JP5664197B2

JP5664197B2 - 光源素子、光源装置、及びプロジェクター

Info

Publication number: JP5664197B2
Application number: JP2010277771A
Authority: JP
Inventors: 長谷　要; 要長谷; 将和田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2010-12-14
Filing date: 2010-12-14
Publication date: 2015-02-04
Anticipated expiration: 2030-12-14
Also published as: JP2012128999A

Description

本発明は、光源素子、光源装置、及び当該光源素子もしくは光源装置を備えたプロジェクターに関する。

近年、発光ダイオードや半導体レーザー等の固体発光素子が照明用の光源又はプロジェクター用の光源として用いられつつある。例えば、特許文献１に記載されているように、パワー発光ダイオードをレーザースポット溶接で放熱要素に固定することを特徴とする光源素子、光源装置が知られている。

特開２００４−２９７０６５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の光源素子、光源装置では、光源素子を放熱要素に複数固定する場合に、各光源素子を個別にレーザースポット溶接する必要があり、固定に必要な時間が長くかかり、コストが増大するという課題があった。

また、レーザースポット溶接を用いて、固体発光素子を放熱要素に固定する場合、放熱要素がレーザースポット溶接に必要な熱を放熱してしまうため、レーザースポット溶接の出力を高くする必要があり、固体発光素子に熱が伝導し、固体発光素子を破損する可能性が高いという課題があった。

また、固体発光素子を複数配列する光源装置において、固体発光素子からの発光を平行光に変換するためのコリメートレンズをあらかじめ固体発光素子に固定しておく場合、固体発光素子の固定にレーザースポット溶接を使用すると、コリメーターレンズの温度が高くなってしまうため、コリメーターレンズの材質を樹脂材とすることが難しく、コストが増大するという課題があった。

また、固体発光素子を放熱要素に複数固定し、固体発光素子を放熱要素に固定した後にコリメーターレンズを調整・固定する場合においては、光源素子が密集して固定されているので、調整・固定用のアクチェータが移動するための空間が必要であり、かつその移動軌跡は複雑なものになってしまう。そのため、組み立てに必要な時間が長くなりコストが増大するという課題があった。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例に係る光源素子は、固体発光素子と、前記固体発光素子を収納して前記固体発光素子が発する光を外部に取り出す光出射部を備えた筐体と、前記固体発光素子から発された光を略平行化するためのコリメーターレンズと、前記コリメーターレンズを保持する保持部と、を備え、前記保持部は前記筐体に固定され、光の出射方向から見た時、前記保持部の大きさは前記保持部の縦方向と横方向とで異なり、前記保持部の短手方向において、前記筐体の一部が前記保持部から露出していることを特徴とする。

従って、本適用例によれば、光の出射方向から見て、前記筐体の一部が前記保持部から露出している構造となっているため、露出している前記筐体の一部を光の出射方向側から前記固体光源素子の底部を放熱要素に押し付けることができ、前記固体光源素子の安定した冷却が可能となる効果を得ることができる。
また、レーザースポット溶接等の発熱を伴う固定手段を用いることなく前記固体光源素子を前記放熱要素に固定することができる。そのため、前記固体発光素子が熱で破損することがないという効果を得ることができる。

［適用例２］上記適用例に記載の光源素子は、前記保持部が紫外線を透過する材質でできていて、紫外線硬化樹脂によって筐体に固定されていることが好ましい。

本適用例によれば、前記保持部が紫外線を透過する材料でできているため、前記保持部と前記筐体の固定に紫外線硬化樹脂を使用することができる。
また、前記保持部に樹脂材を使用することができ、コスト削減という効果を得ることができる。
また、前記コリメーターレンズに樹脂材を使用することができ、コスト削減という効果を得ることができる。

［適用例３］本適用例に記載の光源装置は、適用例１、２に記載の光源素子を複数放熱要素に取り付けたことを特徴とする。
本適用例によれば、前記固体発光素子に前記コリメーターレンズを組立・調整固定した後に、前記放熱要素に組み立てることができる。

したがって、前記固体発光素子を前記放熱要素に固定した後にコリメーターレンズを組立・調整する場合に比較して、前記光源装置を組み立てることが非常に容易になる。
［適用例４］本適用例に記載のプロジェクターは、適用例３に示す光源装置から出射した光を画像データに応じて変調する光変調素子と、前記光変調素子で変調された光を投射する投射部と、を備えたことを特徴とする。

したがって本適用例によれば、組立が容易な光源装置を使用したプロジェクターを構成することができるので、安価なプロジェクターを提供することができる。

実施形態１に係る斜視図。実施形態１に係る上面図。実施形態１に係る分解斜視図。実施形態２に係る断面図。実施形態２に係る斜視図。実施形態３に係る構成図。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各層や各部材の尺度を実際とは異ならせしめている。

（実施形態１）
図１は、本発明に係る光源素子の実施形態１の斜視図である。図２は、実施形態１に係る上面図である。図３は実施形態１に係る分解斜視図である。図４は光源素子を放熱要素に押し付ける状態を示す図である。

まず、実施形態１に係る光源素子の概略構成について説明する。
光源素子１は固体発光素子としてのレーザーダイオード５（以下、LDという）と、これを収納する筐体２と、コリメーターレンズ４と、このコリメーターレンズ４を保持する保持部としてのレンズステー３で構成されている。

筐体２は、アイレット部２０１、キャップ部２０２で構成され、ＬＤ５を収納している。

キャップ部２０２は光の出射方向を軸とする円筒状の筒部２０２ｂと開口部２０２ａを備えており、アイレット部２０１とキャップ部２０２で構成される空間にＬＤ５を収納する。キャップ部２０２はＬＤ５から出射された光が出射する光出射部としての開口部２０２ａを有する。

レンズステー３は、コリメーターレンズ４が搭載される部位３ａを持ち、レンズステー３とコリメーターレンズ４はＵＶ接着剤、もしくはその他の接着剤、もしくは溶着により固定される。

コリメーターレンズ４が固定されたレンズステー３は、キャップ部２０２に対して、ＬＤから出射された光を略平行化する位置に調整される。

コリメーターレンズ４が固定されたレンズステー３は、キャップ部２０２に対して位置調整された後に、キャップ部２０２の筒部２０２ｂに紫外線硬化樹脂としてのＵＶ接着剤で固定される。

レンズステー３は、紫外線を透過する材質としてのガラス、透明樹脂、半透明樹脂でできている。

図２に示すように、レンズステー３はＬＤ５の光出射方向から見てキャップ２０２及びアイレット２０１の一部が露出している露出部２ａを有する構造となっている。後述するように、光源素子１を放熱要素１１（図４）に押し付けて固定する際に、この露出部２ａに押し付け力を加える。すなわち、押し付け力を加えるために露出部を設けている。

図３に記載されている矢印は、光源素子１を放熱要素１１（図４）に押し付ける方向を示している。
以上述べたように、本実施形態に係る光源素子１によれば、以下の効果を得ることができる。

後述するように（図４等）、光源素子１を放熱要素１１に押圧、固定する際に、露出部２ａを押圧することが可能なため、光源素子１を安定的に冷却する構造を得ることができる。

また、露出部２ａを押圧することにより光源素子１を固定することができ、レーザースポット溶接等の発熱を伴う方法を用いず光源素子１を固定することができるため、熱によりＬＤ５が破損することがないという効果を有する。

さらに、露出部２ａを押圧することにより、コリメーターレンズ４とレンズステー３に不要な応力がかかることがないため、コリメーターレンズ４の位置がＬＤ５に対し、ずれることがない。

放熱要素１１に筐体２を固定する際に、レーザースポット溶接等の発熱を伴う固定方法を用いないため、コリメーターレンズ４を樹脂で形成することができ、コストを削減できるという効果を有する。

（実施形態２）
図４は本発明に係る光源装置の実施形態２の断面図である。図５は本発明に係る光源装置の実施形態２の斜視図である。光源装置１０は複数の光源素子１、放熱要素１１で構成される。放熱要素１１は板状の部材であり、表面に光源素子１のアイレット部２０１が圧入される円形の凹部が複数形成されている。この凹部に光源素子１を配置して押圧治具１２を用いて、各光源素子１の露出部２ａを上から下に向けて（図４中の矢印の方向）押圧することにより、アイレット部２０１が円形の凹部に圧入されて放熱要素１１に接触し固定される。その際、押圧治具１２は複数の光源素子１を一度に圧入することができる。なお、露出部２ａを押圧する際には、露出部２ａのうちアイレット部２０１を押圧することにより、光源素子１に最小限の押し付け力を加えることができ、光源素子１の変形を防ぐことができる。

以上述べたように本実施形態に係る光源装置１０によれば、実施形態１での効果に加えて、以下の効果を得ることができる。

複数の光源素子１は各光源素子単体でコリメーターレンズ４が位置調整されているため、放熱要素１１に筐体２を取り付けた後にコリメーターレンズ４の位置調整をする必要がない。従って、狭い空間に、複数の光源素子を配置することができ、高価な調整装置が不要になるので安価に製造することができるという効果を有する。

また、複数の光源素子１を１つずつ放熱要素１１に固定する必要がなく、押圧治具１２で固定することで、組み立てられるため、組み立てに要する時間を短縮することができ、コストを削減できるという効果を有する。

（実施形態３）
図６は本発明に係る光源素子を用いたプロジェクター２０の構成図である。プロジェクター２０は、光源装置１０と、光源装置から出射された光を画像データに応じて変調する光変調素子２１と、光変調素子２１で変調された光を投射する投射部２２と、を備える。

以上述べたように、本実施形態に係るプロジェクター２０によれば、実施形態１、実施形態２の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。

安価な光源装置を使用したプロジェクターを構成することができるので、安価なプロジェクターを提供することができる。

（変形例１）
上記実施形態１では、前記レンズステー３は位置調整後にキャップ部２０２の筒部２０２ｂにＵＶ接着剤で固定されるものとして説明したが、この構成に限定するものではない。
レンズステー３はアイレット部２０１に固定されても良い。

（変形例２）
上記実施形態１では、前記レンズステー３は位置調整後にキャップ部２０２の筒部２０２ｂにＵＶ接着剤で固定されるものとして説明したが、この構成に限定するものではない。
レンズステー３はアイレット部２０１、筒部２０２ｂの両方に固定されても良い。

（変形例３）
上記実施形態１では、前記レンズステー３は位置調整後にキャップ部２０２の筒部２０２ｂにＵＶ接着剤で固定されるものとして説明したが、この構成に限定するものではない。
固定は嫌気性接着剤、熱硬化性接着剤を用いても良い。

１…光源素子、２…筐体、２ａ…露出部、２０１…アイレット部、２０２…キャップ部、２０２a…開口部、２０２ｂ…筒部、３…レンズステー、３ａ…部位、４…コリメーターレンズ、５…ＬＤ、１０…光源装置、１１…放熱要素、１２…押し付け治具、２０…プロジェクター、２１…光変調素子、２２…投射部。

Claims

固体発光素子と、
前記固体発光素子を収納して前記固体発光素子が発する光を外部に取り出す光出射部を備えた筐体と、
前記固体発光素子から発された光を略平行化するためのコリメーターレンズと、
前記コリメーターレンズを保持する保持部と、を備え、
前記保持部は前記筐体に固定され、
光の出射方向から見た時、前記保持部の大きさは前記保持部の縦方向と横方向とで異なり、前記保持部の短手方向において、前記筐体の一部が前記保持部から露出していることを特徴とする光源素子。
請求項１に記載の光源素子において、
前記筐体はアイレット部およびキャップ部を備え、
光の出射方向から見た時、前記保持部の短手方向において、前記アイレット部の一部および前記キャップ部の一部が前記保持部から露出していることを特徴とする光源素子。
請求項１または２に記載の光源素子において、
前記保持部が紫外線を透過する材質でできていて、前記保持部が前記筐体に紫外線硬化樹脂によって固定されていることを特徴とする光源素子。
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光源素子を複数放熱要素に取り付けたことを特徴とする光源装置。
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光源素子を放熱要素に押し付けて固定した光源装置と、
前記光源装置から出射した光を画像データに応じて変調する光変調素子と、
前記光変調素子で変調された光を投射する投射部と、
を備えたことを特徴とするプロジェクター。