(57)【要約】【課題】所望の発光特性が得られ、かつ小型化が可能であり、さらには信頼性が高い光源装置を提供する。【解決手段】第１の面を有する基板と、基板の第１の面側に設けられた複数の発光素子と、複数の発光素子を囲むように基板の第１の面側に設けられた接合フレームと、接合フレームの基板とは反対側に設けられた蓋体と、を備えた光源装置。基板は金属を形成材料とする。蓋体は透光性部材を含む。透光性部材は基板の第１の面と対向し、複数の発光素子から射出された光を透過させる。接合フレームは、基板と比べて熱伝導率が低い。【選択図】図２
2017139444.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属を形成材料とし、第１の面を有する基板と、
前記基板の前記第１の面側に設けられた複数の発光素子と、
前記複数の発光素子を囲むように前記基板の前記第１の面側に設けられた接合フレームと、
前記基板の前記第１の面と対向するように設けられた透光性部材を含む蓋体と、を備え、
前記複数の発光素子から射出された光が前記透光性部材を透過し、
前記接合フレームは、前記基板と比べて熱伝導率が低い光源装置。
【請求項２】
前記蓋体は、前記透光性部材と、前記透光性部材が接合された支持フレームと、を含み、
前記支持フレームは前記接合フレームの前記基板とは反対側に接合されている請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記支持フレームは、前記接合フレームに溶接されている請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記透光性部材は、前記支持フレームの前記基板側に設けられている請求項２または３に記載の光源装置。
【請求項５】
前記基板と、前記接合フレームと、前記蓋体と、によって囲まれた収納空間を有し、
前記収納空間は、真空である請求項１〜４のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項６】
前記収納空間は、不活性ガスによって満たされている請求項５に記載の光源装置。
【請求項７】
前記基板と、前記接合フレームと、前記蓋体と、によって囲まれた収納空間を有し、
前記収納空間は、不活性ガスによって満たされている請求項１〜４のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項８】
前記複数の発光素子から射出された光の少なくとも一部を蛍光に変換する波長変換素子をさらに備えた請求項１〜７のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項９】
金属を形成材料とし、第１の面を有する基板と、
前記基板の前記第１の面側に設けられた複数の発光素子と、
前記複数の発光素子を囲むように前記基板の前記第１の面側に設けられた接合フレームと、
前記基板の前記第１の面と対向するように設けられた透光性部材を含む蓋体と、を備えた光源装置の製造方法であって、
局所加熱によって前記蓋体を前記接合フレームに接合する接合工程を備え、
前記接合フレームは、前記基板と比べて熱伝導率が低い光源装置の製造方法。
【請求項１０】
前記蓋体は、前記透光性部材と、前記透光性部材が接合された支持フレームと、を含み、
前記支持フレームを前記接合フレームに溶接することによって、前記蓋体を前記接合フレームに接合する請求項９に記載の光源装置の製造方法。
【請求項１１】
前記接合工程は、前記接合フレームと前記透光性部材との間に低融点ガラスを配置する工程と、前記局所加熱によって該低融点ガラスを溶かす工程と、を含む請求項９に記載の光源装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項１〜８のいずれか１項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、
前記光変調装置によって変調された光を投射する投写光学系と、を備えるプロジェクター。
【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およびプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
光源装置に用いられる発光ダイオードや半導体レーザーなどの発光素子は、有機物や水分が付着すると発光時に破損することがある。このことから、光源装置には、発光素子と外気とを遮断する構造が備えられている。従来、このような構造としては、セラミックス製の基板とガラス製の蓋とを接合して、発光素子を封止する気密封止構造が知られている（例えば特許文献１）。近年では、光源装置の小型化に伴い、基板に複数の発光素子を高密度に搭載した構造をもつ光源装置が検討されている。
【０００３】
一般に、これらの発光素子は発光時に発熱するため、この熱により発光素子が劣化したり、発光特性が低下したりするおそれがある。そのため、光源装置は、発光素子から発生する熱を外部へ放出することにより、発光素子が高温にならないように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１２３４４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の光源装置では、セラミックス製の基板を用いている。発光素子から発生する熱は、基板を介して外部へ放出されるが、セラミックス製の基板は熱伝導率（放熱性）が低く蓄熱しやすい。したがって、特許文献１の光源装置においては、発光素子が高温にならないようにするために、基板の単位面積当たりの発熱量を小さくする必要がある。そのためには、当該単位面積当たりの発光素子の数を減らすことが有効である。しかしながら、この場合、必要な光量を確保するためには基板を大きくしなければならないため、光源装置全体の小型化は困難であった。
【０００６】
基板と蓋とを無機物からなる接合材、例えば低融点ガラスを用いて接合する場合、光源装置全体を接合材の融点以上に加熱しなければならない。そのため、この加熱により発光素子が劣化し、所望の発光特性が得られないことがあった。
【０００７】
そこで本発明の一態様は、所望の発光特性が得られ、かつ小型化が可能であり、さらには信頼性が高い光源装置を提供することを目的の一つとする。また、本発明の一態様は、発光素子が劣化しにくい光源装置の製造方法を提供することを目的の一つとする。さらに、本発明の一態様は、この光源装置を備えることによって、所望の明るさの表示が可能で、かつ信頼性が高いプロジェクターを提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、金属を形成材料とし、第１の面を有する基板と、基板の第１の面側に設けられた複数の発光素子と、複数の発光素子を囲むように基板の第１の面側に設けられた接合フレームと、基板の第１の面と対向するように設けられた透光性部材を含む蓋体と、を備え、複数の発光素子から射出された光が透光性部材を透過し、接合フレームは、基板と比べて熱伝導率が低い光源装置を提供する。
【０００９】
この構成によれば、金属材料を形成材料とする基板は、従来のセラミックス製の基板と比べて、基板自体の放熱性が高い。これにより、互いに隣接する２つの発光素子間の距離を、セラミックス製の基板を用いた場合よりも小さくすることが可能であるため、複数の発光素子を基板に高密度に搭載できる。また、発光素子で発生した熱が効率的に排出されるため、光源装置の信頼性が高い。
【００１０】
また、接合フレームは、基板と比べて熱伝導率が低いため、蓋体を接合フレームに接合する際に発生する熱が基板に伝わりにくい。これにより、熱による発光素子の劣化を低減できる。
【００１１】
以上の作用によって、本発明に係る光源装置の一態様によれば、所望の発光特性が得られ、小型化が可能であり、かつ高い信頼性が得られる。
【００１２】
本発明に係る光源装置の一態様においては、蓋体は、透光性部材と、透光性部材が接合された支持フレームと、を含み、支持フレームは接合フレームの基板とは反対側に接合されている構成としてもよい。
【００１３】
この構成によれば、接合フレームは、基板と比べて熱伝導率が低いため、蓋体を接合フレームに接合する際に発生する熱が基板に伝わりにくい。これにより、熱による発光素子の劣化を低減できる。
【００１４】
本発明に係る光源装置の一態様においては、支持フレームは、接合フレームに溶接されている構成としてもよい。これにより、支持フレームと接合フレームとの接合部のみを局所的に加熱することができる。そのため、本発明に係る光源装置の一態様は、製造時の熱による発光素子の劣化を低減できる。
【００１５】
本発明に係る光源装置の一態様においては、透光性部材は、支持フレームの基板側に設けられている構成としてもよい。一般に、発光素子から射出された光は発散光である。また、透光性部材の光射出側には、例えば集光レンズなどの光学素子が設けられてもよい。上記構成によれば、発光素子と透光性部材との間隔を小さくすることができる。つまり、透光性部材の光射出側に設けられる光学素子と発光素子との間隔を小さくすることができる。そのため、発光素子から射出された光を効率的に利用することができる。
【００１６】
本発明に係る光源装置の一態様においては、基板と、接合フレームと、蓋体と、によって囲まれた収納空間を有し、収納空間は、真空である構成としてもよい。これにより、収納空間が真空でない光源装置と比べて、発光素子の表面に対する有機物や水分の付着を低減できる。そのため、本発明に係る光源装置の一態様は、使用時における発光素子の破損を低減でき、信頼性が高い。
【００１７】
本発明に係る光源装置の一態様においては、収納空間は、不活性ガスによって満たされている構成としてもよい。これにより、収納空間が不活性ガスによって満たされていない光源装置と比べて、発光素子の表面に対する有機物や水分の付着を低減できる。そのため、本発明に係る光源装置の一態様は、使用時における発光素子の破損が低減されるので、信頼性が高い。
【００１８】
本発明に係る光源装置の一態様においては、基板と、接合フレームと、蓋体と、によって囲まれた収納空間を有し、収納空間は、不活性ガスによって満たされている構成としてもよい。これにより、収納空間が不活性ガスによって満たされていない光源装置と比べて、発光素子の表面に対する有機物や水分の付着を低減できる。そのため、本発明に係る光源装置の一態様は、使用時における発光素子の破損が低減されるので、信頼性が高い。
【００１９】
本発明に係る光源装置の一態様においては、複数の発光素子から射出された光の少なくとも一部を蛍光に変換する波長変換素子をさらに備えた構成としてもよい。これにより、本発明に係る光源装置の一態様は、所望の波長の光を射出することができる。
【００２０】
本発明の一態様は、金属を形成材料とし、第１の面を有する基板と、基板の第１の面側に設けられた複数の発光素子と、複数の発光素子を囲むように基板の第１の面側に設けられた接合フレームと、基板の第１の面と対向するように設けられた透光性部材を含む蓋体と、を備えた光源装置の製造方法であって、局所加熱によって蓋体を接合フレームに接合する接合工程を備え、接合フレームは、基板と比べて熱伝導率が低い光源装置の製造方法を提供する。
【００２１】
この方法によれば、局所加熱であることに加え、接合フレームは、基板と比べて熱伝導率が低いため、蓋体を接合フレームに接合する際に発生する熱が基板に伝わりにくい。これにより、光源装置の製造時の熱による発光素子の劣化を低減できる。
【００２２】
本発明に係る光源装置の製造方法の一態様においては、蓋体は、透光性部材と、透光性部材が接合された支持フレームと、を含み、支持フレームを接合フレームに溶接することによって、蓋体を接合フレームに接合する製造方法としてもよい。
【００２３】
この方法によれば、接合フレームと支持フレームとの接合部を溶接可能な温度に加熱すればよい。また、接合フレームは、基板と比べて熱伝導率が低いため、支持フレームを接合フレームに溶接する際に発生する熱が基板に伝わりにくい。これにより、光源装置の製造時の熱による発光素子の劣化を低減できる。
【００２４】
本発明に係る光源装置の製造方法の一態様においては、接合工程は、接合フレームと透光性部材との間に低融点ガラスを配置する工程と、局所加熱によって該低融点ガラスを溶かす工程と、を含む製造方法としてもよい。
【００２５】
この方法によれば、低融点ガラスを溶かすことが可能な比較的低い温度で接合工程を実施できる。また、局所加熱であることに加え、接合フレームは、基板と比べて熱伝導率が低いため、支持フレームを接合フレームに溶接する際に発生する熱が基板に伝わりにくい。これにより、光源装置の製造時の熱による発光素子の劣化を低減できる。
【００２６】
本発明の一態様は、上記の光源装置と、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、光変調装置によって変調された光を投射する投写光学系と、を備えるプロジェクターを提供する。本発明に係るプロジェクターの一態様は、上述の光源装置を備えるため、所望の画像を表示でき、かつ信頼性が高い。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本実施形態に係る光源装置１を示す斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】本実施形態に係る光源装置の製造方法を示す断面図である。
【図４】本実施形態に係る光源装置の別の構成として光源装置２を示す断面図である。
【図５】本実施形態に係るプロジェクター１０００の光学系を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、同様の目的で、特徴とならない部分を省略して図示している場合がある。
【００２９】
［光源装置］
以下に、本実施形態に係る光源装置の一例について説明するが、本実施形態はこれらに限定されない。
【００３０】
図１は、本実施形態に係る光源装置１を示す斜視図である。図２は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図１、２に示すように、本実施形態に係る光源装置１は、基板１１と、複数の発光素子２１と、接合フレーム３１と、複数の電極３３と、支持フレーム４１と、透光性部材４３と、を備える。
【００３１】
基板１１は、第１の面１１ａと、その反対側に、例えば放熱器が取り付けられる第２の面１１ｂと、を有する。発光素子２１は接合材６１によって基板１１の第１の面１１ａ側に設けられている。発光素子２１は基板１１とは反対側に向けて光を射出する。接合材６１として、例えば金−スズなどのはんだ材料が用いられる。
【００３２】
接合フレーム３１は、複数の発光素子２１を囲むように基板１１の第１の面１１ａ側に設けられている。接合フレーム３１は、接合材６３によって基板１１に接合されている。接合材６３は、基板１１と接合フレーム３１とを接合することができれば特に限定されないが、金属ろうが好ましく、銀ろうがより好ましく用いられる。
【００３３】
また、接合フレーム３１には複数の貫通孔３５が設けられている。各貫通孔３５には、発光素子２１へ電力を供給するための電極３３が設けられている。電極３３には、発光素子２１と電気的に接続するためのボンディングワイヤーが設けられている（図示略）。接合フレーム３１と電極３３との間は封止材７１によって封止されている。封止材７１として、例えば低融点ガラスなどが好ましく用いられる。
【００３４】
支持フレーム４１は、接合フレーム３１の基板１１とは反対側に接合されている。
【００３５】
透光性部材４３は、支持フレーム４１の基板１１側に、第１の面１１ａと対向するように設けられている。このとき、透光性部材４３は、接着材５１によって支持フレーム４１に接合されている。接着材５１として、例えば低融点ガラスなどが好ましく用いられる。本実施形態では、透光性部材４３は、支持フレーム４１および接着材５１とともに蓋体４０を構成している。
【００３６】
光源装置１は、基板１１と、接合フレーム３１と、支持フレーム４１と、透光性部材４３と、によって囲まれた収納空間Ｓを有する。すなわち、複数の発光素子２１は収納空間Ｓ内に設けられている。
【００３７】
（基板）
以下、図２を基に、各部の構成について詳細に説明する。
基板１１は、平面視において、例えば略正方形または略長方形などの四角形状である。発光素子２１を搭載する第１の面１１ａは、例えば平坦面である。
【００３８】
基板１１の形成材料として、放熱性が高い材料、例えば金属材料が用いられる。このような金属材料として、銅またはアルミニウムが好ましく、銅がより好ましく用いられる。
【００３９】
（発光素子）
発光素子２１としては、例えば発光ダイオードまたは半導体レーザーなどが用いられる。発光素子２１は、用途に応じて任意の波長のものを選択することができる。例えば、波長４３０ｎｍ〜４９０ｎｍの青色光の発光素子としては、窒化物系半導体（ＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ、０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、Ｘ＋Ｙ≦１）を含むことができる。また、これに加えて、ＩＩＩ族元素としてホウ素原子が一部に置換されたものや、Ｖ族元素として窒素原子の一部をリン原子、ヒ素原子で置換されたものを含むこともできる。
【００４０】
（接合フレーム、電極）
接合フレーム３１の形成材料としては、基板１１と比べて熱伝導率が低い材料が用いられている。このような材料としては、例えば、コバールが用いられる。接合フレーム３１の表面にはめっき層が形成されており、例えばニッケル−金からなるめっき層が形成されている。
【００４１】
電極３３の形成材料としては、例えばコバールが用いられる。また、電極３３の表面にはめっき層が形成されており、例えばニッケル−金からなるめっき層が形成されている。
【００４２】
収納空間Ｓ内において、電極３３の端部にはボンディングワイヤーが設けられており、電極３３は発光素子２１と電気的に接続している（図示略）。このボンディングワイヤーの形成材料としては、金が好ましく用いられる。電極３３の他方の端部は、外部電気回路と接続している（図示略）。
【００４３】
（支持フレーム）
支持フレーム４１の形成材料としては、例えば金属が挙げられ、銅が好ましく用いられる。支持フレーム４１の表面にはめっき層が形成されており、例えばニッケルからなるめっき層が形成されている。
【００４４】
支持フレーム４１は、接合フレーム３１に、例えばニッケル−金を用いて溶接されている。
【００４５】
（透光性部材）
透光性部材４３は、発光素子２１から射出された光を透過することができる限り、特に限定されない。透光性部材４３の形成材料としては、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス、合成石英ガラスなどのガラス、水晶、またはサファイアなどが挙げられる。
【００４６】
透光性部材４３は、基板１１とは反対側に、例えばレンズ機能を有する光学素子が一体成形されていてもよい（図示略）。このような光学素子としては、例えば集光レンズが挙げられる。
【００４７】
（収納空間）
本実施形態において収納空間Ｓは、発光素子２１の表面に対する有機物や水分の付着を低減するために、密閉空間である。このとき、収納空間Ｓは、真空であることが好ましい。また、収納空間Ｓが真空でない場合には、窒素ガスなどの不活性ガスで満たされていることが好ましい。この不活性ガスは、工業用の高純度のものを使用するとよい。なお、本明細書において、真空とはＪＩＳ  Ｚ  ８１２６に規定されているように、通常の大気圧より低い圧力の気体で満たされた空間の状態をいう。この定義において、その気体は不活性ガスであってもよい。
【００４８】
発光素子２１は発光時に発熱するため、この熱により発光素子２１が劣化したり、発光特性が低下したりするおそれがある。本実施形態に係る光源装置１は、金属材料を形成材料とする基板１１を備えている。発光素子から発生する熱は、基板を介して外部へ放出されるが、本実施形態に係る基板１１は、従来のセラミックス製の基板と比べて、基板自体の放熱性が高い。したがって、光源装置１では、基板１１の単位面積あたりの発熱量を小さくしなくても、発光素子２１の温度の上昇を低減することができる。つまり、基板１１の単位面積当たりの発光素子２１の数を減らす必要がない。この作用によって、本実施形態に係る光源装置１は複数の発光素子２１を基板１１に高密度に搭載でき、光源装置１全体の小型化が可能である。
【００４９】
本実施形態において、接合フレーム３１は、基板１１と比べて熱伝導率が低い。これにより、支持フレーム４１を接合フレーム３１に接合する際に発生する熱が基板１１に伝わりにくく、基板１１から発光素子２１へ伝わる熱を少なくすることができる。この作用によって、本実施形態に係る光源装置１は、熱による発光素子２１の劣化を低減できる。
【００５０】
本実施形態において、支持フレーム４１は、接合フレーム３１に溶接されている。つまり、支持フレーム４１と接合フレーム３１との接合部を局所的に加熱することで支持フレーム４１を接合フレーム３１に接合することができる。この作用によって、本実施形態に係る光源装置１は、製造時の熱による発光素子２１の劣化を低減できる。
【００５１】
本実施形態において、透光性部材４３は、支持フレーム４１の基板１１側に設けられている。これにより、発光素子２１と透光性部材４３との間を小さくすることができる。一般に、発光素子２１から射出された光は発散光である。そのため、発光素子２１と透光性部材４３との間が小さくなるほど、発光素子２１から射出された光を、透光性部材４３を通して効率的に取り出すことができる。また、透光性部材４３の光射出側には、例えば集光レンズなどの光学素子が設けられてもよい。上記構成によれば、透光性部材４３の光射出側に設けられる光学素子と発光素子２１との間隔を小さくすることができる。そのため、発光素子２１から射出された光を効率的に利用することができる。
【００５２】
透光性部材４３は基板１１とは反対側に、集光レンズなどのレンズ機能を有する部材が一体成形されていてもよい。これにより、透光性部材４３を透過した光を効率的に利用することができる。
【００５３】
本実施形態において、収納空間Ｓは、真空または不活性ガスによって満たされていることが好ましい。これにより、収納空間Ｓが上記以外の状態である光源装置と比べて、発光素子２１の表面に対する有機物や水分の付着を低減できる。この作用によって、本実施形態に係る光源装置１は、使用時における発光素子２１の破損が低減されるため、信頼性が高い。
【００５４】
本実施形態によれば、所望の発光特性が得られ、かつ小型化が可能であり、さらには信頼性が高い光源装置が提供される。
【００５５】
［光源装置の製造方法］
以下に、本実施形態に係る光源装置の製造方法の一例について説明するが、本実施形態はこれらに限定されない。
【００５６】
図３は、本実施形態に係る光源装置の製造方法を示す断面図である。図３に示すように、まず、透光性部材４３に接着材５１を用いて支持フレーム４１を固定し、蓋体４０を形成しておく。
【００５７】
蓋体４０とは別体に、基板１１の第１の面１１ａに、貫通孔３５が形成された接合フレーム３１および発光素子２１を接合する。このとき、第１の面１１ａに、発光素子２１または接合フレーム３１のどちらか一方を先に接合しておいてもよい。なお、接合フレーム３１の接合の後で発光素子２１の接合を行なえば、接合フレーム３１の接合時に発生する熱を発光素子２１が受けることがないため、接合フレーム３１の接合を先に行なう方が好ましい。
【００５８】
次いで、接合フレーム３１に封止材７１を用いて電極３３を固定する。なお、この工程は、接合フレーム３１を第１の面１１ａに接合する前に行ってもよい。
【００５９】
次いで、発光素子２１と、電極３３とをボンディングワイヤーを用いて電気的に接続する。具体的には、超音波接合または熱圧着接合もしくは両方を用いて、ボンディングワイヤーの一方の端部を電極３３に接合するとともに、ボンディングワイヤーの他方の端部を発光素子２１に接合する。
【００６０】
次いで、基板１１に設けられた接合フレーム３１と、透光性部材４３に設けられた支持フレーム４１と、を溶接する。本実施形態において、この工程は特許請求の範囲の接合工程に相当する。この接合工程において、透光性部材４３は第１の面１１ａと対向するように配置される。
【００６１】
具体的には、接合フレーム３１と支持フレーム４１との接合部を局所的に加熱し、接合フレーム３１の表面に形成されたニッケル−金からなるめっき層を溶かすことにより溶接することができる。溶接方法としては、例えば抵抗溶接またはレーザー溶接などの局所加熱による溶接が用いられる。
【００６２】
接合工程は、真空で行うとよい。また、接合工程は、窒素ガスなどの不活性ガスで満たされた空間で行うとよい。これにより、光源装置１の製造時に発光素子２１の表面に対する有機物や水分の付着を低減できる。また、収納空間Ｓを真空または窒素ガスで満たすことができるため、光源装置１の使用時においても発光素子２１の表面に対する有機物や水分の付着を低減できる。したがって、使用時における発光素子２１の破損が低減された信頼性が高い光源装置を容易に製造できる。
【００６３】
本実施形態に係る光源装置の製造方法において、接合フレーム３１は、基板１１と比べて熱伝導率が低いため、支持フレーム４１を接合フレーム３１に接合する際に発生する熱が基板１１に伝わりにくい。そのため、発光素子２１の周辺温度を、光源装置１における使用温度以下に抑えることができる。なお、本実施形態に係る光源装置１の使用温度は５０〜７０℃である。
【００６４】
また、接合フレーム３１と支持フレーム４１との接合部を局所的に加熱し、溶接することができる。さらに、ニッケル−金を用いた溶接は、溶接温度が低いため、少ない加熱で溶接を行うことができる。これらの作用によって、本実施形態に係る光源装置の製造方法は、製造時の熱による発光素子２１の劣化を低減できる。
【００６５】
本実施形態によれば、熱による発光素子の劣化を低減することが可能で、信頼性が高い光源装置を製造できる光源装置の製造方法が提供される。
【００６６】
［変形例］
例えば、本実施形態に係る光源装置１では、蓋体４０が支持フレーム４１を含む例を示したが、支持フレーム４１を含まなくてもよい。図４は、本実施形態に係る光源装置の別の構成として光源装置２を示す断面図である。図４に示すように、光源装置２においては、透光性部材４３からなる蓋体４０が接着材５３によって接合フレーム３１に接合されている。接着材５３として、低融点ガラスが用いられる。
【００６７】
光源装置２の製造方法は、光源装置１の製造方法と一部共通している。異なるのは接合工程である。光源装置２の製造方法における接合工程は、接合フレーム３１と透光性部材４３との間に接着材５３（低融点ガラス）を配置する工程と、局所加熱によって接着材５３を溶かす工程と、を含む。光源装置２において、接合フレーム３１の表面には、低融点ガラスと接合可能なニッケルからなるめっき層が設けられている。
【００６８】
本実施形態において、接合フレーム３１は、基板１１と比べて熱伝導率が低い。これにより、透光性部材４３を接合フレーム３１に接合する際に発生する熱が基板１１に伝わりにくく、基板１１から発光素子２１へ伝わる熱を少なくすることができる。この作用によって、光源装置２においても、光源装置１と同様に熱による発光素子２１の劣化を低減できる。
【００６９】
また、光源装置２は、構成要素が少なくなり、接合箇所が少なくなるので、接合箇所での破損のリスクを低減することができる。
【００７０】
［プロジェクター］
以下に、本実施形態に係るプロジェクターの一例について説明するが、本実施形態はこれらに限定されない。
【００７１】
図５は、本実施形態に係るプロジェクター１０００の光学系を示す概略図である。図５に示すように、本実施形態に係るプロジェクター１０００は、照明装置１００、色分離導光光学系２００、光変調装置としての３つの液晶光変調装置４００Ｒ、液晶光変調装置４００Ｇ、液晶光変調装置４００Ｂ、クロスダイクロイックプリズム５００および投写光学系６００を備える。
【００７２】
照明装置１００は、光源部１０、集光光学系８０、波長変換素子９０、コリメート光学系１１０、第１レンズアレイ１２０、第２レンズアレイ１３０、偏光変換素子１４０及び重畳レンズ１５０を備える。本実施形態においては、光源部１０と波長変換素子とが、特許請求の範囲における光源装置を構成している。
【００７３】
光源部１０は、上述の光源装置１または光源装置２を用いることができる。光源部１０は、例えば青色光Ｂを集光光学系８０に向けて射出する。
【００７４】
集光光学系８０は、第１レンズ８２及び第２レンズ８４を備える。集光光学系８０は、光源部１０から波長変換素子９０までの光路中に配置され、全体として青色光Ｂを略集光した状態で後述する波長変換層９２に入射させる。第１レンズ８２及び第２レンズ８４は、凸レンズからなる。
【００７５】
波長変換素子９０はいわゆる透過型の波長変換素子であり、モーター９８により回転可能な円板９６の一部に、単一の波長変換層９２が円板９６の周方向に沿って連続して形成されてなる。波長変換素子９０は、青色光Ｂを赤色光Ｒ及び緑色光Ｇを含む蛍光光に変換し、この光を青色光Ｂが入射する側とは反対の側に向けて射出するように構成されている。
【００７６】
円板９６は、青色光Ｂを透過する材料からなる。円板９６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。
【００７７】
光源部１０からの青色光Ｂは、円板９６側から波長変換素子９０に入射する。
波長変換層９２は、青色光Ｂを透過し赤色光Ｒ及び緑色光Ｇを反射するダイクロイック膜９４を介して円板９６上に形成されている。ダイクロイック膜９４は、例えば、誘電体多層膜からなる。
【００７８】
波長変換層９２は、光源部１０からの波長が約４４５ｎｍの青色光Ｂの一部を蛍光光に変換して射出し、かつ、青色光Ｂの残りの一部を変換せずに通過させる。このように、励起光を射出する光源部１０と波長変換層９２とを用いて所望の色光を得ることができる。波長変換層９２は、例えばＹＡＧ系蛍光体である（Ｙ、Ｇｄ）３（Ａｌ、Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅと有機バインダーを含有する層からなる。
【００７９】
コリメート光学系１１０は、各々が凸レンズからなる第１レンズ１１２と第２レンズ１１４を備え、波長変換素子９０からの光を略平行化する。
【００８０】
第１レンズアレイ１２０は、コリメート光学系１１０からの光を複数の部分光束に分割するための複数の第１小レンズ１２２を有する。第１レンズアレイ１２０は、照明光軸１００ａｘと直交する面内にマトリクス状に配列された複数の第１小レンズ１２２を有する。
【００８１】
第２レンズアレイ１３０は、照明光軸１００ａｘに直交する面内にマトリクス状に配列された複数の第２小レンズ１３２を有する。複数の第２小レンズ１３２は第１レンズアレイ１２０の複数の第１小レンズ１２２に対応して設けられている。第２レンズアレイ１３０は、重畳レンズ１５０とともに、第１レンズアレイ１２０の各第１小レンズ１２２の像を液晶光変調装置４００Ｒ、液晶光変調装置４００Ｇ、液晶光変調装置４００Ｂの画像形成領域近傍に結像させる機能を有する。
【００８２】
偏光変換素子１４０は、第１レンズアレイ１２０により分割された各部分光束の偏光方向を、偏光方向の揃った略１種類の直線偏光光として射出する偏光変換素子である。
偏光変換素子１４０は、波長変換素子９０からの光に含まれる偏光成分のうち一方の直線偏光成分をそのまま透過し、他方の直線偏光成分を照明光軸１００ａｘに垂直な方向に反射する偏光分離層と、偏光分離層で反射された他方の直線偏光成分を照明光軸１００ａｘに平行な方向に反射する反射層と、反射層で反射された他方の直線偏光成分を一方の直線偏光成分に変換する位相差板とを有している。
【００８３】
重畳レンズ１５０は、偏光変換素子１４０からの各部分光束を集光して液晶光変調装置４００Ｒ、液晶光変調装置４００Ｇ、液晶光変調装置４００Ｂの画像形成領域近傍に重畳させる。
【００８４】
第１レンズアレイ１２０、第２レンズアレイ１３０及び重畳レンズ１５０は、波長変換素子９０からの光の面内光強度分布を均一にするインテグレーター光学系を構成する。
【００８５】
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およびリレーレンズ２６０、リレーレンズ２７０を備える。色分離導光光学系２００は、照明装置１００からの光を赤色光Ｒ、緑色光Ｇおよび青色光Ｂに分離し、赤色光Ｒ、緑色光Ｇおよび青色光Ｂのそれぞれの色光を照明対象となる液晶光変調装置４００Ｒ、液晶光変調装置４００Ｇ、液晶光変調装置４００Ｂに導光する機能を有する。
【００８６】
色分離導光光学系２００と、液晶光変調装置４００Ｒ、液晶光変調装置４００Ｇ、液晶光変調装置４００Ｂとの間には、フィールドレンズ３００Ｒ、フィールドレンズ３００Ｇ、フィールドレンズ３００Ｂが配置されている。
【００８７】
ダイクロイックミラー２１０は、赤色光Ｒ成分を通過させ、ダイクロイックミラー２２０に向けて、緑色光Ｇ成分及び青色光Ｂ成分を反射する。
ダイクロイックミラー２２０は、フィールドレンズ３００Ｇに向けて緑色光Ｇ成分を反射して、青色光Ｂ成分を通過させる。
【００８８】
ダイクロイックミラー２１０を通過した赤色光Ｒは、反射ミラー２３０で反射され、フィールドレンズ３００Ｒを通過して赤色光Ｒ用の液晶光変調装置４００Ｒの画像形成領域に入射する。
【００８９】
ダイクロイックミラー２１０で反射された緑色光Ｇは、ダイクロイックミラー２２０でさらに反射され、フィールドレンズ３００Ｇを通過して緑色光Ｇ用の液晶光変調装置４００Ｇの画像形成領域に入射する。
【００９０】
ダイクロイックミラー２２０を通過した青色光Ｂは、リレーレンズ２６０、入射側の反射ミラー２４０、リレーレンズ２７０、出射側の反射ミラー２５０、フィールドレンズ３００Ｂを経て青色光Ｂ用の液晶光変調装置４００Ｂの画像形成領域に入射する。
【００９１】
液晶光変調装置４００Ｒ、液晶光変調装置４００Ｇ、液晶光変調装置４００Ｂは、光源部１０から射出された光を画像情報に応じて変調する。これらは、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ものであり、照明装置１００の照明対象となる。
【００９２】
なお、図示は省略したが、液晶光変調装置４００Ｒの光入射側と光射出側にはそれぞれ、入射側偏光板と射出側偏光板が設けられている。液晶光変調装置４００Ｇ、液晶光変調装置４００Ｂに関しても同様である。
【００９３】
クロスダイクロイックプリズム５００は、液晶光変調装置４００Ｒ，液晶光変調装置４００Ｇ，液晶光変調装置４００Ｂ各々から射出された画像光を合成してカラー画像を形成する。このクロスダイクロイックプリズム５００は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた略Ｘ字状の界面には、誘電体多層膜が形成されている。
【００９４】
投写光学系６００は、液晶光変調装置４００Ｒ、液晶光変調装置４００Ｇ、液晶光変調装置４００Ｂによって形成されたカラー画像をスクリーンＳＣＲ上に投射する。
【００９５】
本実施形態に係るプロジェクター１０００は、光源部１０として本発明の一態様に係る光源装置を備えるため、信頼性が高く、かつ所望の明るさの画像を表示することができる。また、本実施形態に係るプロジェクター１０００は波長変換素子９０をさらに備えるため、所望の色の画像を表示することができる。なお、蛍光体として、黄色以外の蛍光光を発する蛍光体を用いてもよい。例えば、赤色の蛍光光を発する蛍光体を用いてもよい。緑色の蛍光光を発する蛍光体を用いてもよい。プロジェクターの用途に応じて任意の色の蛍光光を発する波長変換素子を選択することができる。
【００９６】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本実施形態における各構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはない。
【００９７】
例えば、本実施形態に係る光源装置１では、透光性部材４３は支持フレーム４１の基板１１側に設けられた例を示したが、支持フレーム４１の基板１１とは反対側に設けられてもよい。これによれば、例えば収納空間Ｓが真空であるときに、透光性部材４３が支持フレーム４１から脱落しにくい。そのため、光源装置の信頼性が高くなる。また、この構成の場合には、蓋体４０の形成は、溶接工程前または溶接工程後のどちらで行ってもよい。
【００９８】
また、レンズ機能を有する部材が透光性部材４３の基板１１とは反対側に設けられた例を示したが、透光性部材４３の基板１１側に設けられてもよい。
【００９９】
さらに例えば、本実施形態に係るプロジェクター１０００は、波長変換素子９０を備えた例を示したが、波長変換素子９０を備えなくてもよい。このような場合には、プロジェクターの光源部１０として、赤色光Ｒを射出する光源部と、緑色光Ｇを射出する光源部と、青色光Ｂを射出する光源部のうち少なくとも一つに光源装置１が用いられる。
【０１００】
本実施形態に係るプロジェクター１０００では、光変調装置として液晶光変調装置を用いたが、これに限られない。光変調装置として、たとえばデジタルミラーデバイスを用いてもよい。
【０１０１】
さらに例えば、本実施形態では、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、これに限定されない。本発明による光源装置は、照明器具や自動車のヘッドライト等にも適用することができる。
【符号の説明】
【０１０２】
１…光源装置、１０…光源部、１１…基板、１１ａ…第１の面、２１…発光素子、３１…接合フレーム、３３…電極、３５…貫通孔、４０…蓋体、４１…支持フレーム、４３…透光性部材、５１…接着材、６１、６３…接合材、７１…封止材、９０…波長変換素子、４００Ｂ、４００Ｇ、４００Ｒ…液晶光変調装置、６００…投写光学系、１０００…プロジェクター、Ｓ…収納空間
【図１】
2017139444.tif 000003
【図２】
2017139444.tif 000004
【図３】
2017139444.tif 000005
【図４】
2017139444.tif 000006
【図５】
2017139444.tif 000007