JP2014165058A - Light source device, manufacturing method of the same, and projector - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、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ものである。 The present invention relates to a light source device, a method for manufacturing the light source device, and a projector.
波長変換素子を用いた光源装置として、特許文献1には、外部光源から射出された励起光を波長変換素子に入射させる構成とし、波長変換素子と励起光の光源とを物理的に分離した光源装置が提案されている。外部光源から発する励起光の光量を増加させると、外部光源が高温となる。しかし、この構成では、波長変換素子には外部光源の熱が伝わらず、波長変換素子が光源の熱によって変質することがない。
As a light source device using a wavelength conversion element,
しかし、波長変換素子は、光源から直接伝わる熱だけでなく、光源の射出する励起光を受けることによっても高温となる。そのため、励起光の強度が大きすぎると、波長変換素子が溶ける等によって変質し、光源装置として必要な性能が得られなくなるという問題があった。 However, the wavelength conversion element is heated not only by heat directly transmitted from the light source but also by receiving excitation light emitted from the light source. For this reason, if the intensity of the excitation light is too high, the wavelength conversion element is altered due to melting or the like, and there is a problem that the performance required for the light source device cannot be obtained.
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて成されたものであって、励起光の光量を増大させても、波長変換素子からの放熱が十分に行われ、高輝度で信頼性に優れた光源装置およびそのような光源装置の製造方法を提供することを目的とする。また、このような光源装置を用いることにより、信頼性の優れたプロジェクターを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and even when the amount of excitation light is increased, heat is sufficiently radiated from the wavelength conversion element, resulting in high brightness and excellent reliability. Another object is to provide a light source device and a method of manufacturing such a light source device. It is another object of the present invention to provide a projector with excellent reliability by using such a light source device.
本発明の光源装置は、第1の部材と、第2の部材と、前記第1の部材と前記第2の部材との間に設けられ、前記第1の部材と前記第2の部材とに熱的に接触した発熱体と、前記第1の部材と前記第2の部材との間に設けられたスペーサーと、を備える。 The light source device of the present invention is provided between the first member, the second member, the first member, and the second member, and the first member and the second member. A heating element in thermal contact, and a spacer provided between the first member and the second member.
この構成によれば、発熱体は第1の部材と第2の部材との間に設けられ、それぞれの部材と熱的に接触している。そのため、発熱体で発生した熱が、第1の部材および第2の部材の両方に放熱されるので、効率よく放熱することが可能であり、発熱体が高温になることを抑制することができる。したがって、発熱体が高温になることによって変質することが抑制され、高輝度で信頼性に優れた光源装置が得られる。 According to this configuration, the heating element is provided between the first member and the second member, and is in thermal contact with each member. Therefore, since the heat generated in the heating element is dissipated to both the first member and the second member, it is possible to efficiently dissipate heat and to prevent the heating element from reaching a high temperature. . Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the heating element due to the high temperature, and to obtain a light source device having high luminance and excellent reliability.
前記スペーサーは、前記第1の部材よりも柔らかくてもよい。
この構成によれば、第1の部材をスペーサーに押圧し、スペーサーを圧縮変形させて、第1の部材を発熱体に当接させる後述の製造方法を採用できる。
The spacer may be softer than the first member.
According to this structure, the below-mentioned manufacturing method which presses a 1st member against a spacer, compresses and deforms a spacer, and makes a 1st member contact | abut to a heat generating body is employable.
前記第2の部材は、前記スペーサーよりも柔らかくてもよい。
この構成によれば、スペーサーを第2の部材に押圧し、第2の部材を圧縮変形させて、第1の部材を発熱体に当接させる後述の製造方法を採用できる。
The second member may be softer than the spacer.
According to this structure, the below-mentioned manufacturing method which presses a spacer against the 2nd member, compresses and deforms the 2nd member, and makes a 1st member contact | abut to a heat generating body is employable.
前記発熱体は光を発してもよい。
この構成によれば、発光部からの放熱性に優れた光源装置とすることができる。
The heating element may emit light.
According to this structure, it can be set as the light source device excellent in the heat dissipation from a light emission part.
前記発熱体は蛍光体であってもよい。
この構成によれば、励起光の照射により発熱する波長変換素子からの放熱性に優れた光源装置とすることができる。
The heating element may be a phosphor.
According to this configuration, a light source device having excellent heat dissipation from the wavelength conversion element that generates heat by irradiation with excitation light can be obtained.
前記第1の部材と前記第2の部材のうち少なくとも一方は透明であってもよい。
この構成によれば、第1の部材と第2の部材とのうち少なくとも一方が透明であるため、たとえば、反射型や透過型の波長変換素子として好適に用いることができる。
At least one of the first member and the second member may be transparent.
According to this configuration, since at least one of the first member and the second member is transparent, it can be suitably used, for example, as a reflective or transmissive wavelength conversion element.
前記発熱体は、前記光を反射する反射膜を備えていてもよい。
この構成によれば、発熱体の反射膜が設けられている部分は光を反射するため、発熱体が発する光は、発熱体の反射膜が設けられていない部分からのみ射出される。これにより、発熱体が発する光が分散せず、輝度の高い光が特定の方向にのみ射出される。したがって、高輝度で信頼性に優れた光源装置が得られる。
The heating element may include a reflective film that reflects the light.
According to this configuration, since the portion of the heating element provided with the reflective film reflects light, the light emitted from the heating element is emitted only from the portion of the heating element where the reflective film is not provided. Thereby, the light emitted from the heating element is not dispersed, and the light with high brightness is emitted only in a specific direction. Therefore, a light source device having high luminance and excellent reliability can be obtained.
前記発熱体は、前記第1の部材と、前記第2の部材と、前記スペーサーとに囲まれて密閉されていてもよい。
この構成によれば、発熱体は密閉されているため、発熱体の周囲を覆う反射膜が外気に曝されることが抑制される。そのため、反射膜が酸化する等によって劣化することを抑制でき、発熱体が発する変換光が分散して輝度が低下することを抑制できる。したがって、高輝度で信頼性に優れた光源装置が得られる。
The heating element may be enclosed and sealed with the first member, the second member, and the spacer.
According to this configuration, since the heat generating element is hermetically sealed, the reflection film covering the periphery of the heat generating element is suppressed from being exposed to the outside air. Therefore, it can suppress that a reflective film degrades by oxidation etc., and can suppress that the conversion light which a heat generating body emits disperse | distributes, and a brightness | luminance falls. Therefore, a light source device having high luminance and excellent reliability can be obtained.
前記発熱体は、前記第1の部材の側から前記第2の部材の側に向かって先細りとなる錐台形状であってもよい。
この構成によれば、発熱体の側面は斜面となっているため、発熱体を第2の部材の側から見た際に、平面視で、発熱体の第2の部材と当接する面および側面を同時に視認できる。そのため、発熱体の第1の部材と当接している面以外の発熱体の周囲に反射膜を形成する際に、発熱体の第2の部材の側から反射膜の材料を蒸着等することによって、発熱体の第2の部材と当接する面および側面に同時に反射膜を形成することができる。したがって、反射膜の形成が簡便である。
The heating element may have a truncated cone shape that tapers from the first member side toward the second member side.
According to this configuration, since the side surface of the heating element is an inclined surface, when the heating element is viewed from the second member side, the surface and the side surface that come into contact with the second member of the heating element in plan view Can be viewed at the same time. Therefore, when the reflective film is formed around the heat generating element other than the surface in contact with the first member of the heat generating element, the material of the reflective film is vapor-deposited from the second member side of the heat generating element. The reflective film can be simultaneously formed on the surface and the side surface of the heating element that contacts the second member. Therefore, the formation of the reflective film is simple.
前記第1の部材は平凸レンズ形状であってもよい。
第1の部材が平板形状等である場合には、第1の部材に入射した光は、第1の部材と空気との界面で反射することにより、第1の部材の側端面からも射出される。そのため、光が、発熱体から第1の部材に向かう方向(発熱体の前方)以外にも射出され、発熱体の前方に射出される光の輝度が低下してしまう。
これに対して、第1の部材が平凸レンズ形状である場合には、第1の部材に入射した、発熱体から射出された光は、第1の部材内と空気との界面で反射することがなく、発熱体の前方に射出される。
したがって、この構成によれば、発熱体から射出された光が発熱体の前方に射出できるため、高輝度で信頼性に優れた光源装置が得られる。
The first member may be a plano-convex lens shape.
When the first member has a flat plate shape or the like, the light incident on the first member is also emitted from the side end surface of the first member by reflecting at the interface between the first member and air. The Therefore, light is emitted in a direction other than the direction from the heating element toward the first member (in front of the heating element), and the luminance of the light emitted in front of the heating element is reduced.
On the other hand, when the first member has a plano-convex lens shape, the light incident on the first member and emitted from the heating element is reflected at the interface between the first member and air. There is no, and it is injected in front of a heating element.
Therefore, according to this configuration, since the light emitted from the heating element can be emitted in front of the heating element, a light source device having high luminance and excellent reliability can be obtained.
本発明の光源装置の製造方法は、第1の部材と第2の部材との間に発熱体を挟んで配置する光源装置の製造方法において、前記第2の部材の一方の側の面上に、前記発熱体よりも厚さのあるスペーサーを設ける工程と、前記第2の部材の前記一方の側の面上に、前記発熱体を設置する工程と、前記第1の部材を、前記一方の側から、前記スペーサーに当接させる工程と、前記第1の部材を、前記スペーサーに押圧し、前記スペーサーと前記第2の部材のうち少なくとも一方を変形させることにより、前記第1の部材を前記発熱体に当接させる工程と、を有する。 The method of manufacturing a light source device according to the present invention is a method of manufacturing a light source device in which a heating element is disposed between a first member and a second member, on the surface on one side of the second member. A step of providing a spacer thicker than the heating element, a step of installing the heating element on the surface of the one side of the second member, and the first member From the side, contacting the spacer, pressing the first member against the spacer, and deforming at least one of the spacer and the second member, the first member is And a step of contacting the heating element.
この構成によれば、第2の部材の一方側の面上に、スペーサーおよび発熱体を設置し、第1の部材をスペーサーに当接させて押圧することにより、スペーサーと第2の部材のうち少なくとも一方を変形させる。これにより、第1の部材を発熱体に接近させる。押圧は、第1の部材と、発熱体とが当接するまで行うため、結果として、スペーサーの一方側の面と、発熱体の一方側の面とが面一となるまで、スペーサーと第2の部材のうち少なくとも一方を変形させることとなる。これにより、第1の部材の一方側と反対側の面に対して、発熱体の一方側の面と、スペーサーの一方側の面とを精度よく密着させることができる。そのため、発熱体と第1の部材間および第1の部材とスペーサー間の熱抵抗を低減することができる。したがって、発熱体から第1の部材に、第1の部材からスペーサーに、それぞれ効率的に熱が移動するため、発熱体の冷却性能に優れた光源装置が得られる。 According to this configuration, the spacer and the heating element are installed on one surface of the second member, and the first member is brought into contact with the spacer and pressed, thereby the spacer and the second member. At least one of them is deformed. Thereby, a 1st member is made to approach a heat generating body. Since the pressing is performed until the first member and the heating element come into contact with each other, as a result, until the one surface of the spacer and the one surface of the heating element are flush with each other, At least one of the members is deformed. Thereby, the surface of the one side of a heat generating body and the surface of the one side of a spacer can be made to closely_contact | adhere with respect to the surface on the opposite side to the one side of a 1st member. Therefore, the thermal resistance between the heating element and the first member and between the first member and the spacer can be reduced. Accordingly, since heat efficiently moves from the heating element to the first member and from the first member to the spacer, a light source device having excellent cooling performance of the heating element can be obtained.
前記スペーサーを圧縮変形させることにより、前記第1部材を発熱体に当接させてもよい。
この構成によれば、第1の部材とスペーサーとの密着性を向上できる。
The first member may be brought into contact with the heating element by compressing and deforming the spacer.
According to this configuration, the adhesion between the first member and the spacer can be improved.
前記第2の部材を圧縮変形させることにより、前記第1部材を発熱体に当接させてもよい。
この構成によれば、スペーサーと第2の部材との密着性を向上できる。
The first member may be brought into contact with the heating element by compressing and deforming the second member.
According to this configuration, the adhesion between the spacer and the second member can be improved.
本発明のプロジェクターは、本発明の光源装置を用いる。
この構成によれば、信頼性の優れたプロジェクターが得られる。
The projector of the present invention uses the light source device of the present invention.
According to this configuration, a highly reliable projector can be obtained.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る光源装置、光源装置の製造方法およびプロジェクターについて説明する。
なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。
Hereinafter, a light source device, a method for manufacturing the light source device, and a projector according to an embodiment of the invention will be described with reference to the drawings.
The scope of the present invention is not limited to the following embodiment, and can be arbitrarily changed within the scope of the technical idea of the present invention. Moreover, in the following drawings, in order to make each structure easy to understand, the actual structure may be different from the scale, number, or the like in each structure.
[第1実施形態]
(光源装置)
図1は、本実施形態の光源装置1を示す図である。図1(a)は平面図、図1(b)は図1(a)におけるA−A断面図である。
本実施形態の光源装置1は、図1に示すように、平凸レンズ(第1の部材)11と、基板(第2の部材)12と、スペーサー13と、発光体(発熱体)14と、を備えている。
[First Embodiment]
(Light source device)
FIG. 1 is a diagram showing a
As shown in FIG. 1, the
基板12は平板状の板材で、平面視形状は、特に限定されず、矩形状であっても、円形状であってもよい(図1(a)では矩形状)。基板12の大きさは、基板12の上面(一方側の面)12aにスペーサー13および発熱体14を設置できる範囲内において特に限定されない。基板12の材質は、熱抵抗が低く、スペーサー13よりも硬い材料であれば特に限定されない。たとえば、AlやCuを用いることができる。
The
スペーサー13は、図1(b)に示すように、基板12の上面12aに接着されている。スペーサー13の平面視中央部には、スペーサー13を厚さ方向に貫通する貫通穴13aが形成されている。スペーサー13の平凸レンズ11側の上面13dには、凹部13bが形成されている。
スペーサー13の厚さH1は、発光体14の厚さH3よりも厚い範囲内において、なるべく薄い方が好ましい。後述する本実施形態の製造方法において、平凸レンズ11を押圧して、スペーサー13を圧縮変形させるのが容易なためである。スペーサー13の厚さH1は、発光体14の厚さH3にもよるが、たとえば、30〜500μmである。
スペーサー13の材質は、熱抵抗が低く、平凸レンズ11よりも柔らかい材料であれば特に限定されない。たとえば、無酸素銅や、純アルミニウムを用いることができる。
The
The thickness H1 of the
The material of the
スペーサー13の貫通穴13aの形状は、特に限定されない。たとえば、平面視形状が矩形状であっても、円形状であってもよい(図1(a)では、矩形状)。貫通穴13aの大きさは、発光体14を収容できる範囲内において、小さい方が好ましい。貫通穴13aが小さいほど、発光体14とスペーサー13との距離が短くなる結果、発光体14の熱が平凸レンズ11を通ってスペーサー13に伝わりやすくなるためである。
The shape of the through
スペーサー13の凹部13bは、平面視形状が円形で、直径が平凸レンズ11の平坦面11aの直径と略同一である。凹部13bの深さは、スペーサー13の厚さH1と発光体14の厚さH3との差と同一である。スペーサー13の平凸レンズ11と当接している部分の厚さH2は、発光体14の厚さH3と同一である。図1(b)に示すように、凹部13bに平凸レンズ11が嵌めこまれている。凹部13bの底面13cの基板12の上面12aからの高さは、発光体14の平凸レンズ11と当接している側の面(上面14a)の基板12の上面12aからの高さと同じである。
The
発光体14は、自らが光を発する発光素子であっても、励起光を受けて光を発する蛍光体であってもよい。発光素子としては、たとえば、LEDがあげられる。蛍光体としては、たとえば、YAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)系蛍光体があげられる。
The
発光体14は、平凸レンズ11と、スペーサー13と、基板12とに囲まれて設けられており、平凸レンズ11および基板12とそれぞれ熱的に接触している。
発光体14から射出される光が効率的に平凸レンズ11に取り込まれるように、発光体14の上面14aと平凸レンズ11の平坦面11aとの間には、発光体14が発する光を透過する充填剤19が設けられている。また、充填剤19は、発光体14を平凸レンズ11に接着するための接着剤としても機能する。ただし、充填剤19は必ずしも設けなくてもよい。発光体14の基板12と当接する側の面(底面14b)は、基板12の上面12aと接着されている。
The
The light emitted from the
発光体14は、上面14aから底面14bに向かって先細りとなる四角錐台形状である。発光体14の平面視形状は、特に限定されず、矩形状であっても、円形状であってもよい(図1(a)では矩形状)。
発光体14の厚さH3は、スペーサー13の厚さH1よりも薄く、たとえば、20〜490μmである。
The
The thickness H3 of the
発光体14は、平凸レンズ11と当接する上面14aを除く面(底面14bおよび側面)に反射膜15aが設けられている。反射膜15aは発光体14が発する光を反射する薄膜である。反射膜15aは、基板12と当接している発光体14の底面14bにも形成されているため、反射膜15aの材質は、熱伝導率が高いものであることが好ましい。反射膜15aの材質としては、たとえば、銀(Ag)を用いることができる。反射膜15aの形成方法としては特に限定されず、たとえば、蒸着法を用いることができる。
The light-emitting
発光体14の周囲には、平凸レンズ11と、基板12と、スペーサー13とで密閉された密閉空間17が形成されている。
密閉空間17内には、不活性ガスが充填されている。不活性ガスとしては、たとえば、窒素(N2)を選択できる。
A sealed
The sealed
平凸レンズ11は、一方の面が光軸方向の外側に凸の曲面形状で、他方の面が平らな平坦面11aとなっている凸レンズである。
平凸レンズ11は、その平坦面11a側がスペーサー13の凹部13bに嵌めこまれ、固着されている。平凸レンズ11の平坦面11aは、スペーサー13の凹部13bの底面13cと、発光体14の上面14aとに接着されている。
平凸レンズ11の材質は、スペーサー13よりも硬く、透明な材質であれば特に限定されない。たとえば、ガラスや石英を用いることができる。
The plano-
The plano-
The material of the plano-
ヒートシンク16aは、基板12の裏面12bに接着されている。ヒートシンク16aは、基板と複数の平板状のフィンとを備えている。複数のフィンは、ヒートシンク16aの基板の、ヒートシンク16aが基板12と接着されている側と反対側の面に、略等間隔となるように配置されている。ヒートシンク16aの材質としては、基板12の熱を放熱できる材質であれば、特に限定されず、たとえばアルミニウムを用いることができる。
なお、ヒートシンク16aとしては、上述したものに限られるものではなく、他の公知のヒートシンクのいずれであってもよい。たとえば、複数の柱状のフィンが基板に設けられているようなヒートシンクであってもよい。
The
The
本実施形態の光源装置1においては、発光体14が発する光は、発光体14の底面14bおよび側面に設けられた反射膜15aによって反射されるため、反射膜15aが設けられていない発光体14の上面14aからのみ光が射出される。発光体14の上面14aから射出された光は、平凸レンズ11を通り、外部へと射出される。
これにより、本実施形態の光源装置1は、発光体14として発光素子を用いた場合には、たとえば、照明や、プロジェクターの光源として好適に用いることができる。
また、本実施形態の光源装置1は、発光体14として蛍光体を用いた場合には、平凸レンズ11側から励起光を受け、励起光の波長が変換された蛍光を平凸レンズの側に射出する、反射型の波長変換素子として好適に用いることができる。このような波長変換素子は、たとえば、プロジェクター等に用いることができる。
In the
Thereby, the
In the
(光源装置の製造方法)
図2は、光源装置1の製造方法を示す図である。
本実施形態における光源装置1の製造方法は、図2に示すように、スペーサー設置工程S11と、発光体設置工程S12と、平凸レンズ当接工程S13と、圧縮工程S14と、を有する。
(Method for manufacturing light source device)
FIG. 2 is a diagram illustrating a method for manufacturing the
The manufacturing method of the
スペーサー設置工程S11は、図2(a)に示すように、基板12の上面12aに、スペーサー13の裏面を接着して、スペーサー13を設置する工程である。
スペーサー13の基板12の上面12aへの接着方法は、特に限定されず、たとえば、接着剤を用いる方法や、圧力をかけて接触面を接合させる圧着方法を選択できる。基板12とスペーサー13間の熱抵抗を低くできるように、接着剤やスペーサーの材質を選択することが好ましい。
The spacer installation step S11 is a step of installing the
The method for adhering the
次に、発光体設置工程S12は、図2(b)に示すように、発光体14をスペーサー13の貫通穴13aに収容し、基板12の上面12aに、発光体14の底面14bを接着して、発光体14を設置する工程である。
発光体14の基板12の上面12aへの接着方法は、特に限定されず、たとえば、Agペーストを接着剤として用いる接着方法を選択することができる。発光体14と基板12間の熱抵抗を低くできる方法を選択することが好ましい。
Next, in the light emitter installation step S12, as shown in FIG. 2B, the
The method for adhering the
次に、平凸レンズ当接工程S13は、図2(c)に示すように、平凸レンズ11の平坦面11aをスペーサー13に当接する工程である。
平凸レンズ当接工程S13は、不活性ガス雰囲気下で行われる。後述する圧縮工程S14で形成される空間17内が不活性ガスで充填されるようにするためである。不活性ガスは、上述したとおり、たとえば、窒素(N2)を用いることができる。
Next, the plano-convex lens contact step S13 is a step of bringing the
The plano-convex lens contact step S13 is performed in an inert gas atmosphere. This is because the
平凸レンズ11の平坦面11aを、スペーサー13の貫通穴13aを塞ぐようにして、スペーサー13の上面13dに当接させる。平凸レンズ11の平坦面11aには、あらかじめ透明な接着剤が塗布されており、平凸レンズ11の平坦面11aとスペーサー13の上面13dとが接着される。
これにより、基板12と、スペーサー13と、平凸レンズ11とに囲まれた空間内に発光体14が封入される。スペーサー13の厚さH1は、発光体14の厚さH3よりも厚いので、この時点では、平凸レンズ11と発光体14との間には隙間18が形成されている。
The
Thereby, the
次に、圧縮工程S14は、図2(d)に示すように、平凸レンズ11を押圧し、スペーサー13を圧縮する工程である。
Next, the compression step S14 is a step of pressing the plano-
スペーサー13よりも硬い材質で構成されている平凸レンズ11を、基板12に向かって押圧することで、スペーサー13の上面13dのうち平凸レンズ11と当接している部分を圧縮変形させ、スペーサー13を部分的に陥没させる。これにより、平凸レンズ11は発光体14に接近する。平凸レンズ11が隙間18の距離の分だけ移動し、平凸レンズ11の平坦面11aが、発光体14の上面14aと当接した位置で押圧を停止する。
By pressing the plano-
上記工程により、スペーサー13の上面13dに凹部13bが形成され、凹部13b内に平凸レンズ11が固定される。また、平凸レンズ11と、基板12と、スペーサー13とで密閉され、不活性ガスが充填された密閉空間17が形成される。
Through the above process, the
以上の工程により、発光体14の上面14aが平凸レンズ11の平坦面11aと熱的に接触し、発光体14の底面14bが基板12の上面12aと熱的に接触した、光源装置1が得られる。
Through the above steps, the
以上に詳細に説明した本実施形態の光源装置1によれば、発光体14の底面14bが基板12と熱的に接触しているため、発光体14の熱が、底面14bから基板12に、基板12からヒートシンク16aに、順に伝わることによって放熱される。加えて、発光体14の上面14aが平凸レンズ11と熱的に接触しているため、発光体14の熱が、上面14aから平凸レンズ11に、平凸レンズ11からスペーサー13に、スペーサー13から基板12に、基板12からヒートシンク16aに、順に伝わることによっても放熱される。
したがって、発光体14の上面14aの側および底面14bの側の両方から放熱できるため、発光体14を十分に冷却でき、発光体14が熱によって変質することを抑制できる、高輝度で信頼性に優れた光源装置1が得られる。
According to the
Therefore, since heat can be radiated from both the
特に、発光体14の上面14aの側からの放熱は信頼性の確保に有効である。これは、発光体14は、光が射出される側(上面14aの側)が高温となって変質しやすいため、光が射出される側の面を冷却することで変質することを有効に抑制できるためである。
通常このような光源装置は、光を射出する機能上、光が射出される側にはヒートシンクを設けることができず、十分な発光体の冷却が困難である。これに対して、本実施形態における光源装置1は、光が射出される側からも放熱できる構造となっているため、従来の光源装置に比べて発光体の冷却性能が高い。
In particular, heat radiation from the
Normally, such a light source device cannot provide a heat sink on the light emitting side because of the light emitting function, and it is difficult to sufficiently cool the light emitter. On the other hand, the
また、本実施形態の光源装置の製造方法によれば、基板12の上面に、スペーサー13および発光体14を設置し、平凸レンズ11をスペーサー13に当接させて押圧することにより、スペーサー13を圧縮変形させる。これにより、平凸レンズ11の平坦面11aに対して、発光体14の上面14aと、スペーサー13の凹部13bの底面13cとを精度よく密着させることができる。そのため、発光体14と平凸レンズ11間および平凸レンズ11とスペーサー13間の熱抵抗を低減することができる。したがって、発光体14から平凸レンズ11に、平凸レンズ11からスペーサー13に、それぞれ効率的に熱が移動するため、発光体14の冷却性能に優れた光源装置1が得られる。
Further, according to the method of manufacturing the light source device of the present embodiment, the
また、本実施形態においては、スペーサー13は平凸レンズ11よりも柔らかい材質で構成されているため、圧縮工程S14において、スペーサー13を圧縮変形させることが容易である。
In the present embodiment, since the
また、本実施形態においては、発光体14の上面14a以外の面に反射膜15aが設けられているため、発光体14が発する光は反射膜15aが形成されていない発光体14の上面14aのみから射出される。これにより、発光体14が発する光が分散せず、輝度の高い光が特定の方向にのみ射出される。したがって、高輝度で信頼性に優れた光源装置1が得られる。
In the present embodiment, since the
また、本実施形態においては、密閉空間17には不活性ガスが充填されている。そのため、密閉空間17に接している、発光体14の側面に形成された反射膜15aは、空気に曝されることを抑制できる。したがって、たとえば、Agで構成された反射膜15aが空気に曝され酸化することによって、反射膜15aの反射性能が劣化することを抑制できる。その結果、発光体14が発する光が分散することによる、射出する光の輝度が低下することを抑制できる。
In the present embodiment, the sealed
また、本実施形態においては、発光体14は四角錐台形状であるため、側面は斜面となっており、発光体14を底面14bの側から見た際に、平面視で、発光体14の底面14bおよび側面を同時に視認できる形状である。そのため、発光体14の上面14a以外の発光体14の周囲に反射膜15aを形成する際に、底面14bの側から反射膜15aの材料を蒸着等することによって、発光体14の底面14bおよび側面に同時に反射膜15aを形成することができる。したがって、反射膜15aの形成が簡便である。
Further, in the present embodiment, since the
また、本実施形態においては、平凸レンズ11を用いているため、平凸レンズ11に入射した、発光体14から射出された光は、平凸レンズ11と空気との界面で反射することがなく、発光体14の上方に射出される。
これに対して、平凸レンズ11の代わりに、たとえば、板状の部材を用いる場合には、部材に入射した光は、板状の部材と空気との界面で反射することにより、板状の部材の側端面からも射出される。そのため、光が、発光体14から板状の部材に向かう方向(発光体14の上方)以外にも射出され、発光体14の上方に射出される光の輝度が低下してしまう。
したがって、本実施形態においては、発光体14から射出された光が、発光体14の上方に射出されるため、高輝度で信頼性に優れた光源装置1が得られる。
Further, in the present embodiment, since the plano-
On the other hand, instead of the plano-
Therefore, in the present embodiment, since the light emitted from the
なお、本実施形態においては下記の構成を採用することもできる。 In the present embodiment, the following configuration can also be adopted.
発光体設置工程S12は、スペーサー設置工程S11の前に行ってもよい。 The light emitter installation step S12 may be performed before the spacer installation step S11.
平凸レンズ当接工程S13および圧縮工程S14は、真空中で行ってもよい。 The plano-convex lens contact step S13 and the compression step S14 may be performed in a vacuum.
[第1実施形態の変形例]
(光源装置)
図3は、本変形例の光源装置1Aを示す断面図である。
本変形例の光源装置1Aは、スペーサー37の下部が基板38に埋没していることによって、平凸レンズ11が発光体14と当接している光源装置である。
本変形例は、図3に示すように、平凸レンズ11と、基板38と、スペーサー37と、発光体14と、を備えている。
[Modification of First Embodiment]
(Light source device)
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a
The
As shown in FIG. 3, this modification includes a plano-
基板38は平板状の板材で、平面視形状は、特に限定されず、矩形状であってもよく、円形状であってもよい。基板38の大きさは、スペーサー37および発光体14が上面38aに設置できる範囲内において、特に限定されない。基板38の上面38aには、スペーサー37の下部が嵌めこまれる凹部38bが形成されている。凹部38bの形状および大きさは、スペーサー37の平面視形状と略同一である。凹部38bの深さは、スペーサー37の厚さH4と発光体14の厚さH3との差と同一である。基板38の裏面38cには、ヒートシンク16aが接着されている。基板38の材質は、スペーサー37よりも柔らかい材質であれば、特に限定されない。たとえば、無酸素銅や、純アルミニウムを用いることができる。
The
スペーサー37は、基板38の凹部38bに嵌めこまれ、固定されている。スペーサー37の上面37dには、発光体14を収容するための厚さ方向に貫通する貫通穴37aが形成されている。スペーサー37は、凹部38bの深さの分だけ、部分的に基板38に埋没している。そのため、基板38の上面38aとスペーサー37の上面37dとの距離H5が、発光体14の厚さ14aと同一であり、スペーサー37の上面37dと発光体14の上面14aとは面一となっている。これにより、発光体14の上面14aおよびスペーサー37の上面37dは、平凸レンズ11の平坦面11aに対して、精度よく接着されている。スペーサー37の材質は、基板38よりも硬い材質であれば、特に限定されない。たとえば、AlやCuを用いることができる。
The
(光源装置の製造方法)
本変形例の光源装置1Aの製造方法は、圧縮工程において、スペーサー37ではなく、基板38を変形させた場合の光源装置の製造方法である。
本変形例の光源装置1Aの製造方法は、スペーサー設置工程、発光体設置工程、平凸レンズ当接工程、圧縮工程と、を有する。
(Method for manufacturing light source device)
The manufacturing method of the
The manufacturing method of the
スペーサー設置工程、発光体設置工程および平凸レンズ当接工程は、第1実施形態におけるスペーサー設置工程S11、発光体設置工程S12および平凸レンズ当接工程S13と、それぞれ同様である。 The spacer installation process, the light emitter installation process, and the plano-convex lens contact process are the same as the spacer installation process S11, the light emitter installation process S12, and the plano-convex lens contact process S13 in the first embodiment, respectively.
圧縮工程は、スペーサー37を押圧し、基板38を圧縮する工程である。
圧縮工程は、不活性ガス雰囲気下で行われる。
The compression process is a process of pressing the
The compression step is performed under an inert gas atmosphere.
基板38よりも硬い材質で構成されているスペーサー37を、基板38に向かって押圧することで、基板38の上面38aのうちスペーサー38と当接している部分を圧縮変形させ、基板38を部分的に陥没させる。これにより、スペーサー37の下部が基板38に埋没されていくと共に、スペーサー37の上面37dに接着されている平凸レンズ11が発光体14に接近する。スペーサー37の押圧は、平凸レンズ11の平坦面11aが、発光体14の上面14aと当接するまで行う。
By pressing a
上記工程により、基板38の上面38aに凹部38bが形成され、凹部38b内にスペーサー37が固定される。スペーサー37の上面37dの基板38の上面38aからの高さは、発光体14の上面14aの基板38の上面38aからの高さと同一である。
Through the above steps, a
以上の工程により、発光体14の上面14aが平凸レンズ11の平坦面11aと熱的に接触し、発光体14の底面14bが基板38の上面38aと熱的に接触した、光源装置1Aが得られる。
Through the above steps, the
本変形例によれば、スペーサー37を押圧して、基板38を圧縮変形させることにより、スペーサー37の下部を基板38に埋没させる。そのため、スペーサー37の厚さH4と発光体14の厚さH3に寸法誤差があっても、製造時に基板38を圧縮変形させて、スペーサー37の下部を埋没させることで、基板38の上面38aからスペーサー37の上面37dまでの距離H5を、発光体14の厚さH3に合わせこむことができる。
According to this modification, the lower portion of the
また、本変形例においては、基板38はスペーサー37よりも柔らかい材質で構成されているため、圧縮工程において基板38を圧縮変形させることが容易である。
In the present modification, the
なお、本変形例においては下記の構成を採用することもできる。 In this modification, the following configuration can also be adopted.
圧縮工程においては、平凸レンズ11を介してスペーサー37を押圧してもよく、平凸レンズ11およびスペーサー37の両方を押圧してもよい。
In the compression step, the
圧縮工程においては、基板38を圧縮変形させると共に、スペーサー37を圧縮変形させてもよい。
In the compression step, the
[第2実施形態]
(光源装置)
本実施形態の光源装置は、第1実施形態において、基板12およびスペーサー13の代わりにこれらを一体化した支持部材を用いたものである。なお、上記実施形態と同様の構成要素については、適宜、上記実施形態と同様の符号を付してその説明を簡略化、あるいは省略する。
[Second Embodiment]
(Light source device)
The light source device of this embodiment uses a support member in which these are integrated instead of the
図4は、本実施形態を示す図であり、図4(a)は、本実施形態の製造過程を示す断面図、図4(b)は、本実施形態の光源装置2を示す断面図である。
本実施形態の光源装置2は、図4(b)に示すように、平凸レンズ11と、支持部材45と、発光体14とを備えている。
4A and 4B are diagrams showing the present embodiment. FIG. 4A is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the present embodiment, and FIG. 4B is a cross-sectional view showing the
As shown in FIG. 4B, the
支持部材45は、略板状の部材である。支持部材45の平凸レンズ11側の上面45fには、発光体14を収容する第1の凹部45aと、第1の凹部45aの周囲に形成され、平凸レンズ11が嵌めこまれる第2の凹部45bとが形成されている。支持部材45の裏面45cには、ヒートシンク16aが接着されている。
第1の凹部45aの深さD1は、図4(a)に示したように、発光体14の厚さH3よりも深くなっている。第1の凹部45aの平面視形状は発光体14が設置できる限りにおいて特に限定されず、たとえば、矩形状であっても、円形状であってもよい。
The
The depth D1 of the
第2の凹部45bは、平面視形状が円形で、直径が平凸レンズ11の平坦面11aの直径と略同一である。第2の凹部45bの深さは、第1の凹部45aの深さD1と発光体14の厚さH3との差と同一である。底面45eの底面45dからの深さD2は、発光体14の厚さH3と同一である。そのため、第2の凹部45bの底面45dの底面45eからの高さは、発光体14の上面14aの底面45eからの高さと同じである。
The
支持部材45の上部46は、第1実施形態のスペーサー13に相当し、支持部材45の下部47は、第1実施形態の基板12に相当する。
支持部材45の材質は、平凸レンズ11よりも柔らかい材料あれば、特に限定されない。たとえば、無酸素銅や、純アルミニウムを用いることができる。
The
The material of the
(光源装置の製造方法)
本実施形態の光源装置2の製造方法は、第1実施形態における、スペーサー設置工程S11を、凹部形成工程とした場合の光源装置の製造方法である。
本実施形態の光源装置2の製造方法は、凹部形成工程と、発光体設置工程と、平凸レンズ当接工程と、圧縮工程とを有する。
(Method for manufacturing light source device)
The manufacturing method of the
The manufacturing method of the
凹部形成工程は、第1実施形態におけるスペーサー設置工程S11に相当し、支持部材45の上面45fに第1の凹部45aを形成する工程である。
第1の凹部45aを形成する方法は、特に限定されず、たとえば、プレス加工を用いることができる。図4(a)に示すように、第1の凹部45aの深さD1は、発光体14の厚さH3よりも深い。第1の凹部45aの深さD1は、発光体14の厚さH3よりも深い範囲内において、なるべく浅い方が好ましい。後述する、圧縮工程において、平凸レンズ11を押圧して、支持部材45を圧縮変形させるのが容易なためである。第1の凹部45aの深さD1は、発光体14の厚さH3にもよるが、たとえば、30〜500μmである。第1の凹部45aの大きさは、発光体14を収容できる範囲内において、特に限定されない。第1の凹部45aの形状は、たとえば、矩形状であってよく、円形状であってもよい。
上記工程により、凹部45aが形成され、上部46および下部47が形成される。
The recess forming step corresponds to the spacer installation step S11 in the first embodiment, and is a step of forming the
The method for forming the
Through the above steps, the
次に、発光体設置工程は、第1実施形態の発光体設置工程S12と同様にして、第1の凹部45aの底面45eに発光体14の底面14bを接着して、発光体14を設置する工程である。
Next, in the light emitter installation step, the
次に、平凸レンズ当接工程は、第1実施形態の平凸レンズ当接工程S13と同様にして、平凸レンズ11の平坦面11aを、支持部材45の上面45fに当接させる工程である。
Next, the plano-convex lens contact step is a step of bringing the
次に、圧縮工程は、第1実施形態の圧縮工程S14と同様にして、平凸レンズ11を押圧し、支持部材45を圧縮加工する工程である。
支持部材45よりも硬い材質で構成されている平凸レンズ11を、支持部材45に向かって押圧することで、支持部材45の上面45fのうち平凸レンズ11と当接している部分を圧縮変形させ、支持部材45を部分的に陥没させる。これにより、平凸レンズ11は発光体14に接近する。平凸レンズ11が第1凹部45aの深さD1と発光体14の厚さH3との差の分だけ移動させられ、平凸レンズ11の平坦面11aが、発光体14の上面14aと当接した位置で押圧を停止する。
Next, the compression step is a step of pressing the plano-
By pressing the plano-
上記工程により、支持部材45の上面45fに第2の凹部45bが形成され、第2の凹部45b内に平凸レンズ11が固定される。
Through the above process, the
以上の工程により、発光体14の上面14aが平凸レンズ11の平坦面11aと熱的に接触し、発光体14の底面14bが支持部材45の第1の凹部の底面45eと熱的に接触した、光源装置2が得られる。
Through the above steps, the
本実施形態の光源装置によれば、第1実施形態におけるスペーサー13と基板12とが一体化している。そのため、スペーサー(上部46)と基板(下部47)との間の熱抵抗が低く、効率的に熱が移動するため、冷却性能に優れた光源装置が得られる。
According to the light source device of the present embodiment, the
また、本実施形態の光源装置の製造方法によれば、単一の部材を加工することで、基板12およびスペーサー13を兼ねた支持部材45を形成できるため、簡便である。
Moreover, according to the manufacturing method of the light source device of this embodiment, since the supporting
なお、図1に示す、第1実施形態の光源装置1と同様に、発光体14の上面14aと平凸レンズ11の平坦面11aとの間には、発光体14が発する光を透過する充填剤19が設けられていてもよい。
As in the
[第3実施形態]
本実施形態の光源装置は、第1実施形態における基板12の代わりに、透明基板を用いたものである。なお、上記実施形態と同様の構成要素については、適宜、上記実施形態と同様の符号を付してその説明を簡略化、あるいは省略する。
[Third Embodiment]
The light source device of the present embodiment uses a transparent substrate instead of the
図5は、本実施形態の光源装置3を示す図である。
本実施形態の光源装置3は、図5に示すように、平凸レンズ11と、スペーサー13と、発光体39と、透明基板61と、を備えている。
FIG. 5 is a diagram showing the light source device 3 of the present embodiment.
As illustrated in FIG. 5, the light source device 3 of the present embodiment includes a plano-
透明基板61は透明な平板状の部材である。透明基板61の材質は、スペーサー13よりも硬く、透明であれば特に限定されない。たとえば、ガラスや石英を用いることができる。透明基板61の裏面61aには、ヒートシンク16bが接着されている。
The
発光体39は、上面39aから底面39bに向かって先細りとなる四角錐台形状である。発光体39の平面視形状は、特に限定されず、矩形状であっても、円形状であってもよい。発光体39の上面39aは、平凸レンズ11の平坦面11aと接着されている。発光体39の底面39bは、透明基板61の上面と接着されている。
The
発光体39の側面には反射膜15bが形成され、発光体39の底面39bにはダイクロイックミラー62が形成されている。
反射膜15bは、第1実施形態における反射膜15aと同様のものである。
ダイクロイックミラー62は、発光体39の発する光は反射し、発光体39の発する光と波長の異なる特定の光は透過させる。ダイクロイックミラー62として、たとえば、青色光は透過させ、赤色光と緑色光を反射するものを選択できる。
A
The
The
ヒートシンク16bは、励起光Leが透明基板61を通って発光体39に入射することを妨げないように、中央部に励起光Leが通過する方向に貫通する貫通穴16cが形成されている。
なお、ヒートシンク16bは、第1実施形態におけるヒートシンク16aと同様のものに、貫通穴16cを形成したものを用いることができる。
The
The
本実施形態の光源装置によれば、発光体39を挟む、平凸レンズ11および透明基板61の両方が透明である。そのため、発光体39として蛍光体を用いる場合には、図5に示すように、発光体39に励起光Leを透明基板61の側から入射することで、発光体39によって波長変換された変換光Lcが平凸レンズ11の側から射出される。これにより、透過型の波長変換素子とすることができる。この場合においては、ダイクロイックミラー62は、励起光Leは透過させるが、変換光Lcは反射する性質を有する。
According to the light source device of the present embodiment, both the plano-
なお、図1に示す、第1実施形態の光源装置1と同様に、発光体39の上面39aと平凸レンズ11の平坦面11aとの間には、発光体39が発する光を透過する充填剤19が設けられていてもよい。
As in the
[プロジェクターの第1実施形態]
本実施形態は、発光体14として蛍光体310aを用いた波長変換素子300a(光源装置1)を、光源装置の一部として用いたプロジェクターである。なお、上記の実施形態と同様の構成要素については、適宜、上記の実施形態と同様の符号を付してその説明を簡略化、あるいは省略する。
[First embodiment of projector]
The present embodiment is a projector using a
図6は、本実施形態のプロジェクター1000aの光学系を示す模式図である。
プロジェクター1000aは、光源装置100aと、色分離導光光学系200と、光変調装置400Rと、光変調装置400Gと、光変調装置400Bと、クロスダイクロイックプリズム500と、投写光学系600と、を備えている。
FIG. 6 is a schematic diagram showing an optical system of the
The
光源装置100aは、第1光源50、第1コリメーターレンズアレイ53、第1集光レンズ60、拡散部材としての回転拡散板70、第1ピックアップ光学系80、第2光源30、第2コリメーターレンズアレイ33、第2集光レンズ20、第1平行化レンズ21、ダイクロイックミラー22、波長変換光学系320a、フライアイインテグレーター90、偏光変換素子93および第2平行化レンズ94を備えている。
The
第1光源50は、第1基台51と、第1基台51上に並べて配置された複数の第1固体発光素子52とを備えた光源アレイである。第1固体発光素子52は、ダイクロイックミラー22によって反射可能な青色光を射出する光源である。本実施形態の場合、第1固体発光素子52は、青色(発光強度のピーク:450nm付近)のレーザー光を射出する半導体レーザーであるが、第1固体発光素子52は、ダイクロイックミラー22で反射される波長の光であれば、450nm以外のピーク波長を有する光を射出するものであっても構わない。
The
第1コリメーターレンズアレイ53は、各第1固体発光素子52と1対1に対応した複数の第1マイクロレンズ530を備えている。複数の第1マイクロレンズ530は、第1基台51上に並べて配置されている。各第1マイクロレンズ530は、対応する第1固体発光素子52から射出される青色光の光軸上に設置され、当該青色光を平行化する。第1コリメーターレンズアレイ53から射出された青色光は、凸レンズからなる第1集光レンズ60で集光される。第1コリメーターレンズアレイ53と第1集光レンズ60によって、第1光源50から射出された複数の青色光を集光する第1集光光学系55が形成されている。
The first
拡散部材としての回転拡散板70は、入射した青色光を拡散して入射側とは反対側の面から射出する透過型の回転拡散板である。回転拡散板70は、モーター73により回転駆動される拡散部材としての基板71を備えている。基板71としては、公知の拡散板、たとえば、磨りガラスや、ホログラフィックディフューザー、透明基板の表面にブラスト処理を施したもの、透明基板の内部にビーズのような散乱材を分散させ、散乱材によって光を散乱させるものなどを用いることができる。本実施形態では基板71として円板を用いているが、基板71の形状は円板に限られない。回転拡散板70では、基板71を回転駆動することによって、青色光が照射された部分(被照射部分)が円を描くように、青色光が照射される領域(光照射領域)S1に対して相対的に移動する。
The
回転拡散板70から射出された光は、第1ピックアップ光学系80で平行化され、ダイクロイックミラー22に入射する。ダイクロイックミラー22は、その表面が、第1光源50の発光面に対して約45°の角度をなすように、第1光源50の発光面と対峙して配置されている。ダイクロイックミラー22は、第1ピックアップ光学系80から入射する青色光を90°折り曲げてフライアイインテグレーター90側に反射する。
The light emitted from the
第1ピックアップ光学系80は、ダイクロイックミラー22と回転拡散板70との間の光の光路上に配置されている。第1ピックアップ光学系80は、回転拡散板70からの光が入射するピックアップレンズとしての第1レンズ81と、第1レンズ81から射出される光を平行化する第2レンズ82とを含んで構成されている。第1レンズ81は、たとえば、光入射面が平面状であり、光射出面が凸の曲面状をなす平凸レンズからなり、第2レンズ82は、たとえば凸レンズからなる。第1ピックアップ光学系80は、回転拡散板70からの光を略平行化した状態でダイクロイックミラー22に入射させる。
The first pickup
なお、第1ピックアップ光学系80は、回転拡散板70から射出される青色光の広がりに応じて、使用するレンズの屈折率や形状が決められる。また、レンズの数も2つに限らず、1つまたは3つ以上の複数個とすることもできる。
In the first pickup
第2光源30は、第2基台31と、第2基台31上に並べて配置された複数の第2固体発光素子32とを備えている。第2固体発光素子32は、波長変換素子300aに備えられた蛍光体310aを励起させる励起光を射出する光源である。本実施形態の場合、第2固体発光素子32は、励起光として青色(発光強度のピーク:450nm付近)のレーザー光を射出する半導体レーザーであるが、第2固体発光素子32は、蛍光体310aを励起させることができる波長の光であれば、450nm以外のピーク波長を有する光を射出するものであっても構わない。
The second
第2コリメーターレンズアレイ33は、各第2固体発光素子32と1対1に対応した複数の第2マイクロレンズ130を備えている。複数の第2マイクロレンズ130は、第2基台31上に並べて配置されている。各第2マイクロレンズ130は、対応する第2固体発光素子32から射出される励起光の光軸上に設置され、当該励起光を平行化する。第2コリメーターレンズアレイ33から射出された励起光は、凸レンズからなる第2集光レンズ20で集光される。
The second
第2集光レンズ20とダイクロイックミラー22との間の励起光の光路上には、両凹レンズからなる第1平行化レンズ21が配置されている。第1平行化レンズ21は、第2集光レンズ20と、第2集光レンズ20における焦点位置との間に配置され、第2集光レンズ20から入射する励起光を平行化してダイクロイックミラー22に射出する。
On the optical path of the excitation light between the
ダイクロイックミラー22は、その表面が、第2光源30の発光面および蛍光体310aの光を射出する側の面に対して約45°の角度をなすように、これら各面と対峙して配置されている。ダイクロイックミラー22は、第1平行化レンズ21から入射する励起光(青色光成分)を90°折り曲げて波長変換光学系320a側に反射するとともに、波長変換光学系320aから入射する蛍光(赤色光成分および緑色光成分)を透過させる。
The
波長変換光学系320aは、第1レンズ42と波長変換素子300aとを備える。波長変換素子300aは、上述した、発光体14として蛍光体を用いた第1実施形態の光源装置1であり、蛍光体310aと、蛍光体310aからの蛍光の広がりを抑える平凸レンズ(第2レンズ)11とを備える。
The wavelength conversion
第1レンズ42と、平凸レンズ11と、により第2ピックアップ光学系40が構成されている。第2ピックアップ光学系40は、ダイクロイックミラー22と波長変換素子300aとの間の励起光および蛍光の光路上に配置されている。第1レンズ42は、平凸レンズ11から入射される蛍光を平行化する、たとえば、凸レンズからなるレンズである。
A second pickup
第2ピックアップ光学系40は、波長変換素子310aからの蛍光を略平行化した状態でダイクロイックミラー22に入射させる。また、第2ピックアップ光学系40の第1レンズ42および平凸レンズ11は、ダイクロイックミラー22から入射する励起光を集光する機能を兼ねており、励起光を集光させた状態で発光体310aに入射させる。すなわち、第2コリメーターレンズアレイ33と、第2集光レンズ20と、第1平行化レンズ21と、ダイクロイックミラー22と、第2ピックアップ光学系40と、によって、第2光源30から射出された複数の励起光を集光する第2集光光学系35が形成されている。
The second pickup
なお、第2ピックアップ光学系40は、波長変換素子300aから射出される蛍光の広がりに応じて、使用するレンズの屈折率や形状が決められ、レンズの数も2つに限らず、1つまたは3つ以上の複数個とすることもできる。
In the second pickup
蛍光体310aは、第2固体発光素子32から射出される励起光を吸収し、蛍光を発する粒子状の蛍光物質(蛍光体粒子)を有する。蛍光体310aは、波長が約450nmの励起光(青色光)を吸収し、概ね490〜750nm(発光強度のピーク:570nm)の蛍光(黄色光)に変換する機能を有する。蛍光には、緑色光(波長530nm付近)および赤色光(波長630nm付近)が含まれる。
The
蛍光体310aの材質は、硬く、熱に強い材料であれば特に限定されない。たとえば、サファイアを用いることができる。蛍光体310a内には蛍光体粒子が混合されている。
蛍光体粒子としては、通常知られたYAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)系蛍光体を用いることができる。たとえば、平均粒径が10μmの(Y,Gd)3(Al,Ga)5O12:Ceで示される組成のYAG系蛍光体を用いることができる。なお、蛍光体粒子の形成材料は、1種であっても良く、2種以上の形成材料を用いて形成されている粒子を混合したものを蛍光体粒子として用いることとしてもよい。
The material of the
As the phosphor particles, commonly known YAG (yttrium, aluminum, garnet) phosphors can be used. For example, a YAG-based phosphor having a composition represented by (Y, Gd) 3 (Al, Ga) 5 O 12 : Ce having an average particle diameter of 10 μm can be used. The phosphor particle forming material may be one kind, or a mixture of particles formed using two or more kinds of forming materials may be used as the phosphor particles.
波長変換素子300aには、第1レンズ42によって集光された励起光(青色光)が、平凸レンズ11から入射される。励起光は、平凸レンズ11によってさらに集光され、蛍光体310aに入射する。蛍光体310aは、励起光が入射する側と同じ側に向けて、励起光の波長を変換した黄色光(蛍光)を射出する。
Excitation light (blue light) collected by the
蛍光体310aから射出された光は、第2ピックアップ光学系40で平行化され、ダイクロイックミラー22に入射する。ダイクロイックミラー22は、第2ピックアップ光学系40から入射する光のうち、励起光(青色光)を反射して除去し、緑色光および赤色光を透過させる。ダイクロイックミラー22には、第2ピックアップ光学系40からの光が入射する入射面と反対側の表面に、第1光源50から射出された青色光が入射し、第2ピックアップ光学系40から射出された光の光軸と平行な方向に反射される。これにより、第2ピックアップ光学系40から射出された緑色光および赤色光と、第1ピックアップ光学系80から射出された青色光とが合成されて白色光となる。
The light emitted from the
ダイクロイックミラー22で合成された緑色光、赤色光および青色光は、第1フライアイレンズアレイ91および第2フライアイレンズアレイ92からなるフライアイインテグレーター90に入射し、光量分布が均一化される。フライアイインテグレーター90から射出された緑色光、赤色光および青色光は、偏光変換素子93によって偏光方向が一方向に揃えられた直線偏光に変換され、第2平行化レンズ94により平行化され、光源装置100aから射出される。なお、フライアイインテグレーター90および偏光変換素子93は、たとえば特開平8−304739号公報にその詳細が開示されている公知の技術であるため、詳細な説明は省略する。
The green light, red light, and blue light synthesized by the
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を備えている。色分離導光光学系200は、光源装置100aからの光を赤色光、緑色光および青色光に分離し、赤色光、緑色光および青色光をそれぞれ光変調装置400R、光変調装置400G、光変調装置400Bに導光する機能を有する。
The color separation light guide
ダイクロイックミラー210、ダイクロイックミラー220は、基板上に、所定の波長領域の光を反射して、他の波長領域の光を透過させる誘電体多層膜からなる波長選択透過膜が形成されたミラーである。具体的には、ダイクロイックミラー210は、青色光成分を透過させ、赤色光成分および緑色光成分を反射する。ダイクロイックミラー220は、緑色光成分を反射して、赤色光成分を透過させる。
The
反射ミラー230、反射ミラー240、反射ミラー250は、入射した光を反射するミラーである。具体的には、反射ミラー230は、ダイクロイックミラー210を透過した青色光成分を反射する。反射ミラー240、反射ミラー250は、ダイクロイックミラー220を透過した赤色光成分を反射する。
The
ダイクロイックミラー210を透過した青色光は、反射ミラー230で反射され、青色光用の光変調装置400Bの画像形成領域に入射する。ダイクロイックミラー210で反射された緑色光は、ダイクロイックミラー220でさらに反射され、緑色光用の光変調装置400Gの画像形成領域に入射する。ダイクロイックミラー220を透過した赤色光は、入射側の反射ミラー240、リレーレンズ260、射出側の反射ミラー250を経て赤色光用の光変調装置400Rの画像形成領域に入射する。
The blue light transmitted through the
光変調装置400R、光変調装置400G、光変調装置400Bは、通常知られたものを用いることができ、たとえば、液晶素子410と液晶素子410を挟持する偏光素子420、430とを有した、透過型の液晶ライトバルブ等の光変調装置により構成される。偏光素子420、430は、たとえば透過軸が互いに直交する構成(クロスニコル配置)となっている。
As the
たとえば、光変調装置400R、光変調装置400G、光変調装置400Bは、一対の透明基板に液晶を密閉封入した透過型の光変調装置であり、ポリシリコンTFTをスイッチング素子として、与えられた画像情報に応じて、入射側偏光素子420から射出された1種類の直線偏光の偏光方向を変調する。
For example, the
クロスダイクロイックプリズム500は、射出側偏光素子430から射出された色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成する光学素子である。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せた平面視略正方形状をなしている。直角プリズムを貼り合せた略X字状の界面には、誘電体多層膜が形成されている。略X字状の一方の界面に形成された誘電体多層膜は、赤色光を反射するものであり、他方の界面に形成された誘電体多層膜は、青色光を反射するものである。これらの誘電体多層膜によって赤色光および青色光は曲折され、緑色光の進行方向が揃えられることにより、3つの色光が合成される。
The cross
クロスダイクロイックプリズム500から射出されたカラー画像は、投写光学系600によって拡大投写され、スクリーンSCR上で画像を形成する。
The color image emitted from the cross
本実施形態のプロジェクターによれば、反射型の波長変換素子300aを備えた、高輝度で信頼性に優れたプロジェクターが得られる。
According to the projector of the present embodiment, it is possible to obtain a projector having a high brightness and excellent reliability, which includes the reflective
なお、本実施形態においては、第1実施形態の光源装置1を波長変換素子300aとして用いたが、第2実施形態の光源装置2を波長変換素子300aとして用いてもよい。
In the present embodiment, the
[プロジェクターの第2実施形態]
本実施形態は、発光体39として蛍光体310bを用いた波長変換素子300b(光源装置3)を、光源装置の一部として用いたプロジェクターである。なお、上記の実施形態と同様の構成要素については、適宜、上記の実施形態と同様の符号を付してその説明を簡略化、あるいは省略する。
[Second Embodiment of Projector]
The present embodiment is a projector using a
図7は、本実施形態のプロジェクター1000bの光学系を示す模式図である。本実施形態は、光源をプロジェクターの第1実施形態における第2光源のみとした構成になっている。
FIG. 7 is a schematic diagram showing an optical system of the
図7に示すように、プロジェクター1000bは、光源装置100bと、色分離導光光学系200と、光変調装置400Rと、光変調装置400Gと、光変調装置400Bと、クロスダイクロイックプリズム500と、投写光学系600と、を備えている。
As shown in FIG. 7, the
光源装置100bは、第2光源30、第2コリメーターレンズアレイ33、第2集光レンズ20、波長変換光学系320b、フライアイインテグレーター90、偏光変換素子93および第2平行化レンズ94を備えている。
The
波長変換光学系320bは、第1レンズ42と波長変換素子300bとを備える。波長変換素子300bは、発光体として蛍光体を用いた第2実施形態の光源装置3であり、蛍光体310bと、蛍光体310bからの蛍光の広がりを抑える平凸レンズ(第2レンズ)11とを備える。
The wavelength conversion
第1レンズ42と、平凸レンズ11と、により第2ピックアップ光学系40が構成されている。第2ピックアップ光学系40は、ダイクロイックミラー22と波長変換素子300bとの間の励起光および蛍光の光路上に配置されている。第1レンズ42は、平凸レンズ11から入射される蛍光を平行化する、たとえば、凸レンズからなるレンズである。
A second pickup
蛍光体310bは、第1実施形態と同様に、第2固体発光素子32から射出される励起光(青色光)を蛍光(黄色光)に変換する機能を有する。ここで、励起光の一部は、蛍光(黄色光)に変換されない。すなわち、波長変換素子300bからは赤色、緑色、青色を含む白色光が射出されるようになっている。
Similar to the first embodiment, the
波長変換素子300bには、第2固体発光素子32から射出され、第2集光レンズ20によって集光された励起光(青色光)が、透明基板61側から入射される。波長変換素子300bに入射された励起光は、透明基板61を通って蛍光体310bに入射され、蛍光体310bは、入射した側とは逆側(平凸レンズ11側)に、励起光の波長を変換した蛍光を射出する。
Excitation light (blue light) emitted from the second solid-state
蛍光体310bから射出された光は、第2ピックアップ光学系40で平行化され、第1フライアイレンズアレイ91および第2フライアイレンズアレイ92からなるフライアイインテグレーター90に入射し、光量分布が均一化される。その後、第1実施形態と同様にして、スクリーンSCR上で画像を形成する。
The light emitted from the
本実施形態のプロジェクターによれば、透過型の波長変換素子300bを備えた、高輝度で信頼性に優れたプロジェクターが得られる。
According to the projector of the present embodiment, it is possible to obtain a projector with high luminance and excellent reliability, which includes the transmission type
以上、第1から3の実施形態の光源装置をプロジェクターに適用した例について説明したが、これに限られない。たとえば、第1から3の実施形態の光源装置を他の光学機器(光ディスク装置、自動車のヘッドランプ、照明機器等)に適用することも可能である。 The example in which the light source device according to the first to third embodiments is applied to the projector has been described above, but is not limited thereto. For example, the light source devices of the first to third embodiments can be applied to other optical devices (optical disk devices, automobile headlamps, lighting devices, etc.).
1,1A,2,3,100a,100b…光源装置、11…平凸レンズ(第1の部材)、12…基板(第2の部材)、13…スペーサー、14,39…発光体(発熱体)、15a,15b…反射膜、310a,310b…蛍光体、1000a,1000b…プロジェクター
DESCRIPTION OF
Claims (14)
第2の部材と、
前記第1の部材と前記第2の部材との間に設けられ、前記第1の部材と前記第2の部材とに熱的に接触した発熱体と、
前記第1の部材と前記第2の部材との間に設けられたスペーサーと、
を備えた光源装置。 A first member;
A second member;
A heating element provided between the first member and the second member and in thermal contact with the first member and the second member;
A spacer provided between the first member and the second member;
A light source device.
前記第2の部材の一方の側の面上に、前記発熱体よりも厚さのあるスペーサーを設ける工程と、
前記第2の部材の前記一方の側の面上に、前記発熱体を設置する工程と、
前記第1の部材を、前記一方の側から、前記スペーサーに当接させる工程と、
前記第1の部材を、前記スペーサーに押圧し、前記スペーサーと前記第2の部材のうち少なくとも一方を変形させることにより、前記第1の部材を前記発熱体に当接させる工程と、
を有する光源装置の製造方法。 In the method of manufacturing the light source device in which the heating element is disposed between the first member and the second member,
Providing a spacer having a thickness greater than that of the heating element on the surface of one side of the second member;
Installing the heating element on the surface of the one side of the second member;
Bringing the first member into contact with the spacer from the one side;
Pressing the first member against the spacer and deforming at least one of the spacer and the second member to bring the first member into contact with the heating element;
A method of manufacturing a light source device.
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