JP2023136541A - 光源装置およびプロジェクター - Google Patents

Abstract

【課題】レーザー発光素子の破損を抑制した光源装置およ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、基板と、基板上に配置されたサブマウントと、サブマウントの基板と反対側に配置され、第１波長帯を有する第１光を射出する光射出面を有するレーザー発光素子と、レーザー発光素子の光射出側とは反対側の一部を露出させるようにレーザー発光素子の光射出側に配置され、レーザー発光素子の光射出面に接触する透光性部材と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、光源装置およびプロジェクターに関する。

例えば、下記特許文献１に開示の光源装置では、金属フレームなどの基材上にサブマウントを介して配置されたレーザー発光素子の全体を透明モールド樹脂で封止する構造を採用している。

特開平１０－２２３９８４号公報

しかしながら、上記光源装置では、レーザー発光素子の全体が透明モールド樹脂で覆われるため、レーザー発光素子の発熱時に、レーザー発光素子に大きな熱応力が掛かることでレーザー発光素子が基材から剥離して破損するおそれがあった。

上記課題を解決するために、本発明の第一態様によれば、基板と、前記基板上に配置されたサブマウントと、前記サブマウントの前記基板と反対側に配置され、第１波長帯を有する第１光を射出する光射出面を有するレーザー発光素子と、前記レーザー発光素子の光射出側とは反対側の一部を露出させるように前記レーザー発光素子の前記光射出側に配置され、前記レーザー発光素子の前記光射出面に接触する透光性部材と、を備える光源装置が提供される。

本発明の第二態様によれば、上記態様の光源装置と、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り変調された光を投射する投射光学装置と、を備えるプロジェクターが提供される。

第一実施形態のプロジェクターの概略構成を示す図である。 光源装置の概略構成を示す図である。 透光性部材の屈折率と励起光の放射角度との関係を示す図である。 第二実施形態の光源装置の概略構成を示す図である。 第一変形例の光源装置の概略構成を示す図である。 第二変形例の光源装置の概略構成を示す図である。

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。

（第一実施形態）
図１は本実施形態のプロジェクターの概略構成を示す図である。
図１に示すように、本実施形態のプロジェクター１は、スクリーンＳＣＲ上にカラー映像を表示する投射型画像表示装置である。プロジェクター１は、照明装置２と、色分離光学系３と、光変調装置４Ｒ，光変調装置４Ｇ，光変調装置４Ｂと、合成光学装置５と、投射光学装置６とを備える。

照明装置２からは白色の照明光ＷＬが射出される。色分離光学系３は、白色の照明光ＷＬを赤色光ＬＲと、緑色光ＬＧと、青色光ＬＢとに分離する。なお、本明細書において、赤色光ＬＲとは、例えば５９０ｎｍ以上７００ｎｍ以下のピーク波長を有する可視赤色光を示し、緑色光ＬＧとは、例えば５００ｎｍ以上５９０ｎｍ以下のピーク波長を有する可視緑色光を示し、青色光ＬＢとは、例えば４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下のピーク波長を有する可視青色光を示す。

色分離光学系３は、第１のダイクロイックミラー７ａおよび第２のダイクロイックミラー７ｂと、第１の全反射ミラー８ａ、第２の全反射ミラー８ｂおよび第３の全反射ミラー８ｃとを備える。第１のダイクロイックミラー７ａは、照明装置２からの照明光ＷＬを赤色光ＬＲと、その他の光（青色光ＬＢおよび緑色光ＬＧ）とに分離する。第１のダイクロイックミラー７ａは、青色光ＬＢおよび緑色光ＬＧを反射するとともに、赤色光ＬＲを透過させる。第２のダイクロイックミラー７ｂは、緑色光ＬＧを反射するとともに青色光ＬＢを透過させる。

第１の全反射ミラー８ａは、赤色光ＬＲを光変調装置４Ｒに向けて反射する。第２の全反射ミラー８ｂおよび第３の全反射ミラー８ｃは、青色光ＬＢを光変調装置４Ｂに導く。緑色光ＬＧは、第２のダイクロイックミラー７ｂから光変調装置４Ｇに向けて反射される。

第１のリレーレンズ９ａおよび第２のリレーレンズ９ｂは、青色光ＬＢの光路中における第２のダイクロイックミラー７ｂの後段に配置されている。

光変調装置４Ｂは、青色光ＬＢを画像情報に応じて変調し、青色の画像光を形成する。
光変調装置４Ｇは、緑色光ＬＧを画像情報に応じて変調し、緑色の画像光を形成する。光変調装置４Ｒは、赤色光ＬＲを画像情報に応じて変調し、赤色の画像光を形成する。光変調装置４Ｂ，４Ｇ，４Ｒには、例えば透過型の液晶パネルが用いられる。

光変調装置４Ｂ，４Ｇ，４Ｒの入射側および射出側には、不図示の偏光板が配置される。また、光変調装置４Ｂ，４Ｇ，４Ｒの入射側には、それぞれフィールドレンズ１０Ｂ，１０Ｇ，１０Ｒが配置される。

合成光学装置５には、光変調装置４Ｂ，４Ｇ，４Ｒからの各画像光が入射する。合成光学装置５は、青色、緑色、赤色の各画像光を合成し、合成された画像光を投射光学装置６に向けて射出する。合成光学装置５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。

投射光学装置６は、合成光学装置５により合成された画像光をスクリーンＳＣＲに向けて拡大させつつ投射する。スクリーンＳＣＲ上には、拡大されたカラー映像が表示される。投射光学装置６には、例えば、鏡筒と、鏡筒内に配置される複数のレンズとによって構成される組レンズが用いられる。

照明装置２は、光源装置４０、集光光学系４５、波長変換素子５０、ピックアップ光学系６０、第１レンズアレイ６５、第２レンズアレイ６６、偏光変換素子７０、および重畳レンズ７１を備える。

光源装置４０は、波長変換素子５０に向けて励起光Ｂを射出する。光源装置４０から射出された励起光Ｂは、集光光学系４５により波長変換素子５０の波長変換層５２上に集光される。光源装置４０の構成については後述する。

波長変換素子５０は、いわゆる透過型の波長変換素子であり、モーター５８により回転可能な円板５６の一部に、単一の波長変換層５２が円板５６の周方向に沿って連続して設けられている。波長変換素子５０は、励起光Ｂを赤色光と緑色光とを含む黄色の蛍光に変換し、蛍光を励起光Ｂが入射する側とは反対側に向けて射出する。

円板５６は、励起光Ｂを透過する材料で構成される。円板５６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。

光源装置４０からの励起光Ｂは、円板５６側から波長変換素子５０に入射する。波長変換層５２は、励起光Ｂの一部を透過し、蛍光ＹＬを反射するダイクロイック膜５４を介して円板５６上に形成されている。ダイクロイック膜５４は、例えば誘電体多層膜で構成される。

波長変換層５２は、光源装置４０からの励起光Ｂの一部を蛍光ＹＬに変換して射出し、かつ、励起光Ｂの残りの一部を変換せずに青色光ＬＡ１として通過させる。すなわち、波長変換層５２は、光源装置４０から射出された光によって励起され、蛍光を射出する。
このように、励起光を射出する光源装置４０と波長変換層５２とを用いて、青色光ＬＡ１および蛍光ＹＬを合成した白色の照明光ＷＬを得ることができる。波長変換層５２は、例えばＹＡＧ系蛍光体の一例である（Ｙ、Ｇｄ）_３（Ａｌ、Ｇａ）_５Ｏ_１２：Ｃｅと有機バインダーとを含有する層で構成される。

ピックアップ光学系６０は、第１レンズ６１と第２レンズ６２を備える。ピックアップ光学系６０は、波長変換素子５０からの照明光ＷＬを略平行化する。第１レンズ６１および第２レンズ６２の各々は、凸レンズから構成されている。

第１レンズアレイ６５は、ピックアップ光学系６０からの照明光ＷＬを複数の部分光束に分割する。第１レンズアレイ６５は、照明装置２の照明光軸ａｘ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レンズ６５ａから構成されている。

第２レンズアレイ６６は、照明光軸ａｘ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レンズ６６ａから構成されている。複数の第２レンズ６６ａは、第１レンズアレイ６５の複数の第１レンズ６５ａに対応して設けられている。第２レンズアレイ６６は、重畳レンズ７１とともに、第１レンズアレイ６５の各第１レンズ６５ａの像を光変調装置４Ｒ、光変調装置４Ｇ、光変調装置４Ｂの画像形成領域の近傍に結像させる。

偏光変換素子７０は、第１レンズアレイ６５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７０は、図示しない偏光分離層と反射層と位相差板とを有する。偏光分離層は、波長変換素子５０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ａｘに垂直な方向に反射する。反射層は、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ａｘに平行な方向に反射する。位相差板は、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。

重畳レンズ７１は、偏光変換素子７０からの各部分光束を集光して各光変調装置４Ｒ、４Ｇ、４Ｂの画像形成領域近傍に重畳させる。

第１レンズアレイ６５、第２レンズアレイ６６および重畳レンズ７１は、波長変換素子５０からの照明光ＷＬ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。

続いて、光源装置４０の構成について図面を参照しつつ説明する。図２は光源装置４０の概略構成を示す図である。
図２に示すように、本実施形態の光源装置４０は、基板１２と、基板１２上に配置されたサブマウント１３と、レーザー発光素子１４と、透光性部材１５と、コリメーターレンズ２０と、を備えている。基板１２は、表面（第１面）１２ａと、表面１２ａとは反対側の裏面（第２面）１２ｂと、を有する板材で構成されている。基板１２は、熱伝導率が高い金属材料で構成されている。この種の金属材料として、銅、アルミニウムなどが好ましく用いられ、銅が特に好ましく用いられる。

基板１２は、表面１２ａの法線方向から見た平面視において、略正方形もしくは略長方形等の四角形の形状を有する。基板１２の表面１２ａ側には、サブマウント１３を介してレーザー発光素子１４が設けられている。レーザー発光素子１４は、サブマウント１３の基板１２と反対側に配置されている。

レーザー発光素子１４は、光源装置４０の用途に応じて任意の波長の発光素子を用いればよい。レーザー発光素子１４は、蛍光体励起用の第１波長帯（例えば、４３０ｎｍ～４９０ｎｍ）を有する励起光（第１光）Ｂを射出する。レーザー発光素子１４としては、例えば窒化物系半導体で構成される端面発光型の半導体レーザーが用いられる。

コリメーターレンズ２０は、レーザー発光素子１４から射出された励起光Ｂを平行化する。
本実施形態の場合、レーザー発光素子１４を１つ備えるが、複数のレーザー発光素子１４を備えてもよい。各レーザー発光素子１４は、光源装置４０の光軸に直交する方向（図２の紙面に垂直な方向）に並んで配置される。なお、各レーザー発光素子１４はサブマウント１３上にそれぞれ配置されてもよい。すなわち、レーザー発光素子１４およびサブマウント１３の数が同じでもよい。あるいは、各レーザー発光素子１４が１つのサブマウント１３上に実装されてもよい。レーザー発光素子１４を複数備える場合、各レーザー発光素子１４に対応してコリメーターレンズ２０が複数設けられる。

サブマウント１３は、例えば窒化アルミニウム、アルミナ等のセラミック材料で構成されている。サブマウント１３は、基板１２とレーザー発光素子１４との間に介在し、基板１２とレーザー発光素子１４との線膨張係数の違いにより生じる熱応力を緩和する。
サブマウント１３と基板１２とは、有機接着剤、金属接合材、無機接合材等の接合材で接合される。有機接着剤として、例えばシリコーン系接着剤、エポキシ樹脂系接着剤、アクリル樹脂系接着剤等が好ましく用いられる。金属接合材として、例えば銀ロウ、金－スズはんだ等が好ましく用いられる。無機接合材として、例えば低融点ガラス等が好ましく用いられる。

レーザー発光素子１４は、基板１２の表面１２ａと略平行な方向に励起光Ｂを射出する光射出面１４ａを有する。本実施形態において、レーザー発光素子１４は、光射出面１４ａと反対を向く第１素子面１４ｂと、サブマウント１３と反対側の第２素子面１４ｃと、サブマウント１３に接合される第３素子面１４ｄと、光射出面１４ａ、第１素子面１４ｂ、第２素子面１４ｃおよび第３素子面１４ｄの一端側に接続される第４素子面１４ｅと、光射出面１４ａ、第１素子面１４ｂ、第２素子面１４ｃおよび第３素子面１４ｄの一端側に接続される第５素子面１４ｆと、を有する。

レーザー発光素子１４の光射出面１４ａはへき開面であって、比較的平滑な面で構成される。レーザー発光素子１４は、銀ロウ、金－スズはんだ等の接合材（図示略）によりサブマウント１３に接合されている。

透光性部材１５は、レーザー発光素子１４の光射出側に配置され、レーザー発光素子１４の光射出面１４ａに接触している。本実施形態の透光性部材１５は、レーザー発光素子１４からの励起光Ｂが入射する第１面１５ａと、第１面１５ａとは反対を向き、励起光Ｂを射出する第２面１５ｂと、第１面１５ａおよび第２面１５ｂに交差し、基板１２の表面１２ａと接触する第３面１５ｃと、第３面１５ｃと反対を向く第４面１５ｄと、第１面１５ａ、第２面１５ｂ、第３面１５ｃおよび第４面１５ｄの一端側に接続される第５面１５ｅと、第１面１５ａ、第２面１５ｂ、第３面１５ｃおよび第４面１５ｄの他端側に接続され、第５面１５ｅと反対を向く第６面１５ｆと、を有している。
第４面１５ｄの法線方向から視た際、透光性部材１５の平面形状は矩形状である。

透光性部材１５の第１面１５ａは、レーザー発光素子１４の光射出面１４ａに接触する。本実施形態において、透光性部材１５の第１面１５ａは鏡面で構成されるため、へき開面である光射出面１４ａに対して良好に密着する。

本実施形態において、透光性部材１５は、第１面１５ａがレーザー発光素子１４の光射出面１４ａに接触し、レーザー発光素子１４の光射出面１４ａよりも光射出側に配置されている。本実施形態の透光性部材１５は、レーザー発光素子１４の光射出側とは反対側を露出させている。透光性部材１５は、レーザー発光素子１４の光射出面１４ａのみに密着する。つまり、透光性部材１５はレーザー発光素子１４を局所的に封止している。レーザー発光素子１４は、透光性部材１５によって光射出面１４ａが封止されることで、外部環境の水分や塵埃に光射出面１４ａが晒されることによる劣化が抑制されている。

より具体的に、本実施形態の透光性部材１５は、レーザー発光素子１４に対して、光射出面１４ａのみに接触し、第１素子面１４ｂ、第２素子面１４ｃ、第３素子面１４ｄ、第４素子面１４ｅおよび第５素子面１４ｆのいずれにも接触していない。

本実施形態において、サブマウント１３は、透光性部材１５に接触する当接面１３ａを有している。サブマウント１３の当接面１３ａは、レーザー発光素子１４の光射出面１４ａと面一となっている。

透光性部材１５は、励起光Ｂを少なくとも透過させる。透光性部材１５は、特に可視光における吸収が少なく、かつ、散乱要素が少ないことが望ましい。透光性部材１５の構成材料は、特に限定されないが、屈折率が高く、かつ、熱伝導率が高い材料を用いることが望ましい。透光性部材１５の屈折率は、レーザー発光素子１４が配置される環境雰囲気の屈折率よりも高い。レーザー発光素子１４が配置される環境雰囲気の屈折率とは、例えば、レーザー発光素子１４が大気中に配置される場合は空気の屈折率を意味し、レーザー発光素子１４が不活性雰囲気中に配置される場合は窒素ガス等の不活性ガスの屈折率を意味する。

透光性部材１５の構成材料としては、例えば、石英、サファイア、炭化ケイ素等を用いることができる。
本実施形態において、レーザー発光素子１４の光射出面１４ａはへき開面であり、透光性部材１５の第１面１５ａは鏡面であるが、双方の界面には微小な空間が存在する。微小空間には例えば空気層が存在する。このように光射出面１４ａおよび第１面１５ａの界面に微小空間（空気層）が存在する場合、透光性部材１５の屈折率をより高く設定することが望ましい。すなわち、透光性部材１５の屈折率は、微小空間の空気層の屈折率よりも高い。

図３は透光性部材１５の屈折率と励起光の放射角度分布との関係を示す図である。図３において、符号Ｂ２は透光性部材１５を石英（屈折率ｎ：１．４４）で構成した場合の励起光Ｂの放射角度分布を示し、符号Ｂ３は透光性部材１５をサファイア（屈折率ｎ：１．７７）で構成した場合の励起光Ｂの放射角度分布を示している。なお、図３において、符号Ｂ１は、比較例として、透光性部材１５を配置しない場合、つまり、透光性部材１５の屈折率を１．０とみなした場合の励起光Ｂの放射角度分布を示している。

図３に示すように、透光性部材１５を配置しない場合、励起光Ｂは大きい放射角度分布Ｂ１で射出されることとなるため、励起光Ｂを取り込むためにはコリメーターレンズ２０をレーザー発光素子１４に近接させて配置する、あるいは、コリメーターレンズ２０の外径を大きくする必要がある。

これに対して、透光性部材１５を配置した場合、レーザー発光素子１４の光射出面１４ａから射出された励起光Ｂは、微小空間を介して透光性部材１５に入射する。透光性部材１５の屈折率は空気層が存在する微小空間の屈折率（１．０）よりも大きいため、微小空間から入射して透光性部材１５の内部を進む励起光Ｂは、透光性部材１５の光入射面である第１面１５ａにおいて、励起光Ｂの主光線に近付く方向に屈折する。すなわち、励起光Ｂの放射角度分布Ｂ２および放射角度分布Ｂ３は、レーザー発光素子１４の光射出面１４ａから射出された時の放射角度分布よりも狭まる。透光性部材１５の内部を進行した励起光Ｂは、透光性部材１５の光射出面である第２面１５ｂから透光性部材１５の外部に射出される。透光性部材１５の第２面１５ｂから射出された励起光Ｂは、励起光Ｂの主光線から離れる方向に屈折する。第２面１５ｂから射出された励起光Ｂの進行方向は、放射角度分布Ｂ１の進行方向と同じになる。したがって、励起光Ｂの放射角度分布Ｂ２および放射角度分布Ｂ３は、透光性部材１５を配置しない場合の放射角度分布Ｂ１よりも小さくなる。

ここで、透光性部材１５をサファイアとした場合の励起光Ｂは、透光性部材１５をサファイアよりも屈折率が小さい石英とした場合の励起光Ｂよりも、透光性部材１５の光射出面に入射する時に大きく屈折される。このため、放射角度分布Ｂ３は放射角度分布Ｂ２よりも小さくなる。

例えば、ある外径のコリメーターレンズ２０を用意し、放射角度分布Ｂ２の励起光Ｂを取り込み可能となる光射出面１４ａまでの距離を１．０としたとき、放射角度分布Ｂ２の励起光Ｂと同じ幅である放射角度分布Ｂ３を取り込み可能となる光射出面１４ａまでの距離は１．３となる。つまり、透光性部材１５がより屈折率の高い材料（サファイア）で構成されていれば、レーザー発光素子１４からより離れた位置に配置したコリメーターレンズ２０でも光を取り込むことができる。換言すると、光射出面１４ａからの距離を一定とした場合、透光性部材１５をより屈折率の高い材料（サファイア）で構成すれば、コリメーターレンズ２０の外径を抑えつつ、励起光をコリメーターレンズ２０に取り込むことができる。つまり、光源装置４０の光学設計の自由度を向上させることができる。

本実施形態の光源装置４０では、レーザー発光素子１４において最も高温となる光射出面１４ａが透光性部材１５で封止されるため、光射出面１４ａの熱を透光性部材１５側に効率良く逃がすことができる。透光性部材１５に伝わった熱は基板１２に放出される。また、レーザー発光素子１４の熱はサブマウント１３を介して基板１２に伝わることで放出される。

以上のように本実施形態の光源装置４０は、基板１２と、基板１２上に配置されたサブマウント１３と、レーザー発光素子１４と、レーザー発光素子１４の光射出側とは反対側を露出させるようにレーザー発光素子１４の光射出側に配置され、レーザー発光素子１４の光射出面１４ａに接触する透光性部材１５と、を備える。

本実施形態の光源装置４０によれば、透光性部材１５によってレーザー発光素子１４の光射出面１４ａを封止することで、レーザー発光素子１４の劣化を抑制することができる。透光性部材１５はレーザー発光素子１４を局所的に封止するため、従来の封止剤を用いる封止構造のように光射出面１４ａ以外の面が封止剤で覆われることがない。このため、レーザー発光素子１４に封止剤による熱応力が掛かることがないため、熱応力によるレーザー発光素子１４が基板１２から剥離して破損するといった不具合の発生を抑制できる。

レーザー発光素子１４は光射出面１４ａ以外の面が封止されないため、全体を封止剤で覆われる構成に比べて、排熱性に優れたものとなる。また、レーザー発光素子１４は透光性部材１５およびサブマウント１３を介して基板１２に放熱することができるので、レーザー発光素子１４を効率良く冷却できる。

本実施形態の光源装置４０において、透光性部材１５の屈折率は、レーザー発光素子１４が配置される環境雰囲気の屈折率よりも高い。
この構成によれば、透光性部材１５によってレーザー発光素子１４の光射出面１４ａから射出された励起光Ｂを屈折させることで励起光Ｂの放射角を狭めることができる。これにより、励起光Ｂが入射する後段の光学部材であるコリメーターレンズ２０の外径が小さくなるので、光源装置４０の構成を小型化できる。

本実施形態の光源装置４０において、サブマウント１３は、透光性部材１５に接触する当接面１３ａを有し、サブマウント１３の当接面１３ａは、レーザー発光素子１４の光射出面１４ａと面一である。
この構成によれば、透光性部材１５に対するサブマウント１３およびレーザー発光素子１４の当接面が面一となるため、透光性部材１５の第１面１５ａを平面で構成できる。よって、透光性部材１５の第１面１５ａの加工が容易となって、透光性部材１５の第１面１５ａとレーザー発光素子１４およびサブマウント１３とを密着させ易くなるので、光源装置４０の組み立て性を向上できる。

本実施形態のプロジェクター１は、光源装置４０と、光源装置４０から射出された照明光ＷＬを分離した青色光ＬＢ、緑色光ＬＧ、赤色光ＬＲを画像情報に応じて変調することにより画像光を形成する光変調装置４Ｂ，４Ｇ，４Ｒと、前述の画像光を投射する投射光学装置６とを備える。このことによって、本実施形態のプロジェクター１によれば、レーザー発光素子１４の破損を抑制するとともにレーザー発光素子１４の冷却性能に優れた光源装置４０を備えるので、高輝度な画像を安定して投射する信頼性の高いプロジェクターを提供できる。

（第二実施形態）
続いて、第二実施形態の光源装置について説明する。以下では、第一実施形態と共通の部材については同じ符号を付し、詳細については説明を省略する。

図４は本実施形態の光源装置１４０の概略構成を示す図である。
図４に示すように、本実施形態の光源装置１４０は、基板１２と、基板１２上に配置されたサブマウント１３と、レーザー発光素子１４と、透光性部材１５と、波長変換層３０と、ダイクロイック膜（光学膜）３１と、コリメーターレンズ２０と、を備えている。

本実施形態の光源装置１４０において、波長変換層３０は、透光性部材１５のレーザー発光素子１４と反対側の第２面１５ｂに接して設けられる。波長変換層３０は、光源装置４０からの励起光（第１光）Ｂの一部を蛍光（第２光）ＹＬに変換して射出し、かつ、励起光Ｂの残りの一部を変換せずに青色光ＬＡ１として通過させる。すなわち、波長変換層３０は、光源装置４０から射出された光によって励起され、蛍光ＹＬを射出する。

ダイクロイック膜３１は、レーザー発光素子１４の光射出面１４ａと波長変換層３０との間に配置される。本実施形態の場合、ダイクロイック膜３１は、波長変換層３０と透光性部材１５との間に配置されている。ダイクロイック膜３１は、例えば、誘電体多層膜で構成され、励起光Ｂを透過し、蛍光ＹＬを反射する光学特性を有する。

本実施形態の光源装置１４０において、波長変換層３０で生成された蛍光ＹＬの一部がレーザー発光素子１４側に向かった場合でも、ダイクロイック膜３１で反射することで波長変換層３０から外部に取り出すことができる。これにより、蛍光ＹＬの取り出し効率を高めることができる。
このようにして、本実施形態の光源装置１４０は青色光ＬＡ１および蛍光ＹＬを合成した白色の照明光ＷＬを生成することができる。

ここで、波長変換層３０は蛍光ＹＬの生成時に発熱する。本実施形態の場合、波長変換層３０は透光性部材１５に接しているため、波長変換層３０の熱は透光性部材１５およびサブマウント１３を介して基板１２から放出される。本実施形態の光源装置１４０によれば、レーザー発光素子１４および波長変換層３０の熱を、透光性部材１５を介して基板１２に効率良く放出することができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。また、本発明の一つの態様は、上記の各実施形態の特徴部分を適宜組み合わせた構成とすることができる。

（第一変形例）
第一実施形態では、透光性部材１５が板状で構成される場合を例に挙げたが、透光性部材１５の形状はこれに限られない。本変形例の光源装置は、透光性部材がレンズ形状を有する点で第一実施形態と異なる。

図５は本変形例の光源装置の概略構成を示す図である。
図５に示すように、本変形例の光源装置２４０は、基板１２と、基板１２上に配置されたサブマウント１３と、レーザー発光素子１４と、透光性部材１１５と、コリメーターレンズ２０と、を備えている。

本変形例において、透光性部材１１５は凸レンズ形状を有している。具体的に透光性部材１１５は、レーザー発光素子１４の光射出面１４ａに接触する第１面１１５ａの反対側に形成されたレンズ面１１５ｂを有する。レンズ面１１５ｂは、曲面を有し、本変形例では凸面を有する。

本変形例の光源装置２４０によれば、透光性部材１１５のレンズ面１１５ｂで励起光Ｂを集光させることで放射角度を大きく狭めることができる。このため、後段に配置されるコリメーターレンズ２０の外径を小さくできる。また、透光性部材１１５のレンズ面１１５ｂにおいて励起光Ｂを十分に平行化できる場合、コリメーターレンズ２０を省略してもよい。

（第二変形例）
上記実施形態および変形例では、透光性部材によりレーザー発光素子１４の光射出面１４ａのみを覆う場合を例に挙げたが、透光性部材はレーザー発光素子の光射出側とは反対側の一部を露出させていればよい。本変形例の光源装置は、透光性部材の一部がレーザー発光素子１４の光射出面１４ａよりも光射出側と反対側に延出する延出部を有する点で上記実施形態および変形例と異なる。

図６は本変形例の光源装置の概略構成を示す図である。
図６に示すように、本変形例の光源装置３４０は、基板１２と、基板１２上に配置されたサブマウント１３と、レーザー発光素子１４と、透光性部材２１５と、コリメーターレンズ２０と、を備えている。

本変形例において、透光性部材２１５は、本体部２１６と延出部２１７とを含む。
本体部２１６は、レーザー発光素子１４の光射出面１４ａに接触し、光射出側に設けられる。延出部２１７は、本体部２１６から光射出側と反対側に延在し、レーザー発光素子１４の第２素子面１４ｃに接触する。なお、延出部２１７はレーザー発光素子１４に接触していなくてもよく、第２素子面１４ｃと延出部２１７との間に隙間があってもよい。

透光性部材２１５は微細な部材であるため、光源装置を組み立てる際のハンドリングが難しい。これに対して、本変形例の光源装置３４０によれば、透光性部材２１５の延出部２１７を把持部として利用することで、基板１２上に透光性部材２１５を配置する作業の作業性が高まる。

本変形例の光源装置３４０においても、レーザー発光素子１４の第１素子面１４ｂ、第３素子面１４ｄ、第４素子面１４ｅおよび第５素子面１４ｆは透光性部材２１５に覆われないため、従来のようなレーザー発光素子１４の全面を樹脂でモールドする場合に比べて、熱応力の影響を受け難く、第一実施形態と同様の効果を奏することができる。

なお、本変形例において、透光性部材２１５の延出部２１７はレーザー発光素子１４の第２素子面１４ｃに接触する方向に延びていたが、延出部が延在する方向はこれに限られず、例えば、延出部が第４素子面１４ｅおよび第５素子面１４ｆの少なくとも一方に接するように本体部２１６から延在してもよい。つまり、透光性部材はレーザー発光素子１４の全面に接触しない（封止しない）形状であれば、その形状は特に限定されない。

その他、光源装置およびプロジェクターの各構成要素の形状、数、配置、材料等の具体的な記載については、上記実施形態に限らず、適宜変更が可能である。また、上記実施形態では、本発明による光源装置を、液晶パネルを用いたプロジェクターに搭載した例を示したが、これに限られない。本発明による光源装置を、光変調装置としてデジタルマイクロミラーデバイスを用いたプロジェクターに適用してもよい。また、プロジェクターは、複数の光変調装置を有していなくてもよく、１つの光変調装置のみを有していてもよい。

上記実施形態では、本発明の光源装置をプロジェクターに適用した例を示したが、これに限られない。本発明の光源装置は、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。

本発明の一つの態様の光源装置は、以下の構成を有していてもよい。
本発明の一つの態様の光源装置は、基板と、前記基板上に配置されたサブマウントと、前記サブマウントの前記基板と反対側に配置され、第１波長帯を有する第１光を射出する光射出面を有するレーザー発光素子と、前記レーザー発光素子の光射出側とは反対側の一部を露出させるように前記レーザー発光素子の前記光射出側に配置され、前記レーザー発光素子の前記光射出面に接触する透光性部材と、を備える。

本発明の一つの態様の光源装置において、前記透光性部材の前記レーザー発光素子と反対側の面に接して設けられ、前記第１光を前記第１波長帯とは異なる第２波長帯を有する第２光に変換する波長変換層をさらに備える、構成としてもよい。

本発明の一つの態様の光源装置において、前記レーザー発光素子の前記光射出面と前記波長変換層との間に配置され、前記第１光を透過し、前記第２光を反射する光学膜をさらに備える、構成としてもよい。

本発明の一つの態様の光源装置において、前記透光性部材は、前記レーザー発光素子の前記光射出面に接触する面の反対側に形成された曲面を有する、構成としてもよい。

本発明の一つの態様の光源装置において、前記透光性部材の屈折率は、前記レーザー発光素子が配置される環境雰囲気の屈折率よりも高い、構成としてもよい。

本発明の一つの態様の光源装置において、前記サブマウントは、前記透光性部材に接触する当接面を有し、前記サブマウントの前記当接面は、前記レーザー発光素子の前記光射出面と面一である、構成としてもよい。

本発明の一つの態様のプロジェクターは、以下の構成を有していてもよい。
本発明の一つの態様のプロジェクターは、本発明の一つの態様の光源装置と、前記光源装置から射出される光を変調する光変調装置と、前記光変調装置により変調された光を投射する投射光学装置と、を備える。

１…プロジェクター、４Ｂ，４Ｇ，４Ｒ…光変調装置、６…投射光学装置、１２…基板、１３…サブマウント、１３ａ…当接面、１４…レーザー発光素子、１４ａ…光射出面、１５，１１５，２１５…透光性部材、３０，５２…波長変換層、３１…ダイクロイック膜（光学膜）、４０，１４０，２４０，３４０…光源装置、１１５ｂ…レンズ面、Ｂ…励起光（第１光）、ｎ…屈折率、ＹＬ…蛍光（第２光）。

Claims (7)

1. 基板と、
   前記基板上に配置されたサブマウントと、
   前記サブマウントの前記基板と反対側に配置され、第１波長帯を有する第１光を射出する光射出面を有するレーザー発光素子と、
   前記レーザー発光素子の光射出側とは反対側の一部を露出させるように前記レーザー発光素子の前記光射出側に配置され、前記レーザー発光素子の前記光射出面に接触する透光性部材と、
   を備える、
   ことを特徴とする光源装置。
2. 前記透光性部材の前記レーザー発光素子と反対側の面に接して設けられ、前記第１光を前記第１波長帯とは異なる第２波長帯を有する第２光に変換する波長変換層をさらに備える、
   ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記レーザー発光素子の前記光射出面と前記波長変換層との間に配置され、前記第１光を透過し、前記第２光を反射する光学膜をさらに備える、
   ことを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
4. 前記透光性部材は、前記レーザー発光素子の前記光射出面に接触する面の反対側に形成された曲面を有する、
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか一項に記載の光源装置。
5. 前記透光性部材の屈折率は、前記レーザー発光素子が配置される環境雰囲気の屈折率よりも高い、
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか一項に記載の光源装置。
6. 前記サブマウントは、前記透光性部材に接触する当接面を有し、
   前記サブマウントの前記当接面は、前記レーザー発光素子の前記光射出面と面一である、
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか一項に記載の光源装置。
7. 請求項１から請求項６のうち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り変調された光を投射する投射光学装置と、を備える、
   ことを特徴とするプロジェクター。

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