【００１０】
また、本発明の好ましい態様によれば、光ガイドは、光が進行する方向に沿った面の全ての領域に反射膜が形成されていることが望ましい。光ガイドの空気との界面に、全反射条件を満足しない角度で入射する光は、そのまま、光ガイドの端面に略直交する方向、即ち側面方向へ射出してしまうことがある。このように、側面から射出してしまう光は、光ガイド内を伝播することなく光量損失となる。本態様では、光ガイドの光が進行する方向に沿った面の全ての領域に反射膜が形成されている。このため、略全ての光を照明方向へ射出できる。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様によれば、光ガイド支持部は、光ガイドと接する領域に反射面が形成されていることが望ましい。これにより、光ガイドに入射した光は、光ガイド支持部の反射膜で反射される。さらに、光ガイドは反射膜で反射された光を、外界の空気との界面で繰り返し全反射させる。全反射を繰り返して光ガイド内を進行する光は、射出端面から射出する。この結果、固体発光チップからの光を高効率で用いることができる。
【００１２】
また、本発明の好ましい態様によれば、固体発光チップ支持部は、固体発光チップで発生する熱を低減するためのヒートシンクと、固体発光チップを駆動するための電極とをさらに有することが望ましい。これにより、簡易な構成で固体発光チップで発生した熱を排熱させながら駆動できる。
【００１３】
また、本発明の好ましい態様によれば、光ガイドは、射出端面が入射端面よりも大きなテーパ形状、又は入射端面と射出端面とが略等しい筒形状を有し、光ガイドの入射端面は、固体発光チップの射出面と略同一、又は射出面よりも大きいことが望ましい。光ガイドがテーパ形状を有しているときは、射出する光の強度分布の均一化と平行化とを同時に行うことができる。さらに、光ガイドがストレートな筒形状のときは、発光面積を小さくした状態で、射出光の強度分布を均一化できる。
【００１４】
また、本発明の好ましい態様によれば、固体発光チップは、発光領域の法線方向に略直交する方向に側面を有し、固体発光チップ支持部は、側面に対向する面に反射部が形成されていることが望ましい。固体発光チップ、例えばＬＥＤは、２つの半導体層に挟まれた活性層からあらゆる方向へ光を放射する。このため、光ガイドの入射端面の方向とは異なる方向へ放射された光は有効に利用できない。特に、ＬＥＤの側面方向へ射出する光は、光量の損失となってしまう。本態様では、反射部は、側面方向へ進行する光を光ガイドの方向へ反射するように構成されている。これにより、光の利用効率を向上できる。
【００１５】
また、本発明の好ましい態様によれば、光ガイドの入射端面は、固体発光チップの射出面と反射部とを含めた領域と略同一、又は領域よりも大きいことが望ましい。これにより、固体発光チップからの光は、効率良く光ガイドの入射端面に入射できる。この結果、高効率に光を利用できる。
【００１６】
また、本発明の好ましい態様によれば、固体発光チップの射出面は、第１の辺と、第１の辺と略同じ又はこれよりも短い第２の辺とを有する矩形形状であり、所定の間隔は、第２の辺の長さよりも小さいことが望ましい。これにより、固体発光チップと光ガイドとの間隔を小さくできる。このため、固体発光チップからの光が効率良く光ガイドの入射端面に入射する。従って、高効率に光を利用できる。
【００１７】
また、第２の本発明によれば、所定の波長領域の光を供給する固体発光チップを支持する固体発光チップ支持工程と、所定の波長領域の光を反射させて照明方向へ射出する光ガイドを支持する光ガイド支持工程とを含むことを特徴とする光源装置製造方法を提供できる。これにより、簡便な工程で、上述したような小型、高効率で、設計の自由度が大きい光源装置を得ることができる。また、本発明の好ましい態様によれば、固体発光チップの射出端面と前記光ガイドの入射面との間に光学的透明物質を充填する透明物質充填工程とをさらに含むことが望ましい。これにより、さらに高効率な光源装置を得ることができる。
【００１８】
また、本発明の好ましい態様によれば、固体発光チップの位置と光ガイドの位置とを略一致させる位置調整工程をさらに含むことが望ましい。これにより、固体発光チップと光ガイドとを簡便にアライメントできる。
【００１９】
また、第３の本発明によれば、上述の光源装置と、光源装置からの光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、変調された光を投写する投写レンズとを有することを特徴とするプロジェクタを提供できる。本プロジェクタは、上述の光源装置を備えているため、小型で明るい投写像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明に係る光源装置、この光源装置を備えるプロジェクタの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００２１】
図１は、本発明の実施例１に係る光源装置１００の概略構成を示す。固体発光チップ１０１は、所定の波長領域の光、例えば緑色光（以下、「Ｇ光」という。）を供給するＩｎＧａＮ系のＬＥＤフリップチップである。シリコン基台１０２には、電極１０３等の電気配線がパターニングされている。固体発光チップ１０１は、シリコン基台１０２上に銀ペースト又は半田１３０により固着されている。シリコン基台１０２は、銅又は鉄で構成されているヒートシンク１０５上に固着されている。ヒートシンク１０５は、固体発光チップ１０１で発生した熱を放熱する機能を有する。さらに、ヒートシンク１０５は、電極リード部１０６と共に、プラスチックからなるパッケージモールド１０７にインサートモールドにより固定されている。そして、シリコン基台１０２の電極１０３と電極リード部１０６とは、ワイヤボンディング１０４で電気的に接続されている。２つの電極リード部１０６に所定の電圧を印加することで、固体発光チップ１０１を駆動できる。
【００２２】
また、光ガイド１１３は、固体発光チップ１０１からのＧ光を内面で繰り返し反射させて照明方向ＩＬへ射出する。光ガイド１１３は、硝子又は透明プラスチック等で構成されている。光ガイド１１３の入射端面１１３ｂは、固体発光チップ１０１の射出面１０１ｂよりも大きい。さらに、光ガイド１１３は、射出端面１１３ｃが入射端面１１３ｂよりも大きなテーパ形状である。
【００２３】
光ガイド１１３は、光ガイド支持部であるサポート１０９に接着部１１１を介して固着されている。サポート１０９は、プラスチック、金属、又はセラミック等で構成されている。そして、サポート１０９は、接着部１０８を介してパッケージモールド１０７に固着されている。ここで、シリコン基台１０２と、ヒートシンク１０５と、パッケージモールド１０７とで固体発光チップ支持部を構成する。固体発光チップ支持部は、固体発光チップ１０１を支持する。また、固体発光チップ１０１の射出面１０１ｂと、光ガイド１１３の入射端面１１３ｂとは所定の間隔ｈを隔てて設けられている。
【００２４】
これにより、固体発光チップ１０１からの光Ｌ１は、光ガイド１１３内を直進しながら、射出端面１１３ｃから照明方向ＩＬへ射出する。また、固体発光チップ１０１からの光Ｌ２、Ｌ３は、光ガイド１１３内を繰り返し反射しながら射出端面１１３ｃから照明方向ＩＬへ射出する。光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は重畳されるため、高効率で強度分布が均一な光を得ることができる。また、大きなインテグレ−タ光学系を必要としないため、小型な光源装置１００を実現できる。さらに、固体発光チップ１０１の射出面１０１ｂと光ガイド１１３の入射端面１１３ｂとは、所定の間隔ｈを隔てて設けられている。このため、固体発光チップ１０１で発生した熱が、光ガイド１１３へ伝播することを低減できる。
【００２５】
加えて、光ガイド１１３は、固体発光チップ１０１の像をリレーするという機能も有している。このため、固体発光チップ１０１の像がリレーされた位置に所望の光学素子、例えばレンズ素子やプリズム素子等を容易に設けることができる。従って、固体発光チップ１０１自体の構成を変更することなく、設計の自由度が大きい光源装置１００を得ることができる。
【００２６】
所定の間隔ｈの空間内には気体の他に光学的透明柔軟材である透明シリコンジェル１１０を充填してもよい。透明シリコンジェル１１０の屈折率は、光ガイド１１３を構成する硝子の屈折率と略同じであることが望ましい。本実施例では、透明シリコンジェル１１０の屈折率は略１．５である。固体発光チップ１０１と光ガイド１１３との間の間隔が気体のときは、固体発光チップ１０１からの光が、例えば空気との界面で全反射してしまい光利用効率が低下してしまう。本実施例では、透明シリコンジェル１１０によりインデックス・マッチングをしている。さらに好ましくは、透明シリコンジェル１１０の屈折率は、固体発光チップ１０１の射出面１０１ｂを構成する部材ともインデックス・マッチングさせることが望ましい。これにより、固体発光チップ１０１からのＧ光は、光ガイド１１３の入射端面１１３ｂ等の界面で全反射することがないため、高効率に光を用いることができる。
【００２７】
また、光ガイド１１３は、少なくとも光ガイド支持部の一部を構成するサポート１０９と接する部分に反射膜１１２が形成されている。反射膜１１２はＧ光を反射するアルミニウム膜である。固体発光チップ１０１から供給されたＧ光は、様々な角度で光ガイド１１３へ入射する。例えば、光ガイド１１３に入射した光Ｌ３は、反射膜１１２で反射される。さらに、光ガイド１１３は、外界の空気との界面である全反射面１１３ａで光Ｌ３を全反射させる。このため、反射膜１１２で反射された光Ｌ３は、さらに全反射を繰り返して光ガイド１１３を射出端面１１３ｃから射出する。この結果、固体発光チップ１０１からの光を高効率で用いることができる。
【００２８】
また、固体発光チップ１０１の射出面１０１ｂは、第１の辺と、第１の辺と略同じ又はこれよりも短い第２の辺とを有する矩形形状である。そして、所定の間隔ｈは、第２の辺の長さよりも小さいように構成されている。例えば、固体発光チップ１０１は第１の辺と第２の辺とがそれぞれ１ｍｍの正方形形状である。そして、所定の間隔ｈは０．２ｍｍである。これにより、固体発光チップ１０１と光ガイド１１３との間隔ｈを小さくできる。このため、固体発光チップ１０１からのＧ光が効率良く光ガイド１１３の入射端面１１３ｂに入射できる。従って、高効率に光を利用できる。
【００２９】
さらに、光ガイド１１３の入射端面１１３ｂは、固体発光チップ１０１の射出面１０１ｂと略同一、又は射出面１０１ｂよりも大きい面積を有する。例えば、光ガイド１１３の入射端面１１３ｂは１．２ｍｍ×１．２ｍｍ程度の大きさに構成する。これにより、光ガイド１１３は、固体発光チップ１０１からの光を効率良く取り込むことができる。また、光ガイド１１３は、射出端面１１３ｃが入射端面１１３ｂよりも大きなテーパ形状である。例えば、上述のように入射端面１１３ｂは１．２ｍｍ×１．２ｍｍ、射出端面１１３ｃは４ｍｍ×３ｍｍ程度の大きさに構成する。テーパ形状により、射出する光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の強度分布の均一化と平行化とを同時に行うことができる。
【００３０】
次に、光源装置１００を製造する手順を説明する。まず、固体発光チップ支持工程において、所定の波長領域の光であるＧ光を供給する固体発光チップ１０１を固体発光チップ支持部により支持する。上述したように、固体発光素子支持部は、シリコン基台１０２とヒートシンク１０５とパッケージモールド１０７とで構成されている。光ガイド支持工程において、Ｇ光を反射させて照明方向ＩＬへ射出する光ガイド１１３をサポート１０９により支持する。必要に応じて、透明樹脂充填工程において、固体発光チップ１０１の射出面１０１ｂと、光ガイド１１３の入射端面１１３ｂとの間に光学的透明樹脂である透明シリコンジェルを充填する。さらに、必要に応じて、位置調整工程において、固体発光チップ１０１の射出面１０１ｂの位置と、光ガイド１１３の入射端面１１３ｂの位置とを略一致させる。接着部１０８が設けられている部分は、パッケージモールド１０７とサポート１０９とのアライメントのための調整用隙間として機能する。接着部１０８へ接着剤を注入しない状態では、調整用隙間の範囲内で、サポート１０９はパッケージモールド１０７に対して、図１の水平方向へ相対的に移動できる。そして、例えばサポート１０９が移動してアライメントが完了したときに、接着剤を用いてサポート１０９を固定する。これにより、固体発光チップ１０１と光ガイド１１３とを簡便にアライメントできる。最後に、位置が調整された状態で、サポート１０９とパッケージモールド１０７とを固定する。この結果、簡便な工程で、上述したような小型、高効率で、設計の自由度が大きい光源装置１００を得ることができる。
【実施例２】
【００３１】
図２は、実施例２に係る光源装置２００の概略構成を示す。上記実施例１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。固体発光チップ１０１の光軸ＡＸは、発光領域である平面形状の活性層１０１ａの法線方向に延在する。そして、固体発光チップ１０１は、光軸ＡＸの方向に略直交する方向に側面１０１ｃを有している。固体発光チップ支持部の一部を構成するシリコン基台１０２は、固体発光チップ１０１の側面１０１ｃに対向する面に反射部である斜面ミラー２０１が形成されている。固体発光チップ１０１は、２つの半導体層に挟まれた活性層１０１ａからあらゆる方向へ光を放射する。このため、光ガイド１１３の入射端面１１３ｂの方向とは異なる方向へ放射されたＧ光は有効に利用できない。特に、固体発光チップ１０１の側面１０１ｃの方向へ射出するＧ光は、光量の損失となってしまう。本実施例では、斜面ミラー２０１は、側面１０１ｃの方向へ進行する光Ｌ４を光ガイド１１３の方向へ反射できる。これにより、光Ｌ４の利用効率を向上できる。
【００３２】
また、光ガイド１１３の入射端面１１３ｂは、固体発光チップ１０１の射出面１０１ｂと斜面ミラー２０１とを含めた領域と略同一、又はこれよりも大きい面積を有している。本実施例では、光ガイド１１３の入射端面１１３ｂは、１．４ｍｍ×１．４ｍｍの大きさに構成している。これにより、固体発光チップ１０１からの光は、効率良く光ガイド１１３の入射端面１１３ｂに入射できる。この結果、高効率にＧ光を利用できる。
【００３３】
また、光ガイド支持部であるサポート１０９は、光ガイド１１３と接する領域の内面にめっきで形成した金属反射面２０２が形成されている。サポート１０９と光ガイド１１３とは光学的透明接着剤で固着されている。これにより、光ガイド１１３に入射した光は、サポート１０９の金属反射面２０２で反射される。さらに、光ガイド１１３は、金属反射面２０２で反射された光を、外界の空気との界面である全反射面１１３ａで繰り返し全反射させる。全反射を繰り返して進行する光は、光ガイド１１３を射出端面１１３ｃから照明方向ＩＬへ射出する。この結果、固体発光チップ１０１からの光を強度分布の均一化、平行化しつつ、高効率で用いることができる。
【実施例３】
【００３４】
図３は、実施例３に係る光源装置３００の概略構成を示す。上記実施例１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本実施例では、アルミニウム製のサポート１０９の光ガイド１１３を支持する面は、鏡面仕上げが施された金属ミラー３０５が形成されている。サポート１０９と光ガイド１１３とは、上述したように、光学的透明接着剤で固着されている。また、サポート１０９の照明方向ＩＬ側の面には、放熱のための複数のフィン３０４が形成されている。さらに、サポート１０９の照明方向ＩＬとは反対側の面には、突起状の位置調整部３０３が設けられている。実施例１で述べたように、位置調整工程において、固体発光チップ１０１の射出面１０１ｂの位置と、光ガイド１１３の入射端面１１３ｂの位置とを略一致させる。本実施例では、図３の水平方向におけるアライメントのための位置調整部３０３が設けられている。突起状の位置調整部３０３と、パッケージモールド１０７との間のクリアランスの範囲内で位置調整を行うことができる。このため、パッケージモールド１０７とサポート１０９とのアライメントをさらに容易、正確に行うことができる。
【００３５】
また、本実施例では、ヒートシンク１０５内に冷媒を循環させるための循環部３０２が形成されている。流体供給部であるポンプ３０１は、循環部３０２内に冷媒、例えば水を循環させる。なお、冷媒は、液体、気体の何れでも良い。これにより、固体発光チップ１０１をさらに効率的に冷却できる。
【００３６】
図４−１〜図４−４に基づいて、光ガイドの構成の変形例を説明する。図４−１は、光ガイド４００の第１の変形例の概略構成を示す。光ガイド４００は、入射端面４１３ｂと射出端面４１３ｃとが略等しいストレートな筒形状である。光ガイド４００がストレートな筒形状のときは、発光面積を小さくした状態で、射出光の強度分布を均一化できる。また、光ガイド４００は、光が進行する方向に沿った面の全ての領域に反射膜４０１が形成されている。光ガイド４００の空気との界面に、全反射条件を満足しない角度で入射する光は、そのまま、光ガイド４００の側面方向へ射出してしまう。このため光量損失となってしまう。本変形例では、光ガイド４００の光が進行する方向に沿った側面の全ての領域に反射膜４０１が形成されている。このため、側面へ様々な角度で入射する光を全て全反射させて照明方向ＩＬへ射出できる。
【００３７】
図４−２は、光ガイド４００の第２の変形例を示す。射出端面４１３ｃには拡散面が形成されている。これにより、射出する光の強度のさらなる均一化を図ることができる。また、射出端面４１３ｃには、図４−３に示すようにレンズ素子４０３を固着することができる。さらに、射出端面４１３ｃには、図４−４に示すようにプリズム素子４０４を固着することができる。これらの構成により、固体発光チップ１０１の構成を変更することなく、レンズ素子４０３やプリズム素子４０４により射出する光を偏向、集光等できる。このため、固体発光チップ１０１の信頼性を損なうことなく、光学設計の自由度が大きくなる。
【実施例４】
【００３８】
図５は、本発明の実施例４に係るプロジェクタ５００の概略構成を示す。プロジェクタ５００は、第１色光である赤色光（以下、「Ｒ光」という。）を供給する第１光源部５０１Ｒと、第２色光であるＧ光を供給する第２光源部５０１Ｇと、第３色光である青色光（以下、「Ｂ光」という。）を供給する第３光源部５０１Ｂとを有する。第１光源部５０１Ｒ、第２光源部５０１Ｇ及び第３光源部５０１Ｂは、それぞれ上記実施例１で述べた光源装置１００を用いるＬＥＤ素子である。
【００３９】
第１光源部５０１ＲからのＲ光は、集光レンズ５０２Ｒを介して偏光変換素子５０３Ｒに入射する。偏光変換素子５０３Ｒは、Ｒ光を特定の振動方向を有する偏光光、例えばｐ偏光光に変換する。偏光変換されたＲ光は、第１色光用空間光変調装置であるＲ光用空間光変調装置５１０Ｒに入射する。Ｒ光用空間光変調装置５１０Ｒは、Ｒ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。Ｒ光用空間光変調装置５１０Ｒは、液晶パネル５１５Ｒと、第１偏光板５１６Ｒと、第２偏光板５１７Ｒとを有する。
【００４０】
第１偏光板５１６Ｒは、ｐ偏光光に変換されたＲ光を透過し、液晶パネル５１５Ｒに入射させる。液晶パネル５１５Ｒは、ｐ偏光光を画像信号に応じて変調し、ｓ偏光光に変換する。第２偏光板５１７Ｒは、液晶パネル５１５Ｒでｓ偏光光に変換されたＲ光を射出する。このようにして、Ｒ光用空間光変調装置５１０Ｒは、第１光源部５０１ＲからのＲ光を変調する。Ｒ光用空間光変調装置５１０Ｒでｓ偏光光に変換されたＲ光は、クロスダイクロイックプリズム５１２に入射する。
【００４１】
第２光源部５０１ＧからのＧ光は、集光レンズ５０２Ｇを介して偏光変換素子５０３Ｇに入射する。偏光変換素子５０３Ｇは、Ｇ光を特定の振動方向を有する偏光光、例えばｓ偏光光に変換する。偏光変換されたＧ光は、第２色光用空間光変調装置であるＧ光用空間光変調装置５１０Ｇに入射する。Ｇ光用空間光変調装置５１０Ｇは、Ｇ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。Ｇ光用空間光変調装置５１０Ｇは、液晶パネル５１５Ｇと、第１偏光板５１６Ｇと、第２偏光板５１７Ｇとを有する。
【００４２】
第１偏光板５１６Ｇは、ｓ偏光光に変換されたＧ光を透過し、液晶パネル５１５Ｇに入射させる。液晶パネル５１５Ｇは、ｓ偏光光を画像信号に応じて変調し、ｐ偏光光に変換する。第２偏光板５１７Ｇは、液晶パネル５１５Ｇでｐ偏光光に変換されたＧ光を射出する。このようにして、Ｇ光用空間光変調装置５１０Ｇは、第２光源部５０１ＧからのＧ光を変調する。Ｇ光用空間光変調装置５１０Ｇでｐ偏光光に変換されたＧ光は、クロスダイクロイックプリズム５１２に入射する。
【００４３】
第３光源部５０１ＢからのＢ光は、集光レンズ５０２Ｂを介して偏光変換素子５０３Ｂに入射する。偏光変換素子５０３Ｂは、Ｂ光を特定の振動方向を有する偏光光、例えばｐ偏光光に変換する。偏光変換されたＢ光は、第３色光用空間光変調装置であるＢ光用空間光変調装置５１０Ｂに入射する。Ｂ光用空間光変調装置５１０Ｂは、Ｂ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。Ｂ光用空間光変調装置５１０Ｂは、液晶パネル５１５Ｂと、第１偏光板５１６Ｂと、第２偏光板５１７Ｂとを有する。
【００４４】
第１偏光板５１６Ｂは、ｐ偏光光に変換されたＢ光を透過し、液晶パネル５１５Ｂに入射させる。液晶パネル５１５Ｂは、ｐ偏光光を画像信号に応じて変調し、ｓ偏光光に変換する。第２偏光板５１７Ｂは、液晶パネル５１５Ｂでｓ偏光光に変換されたＢ光を射出する。このようにして、Ｂ光用空間光変調装置５１０Ｂは、第３光源部５０１ＢからのＢ光を変調する。Ｂ光用空間光変調装置５１０Ｂでｓ偏光光に変換されたＢ光は、クロスダイクロイックプリズム５１２に入射する。
【００４５】
クロスダイクロイックプリズム５１２は、２つのダイクロイック膜５１２ａ、５１２ｂを有する。２つのダイクロイック膜５１２ａ、５１２ｂは、Ｘ字型に直交して配置されている。ダイクロイック膜５１２ａは、ｓ偏光光であるＲ光を反射し、ｐ偏光光であるＧ光を透過する。ダイクロイック膜５１２ｂは、ｓ偏光光であるＢ光を反射し、ｐ偏光光であるＧ光を透過する。このように、クロスダイクロイックプリズム５１２は、第１色光用空間光変調装置５１０Ｒと、第２色光用空間光変調装置５１０Ｇと、第３色光用空間光変調装置５１０Ｂとでそれぞれ変調されたＲ光、Ｇ光及びＢ光を合成する。投写レンズ５３０は、クロスダイクロイックプリズム５１２で合成された光をスクリーン５４０に投写する。プロジェクタ５００は、上述の光源装置を備えているため、小型で明るい投写像を得ることができる。
【００４６】
上記各実施例では、ＬＥＤを例にして説明したが。本発明はこれに限られるものではない。他の固体発光素子、例えば、エレクトロ・ルミネセンス（ＥＬ）素子等にも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
以上のように、本発明に係る光源装置は、特にＬＥＤに有用であり、プロジェクタに適している。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】実施例１に係る光源装置の概略構成を示す図。
【図２】実施例２に係る光源装置の概略構成を示す図。
【図３】実施例３に係る光源装置の概略構成を示す図。
【図４−１】光ガイドの第１の変形例を示す図。
【図４−２】光ガイドの第２の変形例を示す図。
【図４−３】光ガイドのさらに他の変形例を示す図。
【図４−４】光ガイドの別の変形例を示す図。
【図５】実施例４に係るプロジェクタの概略構成を示す図。
【符号の説明】
【００４９】
１００  光源装置、１０１  チップ、１０１ａ  活性層、１０１  固体発光チップ、１０１ｂ  射出面、１０１ｃ  側面、１０２  シリコン基台、１０３  電極、１０４  ワイヤボンディング、１０５  ヒートシンク、１０６  電極リード部、１０７  パッケージモールド、１０８  接着部、１０９  サポート、１１０  透明シリコンジェル、１１１  接着部、１１２  反射膜、１１３  光ガイド、１１３ｃ  射出端面、１１３ａ  全反射面、１１３ｂ  入射端面、２００  光源装置、２０１  斜面ミラー、２０２  金属反射面、３００  光源装置、３０１  ポンプ、３０２  循環部、３０３  位置調整部、３０４  フィン、３０５  金属ミラー、４００  光ガイド、４０１  反射膜、４０３  レンズ素子、４０４  プリズム素子、４１３ｃ  射出端面、４１３ｂ  入射端面、５００  プロジェクタ、５０１Ｒ、５０１Ｇ、５０１Ｂ  各色光源部、５０２Ｒ、５０２Ｇ、５０２Ｂ  集光レンズ、５０３Ｒ、５０３Ｇ、５０３Ｂ  偏光変換素子、５１０Ｒ、５１０Ｇ、５１０Ｂ  各色光用空間光変調装置、５１２  クロスダイクロイックプリズム、５１２ａ、５１２ｂ  ダイクロイック膜、５１５Ｒ、５１５Ｇ、５１５Ｂ  液晶パネル、５１６Ｒ、５１６Ｇ、５１６Ｂ  偏光板、５１７Ｒ、５１７Ｇ、５１７Ｂ  偏光板、５３０  投写レンズ、５４０  スクリーン、ＡＸ  光軸、ｈ  間隔、ＩＬ  照明方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４−１】
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【図４−２】
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【図４−３】
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【図４−４】
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【図５】
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