(57)【要約】【課題】本発明は、発光素子に対するプリズムの位置決め精度を向上できるとともに、透光性部材の固定精度を向上することができる、光源装置及びプロジェクターを提供する。【解決手段】本発明の光源装置は、第１の面を有する基板と、第１の面の上に設けられ第２の面を有するサブマウントと、第２の面に設けられ第１の面に対して略平行に光を射出する発光素子と、発光素子を囲むように基板に接合される接合フレームと、基板の第１の面と対向するとともに接合フレームに固定される透光性部材と、発光素子の光の光路上に設けられたプリズムと、を備え、プリズムは、透光性部材とは別体であり、光に対して直交する方向に延在する形状を有し、光が入射する光入射面と、光入射面を透過した光の向きを透光性部材側に変える反射面と、を有するプリズム部と、光に対して直交する方向の少なくとも一箇所に、第１の面の上に固定する第３の面を有する固定部とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面を有する基板と、
前記第１の面の上に設けられ、前記基板とは反対側に第２の面を有するサブマウントと、
前記第２の面に設けられ、前記第２の面に対して略平行に光を射出する発光素子と、
前記発光素子を囲むように前記基板の前記第１の面側に接合される接合フレームと、
前記基板の前記第１の面と対向するように設けられるとともに、前記接合フレームに固定される透光性部材と、
前記発光素子の光の光路上に設けられたプリズムと、を備え、
前記プリズムは、前記透光性部材とは別体であり、前記光に対して直交する方向に延在する形状を有し、前記光が入射する光入射面と、前記光入射面を透過した光の向きを前記透光性部材側に変える反射面と、を有するプリズム部と、
前記光に対して直交する方向の少なくとも一箇所に、前記第１の面の上に固定する第３の面を有する固定部と、を有する、光源装置。
【請求項２】
前記基板は、前記第１の面において、前記光に対して直交する方向に設けられる溝を有し、
前記プリズムの前記光入射面または前記反射面は、少なくとも一部が前記溝に設けられる、
請求項１記載の光源装置。
【請求項３】
前記プリズムは、第１のプリズムと第２のプリズムとを有し、
前記第１のプリズム及び前記第２のプリズムが接続部を介して互いに接続されている、
請求項１または２記載の光源装置。
【請求項４】
前記プリズムは、前記基板の第１の面と前記接続部との間に、空隙部を有する、
請求項３に記載の光源装置。
【請求項５】
前記空隙部に対向する前記基板の第１の面には、前記発光素子に電力を供給する配線が形成される、
請求項４に記載の光源装置。
【請求項６】
前記基板と、前記接合フレームと、前記透光性部材とによって囲まれた収納空間を有し、
前記収納空間は、減圧状態である、または不活性ガス若しくは乾燥空気によって満たされている、
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】
請求項１から６のいずれか一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写する投写光学系と、を備えたプロジェクター。
【請求項８】
前記光源装置は、前記光源装置から射出された光を蛍光光に変換する波長変換素子をさらに備える、請求項７に記載のプロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置及びプロジェクターに関するものである。
【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、基板とガラス製の蓋とを接合して、発光素子と外気とを遮断する気密封止構造が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
また、発光素子から基板面と平行な方向にレーザー光が射出される場合に、既存の構造では、発光素子としてのレーザー素子から基板面に対して平行に射出された光を、プリズムを用いて基板と垂直な方向に反射させている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−４５８４３号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２００３／００４３５８２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
先行技術文献２に記載されているように、プリズムと板状の透光性部材とが一体化されている場合には、当該一体化された透光性部材を、発光素子または発光素子から射出される光に対して位置決めするとともに、当該一体化された透光性部材をベース基板に対して接合する必要がある。
しかしながら、発光素子に対する当該一体化された透光性部材（プリズム）の位置決めと、当該一体化された透光性部材のベース基板に対する固定とを同時に行うことは、技術的に難しい。例えば、当該一体化された透光性部材をベース基板に対して固定する際に、発光素子の光射出面と当該一体化された透光性部材（プリズム）の光入射面との位置関係、すなわち光学的な位置関係が、所望の位置関係からずれてしまう虞があった。
【０００６】
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、発光素子に対するプリズムの位置決め精度を向上できるとともに、透光性部材の固定精度を向上することができる、光源装置及びプロジェクターを提供することを目的の一つとしている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様における光源装置は、第１の面を有する基板と、前記第１の面の上に設けられ、前記基板とは反対側に第２の面を有するサブマウントと、前記第２の面に設けられ、前記第２の面に対して略平行に光を射出する発光素子と、前記発光素子を囲むように前記基板の前記第１の面側に接合される接合フレームと、前記基板の前記第１の面と対向するように設けられるとともに、前記接合フレームに固定される透光性部材と、前記発光素子の光の光路上に設けられたプリズムと、を備え、前記プリズムは、前記透光性部材とは別体であり、前記光に対して直交する方向に延在する形状を有し、前記光が入射する光入射面と、前記光入射面を透過した光の向きを前記透光性部材側に変える反射面と、を有するプリズム部と、前記光に対して直交する方向の少なくとも一箇所に、前記第１の面の上に固定する第３の面を有する固定部と、を有する構成としてもよい。
【０００８】
本発明によれば、プリズムと透光性部材とが別体であるため、発光素子に対するプリズムの位置決めと、透光性部材の接合フレームに対する固定と、を別々に行うことができる。このため、例えば、プリズムと一体化された透光性部材を接合フレームに固定する際に、発光素子とプリズムとの位置関係が、所望の位置関係からずれてしまうことを抑制できる。よって、発光素子に対する位置決め精度の向上と、透光性部材の接合フレームに対する固定精度の向上を図ることができる。
【０００９】
本発明の一態様における光源装置において、前記基板は、前記第１の面において、前記光に対して直交する方向に設けられる溝を有し、前記プリズムの前記光入射面または反射面は、少なくとも一部が前記溝に設けられる構成としてもよい。
【００１０】
本発明によれば、プリズムに対して発光素子が嵩上げされた状態になる。これにより、発光素子からの光のうち、反射面で反射した後、光入射面の裏面で反射する成分の割合を低減することができる。この結果、発光素子の光の利用効率を向上させることができる。
また、本発明によれば、基板に発光素子から射出される光に対して直交する方向に設けられる溝を有するため、光源装置の厚さ方向の寸法（発光素子から射出される光および基板の溝に直交する方向の寸法）を大きくすることなく、プリズムを大きく形成することができ、プリズムの位置決め精度をさらに向上させることができる。また、プリズムを大きく形成することにより、プリズムの製造効率または製造精度を向上させることができる。
【００１１】
本発明の一態様における光源装置において、前記プリズムは、第１のプリズムと第２のプリズムとを有し、前記第１のプリズム及び前記第２のプリズムが接続部を介して互いに接続されている構成としてもよい。
【００１２】
本発明によれば、第１のプリズムと第２のプリズムとが接続部を介して互いに接続されて一体化されているため、透光性部材の接合フレームに対する固定精度の向上を図りつつ、発光素子に対するプリズムの位置決め工程の効率化を図ることができる。また、プリズムの製造効率を向上させることができる。
【００１３】
本発明の一態様における光源装置において、前記プリズムは、前記基板の第１の面と前記接続部との間に、空隙部を有する構成としてもよい。
【００１４】
本発明によれば、空隙部に対向する基板の第１の面上に発光素子に電力を供給するための配線を設けることができる。
【００１５】
本発明の一態様における光源装置において、前記空隙部に対向する前記基板の第１の面には、前記発光素子に電力を供給する配線部が形成される構成としてもよい。
【００１６】
本発明によれば、空隙部に対向する基板の第１の面上に発光素子に電力を供給する配線を設けることができる。これにより、プリズムにおいて、第１のプリズムと第２のプリズムとを接続する接続部を設けたとしても、当該接続部を迂回して配線を設ける必要がなくなるため、基板の小型化を実現することができ、ひいては光源装置が小型化できる。
【００１７】
本発明の一態様における光源装置において、前記基板と、前記接合フレームと、前記透光性部材とによって囲まれた収納空間を有し、前記収納空間は、減圧状態である、または不活性ガス若しくは乾燥空気によって満たされている構成としてもよい。
【００１８】
本発明によれば、収納空間が上記以外の状態である光源装置と比べて、発光素子の表面に対する有機物や水分の付着が低減され、発光素子の破損が低減する。
さらに、本発明によれば、プリズムと透光性部材とが別体であるため、発光素子に対するプリズムの位置決めと、透光性部材を接合フレームに対して固定することによる収納空間の気密封止とを別々に行うことができ、発光素子に対するプリズムの位置決め精度の向上と、収納空間の気密封止精度の向上とを両立することができる。
【００１９】
本発明の一態様におけ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写する投写光学系と、を備えた構成としてもよい。
【００２０】
本発明によれば、信頼性および製造効率が向上されるとともに小型化が実現された光源装置を備えているため、信頼性および製造効率が向上されるとともに、小型化が実現されたプロジェクターを提供することができる。
【００２１】
本発明の一態様におけるプロジェクターにおいて、前記光源装置は、前記光源装置から射出された光を蛍光光に変換する波長変換素子をさらに備える構成としてもよい。
【００２２】
本発明によれば、光源装置から射出された光を蛍光光に変換でき、所望の色の画像を表示することができるプロジェクターを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１実施形態の光源装置の全体を示す斜視図。
【図２】第１実施形態の光源装置におけるプリズムを示す斜視図。
【図３】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図４】図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図。
【図５】第２実施形態の光源装置におけるベース基板上の構成を示す斜視図。
【図６】第２実施形態の光源装置におけるプリズムの構成を示す斜視図。
【図７】図５のＣ−Ｃ線に沿う断面図。
【図８】図５のＤ−Ｄ線に沿う断面図。
【図９】第３実施形態の光源装置におけるベース基板上の構成を示す斜視図。
【図１０】第３実施形態の光源装置におけるプリズム部材を示す斜視図。
【図１１】図９のＦ−Ｆ線に沿う断面図。
【図１２】図９のＥ−Ｅ線に沿う断面図。
【図１３】実施形態に係るプロジェクター光学系を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
なお、本発明は、以下に示す各実施形態に限定されない。
【００２５】
［第１実施形態の光源装置］
まず、第１実施形態に係る光源装置について説明する。
図１は、第１実施形態の光源装置１の全体を示す斜視図である。
図２は、第１実施形態の光源装置１におけるプリズム２５を示す斜視図である。
図３は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
図４は、図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【００２６】
図１に示したＸＹＺ直交座標系に基づいて部材の位置関係を説明する。
図１に示すＸＹＺ直交座標系において、ベース基板（基板）１１の厚み方向をＺ方向、ベース基板１１の面方向において互いに直交する２方向をＸ方向及びＹ方向とする。複数の発光素子２１は、アレイ状に配置されており、Ｘ方向、Ｙ方向がそれぞれ発光素子２１の配列方向である。
【００２７】
図１及び図３に示すように、本実施形態に係る光源装置１は、ベース基板１１と、複数の発光素子２１と、複数のサブマウント２２と、複数のプリズム２５と、接合フレーム３１と、複数の電極３３と、透光性部材４３と、を備える。
【００２８】
ベース基板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。
ベース基板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。
ベース基板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。金属材料からなるベース基板１１を用いることによって、従来のセラミックスを形成材料とする基板と比べて放熱性の高い基板となっている。
【００２９】
発光素子２１は、不図示の接合材によってベース基板１１の第１の面１１ａ側に、後述のサブマウント２２を介して設けられている。本実施形態では、ベース基板１１のＸ方向及びＹ方向にそれぞれ５つずつ、合計２５個の発光素子２１が配列されている。発光素子２１は、ベース基板１１の第１の面１１ａに沿って光を射出する。接合材として、例えば金−スズなどのはんだ材料が用いられる。
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。
【００３０】
サブマウント２２は、図３に示すように、ベース基板１１の第１の面１１ａ上に設けられている。サブマウント２２の上面２２ａに発光素子２１が配置されている。本実施形態では、発光素子２１と同じ数のサブマウント２２がベース基板１１上に設けられている。サブマウント２２上に設けられた発光素子２１からは、サブマウント２２の上面２２ａと平行な方向にレーザー光が射出される。
サブマウント２２の形成材料としては、窒化アルミやアルミナ等のセラミックスが用いられる。サブマウント２２は、例えば、緩衝材としても用いられる。
【００３１】
プリズム２５は、ベース基板１１の第１の面１１ａ側に設けられている。本実施形態では、ベース基板１１上において、ベース基板１１の短手方向（Ｙ方向）に配列された５つの発光素子２１（以下、発光素子列２１Ａということもある。）に対して１つのプリズム２５が設けられている。各発光素子列２１Ａは、ベース基板１１の長手方向（Ｘ方向）に互いに等しい間隔をおいて設けられている。プリズム２５は、発光素子列２１Ａをなす５つの発光素子２１から射出される光の光路上に設けられ、各発光素子２１からの射出光に対して直交する方向に延在する。
【００３２】
本実施形態では、ベース基板１１上に５列の発光素子列２１Ａが存在するため、合計５つのプリズム２５が設けられているが、これに限らない。プリズム２５の数は、ベース基板１１上の発光素子列２１Ａの数によって設定する。また、発光素子列２１Ａを構成する発光素子２１の数も５つに限られず、適宜変更が可能である。
【００３３】
接合フレーム３１は、接合材によって複数の発光素子２１を囲むようにベース基板１１の第１の面１１ａ側に設けられている。接合フレーム３１は、ベース基板１１の第１の面１１ａ上に接合されている。
接合材は、ベース基板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。
接合フレーム３１の形成材料としては、ベース基板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。
【００３４】
また、接合フレーム３１には複数の貫通孔７１が設けられている。各貫通孔７１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、後述する収納空間Ｓ内において、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との間は不図示の封止材によって封止されている。封止材として、例えば低融点ガラスなどが好ましく用いられる。
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。
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）。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）。
【００３５】
透光性部材４３は、ベース基板１１側に、第１の面１１ａと対向するように設けられている。すなわち、接合フレーム３１のベース基板１１と接合される側とは反対側に、透光性部材４３は固定されている。透光性部材４３は、図示しない接着材によって接合フレーム３１に接合されている。接着材として、例えば低融点ガラスなどが好ましく用いられる。
なお、透光性部材４３と接合フレーム３１との間に別の部材（中間部材）が介在していてもよい。中間部材を用いる場合は、透光性部材４３と中間部材とが例えば、低融点ガラスにより接合され、接合フレーム３１と中間部材とが例えば、低融点ガラスにより接合される。
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。
透光性部材４３は、ベース基板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。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、つまり透光性部材４３を透過した光を効率的に利用することができる。
【００３６】
光源装置１は、ベース基板１１と、接合フレーム３１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。
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、減圧状態であることが好ましい。また、収納空間Ｓが減圧状態でない場合には、窒素ガスなどの不活性ガスまたは乾燥空気で満たされていることが好ましい。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、減圧状態とは、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または乾燥空気であってもよい。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が低減され、発光素子２１の破損が低減する。
【００３７】
以下、図２、図３及び図４を基に、各部の構成について詳細に説明する。
【００３８】
プリズム２５は、透光性部材４３とは別体であり、発光素子２１から射出される光に対して直交する方向（Ｙ方向）に延在する形状を有する（図１、図３参照）。プリズム２５は、図２に示すように、長手方向中央領域に位置するプリズム部２６と、長手方向両端側であってプリズム部２６の両側に位置する固定部２７と、を有している。
【００３９】
プリズム部２６は、図２及び図３に示すように、延在方向に交差する断面形状、すなわち、ＸＺ面に沿う断面形状が、略直角三角形状を呈する部分であって、発光素子２１から射出された光が入射する光入射面２８と、光入射面２８を透過した光の向きを透光性部材４３側に変える反射面２９と、反射面２９において反射した光を射出する光射出面３０と、を有している。なお、光入射面２８と光射出面３０とは略直交している。
なお、プリズム部２６の断面形状は直角三角形状に限られず、適宜変更が可能である。
【００４０】
固定部２７は、図２及び図４に示すように、プリズム２５のうち、上記ＸＺ面に沿う断面形状が略正方形状をなす部分である。各固定部２７は、プリズム２５の長手方向両側における光射出面３０とは反対側に位置する固定面（第３の面）３２をそれぞれ有し、光射出面３０及び固定面３２が互いに略平行している。本実施形態のプリズム２５は、一対の固定部２７の各固定面３２，３２を介して、ベース基板１１の第１の面１１ａ上に固定されている。
【００４１】
本実施形態においては、発光素子２１からの射出光に対して直交する方向の両端に固定部２７（固定面３２）を設けた構成となっているが、これに限らない。例えば、発光素子２１からの射出光に対して直交する方向の少なくとも一箇所に、固定面３２を有する固定部２７が設けられた構成としてもよい。
【００４２】
なお、固定部２７の断面形状は、ベース基板１１の第１の面１１ａに当接する固定面３２を有していれば特に制限はなく、正方形状に限られず、矩形状など適宜変更が可能である。
【００４３】
本実施形態の光源装置１では、上述したように、各プリズム２５が透光性部材４３とは別体とされているため、発光素子２１に対するプリズム２５の位置決めと、透光性部材４３による収納空間Ｓの気密封止と、を別々に行うことができる。このため、例えば、透光性部材４３を固定するための材料が硬化する際に、発光素子２１とプリズム２５との位置関係が、所望の位置関係からずれてしまうことを抑制することができる。
本実施形態では、ベース基板１１上でＹ方向に列をなす５つの発光素子２１（発光素子列２１Ａ）に対して、それぞれ１つずつプリズム２５が設けられている。そのため、プリズムが透光性部材と一体とされた従来の構成よりも、発光素子２１（発光素子列２１Ａ）に対するプリズム２５の位置決めが容易になり、アライメント精度を高めることができる。
また、透光性部材４３を接合フレーム３１に固定する際は、プリズム２５と発光素子２１との位置関係に関わらず、透光性部材４３を接合フレーム３１に固定することができるので、透光性部材４３の接合フレーム３１に対する固定精度の向上を図ることができるとともに、透光性部材４３による収納空間Ｓの気密封止精度の向上とを両立させることができる。
さらに、本実施形態においては、プリズム２５の長手方向両端側に一対の固定部２７，２７が設けられている。固定面３２は平面であり、プリズム２５の固定作業が容易になるとともに、ベース基板１１の第１の面１１ａに安定して固定される。よって、信頼性の高い光源装置１を得ることができる。
【００４４】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態の光源装置について説明する。
以下に示す本実施形態の光源装置の基本構成は、上記第１実施形態と略同様であるが、ベース基板及びプリズムの構成において異なる。よって、以下の説明では、上記第１実施形態と異なる点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４と共通の構成要素には同一の符号を付すものとする。
【００４５】
図５は、第２実施形態の光源装置１２におけるベース基板４４上の構成を示す斜視図である。
図６は、第２実施形態の光源装置１２におけるプリズム４５の構成を示す斜視図である。
図７は、図５のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
図８は、図５のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。
【００４６】
図５に示すように、本実施形態の光源装置１２は、上述した複数の発光素子２１（複数の発光素子列２１Ａ）、複数の溝４９が形成されたベース基板４４と、複数のプリズム４５と、を備えている。なお、図５において、複数のサブマウント、接合フレーム、複数の電極及び透光性部材については記載を省略している。
【００４７】
プリズム４５は、透光性部材とは別体であり、図５、図６、図７に示すように、発光素子２１から射出される光に対して直交する方向に延在する形状である。図６に示すように、プリズム４５は、長手方向中央領域に位置するプリズム部４６と、長手方向両端側であってプリズム部４６の両側に位置する固定部４７と、を有している。
【００４８】
プリズム部４６は、図６及び図７に示すように、延在方向に交差する断面形状が略直角三角形状を呈する部分であって、発光素子２１からの光を入射させる光入射面２８と、光入射面２８から入射した光を透光性部材側へと反射する反射面２９と、反射面２９において反射された光を射出する光射出面３０と、を有する。なお、光入射面２８と光射出面３０とは略直交している。
【００４９】
固定部４７は、プリズム４５のうち、図６及び図８に示すように、上記断面形状が略台形状をなす部分である。固定部４７は、プリズム２５の長手方向両側における光射出面３０とは反対側に位置する固定面（第３の面）４８を有し、光射出面３０及び固定面４８が互いに平行している。プリズム部４６の頂部４６ａは、光射出面３０とは反対側において両側の固定面４８，４８よりも突出している。
【００５０】
ベース基板４４は、図５〜図８に示すように、第１の面４４ａに開口する５つの溝４９を有している。溝４９は、発光素子２１から射出される光の射出方向（Ｘ方向）に交差するＹ方向に延在し、当該Ｙ方向に交差する断面形状、すなわち、ＸＺ面に沿う断面形状が、略矩形状をなす。溝４９の断面形状は、矩形状に限られず、例えば、プリズム４５におけるプリズム部４６の横断面形状に倣って形成してもよい。溝４９の延在方向長さは、プリズム部４６の長手方向長さと略一致している。
【００５１】
本実施形態のプリズム４５は、長手方向両端側の各固定部４７が、プリズム部４６の頂部４６ａを切り落としたような形状とされており、これら各固定部４７の固定面４８，４８を介してベース基板４４の第１の面４４ａ上に固定されている。このとき、プリズム部４６の一部、少なくともプリズム部４６の頂部４６ａが溝４９内に挿入された状態でベース基板４４上にプリズム４５が固定されている。図８に示すように、溝４９の底面４９ｂを基準面Ｎとすると、プリズム部４６の頂部４６ａと基準面Ｎとの距離Ｌ１は、ベース基板４４の第１の面４４ａと基準面Ｎとの距離Ｌ２に比べて短い（Ｌ１＜Ｌ２）。
【００５２】
発光素子２１がレーザー素子の場合、射出されるレーザー光は発散光であるため、ベース基板の法線方向におけるレーザー光の発散角によっては、レーザー光のうち一部の成分はプリズムに入射できないことがある。また、レーザー光のうち、ベース基板側に向かう光成分は、プリズムの反射面で反射した後にプリズムの光入射面の裏面側で反射されて、所望とする射出方向とは異なる方向に射出されてしまうことがある。このような場合、後段の光学系で利用することができず、光の利用効率が低下してしまう。
【００５３】
これに対し、本実施形態の構成によれば、複数のプリズム４５における各プリズム部４６の頂部４６ａが、ベース基板４４に形成された溝４９内にそれぞれ入り込んだ状態となっている。具体的には、プリズム部４６のうち光入射面２８及び反射面２９の少なくとも一部を含む頂部４６ａ側が溝４９内に挿入されている。
【００５４】
これにより、プリズム４５に対して発光素子２１が嵩上げされた状態になり、プリズム４５に対して発光素子２１の発光点を高くしたのと同じ状態となる。その結果、発光素子２１から射出された光のうち多くの光成分をプリズム４５に入射させることができる。また、発光素子２１から射出された光のうち、反射面２９で反射した後、光入射面２８の裏面で反射する成分の割合が低減する。したがって、発光素子２１から射出された光の利用効率を高めることができる。
【００５５】
また、本実施形態では、プリズム４５の頂部４６ａ側が溝４９内に挿入される構成となっているため、プリズム部４６を大型化することができる。言い換えれば、発光素子２１からの射出光の全てを入射させるためにプリズム４５を大型化した場合でも、頂部４６ａを溝４９内に挿入させる構成とすることで、発光素子２１の発光点に対してプリズム４５を適切な位置に配置することができる。
また、ベース基板４４上に溝４９が形成してあるので、プリズム４５の位置決め精度をより一層向上させることができる。
また、本実施形態では、溝４９を有するため、光源装置１２の厚さ方向の寸法（発光素子２１から射出される光および溝４９に直交する方向の寸法）を大きくすることなく、プリズム４５のプリズム部４６を大きく形成することができ、プリズム４５の位置決め精度をさらに向上させることができる。また、プリズム部４６を大きく形成することにより、プリズム４５の製造効率または製造精度を向上させることができる。
【００５６】
なお、プリズム部４６の頂部４６ａが溝４９の底面４９ｂから離れているが、プリズム部４６の頂部４６ａが溝４９の底面４９ｂに当接した状態であってもよい。
【００５７】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態の光源装置について説明する。
以下に示す本実施形態の光源装置の基本構成は、上記第１実施形態と略同様であるが、複数のプリズムが互いに一体化されている点において異なる。よって、以下の説明では、上記第１実施形態と異なる点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４と共通の構成要素には同一の符号を付すものとする。
【００５８】
図９は、第３実施形態の光源装置１３におけるベース基板１１上の構成を示す斜視図である。
図１０は、第３実施形態の光源装置１３におけるプリズム部材５２を示す斜視図である。
図１１は、図９のＦ−Ｆ線に沿う断面図である。
図１２は、図９のＥ−Ｅ線に沿う断面図である。
【００５９】
本実施形態の光源装置１３は、図９及び図１０に示すように、複数のプリズム５５と、複数のプリズム５５の配列方向に延在する接続部５６Ａ，５６Ｂと、を有するプリズム部材５２を備えている。プリズム部材（プリズム）５２は、一例として、５つのプリズム５５を有し、延在方向に交差する方向において、隣り合う一方のプリズム（第１のプリズム）５５と他方のプリズム（第２のプリズム）５５と、が互いに接続部５６Ａ，５６Ｂを介して接続されて一体化されている。
【００６０】
図１０示すように、プリズム５５の形状は、先に述べた第１実施形態のプリズム２５と同様のプリズム形状を採用しており、延在方向中央領域の断面形状が三角形状をなすプリズム部２６と、該プリズム部２６の延在方向両側に位置し、断面形状が矩形状をなす固定部２７Ａ，２７Ｂと、を有する。プリズム５５は、固定部２７Ａ，２７Ｂの各固定面３２，３２を介してベース基板１１上に固定されている。
【００６１】
複数のプリズム５５は、図１０及び図１１に示すように、プリズム５５の配列方向に延在する接続部５６Ａ，５６Ｂを介して互いに接続されており、延在方向に交差する方向において互いに等しい間隔で配置されている。具体的に各プリズム５５の配列間隔は、第１実施形態と同様、各プリズム５５の光入射面２８に、各発光素子列２１Ａにおける発光素子２１からの射出光が入射する配列間隔となっている（図１２）。
【００６２】
接続部５６Ａは、図１０及び図１１に示すように、延在方向一端側の固定部２７Ａ同士を接続しており、接続部５６Ｂは、延在方向他端側の固定部２７Ｂ同士を接続している。接続部５６Ａ，５６Ｂは、各プリズム５５の固定面３２側ではなく、光射出面３０側を接続しており、光射出面３０と接続面５６ｃとが面一になっている。
【００６３】
本実施形態のプリズム部材５２は、図１１に示すように、ベース基板１１の第１の面１１ａと接続部５６Ａ，５６Ｂとの間に、空隙部５７を有している。
空隙部５７に対向するベース基板１１の第１の面１１ａには、当該第１の面１１ａ上に設けられた複数の発光素子２１に電力を供給するための配線６０が形成されている。配線６０は、複数の発光素子２１を電気的に接続する。空隙部５７の大きさは、接続部５６Ａ，５６Ｂの厚さｔによる。
【００６４】
本実施形態によれば、複数のプリズム５５が互いに一体化されたプリズム部材５２を有する構成のため一度に製造することができ、個別にプリズム５５を形成する場合よりも製造効率を向上させることができる。また、ベース基板１１上にプリズムを１つずつ位置決めする場合に比べると、一度の位置決めで済むため作業効率が良く、プリズム５５間で配置誤差を低減することができ、位置決め精度をより一層向上させることができる。
【００６５】
また、ベース基板１１とプリズム部材５２との間に複数の空隙部５７を設けることによって、これら空隙部５７に対向するベース基板１１上に、発光素子２１の配線６０を引き回すことができるため、例えば、ベース基板１１の周縁に配線を引き回すスペースを確保する必要がなくなる。本実施形態のように、隣り合うプリズム５５どうしを接続する接続部５６Ａ，５６Ｂを設けたとしても、当該接続部５６Ａ，５６Ｂを迂回して配線６０を設ける必要がなくなる。これにより、ベース基板１１の小型化が可能となり、従来よりも小型化された光源装置１３を提供することが可能である。
【００６６】
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。
【００６７】
次に、各実施形態に係る光源装置を備えたプロジェクター１０００の構成を説明する。
【００６８】
［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、本実施形態に係るプロジェクターはこれに限定されない。
【００６９】
図１３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１３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。
【００７０】
照明装置１００は、光源装置１１１、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。
【００７１】
光源装置１１１は、上述の光源装置１、１２、１３を用いることができる。光源装置１１１は、例えば青色光Ｂを集光光学系８０に向けて射出する。
【００７２】
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、光源装置１１１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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
光源装置１１１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。
【００７６】
波長変換層９２は、光源装置１１１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装置１１１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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
液晶光変調装置（光変調装置）４００Ｒ、液晶光変調装置（光変調装置）４００Ｇ、液晶光変調装置（光変調装置）４００Ｂは、光源装置１１１から射出された光を変調する。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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
本実施形態に係るプロジェクター１０００は、先の実施形態で述べた光源装置を備えるため、信頼性および製造効率が向上し、小型化されたプロジェクター１０００を提供することができる。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。
【符号の説明】
【００９４】
１，１１１…光源装置、１１…ベース基板（基板）、１１ａ，４４ａ…第１の面、１１ｂ…第２の面、２１…発光素子、２２…サブマウント、２５，４５，５５…プリズム、２６，４６…プリズム部、２７，２７Ａ，２７Ｂ，４７…固定部、３２，４８…固定面（第３の面）、２８…光入射面、２９…反射面、３１…接合フレーム、４３…透光性部材、５２…プリズム部材（プリズム）、５６Ａ，５６Ｂ…接続部、５７…空隙部、６０…配線、９０…波長変換素子、４００Ｂ，４００Ｇ，４００Ｒ…液晶光変調装置（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】
2017212157.tif 000003
【図２】
2017212157.tif 000004
【図３】
2017212157.tif 000005
【図４】
2017212157.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2017212157.tif 000009
【図８】
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【図９】
2017212157.tif 000011
【図１０】
2017212157.tif 000012
【図１１】
2017212157.tif 000013
【図１２】
2017212157.tif 000014
【図１３】
2017212157.tif 000015