JP6155579B2

JP6155579B2 - 発光素子組立体、投影装置及び発光素子組立体の製造方法

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Publication number: JP6155579B2
Application number: JP2012197157A
Authority: JP
Inventors: 吉田　薫; 薫吉田; 茂廣澤
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
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Priority date: 2012-09-07
Filing date: 2012-09-07
Publication date: 2017-07-05
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Description

本発明は、発光素子組立体、投影装置及び発光素子組立体の製造方法に関する。

特許文献１には、発光素子（７１ａ）をホルダー（８２ａ）等に組み付けた構造体が開示されている。この発光素子（７１ａ）においては、円板状のフランジ（９０）の上面にキャップ部（９１）が凸設され、複数本のリード線（９２）がフランジ（９０）の下面から延出する。ホルダー（８２ａ）の上面には円形状の窪みが形成され、その窪みの底には貫通孔が形成され、その貫通孔がホルダー（８２ａ）の下面まで貫通する。このホルダー（８２ａ）に発光素子（７１ａ）を組み付けるに際しては、まず発光素子（７１ａ）のリード線（９３）をホルダー（８２ａ）の貫通孔に挿入するとともに、発光素子（７１ａ）のフランジ（９０）を窪みに嵌める。次に、窪みの周方向に発光素子（７１ａ）を回転させて、周方向に沿う発光素子（７１ａ）の位置を調整する。次に、ホルダー（８２ａ）の下面に配線基板を配置し、発光素子（７１ａ）のリード線（９２）を配線基板に接合する。

特開２０１１−１３４６６８号公報

しかしながら、従来の技術では、フランジ（９０）及び窪みが円形であるから、発光素子（７１ａ）のリード線（９３）をホルダー（８２ａ）の貫通孔に挿入して発光素子（７１ａ）のフランジ（９０）を窪みに嵌めた時点では、周方向に沿う発光素子（７１ａ）の位置が一義的に定まらない。そのため、窪みの周方向へ発光素子（７１ａ）を回転させることによって、周方向に沿う発光素子（７１ａ）の位置を調整する作業が必要となり、発光素子（７１ａ）の組み付け作業が煩雑であった。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、発光素子をホルダーに組み付けるに際して周方向に沿う発光素子の位置が一義的に定まるようにすることである。

以上の課題を解決するために、本発明に係る発光素子組立体は、上面に凹設された嵌合凹部と、前記嵌合凹部に連通して前記嵌合凹部の底に形成された嵌合孔と、を有するホルダーと、発光素子本体部と、前記発光素子本体部から突出した複数のリード線と、を有する発光素子と、複数の貫通孔を有した嵌合部材と、を備え、前記リード線が前記貫通孔にそれぞれ挿入されて前記嵌合部材が前記発光素子に設置され、前記発光素子本体部が前記嵌合凹部に嵌まって、前記リード線が前記嵌合孔に挿入され、前記嵌合部材が前記嵌合孔に嵌め込まれ、前記リード線に平行であり前記嵌合部材の重心を通る重心軸に直交する横断面における前記嵌合部材の外郭形状と前記嵌合孔の縁形状が合同であり、前記嵌合部材の前記重心軸と円形の前記発光素子本体部の中心軸とを互いに離した状態で前記嵌合部材が前記発光素子に設置され、円形の前記嵌合凹部の中心軸と前記嵌合孔に嵌め込まれた前記嵌合部材の前記重心軸とを互いに離した状態で前記嵌合凹部と前記嵌合孔とが前記ホルダーに形成されており、前記嵌合孔に嵌め込まれた前記横断面における前記嵌合部材の外郭形状及び前記嵌合孔の縁形状が非円形であることを特徴とする。

本発明に係る発光素子組立体の製造方法は、発光素子本体部から突出した複数のリード線を嵌合部材に形成された複数の貫通孔にそれぞれ挿入することによって、前記嵌合部材を前記発光素子本体部に支持する工程と、その後、ホルダーの上面に凹設された嵌合凹部に前記発光素子本体部を嵌めて、前記嵌合凹部に連通して前記嵌合凹部の底に形成されている嵌合孔に前記リード線を挿入し、前記嵌合孔に前記嵌合部材を嵌め込む工程と、を備え、前記リード線に平行であり前記嵌合部材の重心を通る重心軸に直交する横断面における前記嵌合部材の外郭形状が円形の前記発光素子本体部の中心軸を軸とした回転対称でなく、前記横断面における、前記嵌合部材の外郭形状と前記嵌合孔の縁形状が合同であることを特徴とする。

本発明によれば、嵌合凹部の周方向に沿った発光素子の位置が一義的に定まり、発光素子をホルダーに組み付ける際に発光素子の位置調整をしなくても済む。

本発明の実施形態に係る発光素子組立体の縦断面図である。同実施形態に係る発光素子組立体の要部の分解斜視図である。同実施形態に係る発光素子組立体の発光素子及び嵌合部材の斜視図である。同実施形態に係る発光素子組立体の発光素子及び嵌合部材の斜視図である。同実施形態に係る発光素子組立体の発光素子の底面図である。同実施形態に係る発光素子組立体の嵌合部材の横断面図である。変形例１に係るに係る発光素子組立体の発光素子及び嵌合部材の斜視図である。変形例１に係る発光素子組立体の発光素子及び嵌合部材の底面図である。変形例１に係る発光素子組立体のホルダーの平面図である。変形例２に係るに係る発光素子組立体の発光素子及び嵌合部材の斜視図である。変形例２に係る発光素子組立体の発光素子及び嵌合部材の底面図である。変形例２に係る発光素子組立体のホルダーの平面図である。変形例３に係るに係る発光素子組立体の発光素子及び嵌合部材の斜視図である。変形例３に係る発光素子組立体の発光素子及び嵌合部材の底面図である。変形例３に係る発光素子組立体のホルダーの平面図である。本発明の実施形態に係る投影装置の側面図である。

以下に、本発明を実施するための形態について、図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されている。そのため、本発明の技術的範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

〔第１の実施の形態〕
図１は発光素子組立体１の縦断面図である。図２は発光素子組立体１の要部の分解斜視図である。図３は発光素子組立体１に用いる発光素子１０及び嵌合部材２０の斜視図である。図４は発光素子１０から嵌合部材２０を取り外した状態を示す分解斜視図である。

図１及び図２に示すように、発光素子組立体１はホルダー３０、フレキシブルプリントシート４０、レンズホルダー５０、ヒートシンク７０、複数の発光素子１０、複数の嵌合部材２０及び複数のコリメートレンズ６０を備える。

図３及び図４に示すように、発光素子１０は、レーザーダイオード、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機発光ダイオード（有機ＥＬ素子）その他の半導体発光素子チップをパッケージしたものである。この発光素子１０は本体部１０ａ、アノードのリード線１３、カソードのリード線１４及びノンコネクタのリード線１５を有する。

本体部１０ａは嵌合部１１、出射部１２及び半導体発光素子チップ（図示略）を有する。出射部１２が嵌合部１１の上面から突出するように嵌合部１１の上面に設けられている。嵌合部１１が円板状に設けられ、出射部１２が円柱状に設けられている。嵌合部１１及び出射部１２の内部に半導体発光素子チップが設けられている。

出射部１２の中心軸（重心軸）と嵌合部１１の中心軸（重心軸）が一致するように、これら出射部１２と嵌合部１１が同心状に設けられている。出射部１２及び嵌合部１１の中心軸が本体部１０ａの中心軸でもある。出射部１２の直径が嵌合部１１の直径よりも短い。なお、出射部１２の直径と嵌合部１１の直径が等しくても良いし、出射部１２の直径が嵌合部１１の直径よりも長くてもよい。

リード線１３〜１５が嵌合部１１の下面に設けられているとともに、その嵌合部１１の下面から延び出ている。リード線１５は切断されることによって他のリード線１３，１４よりも短い。リード線１５が切断される前では、リード線１３〜１５の長さが互いに等しい。

リード線１３，１４が嵌合部１１及び出射部１２の内部において半導体発光素子チップに接続されている。半導体発光素子チップから発した光は出射部１２の上面から出射する。発光素子１０の配光については、発光素子１０によって出射された光が発光素子１０の上面に正対する仮想スクリーン９０に投影されると、その光の照射範囲９１が略長楕円形となる。

図５は発光素子１０の底面図である。リード線１３〜１５が嵌合部１１の中心軸１１ａからずれて配置されている。これらリード線１３〜１５は嵌合部１１の中心軸１１ａを中心とした同一円上に配置されており、リード線１３〜１５から中心軸１１ａの距離が何れも等しい。リード線１３とリード線１４は嵌合部１１の直径１１ｂ上に配置され、リード線１５がその直径１１ｂに直交する直径１１ｃ上に配置されている。図３に示すように、リード線１３とリード線１４の配列方向が出射光の照射範囲９１の長円形状の長径の延伸方向にほぼ平行である。なお、図１に示す断面は、嵌合部１１の中心軸１１ａに対して平行な面である。

嵌合部材２０は絶縁体（例えば、樹脂等）からなる。また、嵌合部材２０は放熱部材である。図６は嵌合部材２０の横断面図であり、図６に示す断面は図１に示す断面に対して垂直な面である。図６に示すように、横断面における嵌合部材２０のアウトライン（外郭線）２２は非円形に形作られている。つまり、横断面における嵌合部材２０の中心（重心）２１からアウトライン２２上の各点までの距離が相違する。例えば、中心２１からアウトライン２２上の一点２２ａまでの距離と中心２１からアウトライン２２上の他の点２２ｂまでの距離が相違する。

具体的には横断面における嵌合部材２０のアウトライン２２は多角形（角丸多角形を含む。）に、更に具体的には三角形（角丸三角形を含む。）に、更に具体的には二等辺三角形（角丸二等辺三角形を含む。）に形作られている。横断面とは、嵌合部材２０の中心２１を通る中心軸及び嵌合部１１の中心軸に対して直交する断面である。また、角丸多角形とは、少なくとも１つの角が丸い多角形のことである。従って、一又は複数の角が丸められて残りの角が丸められていない多角形も角丸多角形であり、全ての角が丸められた多角形も角丸多角形である。

図３、図４及び図６に示すように、嵌合部材２０は柱状に形作られている。つまり、嵌合部材２０は非円形柱状に、更に具体的には多角形柱状に、更に具体的には三角形柱状に、更に具体的には二等辺三角形柱状に形作られている。

嵌合部材２０には貫通孔２３〜２５が形成されている。これら貫通孔２３〜２５は嵌合部材２０の上面から下面まで貫通している。リード線１３〜１５が貫通孔２３〜２５にそれぞれ挿入されることによって嵌合部材２０が発光素子１０の本体部１０ａに支持され、嵌合部材２０の上面が嵌合部１１の下面に当接している。リード線１３，１４が嵌合部材２０の下面から突き出ている。リード線１５は貫通孔２５から突き出ているか、その先端が嵌合部材２０の下面に揃っている。リード線１５が撓んで、リード線１５が貫通孔２５の内面に押し当てられることによって、嵌合部材２０が発光素子１０の本体部１０ａから外れることが防止されている。なお、リード線１５が貫通孔２５から突き出ている場合、その突き出た部分が折り曲げられて、嵌合部材２０がリード線１５の折り曲げ部に引っ掛かってもよい。

これら嵌合部材２０の色は全て同じであるか、又は異なっている。

図５に示すように、嵌合部材２０が本体部１０ａに支持された状態では、嵌合部材２０と本体部１０ａが偏心している。つまり、横断面における嵌合部材２０の中心軸（中心２１を通る）が嵌合部１１の中心軸１１ａからずれている。即ち、嵌合部材２０の中心軸と嵌合部１１の中心軸１１ａとが互いに離れた状態で嵌合部材２０が発光素子１０に設置されている。なお、嵌合部１１の中心軸１１ａは本体部１０ａの中心軸及び出射部１２の中心軸に一致する。

図１及び図２に示すようにホルダー３０は本体３１、複数の嵌合凹部３２及び複数の嵌合孔３３を有する。本体３１は板状に設けられている。本体３１が金属材料からなり、本体３１の熱伝導率が高い。この本体３１の上面には複数の嵌合凹部３２が形成されている。これら嵌合凹部３２が本体３１の上面に沿って格子状に配列されている。これら嵌合凹部３２は円形の凹部である。嵌合凹部３２の直径は、発光素子１０の嵌合部１１の直径に等しいか、ほぼ等しい。嵌合凹部３２の底に、この嵌合凹部３２に連通して嵌合孔３３が形成されており、嵌合孔３３は嵌合凹部３２の底から本体３１の下面まで貫通している。横断面における嵌合孔３３の縁形状は、横断面における嵌合部材２０のアウトライン２２の形状、即ち嵌合部材２０の外郭形状と合同である。嵌合凹部３２と嵌合孔３３が偏心している。つまり、嵌合孔３３の中心軸（重心軸）が嵌合凹部３２の中心軸（重心軸）からずれている。即ち、嵌合孔３３の中心軸と嵌合凹部３２の中心軸とが互いに離れた状態で嵌合孔３３と嵌合凹部３２とが形成されている。嵌合凹部３２の中心軸から嵌合孔３３の中心軸までのずれ量は嵌合部１１の中心軸１１ａから嵌合部材２０の中心２１までのずれ量に等しく、横断面における嵌合孔３３と嵌合凹部３２の位置的関係は横断面における嵌合部材２０と嵌合部１１の位置的関係と同じである。

ホルダー３０は、本体３１の下面に凹設された収容凹部３４を更に有する。収容凹部３４は帯状に延びている。具体的には、収容凹部３４は、図１の紙面において左右方向（図１及び図２に示す矢印Ａの方向）に沿って延在する。収容凹部３４の数が複数であり、これら収容凹部３４が図１の紙面に垂直な方向（図２に示す矢印Ｂの方向）に間隔をおいて互いに平行に設けられている。図２に示す矢印Ａの方向に沿って一直線状に配列された複数の嵌合凹部３２を１組のグループとすると、１組のグループにつき１つの収容凹部３４がそのグループの裏側に配置されている（図１参照）。そして、嵌合孔３３が収容凹部３４の底において開口している（図１参照）。なお、これら収容凹部３４の矢印Ａ方向の端部は互いに連なっている。

複数の発光素子１０がホルダー３０の本体３１の上面側から複数の嵌合凹部３２及び嵌合孔３３にそれぞれ挿入されている。具体的には、発光素子１０の嵌合部１１が嵌合凹部３２に嵌め合い、その嵌合部１１が嵌合凹部３２の底に当接し、リード線１３〜１５が嵌合孔３３に挿入され、出射部１２が嵌合凹部３２から突出している。嵌合部１１の径方向荷重が嵌合凹部３２の内壁面に受けられている。

嵌合部材２０が嵌合孔３３に挿入され、嵌合部材２０が嵌合孔３３に嵌め合っている。嵌合部材２０と嵌合部１１が偏心しているので、中心軸１１ａを軸とした嵌合部１１及び発光素子１０の回転が防止される。上述したように横断面における嵌合部材２０及び嵌合部１１の外郭形状が非円形であり、嵌合部材２０が嵌合孔３３に嵌め込まれているので、中心軸１１ａを軸とした嵌合部１１及び発光素子１０の回転が防止される。更に、本体部１０ａ、嵌合部１１、出射部１２及びリード線１３〜１５の周方向の位置が一義的に決まる。

図１に示すように、フレキシブルプリントシート４０が収容凹部３４に収容されており、そのフレキシブルプリントシート４０が収容凹部３４の底に敷設されている。リード線１３，１４がフレキシブルプリントシート４０に半田接合されている。図１及び図２に示す矢印Ａの方向に沿って一直線状に配列された複数の発光素子１０は、フレキシブルプリントシート４０によって直列接続されている。

ホルダー３０の本体３１の下面にはヒートシンク７０が当接し、ネジ等によってヒートシンク７０が本体３１の下面に取り付けられている。ヒートシンク７０の上面には帯状の複数の凹部７１が形成され、これら凹部７１と収容凹部３４が重なっている。また、ヒートシンク７０の下面には複数のフィン７２が凸設されている。ヒートシンク７０が金属材料からなり、ヒートシンク７０の熱伝導率が高い。

ホルダー３０の本体３１の上面にはレンズホルダー５０が当接し、ネジ等によってレンズホルダー５０が本体３１の上面に取り付けられている。レンズホルダー５０には複数の装着孔５１が形成され、これら装着孔５１がレンズホルダー５０の上面から下面に貫通している。これら装着孔５１が格子状に配列されており、これら装着孔５１が嵌合凹部３２にそれぞれ重なっている。装着孔５１の上面側の部分（以下、大径部という。）は下面側の部分（以下、小径部という。）よりも径が長い。これら装着孔５１の大径部にコリメートレンズ６０がそれぞれ保持されている。発光素子１０の出射部１２はレンズホルダー５０の下面側から装着孔５１の小径部に挿入され、出射部１２がコリメートレンズ６０に正対する。装着孔５１の小径部は嵌合凹部３２よりも径が短く、発光素子１０の嵌合部１１が装着孔５１の周囲においてレンズホルダー５０の下面によって押さえられている。

続いて、発光素子組立体１の製造方法・組立方法について説明する。
まず、上述のようなホルダー３０、フレキシブルプリントシート４０、レンズホルダー５０、ヒートシンク７０、複数の発光素子１０、複数の嵌合部材２０及び複数のコリメートレンズ６０及びヒートシンク７０を準備する。発光素子１０を準備した段階では、リード線１５が切断されていない。
次に、フレキシブルプリントシート４０をフレキシブルプリントシート４０の収容凹部３４に収納する。

次に、リード線１３〜１５を嵌合部材２０の貫通孔２３〜２５にそれぞれ挿入し、嵌合部材２０を嵌合部１１の下面に当接させて、嵌合部材２０を発光素子１０の本体部１０ａに支持する。リード線１３〜１５及び貫通孔２３〜２５によって、嵌合部材２０及び本体部１０ａの中心軸に直交する方向における嵌合部材２０と本体部１０ａとの位置的関係が決まり、嵌合部材２０の中心軸が本体部１０ａの中心軸からずれる。

次に、リード線１５を曲げることによってリード線１５を貫通孔２５の内壁面に押し付け、リード線１５のうち貫通孔２５から突き出た部分を切り落とす。なお、リード線１５のうち貫通孔２５から突き出た部分を折り曲げることによって、嵌合部材２０をリード線１５の折り曲げ部に引っ掛け、リード線１５のうち嵌合部材２０の周縁から突き出た部分を切り落としてもよい。

同様にして、他の複数の発光素子１０に他の複数の嵌合部材２０をそれぞれ組み付ける。

次に、発光素子１０及び嵌合部材２０を嵌合凹部３２及び嵌合孔３３に挿入する。具体的には、ホルダー３０の本体３１の上面側からリード線１３，１４を嵌合孔３３に挿入し、嵌合部材２０を嵌合孔３３に嵌め込み、嵌合部１１を嵌合凹部３２に嵌め込む。嵌合部材２０及び嵌合孔３３の形状や偏心によって発光素子１０の周方向の位置が一義的に決まるので、リード線１３，１４がフレキシブルプリントシート４０の適切な接合箇所に当たる。

次に、リード線１３，１４の先端部をフレキシブルプリントシート４０に半田接合する。

同様にして、他の複数の発光素子１０及び嵌合部材２０を複数の嵌合凹部３２及び嵌合孔３３にそれぞれ挿入し、リード線１３，１４の先端部をフレキシブルプリントシート４０に半田接合する。

次に、ヒートシンク７０をホルダー３０の本体３１の下面に取り付ける。
次に、レンズホルダー５０の複数の装着孔５１の大径部に複数のコリメートレンズ６０をそれぞれ装着するとともに、レンズホルダー５０をホルダー３０の本体３１の上面に取り付ける。レンズホルダー５０を本体３１に取り付ける際には、複数の装着孔５１を複数の嵌合凹部３２にそれぞれ位置合わせし、複数の発光素子１０の出射部１２を複数の装着孔５１の小径部にそれぞれ挿入する。
以上により、発光素子組立体１が完成する。

本実施形態によれば次のような作用効果を奏する。
（１）発光素子１０をホルダー３０に組み付ける際に、発光素子１０の周方向の位置に注意を払わずとも、嵌合部材２０及び嵌合孔３３の形状や偏心によって発光素子１０の周方向の位置が一義的に決まる。よって、発光素子１０の組み付け作業が容易である。また、リード線１４を接合すべき箇所にリード線１３を接合するような過ちも防止することができる。

（２）嵌合部材２０が嵌合孔３３に嵌め合うので、リード線１３，１４をフレキシブルプリントシート４０に半田接合する際に発光素子１０がホルダー３０から外れてしまうことを防止することができる。よって、発光素子１０の組み付け作業が容易である。

（３）リード線１３，１４が嵌合部材２０の貫通孔２３，２４に通されているから、リード線１３，１４がホルダー３０に接してしまうことを防止することができる。また、嵌合部材２０が絶縁体であるから、リード線１３，１４からホルダー３０を電気的に絶縁することができる。そのため、ホルダー３０を絶縁性の低い金属材料とすることができる。ホルダー３０が金属材料であるから、発光素子１０の熱をホルダー３０に効率よく伝導することができ、発光素子１０の放熱を行うことができる。

（４）横断面における嵌合孔３３の縁形状が星型等の凹多角形でもよいが、本実施形態のように横断面における嵌合孔３３の縁形状が凸多角形（凸三角形）であれば、ホルダー３０の本体３１に嵌合孔３３を穿孔しやすい。

（５）嵌合部材２０が伝熱部材であるから、発光素子１０の本体部１０ａから発した熱が嵌合部材２０によってホルダー３０に伝導し、その熱がヒートシンク７０によって放熱される。

〔変形例〕
本発明を適用可能な実施形態は上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。以下、幾つかの変形例について説明する。以下に説明する変形例は、変更個所を除いて上述した実施形態と同様である。以下に説明する変形例と第１の実施の形態との間で互いに対応する部分には同一の符号を付す。

〔変形例１〕
図７は発光素子１０及び嵌合部材２０の斜視図であり、図８は発光素子１０及び嵌合部材２０の底面図であり、図９はホルダー３０の平面図である。
横断面における嵌合部材２０のアウトライン２２の形状、即ち嵌合部材２０の外郭形状が角丸四角形（具体的には、角丸長方形）であり、嵌合部材２０の中心２１からアウトライン２２上の各点（例えば、点２２ａ，２２ｂ）までの距離が相違する。それに伴って、横断面における嵌合孔３３の縁形状も角丸四角形（具体的には、角丸長方形）であり、横断面における嵌合孔３３の縁形状と横断面における嵌合部材２０のアウトライン２２の形状、即ち嵌合部材２０の外郭形状とが合同である。図９に示す符号３２ａは嵌合凹部３２の中心軸であり、符号３３ａが嵌合孔３３の中心軸であり、中心軸３３ａが中心軸３２ａからずれている。

〔変形例２〕
図１０は発光素子１０及び嵌合部材２０の斜視図であり、図１１は発光素子１０及び嵌合部材２０の底面図であり、図１２はホルダー３０の平面図である。
横断面における嵌合部材２０のアウトライン２２の形状、即ち嵌合部材２０の外郭形状が四角形（具体的には、長方形）であり、嵌合部材２０の中心２１からアウトライン２２上の各点（例えば、点２２ａ，２２ｂ）までの距離が相違する。それに伴って、横断面における嵌合孔３３の縁形状も四角形（具体的には、長方形）であり、横断面における嵌合孔３３の縁形状と横断面における嵌合部材２０のアウトライン２２の形状、即ち嵌合部材２０の外郭形状とが合同である。嵌合孔３３の中心軸３３ａが嵌合凹部３２の中心軸３２ａからずれている。即ち、嵌合孔３３の中心軸３３ａと嵌合凹部３２の中心軸３２ａとが離れた状態で嵌合孔３３と嵌合凹部３２とは形成されている。

〔変形例３〕
図１３は発光素子１０及び嵌合部材２０の斜視図であり、図１４は発光素子１０及び嵌合部材２０の底面図であり、図１５はホルダー３０の平面図である。
横断面における嵌合部材２０のアウトライン２２の形状、即ち嵌合部材２０の外郭形状が円形であり、嵌合部材２０の中心２１からアウトライン２２上の各点までの距離が等しい。それに伴って、横断面における嵌合孔３３の縁形状も円形であり、横断面における嵌合孔３３の縁形状と横断面における嵌合部材２０のアウトライン２２の形状、即ち嵌合部材２０の外郭形状とが合同である。横断面における嵌合部材２０のアウトライン２２の形状及び嵌合孔３３の縁形状が円形であっても、嵌合孔３３の中心軸３３ａが嵌合凹部３２の中心軸３２ａからずれている、即ち、嵌合孔３３の中心軸３３ａと嵌合凹部３２の中心軸３２ａとが離れた状態で嵌合孔３３と嵌合凹部３２とは形成されている。ので、発光素子１０の周方向の位置が一義的に決まる。

なお、横断面における嵌合部材２０のアウトライン２２の形状が楕円形であり、横断面における嵌合孔３３の縁形状が楕円形であり、これらの形状が合同であってもよい。

嵌合部材２０のアウトライン２２の形状及び横断面における嵌合孔３３の縁形状が円形又は楕円形であるので、ホルダー３０の本体３１に嵌合孔３３を穿孔しやすい。

尚、本実施形態では、発光素子１０のリード線１３〜１５が嵌合部１１の中心軸１１ａからずれて配置され、リード線１３〜１５が嵌合部１１の中心軸１１ａを中心とした同一円上に配置されている。それに限らず、リード線１３〜１５の何れかが嵌合部１１の中心軸１１ａと一致して配置されても良いし、また、リード線１３〜１５が嵌合部１１の中心軸１１ａを中心とした同一円上に配置されていなくても良いことは勿論である。

〔第２の実施の形態〕
図１６を参照して、上述の発光素子組立体１を備える投影装置１００について説明する。図１６は投影装置１００の側面図である。図２に示す矢印Ｂの方向が図１６に示す紙面に対して平行であり、図１及び図２に示す矢印Ａの方向が図１６に示す紙面に対して直交する。図１６には、発光素子組立体１の発光素子１０及び嵌合部材２０を示し、ホルダー３０、フレキシブルプリントシート４０、レンズホルダー５０、ヒートシンク７０、嵌合部材２０及びヒートシンク７０の図示を省略する。

図１６に示すように、投影装置１００は表示素子１３０、時分割光発生装置１４０、光源側光学系１５０及び投影光学系１６０等を備える。

時分割光発生装置１４０は、赤色光、緑色光及び青色光を時分割で出射するものである。時分割光発生装置１４０は、緑色光発生装置１４１、青色光源１４２、赤色光源１４３及び光学系１４４を有する。

青色光源１４２は青色発光ダイオードである。赤色光源１４３は赤色発光ダイオードである。青色光源１４２の光軸と赤色光源１４３の光軸が直交する。

緑色光発生装置１４１は、励起光を発して、その励起光を緑色光に変換するものである。緑色光発生装置１４１は、発光素子組立体１、複数の反射ミラー１４１ａ、レンズ群１４１ｂ、レンズ群１４１ｃ、蛍光体ホイール１４１ｄ及びスピンドルモーター１４１ｅを有する。この緑色光発生装置１４１に用いられる発光素子組立体１の発光素子１０は、レーザー励起光を発するレーザーダイオードパッケージである。レーザー励起光の波長帯域は、青色帯域又は紫外線帯域であるが、特に限定するものではない。

反射ミラー１４１ａがコリメートレンズ６０によってコリメートされたレーザー励起光の光軸に対して斜めになるように発光素子１０及びコリメートレンズ６０に相対している。これら反射ミラー１４１ａは階段状に配列され、発光素子１０から発したレーザー励起光の光軸の間隔がこれら反射ミラー１４１ａによって狭められ、これら反射ミラー１４１ａによって反射されたレーザー励起光の光束群が占める断面積は、反射ミラー１４１ａによって反射される前のレーザー励起光の光束群が占める断面積より狭くなる。具体的には、図３に示す照射範囲９１の短径方向に配列された複数の照射範囲９１間の間隔が短くなる。

レンズ群１４１ｂ及びレンズ群１４１ｃは、これらの光軸が一直線状になるように配列されている。レンズ群１４１ｂ及びレンズ群１４１ｃの光軸は発光素子１０の光軸に対して垂直である。レンズ群１４１ｂ及びレンズ群１４１ｃの光軸は、レンズ群１４１ｂとレンズ群１４１ｃの間において青色光源１４２の光軸に対して直交する。レンズ群１４１ｂ及びレンズ群１４１ｃが蛍光体ホイール１４１ｄと反射ミラー１４１ａとの間に配置されており、レンズ群１４１ｂ及びレンズ群１４１ｃの光軸が蛍光体ホイール１４１ｄに直交する。レンズ群１４１ｂ及びレンズ群１４１ｃは、複数の反射ミラー１４１ａによって反射されたレーザー励起光の光束群を１つにまとめて、その光束群を蛍光体ホイール１４１ｄに集光させる。

蛍光体ホイール１４１ｄは、レーザー励起光によって励起されて緑色光を発する緑色蛍光体等からなる。蛍光体ホイール１４１ｄは、レーザー励起光を緑色光に変換するものである。蛍光体ホイール１４１ｄがスピンドルモーター１４１ｅに連結され、蛍光体ホイール１４１ｄがスピンドルモーター１４１ｅによって回転される。

発光素子１０、青色光源１４２及び赤色光源１４３は時間分割で発光する。例えば、発光素子１０、青色光源１４２及び赤色光源１４３は、発光素子１０、青色光源１４２、赤色光源１４３の順に順次繰り返し発光する。

光学系１４４は、青色光源１４２から発した青色光の光軸、緑色光発生装置１４１から発した緑色光の光軸及び赤色光源１４３から発した青色光の光軸を一つに重ねて、これらの赤色光、緑色光及び青色光を出射する。光学系１４４は、レンズ群１４４ａ、第一ダイクロイックミラー１４４ｂ、レンズ１４４ｃ、第二ダイクロイックミラー１４４ｄ及びレンズ群１４４ｅを有する。

レンズ群１４４ａは青色光源１４２に対向する。レンズ群１４４ａ及びレンズ１４４ｃは、これらの光軸が一直線状になるように配列されている。レンズ群１４４ａ及びレンズ１４４ｃは、それらの光軸がレンズ群１４１ｂとレンズ群１４１ｃの間でレンズ群１４１ｂ，１４１ｃの光軸に対して直交するように配置されている。

第一ダイクロイックミラー１４４ｂは、レンズ群１４４ａとレンズ１４４ｃとの間に配置されているとともに、レンズ群１４１ｂとレンズ群１４１ｃとの間に配置されている。第一ダイクロイックミラー１４４ｂは、レンズ群１４１ｂ，１４１ｃの光軸及びレンズ群１４４ａ・レンズ１４４ｃの光軸に対して４５°で斜交する。第一ダイクロイックミラー１４４ｂは、発光素子１０から発する波長帯域の励起光を蛍光体ホイール１４１ｄに向けて透過させるととともに、青色光源１４２から発する青色波長帯域の光をレンズ１４４ｃ及び第二ダイクロイックミラー１４４ｄに向けて透過させる。また、第一ダイクロイックミラー１４４ｂは、蛍光体ホイール１４１ｄから発する緑色波長帯域の光をレンズ１４４ｃ及び第二ダイクロイックミラー１４４ｄに向けて反射させる。

レンズ群１４４ｅは赤色光源１４３に対向する。レンズ群１４４ｅは、その光軸がレンズ１４４ｃに関して青色光源１４２及び第一ダイクロイックミラー１４４ｂの反対側でレンズ群１４４ａ及びレンズ１４４ｃの光軸に対して直交するように配置されている。

第二ダイクロイックミラー１４４ｄは、レンズ群１４４ｅに関して赤色光源１４３の反対側に配置されているとともに、レンズ１４４ｃに関して第一ダイクロイックミラー１４４ｂの反対側に配置されている。第二ダイクロイックミラー１４４ｄは、レンズ群１４４ｅの光軸及びレンズ１４４ｃの光軸に対して４５°で斜交する。第二ダイクロイックミラー１４４ｄは、第一ダイクロイックミラー１４４ｂからの青色及び緑色の波長帯域の光を光源側光学系１５０に向けて反射させるとともに、赤色光源１４３から発する赤色の波長帯域の光を光源側光学系１５０に向けて透過させる。

時分割光発生装置１４０は、赤色光、緑色光及び青色光を時分割で発するものであれば、以上に説明した構成以外の構成でもよい。
例えば、蛍光体ホイール１４１ｄが緑色蛍光体と光拡散透過部を有し、蛍光体ホイール１４１ｄが回転することによって緑色蛍光体と光拡散透過部が交互に１４１ｃの光軸を通過してもよい。この場合、発光素子１０が青色レーザーダイオードパッケージであり、青色光源１４２を省略し、蛍光体ホイール１４１ｄの光拡散透過部を透過した青色光が青色光源１４２の発光向きと同様の向きになるようにその青色光が反射光学系によってレンズ群１４４ａに導かれるようにし、発光素子１０と赤色光源１４３が交互に発光する。

光源側光学系１５０は、時分割光発生装置１４０から出射された赤色光、緑色光及び青色光を表示素子１３０に投射する。光源側光学系１５０は、レンズ１５１、導光装置１５２、レンズ１５３、光軸変換ミラー１５４、集光レンズ群１５５及び照射ミラー１５６を有する。

レンズ１５１は、第二ダイクロイックミラー１４４ｄに関してレンズ群１４４ｅの反対側に配置されている。レンズ群１４４ｅ、レンズ１５１、導光装置１５２及びレンズ１５３は、これらの光軸が一直線状になるように配置されている。レンズ１５１、導光装置１５２及びレンズ１５３は、レンズ１４４ｃ及びレンズ群１４４ａの光軸に直交する。

時分割光発生装置１４０によって発生された赤色光、緑色光及び青色光はレンズ１５１によって集光される。導光装置１５２は、ライトトンネル又はライトロッドである。導光装置１５２は、レンズ１５１によって集光された赤色光、緑色光及び青色光を側面で複数回反射又は全反射させることで、赤色光、緑色光及び青色光を均一な強度分布の光束にする。レンズ１５３は、導光装置１５２によって導光された赤色光、緑色光及び青色光を光軸変換ミラー１５４に向けて投射するとともに、集光する。光軸変換ミラー１５４は、レンズ１５３によって投射された赤色光、緑色光及び青色光を集光レンズ群１５５に向けて反射させる。集光レンズ群１５５は、光軸変換ミラー１５４によって反射された赤色光、緑色光及び青色光を照射ミラー１５６に向けて投射するとともに、集光する。照射ミラー１５６は、集光レンズ群１５５によって投射された光を表示素子１３０に向けて反射させる。

表示素子１３０は、空間光変調器であり、光源側光学系１５０によって照射された赤色光、緑色光及び青色光を各画素毎（各空間光変調素子毎）で変調することによって画像を形成する。具体的には、表示素子１３０は、二次元アレイ状に配列された複数の可動マイクロミラー等を有するデジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）であり、可動マイクロミラーが画素としての空間光変調素子に相当する。表示素子１３０はドライバによって駆動される。つまり、赤色光が表示素子１３０に照射されている時に、表示素子１３０の各可動マイクロミラーが制御（例えば、ＰＷＭ制御）されることで、赤色光が後述の投影光学系１６０に向けて反射される時間比（デューティー比）が可動マイクロミラー毎に制御される。これにより、表示素子１３０によって赤色の画像が形成される。緑色光や青色光が表示素子１３０に照射されている際も、同様である。

なお、表示素子１３０が反射型の空間光変調器ではなく、透過型の空間光変調器（例えば、液晶シャッターアレイパネル：いわゆる液晶表示器）であってもよい。表示素子１３０が透過型の空間光変調器である場合、光源側光学系１５０の光学設計を変更し、光源側光学系１５０によって照射される赤色光、緑色光及び青色光の光軸が後述の投影光学系１６０の光軸に重なるようにして、投影光学系１６０と光源側光学系１５０との間に表示素子１３０を配置する。

投影光学系１６０は表示素子１３０に正対するように設けられ、投影光学系１６０の光軸が表示素子１３０に交差（具体的には、直交）する。投影光学系１６０は、表示素子１３０によって反射された光を前方に投射することによって、表示素子１３０によって形成された画像をスクリーンに投影する。この投影光学系１６０は、可動レンズ群１６１及び固定レンズ群１６２等を備える。投影光学系１６０は、可動レンズ群１６１の移動によって、焦点距離が変更可能であるとともに、フォーカシングが可能である。

図１６に示す投影装置の光学系をリアプロジェクション表示装置に適用してもよい。

上述の投影装置１００は、１つの表示素子１３０を用いて赤色画像、緑色画像及び青色画像を時分割で投影するものである。それに対して、３つの表示素子を用いて赤色画像、緑色画像、青色画像を生成し、それらを合成したカラー画像を投影する投影装置の光源に発光素子組立体１を用いてもよい。この場合、発光素子組立体１の発光素子１０が発する光が白色光であり、その白色光を赤色光、青色光及び緑色光に分光した上で、３つの表示素子に赤色光、青色光及び緑色光をそれぞれ照射する。或いは、発光素子組立体１の複数の発光素子１０には赤色発光素子、緑色発光素子及び青色発光素子があり、これら発光素子から発した赤色光、青色光及び緑色光を３つの表示素子にそれぞれ照射する。

本発明は上記実施形態及び変形例に限定して解釈されるべきではなく、本発明の要部を変更しない範囲で適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。また、本発明の範囲は、上述の実施の形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲及びその均等の範囲を含む。
以下に、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載した発明を付記する。付記に記載した請求項の項番は、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の通りである。
〔付記〕
＜請求項１＞
上面に凹設された嵌合凹部と、前記嵌合凹部に連通して前記嵌合凹部の底に形成された嵌合孔と、を有するホルダーと、
発光素子本体部と、前記発光素子本体部から突出した複数のリード線と、を有する発光素子と、
複数の貫通孔を有した嵌合部材と、を備え、
前記リード線が前記貫通孔にそれぞれ挿入されて前記嵌合部材が前記発光素子に設置され、
前記発光素子本体部が前記嵌合凹部に嵌まって、前記リード線が前記嵌合孔に挿入され、前記嵌合部材が前記嵌合孔に嵌め込まれ、
前記嵌合部材の中心軸と前記発光素子本体部の中心軸とを互いに離した状態で前記嵌合部材が前記発光素子本体部に設置され、前記嵌合凹部の中心軸と前記嵌合孔の中心軸とを互いに離した状態で前記嵌合凹部と前記嵌合孔とが前記ホルダーに形成されている、
ことを特徴とする発光素子組立体。
＜請求項２＞
前記嵌合孔の中心軸に直交する横断面における前記嵌合部材の中心から前記嵌合部材の外郭線上の各点までの距離が相違し、
前記横断面における前記嵌合部材の外郭形状と前記嵌合孔の縁形状が合同である、
ことを特徴とする請求項１に記載の発光素子組立体。
＜請求項３＞
上面に凹設された嵌合凹部と、前記嵌合凹部に連通して前記嵌合凹部の底に形成された嵌合孔と、を有するホルダーと、
発光素子本体部と、前記発光素子本体部から突出した複数のリード線と、を有する発光素子と、
複数の貫通孔を有した嵌合部材と、を備え、
前記リード線が前記貫通孔にそれぞれ挿入されて前記嵌合部材が前記発光素子に設置され、
前記発光素子本体部が前記嵌合凹部に嵌まって、前記リード線が前記嵌合孔に挿入され、前記嵌合部材が前記嵌合孔に嵌め込まれ、
前記嵌合孔の中心軸に直交する横断面における前記嵌合部材の中心から前記嵌合部材の外郭線上の各点までの距離が相違し、
前記横断面における前記嵌合部材の外郭形状と前記嵌合孔の縁形状が合同である、
ことを特徴とする発光素子組立体。
＜請求項４＞
前記嵌合孔の中心軸に直交する横断面における前記嵌合部材の外郭形状及び前記嵌合孔の縁形状が多角形である、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の発光素子組立体。
＜請求項５＞
前記嵌合孔の中心軸に直交する横断面における前記嵌合部材の外郭形状及び前記嵌合孔の縁形状が角丸多角形である、
ことを特徴とする請求項４に記載の発光素子組立体。
＜請求項６＞
前記嵌合孔の中心軸に直交する横断面における前記嵌合部材の外郭形状及び前記嵌合孔の縁形状が凸多角形である、
ことを特徴とする請求項４又は５に記載の発光素子組立体。
＜請求項７＞
前記嵌合孔の中心軸に直交する横断面における前記嵌合部材の外郭形状及び前記嵌合孔の縁形状が楕円形である、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の発光素子組立体。
＜請求項８＞
前記嵌合孔の中心軸に直交する横断面における前記嵌合部材の外郭形状及び前記嵌合孔の縁形状が円形である、
ことを特徴とする請求項１に記載の発光素子組立体。
＜請求項９＞
前記嵌合部材が放熱部材である、
ことを特徴とする請求項１から８の何れか一項に記載の発光素子組立体。
＜請求項１０＞
請求項１から９の何れか一項に記載の発送素子組立体を備える、
ことを特徴とする投影装置。
＜請求項１１＞
上面に凹設され、発光素子の本体部が嵌まる嵌合凹部と、
前記嵌合凹部に連通して前記嵌合凹部の底に形成され、前記発光素子の本体部に設置される嵌合部材が嵌め込まれる嵌合孔と、を備え、
前記嵌合凹部の中心軸と前記嵌合孔の中心軸とが互いに離れて形成されている、
ことを特徴とする発光素子のホルダー。
＜請求項１２＞
前記嵌合孔の中心軸に直交する横断面における前記嵌合孔の中心から前記嵌合孔の縁上の各点までの距離が相違する、
ことを特徴とする請求項１１に記載の発光素子のホルダー。
＜請求項１３＞
上面に凹設され、発光素子の本体部が嵌まる嵌合凹部と、
前記嵌合凹部に連通して前記嵌合凹部の底に形成され、前記発光素子の本体部に設置される嵌合部材が嵌め込まれる嵌合孔と、を備え、
前記嵌合孔の中心軸に直交する横断面における前記嵌合孔の中心から前記嵌合孔の縁上の各点までの距離が相違する、
ことを特徴とする発光素子のホルダー。
＜請求項１４＞
発光素子本体部から突出した複数のリード線を嵌合部材に形成された複数の貫通孔にそれぞれ挿入することによって、前記嵌合部材を前記発光素子本体部に支持し、前記嵌合部材の中心軸と前記発光素子本体部の中心軸とを互いに離す工程と、
その後、ホルダーの上面に凹設された嵌合凹部に前記発光素子本体部を嵌めて、前記嵌合凹部に連通して前記嵌合凹部の底に形成されているとともに前記嵌合凹部の中心軸から離れた中心軸を有した嵌合孔に前記リード線を挿入し、前記嵌合孔に前記嵌合部材を嵌め込む工程と、を備える、
ことを特徴とする発光素子組立体の製造方法。
＜請求項１５＞
前記嵌合部材の中心軸に直交する横断面における前記嵌合部材の中心から前記嵌合部材の外郭線上の各点までの距離が相違し、
前記嵌合部材の中心軸に直交する横断面における前記嵌合部材の中心から前記嵌合部材の外郭形状と、前記嵌合孔の中心軸に直交する横断面における前記嵌合孔の縁形状とが合同である、
ことを特徴とする請求項１４に記載の発光素子組立体の製造方法。
＜請求項１６＞
発光素子本体部から突出した複数のリード線を嵌合部材に形成された複数の貫通孔にそれぞれ挿入することによって、前記嵌合部材を前記発光素子本体部に支持する工程と、
その後、ホルダーの上面に凹設された嵌合凹部に前記発光素子本体部を嵌めて、前記嵌合凹部に連通して前記嵌合凹部の底に形成されている嵌合孔に前記リード線を挿入し、前記嵌合孔に前記嵌合部材嵌め込む工程と、を備え、
前記嵌合部材の中心軸に直交する横断面における前記嵌合部材の中心から前記嵌合部材の外郭線上の各点までの距離が相違し、
前記嵌合部材の中心軸に直交する横断面における前記嵌合部材の中心から前記嵌合部材の外郭形状と、前記嵌合孔の中心軸に直交する横断面における前記嵌合孔の縁形状とが合同である、
ことを特徴とする発光素子組立体の製造方法。

１発光素子組立体
１０発光素子
１０ａ発光素子本体部
１１嵌合部
１１ａ嵌合部、出射部及び発光素子本体部の中心軸
１２出射部
１３〜１５リード線
２０嵌合部材
２１横断面における嵌合部材の中心
２２横断面における嵌合部材のアウトライン
２３〜２５貫通孔
３０ホルダー
３１本体
３２嵌合凹部
３３嵌合孔
１００投影装置

Claims

上面に凹設された嵌合凹部と、前記嵌合凹部に連通して前記嵌合凹部の底に形成された嵌合孔と、を有するホルダーと、
発光素子本体部と、前記発光素子本体部から突出した複数のリード線と、を有する発光素子と、
複数の貫通孔を有した嵌合部材と、
を備え、
前記リード線が前記貫通孔にそれぞれ挿入されて前記嵌合部材が前記発光素子に設置され、
前記発光素子本体部が前記嵌合凹部に嵌まって、前記リード線が前記嵌合孔に挿入され、前記嵌合部材が前記嵌合孔に嵌め込まれ、
前記リード線に平行であり前記嵌合部材の重心を通る重心軸に直交する横断面における前記嵌合部材の外郭形状と前記嵌合孔の縁形状が合同であり、
前記嵌合部材の前記重心軸と円形の前記発光素子本体部の中心軸とを互いに離した状態で前記嵌合部材が前記発光素子に設置され、円形の前記嵌合凹部の中心軸と前記嵌合孔に嵌め込まれた前記嵌合部材の前記重心軸とを互いに離した状態で前記嵌合凹部と前記嵌合孔とが前記ホルダーに形成されており、
前記嵌合孔に嵌め込まれた前記横断面における前記嵌合部材の外郭形状及び前記嵌合孔の縁形状が非円形である、
ことを特徴とする発光素子組立体。
前記横断面における前記嵌合部材の外郭形状が前記発光素子本体部の中心軸を軸とした回転対称でない、
ことを特徴とする請求項１に記載の発光素子組立体。
前記嵌合孔に嵌め込まれた前記横断面における前記嵌合部材の外郭形状及び前記嵌合孔の縁形状が多角形である、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の発光素子組立体。
前記嵌合孔に嵌め込まれた前記横断面における前記嵌合部材の外郭形状及び前記嵌合孔の縁形状が角丸多角形である、
ことを特徴とする請求項３に記載の発光素子組立体。
前記嵌合孔に嵌め込まれた前記横断面における前記嵌合部材の外郭形状及び前記嵌合孔の縁形状が凸多角形である、
ことを特徴とする請求項３又は４に記載の発光素子組立体。
前記嵌合孔に嵌め込まれた前記横断面における前記嵌合部材の外郭形状及び前記嵌合孔の縁形状が楕円形である、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の発光素子組立体。
前記嵌合部材が放熱部材である、
ことを特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載の発光素子組立体。
請求項１から７の何れか一項に記載の発光素子組立体を備える、
ことを特徴とする投影装置。
発光素子本体部から突出した複数のリード線を嵌合部材に形成された複数の貫通孔にそれぞれ挿入することによって、前記嵌合部材を前記発光素子本体部に支持する工程と、
その後、ホルダーの上面に凹設された嵌合凹部に前記発光素子本体部を嵌めて、前記嵌合凹部に連通して前記嵌合凹部の底に形成されている嵌合孔に前記リード線を挿入し、前記嵌合孔に前記嵌合部材を嵌め込む工程と、
を備え、
前記リード線に平行であり前記嵌合部材の重心を通る重心軸に直交する横断面における前記嵌合部材の外郭形状が円形の前記発光素子本体部の中心軸を軸とした回転対称でなく、
前記横断面における、前記嵌合部材の外郭形状と前記嵌合孔の縁形状が合同である、
ことを特徴とする発光素子組立体の製造方法。