CN107305314B - 光源装置及投影仪 - Google Patents

Abstract

提供一种能够降低透光性部件的破损和脱落的光源装置及投影仪。本发明的光源装置(1)具备：由金属材料构成的基材；多个发光元件，设于基材的第一面上；框架，在基材的第一面上包围多个发光元件设置而成；以及透光性部件，设于框架的与设有基材的一面的相反侧的面上，使从多个发光元件射出的光透过，框架具有在框架的截面形状中截面系数为0.5mm³以上且7.0mm³以下的尺寸。

Description

光源装置及投影仪

相关申请的引证

2016年04月21日提交的日本专利申请No.2016-085193号的全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及光源装置及投影仪。

背景技术

光源装置中所使用的发光二极管和半导体激光器等发光元件由于异物、水分的附着而导致可靠性降低。因此，在光源装置中有时会具备将发光元件与外部空气隔断的结构。作为这种结构，例如专利文献1所记载那样，已知一种气密密封结构，在封装了发光元件的基板上接合有作为盖的封装件来密封发光元件。

专利文献1的光源装置具备：具有荧光体的基板、多个半导体激光器元件、封装件、以及用于将激光导向荧光体的光学系统。在该光源装置中，多个半导体激光器元件收容在封装件的内部。封装件具备：由铜、铝等构成的第一基材、由氮化铝等构成的第二基材、盖体、以及由玻璃等构成的透光性部件。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015－45843号公报

专利文献1的光源装置的情况下，构成封装件的多个部件间的接合、或者构成封装件的部件与基板之间的接合通常使用铜焊或低熔点玻璃等的接合材料。接合操作是在高温状态下进行的，接合材料在熔融状态下进行接合之后，伴随着温度的下降而固化。一般用于封装件的部件具有正的线膨胀系数，因而部件会在温度降低时收缩。在此过程中，存在玻璃等透光性部件破损、或者从封装件主体脱落的技术问题。

发明内容

本发明的一个实施方式是为了解决上述技术问题而做出的，其目的之一在于提供一种能够降低透光性部件的破损或脱落的光源装置。本发明的一个实施方式的目的之一在于，实现一种具备上述光源装置、可靠性高的投影仪。

为了达成上述目的，本发明的一个实施方式的光源装置具备：基材；框架，设置为与基材的第一面相对；发光元件，被框架包围，并设于基材的第一面；以及透光性部件，设置为与框架的同基材的第一面相对的面的相反侧的面相对，框架具有在框架的截面形状中截面系数为0.5mm³以上、7.0mm³以下的尺寸。

在本发明的一个实施方式的光源装置中，多个发光元件设于基材的第一面上，框架包围多个发光元件进行设置，透光性部件相对于框架设于基材的相反侧。即，框架介于透光性部件与基材之间。因此，透光性部件内部产生的应力通过框架得以缓和。进而，框架在框架的截面形状中截面系数具有0.5mm³以上、7.0mm³以下的尺寸，因而能够将透光性部件内部产生的应力降低到透光性部件的最大容许应力以下。由此，能够降低透光性部件的破损和脱落。截面系数的数值的依据将在后面进行详细说明。

在本发明的一个实施方式的光源装置中，可以的是，所述框架的线膨胀系数小于所述基材的线膨胀系数、且大于所述透光性部件的线膨胀系数。

根据该构成，框架的线膨胀系数采用基材的线膨胀系数与透光性部件的线膨胀系数的中间值。由此，框架能够更有效地缓和透光性部件内部的应力。

在本发明的一个实施方式的光源装置中，可以的是，所述框架由陶瓷材料构成。

框架由陶瓷材料构成的情况下，通常，框架的线膨胀系数相较于基材的线膨胀系数采用比较接近透光性部件的线膨胀系数的值。因此，框架能够充分缓和透光性部件中产生的应力，从而能够充分降低透光性部件的破损和脱落。

在本发明的一个实施方式的光源装置中，可以的是，在所述截面形状中与所述第一面垂直的方向的长度为2.0mm以上、3.5mm以下，所述截面形状中与所述第一面平行的方向的长度为1.0mm以上、3.0mm以下。

根据该构成，通过框架在基材与透光性部件之间形成用于收容发光元件的空间，从而能够实现透光性部件中产生的应力低于透光性部件的最大容许应力的截面系数值。详细的数值的依据将在后面进行说明。

本发明的一个实施方式的投影仪具备：本发明的一个实施方式的光源装置；光调制装置，对从所述光源装置射出的光进行调制；以及投射光学系统，投射由所述光调制装置调制了的光。

本发明的一个实施方式的投影仪具备本发明的一个实施方式的光源装置，因而能够实现可靠性高的投影仪。

本发明的一个实施方式的投影仪还可以具备被从所述光源装置射出的光激发而射出荧光的波长转换元件。

通过该构成，能够根据投影仪的用途选择射出期望波长的荧光的波长转换元件。因此，本发明的一个实施方式的投影仪能够显示期望颜色的图像。

附图说明

图1是本发明的一实施方式的光源装置的立体图。

图2是示出光源装置的分解状态的立体图。

图3是框架的截面图。

图4是示出从加热后到温度降低时的光源装置的动作的模式图。

图5是示出第一实施例的模拟结果，并示出框架的截面系数与最大拉伸应力的相关关系的图表。

图6是示出第二实施例的模拟结果，并示出框架的截面系数与最大拉伸应力的相关关系的图表。

图7是本发明的一实施方式的投影仪的概略构成图。

附图标记说明

1…光源装置；2…基座(基材)；2a…第一面；3…框架；4…透光性部件；5…发光元件；90…波长转换元件；400R、400G、400B…液晶光阀(光调制装置)；600…投射光学系统；1000…投影仪。

具体实施方式

以下，使用图1～图5，对本发明的一实施方式进行说明。

此外，在以下说明所使用的附图中，为了使各构成成分易于观察，根据构成成分适当地以不同的比例而进行表示。

光源装置

图1是本实施方式的光源装置的立体图。图2是示出光源装置的分解状态的立体图。但是，图2中，省略了图1中示出的下述电极的图示。

如图1及图2所示，光源装置1具备：基座2(基材)、多个发光元件5、框架3、透光性部件4、以及多个电极6。在光源装置1中，被框架3、透光性部件4和基座2包围且与外部空间隔断的收容空间S(图4参照)设置于基座2的第一面2a侧。多个发光元件5被收容在密闭的收容空间S的内部。即，本实施方式的光源装置1具有如下形式：多个发光元件5均被收容在一个共同的封装件中。

基座2是具有第一面2a、以及位于第一面2a的相反侧的第二面2b的板状部件。从第一面2a的法线方向观察的俯视观察中，基座2具有大致正方形或大致长方形等的四边形形状。在基座2的第一面2a上，设有多个发光元件5。在基座2的第二面2b上，适当设置有用于将多个发光元件5发出的热释放出的放热器(未图示)。因此，基座2由导热率高的金属材料构成。作为这种金属材料，优选使用铜、铝等，更优选使用铜。

以下，仅记载为“俯视观察”的情况下，表示从基座2的第一面2a的法线方向观察时的俯视观察。

基座2在俯视观察中，正方形或长方形等的四边形的一边w2、x2例如具有20mm～50mm左右的尺寸。另外，基座2的厚度t2为2mm～4mm左右。

作为发光元件5，例如使用半导体激光器、发光二极管等的固体光源。发光元件5根据光源装置1的用途而使用任意波长的发光元件即可。例如，作为射出用于激发荧光体的波长为430nm～490nm的蓝色光的发光元件5，能够使用由氮化物系半导体(InXAlYGa1－X－YN、0≤X≤1、0≤Y≤1、X+Y≤1)构成的半导体激光器。另外，除上述通式以外，还可以包含III族元素的一部分由硼原子置换的物质、作为V族元素氮原子的一部分由磷原子、砷原子置换而形成的物质等。

多个发光元件5具有例如(m×n)个(m、n为2以上的自然数)半导体激光器排列成m行n列的格子状的构成。具体而言，例如25个半导体激光器排列成5行5列的格子状。此外，在图2中，仅示出2行3列的半导体激光器。发光元件5在光射出面以外的任意一面与基座2的第一面2a抵接的状态下，借助接合材料(未图示)接合到基座2上。作为接合材料，例如使用金－锡等焊接材料。此外，发光元件5也可以直接接合到基座2的第一面2a上，例如，还可以借助接合材料接合到接合于基座2的第一面2a上的、被称作副基座(サブマウント)的中间部件上。

框架3设置为在基座2的第一面2a上包围多个发光元件5。在俯视观察下，框架3具有四边形的环状形状。框架3可以是四边形的4边全部为一体的部件，也可以是框架3的一部分由其它部件接合而成。框架3将基座2与透光性部件4的距离(间隔)保持为一定，并有助于收容空间S的一部分收容多个发光元件5。因此，框架3优选为具有规定的刚性。另外，框架3发挥缓和透光性部件4所产生的应力的作用。因此，框架3优选为由线膨胀系数小于基座2且大于透光性部件4的材料构成。作为框架3的材料，优选使用氧化铝、碳化硅、氮化硅等的陶瓷材料，更优选使用氧化铝。

框架3在俯视观察下四边形的1边w3、x3例如具有20mm～40mm左右的尺寸。图3示出了沿着图2中所示的A－A截面的框架的截面图。如图3所示，框架3的沿A－A截面的截面形状3d具有正方形、长方形、梯形等的四边形的形状。框架3具备接合于基座2的第一面3a、以及接合有透光性部件4的第二面3b。第一面3a与第二面3b相互平行，分别为平滑面。框架3借助接合材料(未图示)接合于基座2的第一面2a。作为接合材料，例如使用焊接材料、低熔点玻璃等。

此外，在本说明书中，框架3的截面形状3d是指：当俯视观察框架3时，在环状的平面形状的内廓的内边与外廓的外边相互平行的部分中，沿着与该内边和该外边垂直相交的方向切断而形成的截面形状。即，框架3的截面形状3d是沿着A－A截面的框架3的截面形状。

透光性部件4是具备透光性的板状部件。透光性部件4在俯视观察中，具有包括正方形、长方形在内的四边形的形状。透光性部件4在框架3中，设置于与设有基座2的第一面3a为相反侧的面、即框架3的第二面3b上。透光性部件4在俯视观察中，四边形的1边w4、x4例如具有20mm～40mm左右的尺寸，与框架3的外形尺寸大致相同。透光性部件4具有0.5mm～3.0mm左右的厚度。

透光性部件4使从多个发光元件5射出的光透过。因此，作为透光性部件4的材料，优选使用透光率高的透光性材料。作为透光性部件4的具体例，例如使用包括BK7等的硼硅酸玻璃、石英玻璃、合成石英玻璃等的光学玻璃、水晶、以及蓝宝石等。透光性部件4借助接合材料(未图示)接合到框架3的第二面3b。作为接合材料，例如使用焊接材料、低熔点玻璃等。此外，透光性部件4除使用平坦板材以外，也可以在板材的一面上，一体形成例如具有聚光功能的透镜等的光学元件。

由基座2、框架3和透光性部件4围成的收容空间S是隔断外部空气的密闭空间，降低了异物、水分附着到发光元件5上。收容空间S优选为真空。或者，收容空间S中也可以充满氮气等的惰性气体。此外，真空是如JIS Z 8126所规定的那样，被压力低于正常大气压的气体充满的空间的状态。在这种真空的定义中，收容空间S中充满的气体优选为惰性气体。

如图1所示，框架3上设有多个贯通孔3c。多个贯通孔3c上分别设有电极6，用于分别对多个发光元件5供给电力。作为电极6的形成材料，例如使用可伐合金。电极6的表面上，形成有例如由镍－金构成的镀层。另外，在收容空间S中，设有将电极6的一端与发光元件5的端子电连接的键合线(未图示)。电极6的另一端与外部电路(未图示)相连接。框架3的贯通孔3c的内壁与电极6之间的间隙由密封材料进行密封。作为密封材料，例如优选使用低熔点玻璃等。

制造上述构成的光源装置1时，例如可采用以下的制造方法。但是，以下的制造方法仅为一例，并非限定于这种制造方法。

首先，使用铜焊、低熔点玻璃焊接等的方法，将框架3接合到基座2的第一面2a。该工序中的加热温度例如为300℃。此外，300℃的加热温度是根据在各部件的接合中所使用的后述接合材料的熔点而确定的温度。在对整个光源装置1进行加热的加热环境中的加热环境温度，设定为大于300℃。

接着，使用焊料、低熔点玻璃等的接合材料，将多个发光元件5固定到基座2的第一面2a。在这个工序中，如上所述，可以借助副基座将多个发光元件5设置到基座2上。将框架3接合到基座2的接合工序、以及将发光元件5接合到基座2的接合工序的顺序不论先后，但是如果先进行框架3的接合工序，则能够避免框架3的接合工序中产生的热施加到发光元件5。

然后，使用密封材料，将电极6插入到框架3的贯通孔3c并进行固定。此外，这个工序也可以在将框架3接合到基座2的工序之前进行。

接着，使用键合线将发光元件5与电极6进行电连接。具体而言，使用超声波接合、热压接接合等的方法，将键合线的一端接合到电极6上，再将键合线的另一端接合到发光元件5的端子上。

然后，使用铜焊、低熔点玻璃焊接等的方法，将接合于基座2的框架3与透光性部件4进行接合。这个工序中的加热温度例如为300℃。

通过以上的工序，光源装置1制造完成。

如上所述，基座2与框架3的接合、以及透光性部件4与框架3的接合，例如以300℃左右的温度使焊料、低熔点玻璃等的接合材料熔融，接合后通过降低温度，使接合材料固化。由于基座2、框架3及透光性部件4的材料全部具有正的线膨胀系数，因此在上述加热工序后，当温度降低至环境温度附近时会分别收缩。图4示出了基座2、框架3、及透光性部件4通过加热进行接合后、温度降低时的光源装置1。

此处，基座2所使用的铜、铝等的金属材料的线膨胀系数例如为1×10－5～2×10－5/℃左右，而透光性部件4所使用的玻璃等的线膨胀系数例如为0.5×10－6～9×10－6/℃左右。这样，在基座2与透光性部件4中，由于材料的线膨胀系数相差较大，因此上述温度降低的过程中的基座2的收缩量大于透光性部件4的收缩量。

其结果，如图4所示，由于基座2与透光性部件4的收缩量的差别，从而导致光源装置1产生翘曲，透光性部件4的内部产生应力F。此时，如果应力F超出透光性部件4的构成材料中固有的最大容许应力，则透光性部件4会发生破损或脱落。这种情况下，框架3介于在基座2与透光性部件4之间，具有缓和透光性部件4中产生的应力F的作用。

此处，本发明者从框架3对应力F的缓和效果取决于框架3的截面形状这一点入手，从抑制透光性部件4破损和脱落的观点出发，研究了最合适的框架3的截面形状，从而想到了本实施方式的光源装置1。

以下，对本发明者的研究结果进行说明。

第一实施例

图5是示出本发明者所进行的第一实施例的模拟结果的图表。图5示出了框架3的截面系数Z与透光性部件4中产生的最大拉伸应力的相关关系。在图5中，横轴是截面系数Z[mm³]，纵轴是透光性部件4中的最大拉伸应力[MPa]。截面系数Z是表示承受负荷时部件的弯曲难易度的指标，例如经常用于材料力学等领域。

下面给出了模拟条件。表示以下尺寸的符号在图2及图3中有显示。

基座2的材料：铜

基座2的平面尺寸：x2＝w2＝40[mm]

基座2的厚度：t2＝3[mm]

框架3的材料：氧化铝

框架3的平面尺寸(外形)：x3＝w3＝30[mm]

框架3的宽度：b[mm]

框架3的高度：h[mm]

透光性部件4的材料：BK7(硼硅酸玻璃)

透光性部件4的平面尺寸：x4＝w4＝30[mm]

透光性部件4的厚度：0.7[mm]

在上述条件中，当框架3的宽度b分别为1.0mm、2.0mm、及3.0mm时，通过在0.5mm到5.0mm的范围内改变框架3的高度h，由此改变截面系数Z。

另外，作为温度的相关条件，将光源装置1中的基座2、框架3、及透光性部件4的接合时的加热温度(接合材料的熔点)设为300℃，加热后光源装置1的温度降低，将温度降低后的光源装置1的温度设为25℃(环境温度)。即，光源装置1的温度的变化量ΔT为275℃。

在本实施例中，框架3的截面形状3d大致长方形，框架3的截面形状3d中的截面系数Z使用宽度b和高度h，由Z＝b×h2/6表示。

表1中示出了上述各材料的物性值。

表1

表2～表4中示出了通过模拟得出的最大拉伸应力。表2是框架3的宽度b为1.0mm时的最大拉伸应力的结果。表3是框架3的宽度b为2.0mm时的最大拉伸应力的结果。表4是框架3的宽度b为3.0mm时的最大拉伸应力的结果。图5中示出了表2～表4中所示的截面系数Z与最大拉伸应力的关系。此外，关于表2～表4中的截面系数Z及最大拉伸应力的数值，将小数点后第3位进行四舍五入，精确到小数点后第二位。

表2

b＝1.0

表3

b＝2.0

表4

b＝3.0

首先，对框架3的宽度b进行说明。

在上述光源装置1的制造方法中，框架3被接合到基座2的第一面2a上之后，在位于接合有基座的第一面3a的相反侧的第二面3b上接合透光性部件4时，透光性部件4在加热状态下被按压到基座2及框架3一侧进行接合。在该按压时，如果框架3的宽度b小于1.0mm，则框架3无法承受按压的压力，有可能会导致框架3破损。另外，在框架3自身的制造过程中，当形成用于插通电极6的贯通孔3c时，由于框架3的宽度b过小，同样有可能导致框架3破损。因此，框架3的宽度b的下限值优选为1.0mm。

另外，如上所述，在光源装置1中，在基座2的第一面2a侧设有多个发光元件5。期望光源装置1通过设置多个发光元件5来实现高亮度化，并且实现光源装置1的小型化、以及通过多个发光元件5来降低发热(提高散热性)。在本实施例的光源装置1中，在多个发光元件5设置于基座2的情况下，当框架3的宽度b设为大于3.0mm时，则发光元件5彼此之间的间隔变小，单位面积的发热量变大，散热性降低，可能导致光源装置1的劣化。因此，框架3的宽度b的上限值优选为3.0mm。

综上，在框架3的宽度b为1.0以上、3.0mm以下(1.0≤b≤3.0)的范围内，设定框架3的高度h和截面系数Z即可。

如图5所示，最大拉伸应力在框架3的截面系数Z为0到规定值之间存在减少的趋势，截面系数Z在规定值以上的范围内存在增加的趋势。在框架3的宽度b为1.0mm、2.0mm、3.0mm时均可观察到这种趋势。此处，本实施例中的透光性部件4的材料BK7的拉伸强度为100MPa。因此，如果框架3具有的截面系数满足最大拉伸应力为100MPa以下的条件，则能够降低透光性部件4的破损和脱落。

接着，对框架3的高度h的优选范围进行研究。

将作为发光元件5的半导体激光器配置成半导体激光器的光射出端面与基座2的第一面2a垂直的情况下，需要设置光学部件，例如棱镜(未图示)，用于将从半导体激光器沿着水平方向射出的光朝向透光性部件4而折射。因此，在这种配置中，虽然能够降低自半导体激光器的第一面2a的高度，但是收容空间S中必须将用于收纳棱镜的高度确保在2mm以上。另外，将半导体激光器配置成半导体激光器的光射出端面与基座的第一面2a平行的情况下，由于来自半导体激光器的光沿着垂直于基座的第一面2a的方向射出，因而无需上述棱镜等的光学部件。但是，在这种配置中，自半导体激光器的第一面2a的高度变大，收容空间S的高度必须在2mm以上。

根据模拟结果，当框架3的高度h为1.0mm的情况下，通过改变框架3的宽度b，可满足最大拉伸应力为100MPa以下的条件。但是，考虑到上述结构的收纳空间S的高度，框架3的高度h的下限值优选为2.0mm。

另一方面，框架3的高度h的上限值根据作为多个发光元件5的多个半导体激光器之间的间隔、以及使从半导体激光器射出的入射光平行的准直透镜的配置等，优选为10mm以下的程度。准直透镜例如与透光性部件4相邻设置，或者构成为透光性部件4的一部分。另一方面，根据模拟结果，在表2～表4中的框架3的宽度b为1.0mm、2.0mm、及3.0mm的全部情况下，框架3的高度h为4.0mm时的最大拉伸应力均不满足100MPa以下的条件，必须将高度h设为小于4.0mm。因此，在表2～表4中的框架3的宽度b为1.0mm、2.0mm、及3.0mm的全部情况下，使得最大拉伸应力为100MPa以下的框架3的高度为3.5mm。由此，根据表2～表4的模拟结果，框架高度h的上限值优选设为3.5mm。

根据以上的研究结果，框架3的高度h优选为2.0mm以上、3.5mm以下(2.0≤h≤3.5)。

因此，根据表2～表4的模拟结果、上述框架3的宽度及高度的各上限值以及各下限值，满足最大拉伸应力为100MPa以下的条件的截面系数Z[mm³]优选为0.5以上、7.0以下(0.5≤Z≤7.0)。

综合以上的模拟结果，以使框架3的高度h为2.0mm以上、3.5mm以下，框架3的宽度b为1.0mm以上、3.0mm以下的方式设计框架3的截面形状3d，从而能够将截面系数Z设定为0.5mm³以上、7.0mm³以下。即，在框架3的截面形状3d中，与基座2的第一面2a垂直的方向的长度(高度h)为2.0mm以上、3.5mm以下，在框架3的截面形状3d中，与基座2的第一面2a平行的方向的长度(宽度b)为1.0mm以上、3.0mm以下的情况下，透光性部件4中的最大拉伸应力为光学玻璃的拉伸强度100MPa以下。由此，能够将透光性部件4中产生的应力F控制在容许应力以下，其结果，能够降低透光性部件4的破损和脱落。

此外，虽然在上述的模拟中，框架3的一边的长度w3，x3分别设为30mm，但是本发明者确认：只要框架3的一边的长度w3、x3为分别在20mm～40mm的范围内，则可获得与框架3的一边的长度w3、x3分别为30mm的情况相同的模拟结果。

第二实施例

图6是示出本发明者所进行的第二实施例的模拟结果的图表。图6与图5相同，示出了框架3的截面系数Z与透光性部件4中产生的最大拉伸应力的相关关系。在图6中，横轴是框架3的截面系数[mm³]，纵轴是透光性部件4中的最大拉伸应力[MPa]。

在第一实施例中，作为透光性部件4的材料使用了BK7(硼硅酸玻璃)，而在第二实施例中，作为透光性部件的材料使用了石英玻璃，这一点与第一实施例有所不同。石英玻璃的物性值为，密度：2.2g/cm3、泊松比：0.18、杨氏模量74000MPa、线膨胀系数5.8×10－7/℃、拉伸强度60MPa。这样，石英玻璃的强度低于BK7。因此，为了抑制在光源装置1的制造方法中因温度降低导致的各部件的收缩量，在第二实施例中，设想使用熔点低于第一实施例的接合材料，即，将基座2、框架3、及透光性部件4的接合时的加热温度(接合材料的熔点)设为220℃，将温度降低后的光源装置1的温度与第一实施例同样设为环境温度的25℃。即，将光源装置1的温度的变化量ΔT变更为195℃。其它模拟条件与第一实施例相同。

表5～表7中示出了通过模拟得出的最大拉伸应力。表5是框架3的宽度b为1.0mm时的最大拉伸应力的结果，表6是框架3的宽度b为2.0mm时的最大拉伸应力的结果，表7是框架3的宽度b为3.0mm时的最大拉伸应力的结果。在图6中，示出了表5～表7中所示的截面系数Z与最大拉伸应力的关系。关于表5～7中的截面系数Z及最大拉伸应力的数值，与表2～4相同，将小数点后第3位进行四舍五入，精确到小数点后第二位。

表5

b＝1.0

表6

b＝2.0

表7

b＝3.0

如图6所示，与第一实施例相同，在第二实施例中，最大拉伸应力也在框架3的截面系数Z为0到规定值之间存在减少的趋势，而在截面系数Z为规定值以上的范围中存在增加的趋势。在框架3的宽度b为1.0mm、2.0mm、3.0mm的全部情况中均可观察到这种趋势。此处，本实施例中的透光性部件4的材料即、石英玻璃的拉伸强度为60MPa。因此，如果框架3具有的截面系数满足最大拉伸应力为60MPa以下的条件，则能够降低透光性部件4的破损和脱落。

因此，根据表5～表7的模拟结果、上述框架3的宽度及高度的各上限值以及各下限值，满足最大拉伸应力为60MPa以下的条件的截面系数Z[mm³]优选为0.5以上、7.0以下(0.5≤Z≤7.0)。即，在框架3的截面形状3d中，与基座2的第一面2a垂直的方向的长度(高度h)为2.0mm以上、3.5mm以下，在框架3的截面形状3d中，与基座2的第一面2a平行的方向的长度(宽度b)为1.0mm以上、3.0mm以下的情况下，透光性部件4中的最大拉伸应力为石英玻璃的拉伸强度60MPa以下。

如上所述，本实施例中的截面系数Z的优选范围与第一实施例为相同结果。因此，可知即便在使用由强度小于BK7的石英玻璃构成的透光性部件4的情况下，通过使用低熔点的接合材料，也能够相较于BK7的情况减小各部件中的收缩量，从而能够降低透光性部件4的破损和脱落。

在第一、第二实施例中，示出了使用BK7或石英玻璃作为透光性部件4的例子，但是此外，作为透光性部件4，也可使用例如钠钙玻璃、低膨胀硼硅酸盐玻璃等的表面实施过强化加工的强化玻璃。另外，同样地，还可使用拉伸强度大于光学玻璃(BK7)、石英玻璃的水晶、以及蓝宝石。这种情况下，与第一实施例及第二实施例相同，框架3的宽度b在1.0mm以上、3.0mm以下的范围内，可以将框架3的高度h的上限值设定为大于3.5mm。

投影仪

以下，对涉及本实施方式的投影仪的一例进行说明，但是本实施方式不限定于此。

图7是示出涉及本实施方式的投影仪1000的概略构成图。

如图7所示，投影仪1000具备：照明装置100、色分离导光光学系统200、作为光调制装置的三台液晶光阀400R、液晶光阀400G、液晶光阀400B，十字分色棱镜500以及投射光学系统600。

照明装置100具备：光源装置1、聚光光学系统80、波长转换元件90、准直光学系统110、第一透镜阵列120、第二透镜阵列130、偏振光转换元件140、以及叠加透镜150。

光源装置1可以使用上述的光源装置1。光源装置1例如朝着聚光光学系统80射出蓝色光B。

聚光光学系统80具备第一透镜82及第二透镜84。聚光光学系统80配置在从光源装置1到波长转换元件90的光路中，作为整体将蓝色光B以大致聚光的状态入射到后述的波长转换层92。第一透镜82及第二透镜84由凸透镜构成。

波长转换元件90是任意的透过型的波长转换元件，在可通过电机98旋转的圆板96的一部分上，单一的波长转换层92沿着圆板96的圆周方向连续形成。波长转换元件90构成为：将蓝色光B转换成包含红色光R和绿色光G的荧光，并且将荧光朝着与蓝色光B的入射侧的相反侧射出。

圆板96由使蓝色光B透过的材料构成。作为圆板96的材料，例如可以使用石英玻璃、水晶、蓝宝石、光学玻璃、透明树脂等。

来自光源装置1的蓝色光B从圆板96侧入射到波长转换元件90。

波长转换层92使蓝色光B透过，隔着反射红色光R及绿色光G的分色膜94形成在圆板96上。分色膜94例如由介质多层薄膜构成。

波长转换层92将来自光源装置1的波长约为445nm的蓝色光B的一部分转换成荧光射出，并且，未转换蓝色光B剩余的一部分而使其通过。即，波长转换层92被从光源装置1射出的光激发，由此射出荧光。这样，使用用于射出激发光的光源装置1以及波长转换层9，能够得到期望的色光。波长转换层92例如由包含YAG系荧光体的一例(Y、Gd)3(Al、Ga)5O12：Ce以及有机粘合剂的层构成。

准直光学系统110具备分别由凸透镜构成的第一透镜112以及第二透镜114。准直光学系统110使来自波长转换元件90的光大致平行。

第一透镜阵列120具备多个第一小透镜122，用于将来自准直光学系统110的光分割成多个部分光束。第一透镜阵列120具备在垂直于照明光轴100ax的面内排列成矩阵状的多个第一小透镜122。

第二透镜阵列130具备在垂直于照明光轴100ax的面内排列成矩阵状的多个第二小透镜132。多个第二小透镜132与第一透镜阵列120的多个第一小透镜122对应设置。第二透镜阵列130与叠加透镜150一同将第一透镜阵列120的各第一小透镜122的图像成像在液晶光阀400R、液晶光阀400G、液晶光阀400B的图像形成区域的附近。

偏振光转换元件140将由第一透镜阵列120分割的各部分光束的偏振方向作为偏振方向对齐的大致一种直线偏振光射出。偏振光转换元件140具有偏振分离层、反射层和相位差板。偏振分离层将来自波长转换元件90的光中所包含的偏光成分中，一部分的直线偏振分量使其直接透过，另一部分的直线偏振分量沿着与照明光轴100ax垂直的方向反射。反射层将被偏振分离层反射的另一部分的直线偏振分量沿着与照明光轴100ax平行的方向反射。相位差板将被反射层反射的另一部分的直线偏振分量转换成一部分的直线偏振分量。

叠加透镜150将来自偏振光转换元件140的各部分光束聚光，使其在液晶光阀400R、液晶光阀400G、液晶光阀400B的图像形成区域附近重叠。

第一透镜阵列120、第二透镜阵列130及叠加透镜150构成积分光学系统，使来自波长转换元件90的光的面内光强度分布均匀。

色分离导光光学系统200具备：分光镜210、分光镜220、反射镜230、反射镜240、反射镜250、中继透镜260、及中继透镜270。色分离导光光学系统200将来自照明装置100的光分离成红色光R、绿色光G及蓝色光B，并且将红色光R、绿色光G及蓝色光B的各种色光引导至作为照明对象的液晶光阀400R、液晶光阀400G、液晶光阀400B。

在色分离导光光学系统200与液晶光阀400R、液晶光阀400G、液晶光阀400B之间，配置有场透镜300R、场透镜300G、以及场透镜300B。

分光镜210使红色光R成分通过，朝着分光镜220反射绿色光G成分及蓝色光B成分。分光镜220朝着场透镜300G反射绿色光G成分，使蓝色光B成分通过。

通过分光镜210的红色光R被反射镜230反射，通过场透镜300R入射到红色光R用的液晶光阀400R的图像形成区域。

被分光镜210反射的绿色光G进一步被分光镜220反射，通过场透镜300G入射到绿色光G用的液晶光阀400G的图像形成区域。

通过分光镜220的蓝色光B经由中继透镜260、入射侧的反射镜240、中继透镜270、出射侧的反射镜250、场透镜300B，入射到蓝色光B用的液晶光阀400B的图像形成区域。

液晶光阀400R、液晶光阀400G、液晶光阀400B将从光源装置1射出的光进行调制。这些液晶光阀根据图像信息，将入射的色光进行调制以形成彩色图像，成为照明装置100的照明对象。

另外，虽然未图示，但是在液晶光阀400R的光入射侧与光射出侧，分别设有入射侧偏光板和射出侧偏光板。关于液晶光阀400G、液晶光阀400B也一样。

十字分色棱镜500将分别从液晶光阀400R、液晶光阀400G、液晶光阀400B射出的图像光进行合成，形成彩色图像。十字分色棱镜500在俯视观察中形成为由四个直角棱镜贴合形成的大致正方形状，在各个直角棱镜彼此贴合的大致X字状的界面上，形成有介质多层薄膜。

投射光学系统600将通过液晶光阀400R、液晶光阀400G、液晶光阀400B形成的彩色图像透射到屏幕SCR上。

投影仪1000由于具备前述的光源装置1，因而可靠性高，并且能够显示期望亮度的图像。另外，投影仪1000由于具备波长转换元件90，因而能够显示期望颜色的图像。此外，作为荧光体，可以使用产生黄色以外的荧光的荧光体。例如，可以使用产生红色的荧光的荧光体，或者使用产生绿色的荧光的荧光体。根据投影仪的用途，可以选择产生任意颜色的荧光的波长转换元件。

此外，本发明的技术范围不仅限于上述实施方式，在不脱离本发明主旨的范围内，可实施各种变更。

例如在上述实施方式中，示出了截面形状3d为长方形(宽度：b、高度h)的框架3的例子，但是框架的截面形状也可以是长方形以外的四边形。例如当框架的截面形状具有从第一面朝向第二面变尖的锥形时，可以将截面形状看作具有上底：a、下底：b、高度：h的尺寸的梯形，可以使用由Z＝h2(a2+4ab+b2)/{12(a+2b)}示出的截面系数Z。但是，当锥形的程度很小、a的值与b的值几乎相等的情况下，则不是梯形，而可以看作宽度为a或b、高度为h的长方形，大致求出截面形状。或者，也可以看作宽度为a的值与b的值的平均值、高度为h的长方形，大致求出截面形状。

另外，置换在框架3的第二面3b上接合透光性部件4的结构，可以形成以下结构：在框架的内周侧形成相比于第二面而向第一面侧朝下错开1级的阶梯部，在透光性部件4内嵌到该阶梯部的状态下与框架接合。这种情况下，框架的截面形状形成为从四边形切除一个角部的形状。这种情况下，可以认为框架的高度所对应的透光性部件的厚度十分小，框架的整个截面形状的大小所对应的切口部分的大小十分小，因而可以忽略切口部分将其看作长方形，大致求出截面形状。

另外，整个框架可以不是一体构成的，可以使多个部件在高度h的方向上层叠而形成。例如，可以由在插入有电极6的贯通孔的位置一分为二的两个部件构成。这种情况下，整个框架的截面形状如果例如为长方形，则可以根据长方形所对应的截面系数。

在上述实施方式中，说明了在透过型的投影仪中使用本发明的情况的例子，但是本发明也可以适用于反射型的投影仪。此处，“透过型”是指，包括液晶面板等在内的液晶光阀使光透过的类型。“反射型”是指，液晶光阀使光反射的类型。此外，光调制装置不仅限于液晶光阀，例如也可以使用数字微镜器件。

另外，在上述实施方式中，例举了使用三个液晶面板400R、400G、400B的投影仪1000的例子，但是本发明也可以适用于仅使用一个液晶光阀的投影仪、使用四个以上的液晶光阀的投影仪。

另外，在上述实施方式中，虽然示出了具备透过型的波长转换元件的光源装置的例子，但是也可以是具备反射型的波长转换元件的光源装置。进而，虽然示出了光源装置具备波长转换元件的例子，但是也可以不具备波长转换元件。这种情况下，作为投影仪的光源装置，在射出红色光的光源装置、射出绿色光的光源装置、射出蓝色光的光源装置中的至少一个中使用上述光源装置即可。

而且，在上述实施方式中，示出了在投影仪上搭载基于本发明的光源装置的例子，但是不限定于此。本发明的光源装置也可以适用于照明器具和汽车的前照灯等。

Claims (6)

1.一种光源装置，其特征在于，

具备：

基材；

框架，设置为与所述基材的第一面相对；

发光元件，被所述框架包围，并设于所述基材的第一面；以及

透光性部件，设置为与所述框架的同所述基材的第一面相对的面的相反侧的面相对，

所述框架具有在所述框架的截面形状中截面系数为0.5mm³以上且7.0mm³以下的尺寸，

所述截面形状是当俯视观察框架时，在环状的平面形状的内廓的内边与外廓的外边相互平行的部分中，沿着与该内边和该外边垂直相交的方向切断而形成的截面形状。

2.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，

所述框架的线膨胀系数小于所述基材的线膨胀系数、且大于所述透光性部件的线膨胀系数。

3.根据权利要求1或2所述的光源装置，其特征在于，

所述框架由陶瓷材料构成。

4.根据权利要求1或2所述的光源装置，其特征在于，

在所述截面形状中与所述第一面垂直的方向上的长度为2.0mm以上且3.5mm以下，

在所述截面形状中与所述第一面平行的方向上的长度为1.0mm以上且3.0mm以下。

5.一种投影仪，其特征在于，

具备：

权利要求1至4中任一项所述的光源装置；

光调制装置，对从所述光源装置射出的光进行调制；以及

投射光学系统，投射由所述光调制装置调制了的光。

6.根据权利要求5所述的投影仪，其特征在于，

所述投影仪还具备被从所述光源装置射出的光激发而射出荧光的波长转换元件。