相關(guān)申請(qǐng)的引證

2016年04月21日提交的日本專(zhuān)利申請(qǐng)no.2016-085193號(hào)的全部?jī)?nèi)容結(jié)合于此作為參考。

本發(fā)明涉及光源裝置及投影儀。

背景技術(shù)：

光源裝置中所使用的發(fā)光二極管和半導(dǎo)體激光器等發(fā)光元件由于異物、水分的附著而導(dǎo)致可靠性降低。因此，在光源裝置中有時(shí)會(huì)具備將發(fā)光元件與外部空氣隔斷的結(jié)構(gòu)。作為這種結(jié)構(gòu)，例如專(zhuān)利文獻(xiàn)1所記載那樣，已知一種氣密密封結(jié)構(gòu)，在封裝了發(fā)光元件的基板上接合有作為蓋的封裝件來(lái)密封發(fā)光元件。

專(zhuān)利文獻(xiàn)1的光源裝置具備：具有熒光體的基板、多個(gè)半導(dǎo)體激光器元件、封裝件、以及用于將激光導(dǎo)向熒光體的光學(xué)系統(tǒng)。在該光源裝置中，多個(gè)半導(dǎo)體激光器元件收容在封裝件的內(nèi)部。封裝件具備：由銅、鋁等構(gòu)成的第一基材、由氮化鋁等構(gòu)成的第二基材、蓋體、以及由玻璃等構(gòu)成的透光性部件。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)2015－45843號(hào)公報(bào)

專(zhuān)利文獻(xiàn)1的光源裝置的情況下，構(gòu)成封裝件的多個(gè)部件間的接合、或者構(gòu)成封裝件的部件與基板之間的接合通常使用銅焊或低熔點(diǎn)玻璃等的接合材料。接合操作是在高溫狀態(tài)下進(jìn)行的，接合材料在熔融狀態(tài)下進(jìn)行接合之后，伴隨著溫度的下降而固化。一般用于封裝件的部件具有正的線(xiàn)膨脹系數(shù)，因而部件會(huì)在溫度降低時(shí)收縮。在此過(guò)程中，存在玻璃等透光性部件破損、或者從封裝件主體脫落的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式是為了解決上述技術(shù)問(wèn)題而做出的，其目的之一在于提供一種能夠降低透光性部件的破損或脫落的光源裝置。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的目的之一在于，實(shí)現(xiàn)一種具備上述光源裝置、可靠性高的投影儀。

為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的光源裝置具備：基材；框架，設(shè)置為與基材的第一面相對(duì)；發(fā)光元件，被框架包圍，并設(shè)于基材的第一面；以及透光性部件，設(shè)置為與框架的同基材的第一面相對(duì)的面的相反側(cè)的面相對(duì)，框架具有在框架的截面形狀中截面系數(shù)為0.5mm³以上、7.0mm³以下的尺寸。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的光源裝置中，多個(gè)發(fā)光元件設(shè)于基材的第一面上，框架包圍多個(gè)發(fā)光元件進(jìn)行設(shè)置，透光性部件相對(duì)于框架設(shè)于基材的相反側(cè)。即，框架介于透光性部件與基材之間。因此，透光性部件內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力通過(guò)框架得以緩和。進(jìn)而，框架在框架的截面形狀中截面系數(shù)具有0.5mm³以上、7.0mm³以下的尺寸，因而能夠?qū)⑼腹庑圆考?nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力降低到透光性部件的最大容許應(yīng)力以下。由此，能夠降低透光性部件的破損和脫落。截面系數(shù)的數(shù)值的依據(jù)將在后面進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的光源裝置中，可以的是，所述框架的線(xiàn)膨脹系數(shù)小于所述基材的線(xiàn)膨脹系數(shù)、且大于所述透光性部件的線(xiàn)膨脹系數(shù)。

根據(jù)該構(gòu)成，框架的線(xiàn)膨脹系數(shù)采用基材的線(xiàn)膨脹系數(shù)與透光性部件的線(xiàn)膨脹系數(shù)的中間值。由此，框架能夠更有效地緩和透光性部件內(nèi)部的應(yīng)力。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的光源裝置中，可以的是，所述框架由陶瓷材料構(gòu)成。

框架由陶瓷材料構(gòu)成的情況下，通常，框架的線(xiàn)膨脹系數(shù)相較于基材的線(xiàn)膨脹系數(shù)采用比較接近透光性部件的線(xiàn)膨脹系數(shù)的值。因此，框架能夠充分緩和透光性部件中產(chǎn)生的應(yīng)力，從而能夠充分降低透光性部件的破損和脫落。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的光源裝置中，可以的是，在所述截面形狀中與所述第一面垂直的方向的長(zhǎng)度為2.0mm以上、3.5mm以下，所述截面形狀中與所述第一面平行的方向的長(zhǎng)度為1.0mm以上、3.0mm以下。

根據(jù)該構(gòu)成，通過(guò)框架在基材與透光性部件之間形成用于收容發(fā)光元件的空間，從而能夠?qū)崿F(xiàn)透光性部件中產(chǎn)生的應(yīng)力低于透光性部件的最大容許應(yīng)力的截面系數(shù)值。詳細(xì)的數(shù)值的依據(jù)將在后面進(jìn)行說(shuō)明。

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的投影儀具備：本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的光源裝置；光調(diào)制裝置，對(duì)從所述光源裝置射出的光進(jìn)行調(diào)制；以及投射光學(xué)系統(tǒng)，投射由所述光調(diào)制裝置調(diào)制了的光。

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的投影儀具備本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的光源裝置，因而能夠?qū)崿F(xiàn)可靠性高的投影儀。

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的投影儀還可以具備被從所述光源裝置射出的光激發(fā)而射出熒光的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件。

通過(guò)該構(gòu)成，能夠根據(jù)投影儀的用途選擇射出期望波長(zhǎng)的熒光的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件。因此，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的投影儀能夠顯示期望顏色的圖像。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的一實(shí)施方式的光源裝置的立體圖。

圖2是示出光源裝置的分解狀態(tài)的立體圖。

圖3是框架的截面圖。

圖4是示出從加熱后到溫度降低時(shí)的光源裝置的動(dòng)作的模式圖。

圖5是示出第一實(shí)施例的模擬結(jié)果，并示出框架的截面系數(shù)與最大拉伸應(yīng)力的相關(guān)關(guān)系的圖表。

圖6是示出第二實(shí)施例的模擬結(jié)果，并示出框架的截面系數(shù)與最大拉伸應(yīng)力的相關(guān)關(guān)系的圖表。

圖7是本發(fā)明的一實(shí)施方式的投影儀的概略構(gòu)成圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

1…光源裝置；2…基座(基材)；2a…第一面；3…框架；4…透光性部件；5…發(fā)光元件；90…波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件；400r、400g、400b…液晶光閥(光調(diào)制裝置)；600…投射光學(xué)系統(tǒng)；1000…投影儀。

具體實(shí)施方式

以下，使用圖1～圖5，對(duì)本發(fā)明的一實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。

此外，在以下說(shuō)明所使用的附圖中，為了使各構(gòu)成成分易于觀(guān)察，根據(jù)構(gòu)成成分適當(dāng)?shù)匾圆煌谋壤M(jìn)行表示。

光源裝置

圖1是本實(shí)施方式的光源裝置的立體圖。圖2是示出光源裝置的分解狀態(tài)的立體圖。但是，圖2中，省略了圖1中示出的下述電極的圖示。

如圖1及圖2所示，光源裝置1具備：基座2(基材)、多個(gè)發(fā)光元件5、框架3、透光性部件4、以及多個(gè)電極6。在光源裝置1中，被框架3、透光性部件4和基座2包圍且與外部空間隔斷的收容空間s(圖4參照)設(shè)置于基座2的第一面2a側(cè)。多個(gè)發(fā)光元件5被收容在密閉的收容空間s的內(nèi)部。即，本實(shí)施方式的光源裝置1具有如下形式：多個(gè)發(fā)光元件5均被收容在一個(gè)共同的封裝件中。

基座2是具有第一面2a、以及位于第一面2a的相反側(cè)的第二面2b的板狀部件。從第一面2a的法線(xiàn)方向觀(guān)察的俯視觀(guān)察中，基座2具有大致正方形或大致長(zhǎng)方形等的四邊形形狀。在基座2的第一面2a上，設(shè)有多個(gè)發(fā)光元件5。在基座2的第二面2b上，適當(dāng)設(shè)置有用于將多個(gè)發(fā)光元件5發(fā)出的熱釋放出的放熱器(未圖示)。因此，基座2由導(dǎo)熱率高的金屬材料構(gòu)成。作為這種金屬材料，優(yōu)選使用銅、鋁等，更優(yōu)選使用銅。

以下，僅記載為“俯視觀(guān)察”的情況下，表示從基座2的第一面2a的法線(xiàn)方向觀(guān)察時(shí)的俯視觀(guān)察。

基座2在俯視觀(guān)察中，正方形或長(zhǎng)方形等的四邊形的一邊w2、x2例如具有20mm～50mm左右的尺寸。另外，基座2的厚度t2為2mm～4mm左右。

作為發(fā)光元件5，例如使用半導(dǎo)體激光器、發(fā)光二極管等的固體光源。發(fā)光元件5根據(jù)光源裝置1的用途而使用任意波長(zhǎng)的發(fā)光元件即可。例如，作為射出用于激發(fā)熒光體的波長(zhǎng)為430nm～490nm的藍(lán)色光的發(fā)光元件5，能夠使用由氮化物系半導(dǎo)體(inxalyga1－x－yn、0≤x≤1、0≤y≤1、x+y≤1)構(gòu)成的半導(dǎo)體激光器。另外，除上述通式以外，還可以包含iii族元素的一部分由硼原子置換的物質(zhì)、作為v族元素氮原子的一部分由磷原子、砷原子置換而形成的物質(zhì)等。

多個(gè)發(fā)光元件5具有例如(m×n)個(gè)(m、n為2以上的自然數(shù))半導(dǎo)體激光器排列成m行n列的格子狀的構(gòu)成。具體而言，例如25個(gè)半導(dǎo)體激光器排列成5行5列的格子狀。此外，在圖2中，僅示出2行3列的半導(dǎo)體激光器。發(fā)光元件5在光射出面以外的任意一面與基座2的第一面2a抵接的狀態(tài)下，借助接合材料(未圖示)接合到基座2上。作為接合材料，例如使用金－錫等焊接材料。此外，發(fā)光元件5也可以直接接合到基座2的第一面2a上，例如，還可以借助接合材料接合到接合于基座2的第一面2a上的、被稱(chēng)作副基座(サブマウント)的中間部件上。

框架3設(shè)置為在基座2的第一面2a上包圍多個(gè)發(fā)光元件5。在俯視觀(guān)察下，框架3具有四邊形的環(huán)狀形狀。框架3可以是四邊形的4邊全部為一體的部件，也可以是框架3的一部分由其它部件接合而成?？蚣?將基座2與透光性部件4的距離(間隔)保持為一定，并有助于收容空間s的一部分收容多個(gè)發(fā)光元件5。因此，框架3優(yōu)選為具有規(guī)定的剛性。另外，框架3發(fā)揮緩和透光性部件4所產(chǎn)生的應(yīng)力的作用。因此，框架3優(yōu)選為由線(xiàn)膨脹系數(shù)小于基座2且大于透光性部件4的材料構(gòu)成。作為框架3的材料，優(yōu)選使用氧化鋁、碳化硅、氮化硅等的陶瓷材料，更優(yōu)選使用氧化鋁。

框架3在俯視觀(guān)察下四邊形的1邊w3、x3例如具有20mm～40mm左右的尺寸。圖3示出了沿著圖2中所示的a－a截面的框架的截面圖。如圖3所示，框架3的沿a－a截面的截面形狀3d具有正方形、長(zhǎng)方形、梯形等的四邊形的形狀?？蚣?具備接合于基座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與第二面3b相互平行，分別為平滑面?？蚣?借助接合材料(未圖示)接合于基座2的第一面2a。作為接合材料，例如使用焊接材料、低熔點(diǎn)玻璃等。

此外，在本說(shuō)明書(shū)中，框架3的截面形狀3d是指：當(dāng)俯視觀(guān)察框架3時(shí)，在環(huán)狀的平面形狀的內(nèi)廓的內(nèi)邊與外廓的外邊相互平行的部分中，沿著與該內(nèi)邊和該外邊垂直相交的方向切斷而形成的截面形狀。即，框架3的截面形狀3d是沿著a－a截面的框架3的截面形狀。

透光性部件4是具備透光性的板狀部件。透光性部件4在俯視觀(guān)察中，具有包括正方形、長(zhǎng)方形在內(nèi)的四邊形的形狀。透光性部件4在框架3中，設(shè)置于與設(shè)有基座2的第一面3a為相反側(cè)的面、即框架3的第二面3b上。透光性部件4在俯視觀(guān)察中，四邊形的1邊w4、x4例如具有20mm～40mm左右的尺寸，與框架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使從多個(gè)發(fā)光元件5射出的光透過(guò)。因此，作為透光性部件4的材料，優(yōu)選使用透光率高的透光性材料。作為透光性部件4的具體例，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學(xué)玻璃、水晶、以及藍(lán)寶石等。透光性部件4借助接合材料(未圖示)接合到框架3的第二面3b。作為接合材料，例如使用焊接材料、低熔點(diǎn)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，一體形成例如具有聚光功能的透鏡等的光學(xué)元件。

由基座2、框架3和透光性部件4圍成的收容空間s是隔斷外部空氣的密閉空間，降低了異物、水分附著到發(fā)光元件5上。收容空間s優(yōu)選為真空?；蛘?，收容空間s中也可以充滿(mǎn)氮?dú)獾鹊亩栊詺怏w。此外，真空是如jisz8126所規(guī)定的那樣，被壓力低于正常大氣壓的氣體充滿(mǎn)的空間的狀態(tài)。在這種真空的定義中，收容空間s中充滿(mǎn)的氣體優(yōu)選為惰性氣體。

如圖1所示，框架3上設(shè)有多個(gè)貫通孔3c。多個(gè)貫通孔3c上分別設(shè)有電極6，用于分別對(duì)多個(gè)發(fā)光元件5供給電力。作為電極6的形成材料，例如使用可伐合金。電極6的表面上，形成有例如由鎳－金構(gòu)成的鍍層。另外，在收容空間s中，設(shè)有將電極6的一端與發(fā)光元件5的端子電連接的鍵合線(xiàn)(未圖示)。電極6的另一端與外部電路(未圖示)相連接?？蚣?的貫通孔3c的內(nèi)壁與電極6之間的間隙由密封材料進(jìn)行密封。作為密封材料，例如優(yōu)選使用低熔點(diǎn)玻璃等。

制造上述構(gòu)成的光源裝置1時(shí)，例如可采用以下的制造方法。但是，以下的制造方法僅為一例，并非限定于這種制造方法。

首先，使用銅焊、低熔點(diǎn)玻璃焊接等的方法，將框架3接合到基座2的第一面2a。該工序中的加熱溫度例如為300℃。此外，300℃的加熱溫度是根據(jù)在各部件的接合中所使用的后述接合材料的熔點(diǎn)而確定的溫度。在對(duì)整個(gè)光源裝置1進(jìn)行加熱的加熱環(huán)境中的加熱環(huán)境溫度，設(shè)定為大于300℃。

接著，使用焊料、低熔點(diǎn)玻璃等的接合材料，將多個(gè)發(fā)光元件5固定到基座2的第一面2a。在這個(gè)工序中，如上所述，可以借助副基座將多個(gè)發(fā)光元件5設(shè)置到基座2上。將框架3接合到基座2的接合工序、以及將發(fā)光元件5接合到基座2的接合工序的順序不論先后，但是如果先進(jìn)行框架3的接合工序，則能夠避免框架3的接合工序中產(chǎn)生的熱施加到發(fā)光元件5。

然后，使用密封材料，將電極6插入到框架3的貫通孔3c并進(jìn)行固定。此外，這個(gè)工序也可以在將框架3接合到基座2的工序之前進(jìn)行。

接著，使用鍵合線(xiàn)將發(fā)光元件5與電極6進(jìn)行電連接。具體而言，使用超聲波接合、熱壓接接合等的方法，將鍵合線(xiàn)的一端接合到電極6上，再將鍵合線(xiàn)的另一端接合到發(fā)光元件5的端子上。

然后，使用銅焊、低熔點(diǎn)玻璃焊接等的方法，將接合于基座2的框架3與透光性部件4進(jìn)行接合。這個(gè)工序中的加熱溫度例如為300℃。

通過(guò)以上的工序，光源裝置1制造完成。

如上所述，基座2與框架3的接合、以及透光性部件4與框架3的接合，例如以300℃左右的溫度使焊料、低熔點(diǎn)玻璃等的接合材料熔融，接合后通過(guò)降低溫度，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線(xiàn)膨脹系數(shù)，因此在上述加熱工序后，當(dāng)溫度降低至環(huán)境溫度附近時(shí)會(huì)分別收縮。圖4示出了基座2、框架3、及透光性部件4通過(guò)加熱進(jìn)行接合后、溫度降低時(shí)的光源裝置1。

此處，基座2所使用的銅、鋁等的金屬材料的線(xiàn)膨脹系數(shù)例如為1×10－5～2×10－5/℃左右，而透光性部件4所使用的玻璃等的線(xiàn)膨脹系數(shù)例如為0.5×10－6～9×10－6/℃左右。這樣，在基座2與透光性部件4中，由于材料的線(xiàn)膨脹系數(shù)相差較大，因此上述溫度降低的過(guò)程中的基座2的收縮量大于透光性部件4的收縮量。

其結(jié)果，如圖4所示，由于基座2與透光性部件4的收縮量的差別，從而導(dǎo)致光源裝置1產(chǎn)生翹曲，透光性部件4的內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力f。此時(shí)，如果應(yīng)力f超出透光性部件4的構(gòu)成材料中固有的最大容許應(yīng)力，則透光性部件4會(huì)發(fā)生破損或脫落。這種情況下，框架3介于在基座2與透光性部件4之間，具有緩和透光性部件4中產(chǎn)生的應(yīng)力f的作用。

此處，本發(fā)明者從框架3對(duì)應(yīng)力f的緩和效果取決于框架3的截面形狀這一點(diǎn)入手，從抑制透光性部件4破損和脫落的觀(guān)點(diǎn)出發(fā)，研究了最合適的框架3的截面形狀，從而想到了本實(shí)施方式的光源裝置1。

以下，對(duì)本發(fā)明者的研究結(jié)果進(jìn)行說(shuō)明。

第一實(shí)施例

圖5是示出本發(fā)明者所進(jìn)行的第一實(shí)施例的模擬結(jié)果的圖表。圖5示出了框架3的截面系數(shù)z與透光性部件4中產(chǎn)生的最大拉伸應(yīng)力的相關(guān)關(guān)系。在圖5中，橫軸是截面系數(shù)z[mm³]，縱軸是透光性部件4中的最大拉伸應(yīng)力[mpa]。截面系數(shù)z是表示承受負(fù)荷時(shí)部件的彎曲難易度的指標(biāo)，例如經(jīng)常用于材料力學(xué)等領(lǐng)域。

下面給出了模擬條件。表示以下尺寸的符號(hào)在圖2及圖3中有顯示。

基座2的材料：銅

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：氧化鋁

框架3的平面尺寸(外形)：x3＝w3＝30[mm]

框架3的寬度：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]

在上述條件中，當(dāng)框架3的寬度b分別為1.0mm、2.0mm、及3.0mm時(shí)，通過(guò)在0.5mm到5.0mm的范圍內(nèi)改變框架3的高度h，由此改變截面系數(shù)z。

另外，作為溫度的相關(guān)條件，將光源裝置1中的基座2、框架3、及透光性部件4的接合時(shí)的加熱溫度(接合材料的熔點(diǎn))設(shè)為300℃，加熱后光源裝置1的溫度降低，將溫度降低后的光源裝置1的溫度設(shè)為25℃(環(huán)境溫度)。即，光源裝置1的溫度的變化量δt為275℃。

在本實(shí)施例中，框架3的截面形狀3d大致長(zhǎng)方形，框架3的截面形狀3d中的截面系數(shù)z使用寬度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中示出了通過(guò)模擬得出的最大拉伸應(yīng)力。表2是框架3的寬度b為1.0mm時(shí)的最大拉伸應(yīng)力的結(jié)果。表3是框架3的寬度b為2.0mm時(shí)的最大拉伸應(yīng)力的結(jié)果。表4是框架3的寬度b為3.0mm時(shí)的最大拉伸應(yīng)力的結(jié)果。圖5中示出了表2～表4中所示的截面系數(shù)z與最大拉伸應(yīng)力的關(guān)系。此外，關(guān)于表2～表4中的截面系數(shù)z及最大拉伸應(yīng)力的數(shù)值，將小數(shù)點(diǎn)后第3位進(jìn)行四舍五入，精確到小數(shù)點(diǎn)后第二位。

表2

b＝1.0

表3

b＝2.0

表4

b＝3.0

首先，對(duì)框架3的寬度b進(jìn)行說(shuō)明。

在上述光源裝置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的相反側(cè)的第二面3b上接合透光性部件4時(shí)，透光性部件4在加熱狀態(tài)下被按壓到基座2及框架3一側(cè)進(jìn)行接合。在該按壓時(shí)，如果框架3的寬度b小于1.0mm，則框架3無(wú)法承受按壓的壓力，有可能會(huì)導(dǎo)致框架3破損。另外，在框架3自身的制造過(guò)程中，當(dāng)形成用于插通電極6的貫通孔3c時(shí)，由于框架3的寬度b過(guò)小，同樣有可能導(dǎo)致框架3破損。因此，框架3的寬度b的下限值優(yōu)選為1.0mm。

另外，如上所述，在光源裝置1中，在基座2的第一面2a側(cè)設(shè)有多個(gè)發(fā)光元件5。期望光源裝置1通過(guò)設(shè)置多個(gè)發(fā)光元件5來(lái)實(shí)現(xiàn)高亮度化，并且實(shí)現(xiàn)光源裝置1的小型化、以及通過(guò)多個(gè)發(fā)光元件5來(lái)降低發(fā)熱(提高散熱性)。在本實(shí)施例的光源裝置1中，在多個(gè)發(fā)光元件5設(shè)置于基座2的情況下，當(dāng)框架3的寬度b設(shè)為大于3.0mm時(shí)，則發(fā)光元件5彼此之間的間隔變小，單位面積的發(fā)熱量變大，散熱性降低，可能導(dǎo)致光源裝置1的劣化。因此，框架3的寬度b的上限值優(yōu)選為3.0mm。

綜上，在框架3的寬度b為1.0以上、3.0mm以下(1.0≤b≤3.0)的范圍內(nèi)，設(shè)定框架3的高度h和截面系數(shù)z即可。

如圖5所示，最大拉伸應(yīng)力在框架3的截面系數(shù)z為0到規(guī)定值之間存在減少的趨勢(shì)，截面系數(shù)z在規(guī)定值以上的范圍內(nèi)存在增加的趨勢(shì)。在框架3的寬度b為1.0mm、2.0mm、3.0mm時(shí)均可觀(guān)察到這種趨勢(shì)。此處，本實(shí)施例中的透光性部件4的材料bk7的拉伸強(qiáng)度為100mpa。因此，如果框架3具有的截面系數(shù)滿(mǎn)足最大拉伸應(yīng)力為100mpa以下的條件，則能夠降低透光性部件4的破損和脫落。

接著，對(duì)框架3的高度h的優(yōu)選范圍進(jìn)行研究。

將作為發(fā)光元件5的半導(dǎo)體激光器配置成半導(dǎo)體激光器的光射出端面與基座2的第一面2a垂直的情況下，需要設(shè)置光學(xué)部件，例如棱鏡(未圖示)，用于將從半導(dǎo)體激光器沿著水平方向射出的光朝向透光性部件4而折射。因此，在這種配置中，雖然能夠降低自半導(dǎo)體激光器的第一面2a的高度，但是收容空間s中必須將用于收納棱鏡的高度確保在2mm以上。另外，將半導(dǎo)體激光器配置成半導(dǎo)體激光器的光射出端面與基座的第一面2a平行的情況下，由于來(lái)自半導(dǎo)體激光器的光沿著垂直于基座的第一面2a的方向射出，因而無(wú)需上述棱鏡等的光學(xué)部件。但是，在這種配置中，自半導(dǎo)體激光器的第一面2a的高度變大，收容空間s的高度必須在2mm以上。

根據(jù)模擬結(jié)果，當(dāng)框架3的高度h為1.0mm的情況下，通過(guò)改變框架3的寬度b，可滿(mǎn)足最大拉伸應(yīng)力為100mpa以下的條件。但是，考慮到上述結(jié)構(gòu)的收納空間s的高度，框架3的高度h的下限值優(yōu)選為2.0mm。

另一方面，框架3的高度h的上限值根據(jù)作為多個(gè)發(fā)光元件5的多個(gè)半導(dǎo)體激光器之間的間隔、以及使從半導(dǎo)體激光器射出的入射光平行的準(zhǔn)直透鏡的配置等，優(yōu)選為10mm以下的程度。準(zhǔn)直透鏡例如與透光性部件4相鄰設(shè)置，或者構(gòu)成為透光性部件4的一部分。另一方面，根據(jù)模擬結(jié)果，在表2～表4中的框架3的寬度b為1.0mm、2.0mm、及3.0mm的全部情況下，框架3的高度h為4.0mm時(shí)的最大拉伸應(yīng)力均不滿(mǎn)足100mpa以下的條件，必須將高度h設(shè)為小于4.0mm。因此，在表2～表4中的框架3的寬度b為1.0mm、2.0mm、及3.0mm的全部情況下，使得最大拉伸應(yīng)力為100mpa以下的框架3的高度為3.5mm。由此，根據(jù)表2～表4的模擬結(jié)果，框架高度h的上限值優(yōu)選設(shè)為3.5mm。

根據(jù)以上的研究結(jié)果，框架3的高度h優(yōu)選為2.0mm以上、3.5mm以下(2.0≤h≤3.5)。

因此，根據(jù)表2～表4的模擬結(jié)果、上述框架3的寬度及高度的各上限值以及各下限值，滿(mǎn)足最大拉伸應(yīng)力為100mpa以下的條件的截面系數(shù)z[mm³]優(yōu)選為0.5以上、7.0以下(0.5≤z≤7.0)。

綜合以上的模擬結(jié)果，以使框架3的高度h為2.0mm以上、3.5mm以下，框架3的寬度b為1.0mm以上、3.0mm以下的方式設(shè)計(jì)框架3的截面形狀3d，從而能夠?qū)⒔孛嫦禂?shù)z設(shè)定為0.5mm³以上、7.0mm³以下。即，在框架3的截面形狀3d中，與基座2的第一面2a垂直的方向的長(zhǎng)度(高度h)為2.0mm以上、3.5mm以下，在框架3的截面形狀3d中，與基座2的第一面2a平行的方向的長(zhǎng)度(寬度b)為1.0mm以上、3.0mm以下的情況下，透光性部件4中的最大拉伸應(yīng)力為光學(xué)玻璃的拉伸強(qiáng)度100mpa以下。由此，能夠?qū)⑼腹庑圆考?中產(chǎn)生的應(yīng)力f控制在容許應(yīng)力以下，其結(jié)果，能夠降低透光性部件4的破損和脫落。

此外，雖然在上述的模擬中，框架3的一邊的長(zhǎng)度w3，x3分別設(shè)為30mm，但是本發(fā)明者確認(rèn)：只要框架3的一邊的長(zhǎng)度w3、x3為分別在20mm～40mm的范圍內(nèi)，則可獲得與框架3的一邊的長(zhǎng)度w3、x3分別為30mm的情況相同的模擬結(jié)果。

第二實(shí)施例

圖6是示出本發(fā)明者所進(jìn)行的第二實(shí)施例的模擬結(jié)果的圖表。圖6與圖5相同，示出了框架3的截面系數(shù)z與透光性部件4中產(chǎn)生的最大拉伸應(yīng)力的相關(guān)關(guān)系。在圖6中，橫軸是框架3的截面系數(shù)[mm³]，縱軸是透光性部件4中的最大拉伸應(yīng)力[mpa]。

在第一實(shí)施例中，作為透光性部件4的材料使用了bk7(硼硅酸玻璃)，而在第二實(shí)施例中，作為透光性部件的材料使用了石英玻璃，這一點(diǎn)與第一實(shí)施例有所不同。石英玻璃的物性值為，密度：2.2g/cm3、泊松比：0.18、楊氏模量74000mpa、線(xiàn)膨脹系數(shù)5.8×10－7/℃、拉伸強(qiáng)度60mpa。這樣，石英玻璃的強(qiáng)度低于bk7。因此，為了抑制在光源裝置1的制造方法中因溫度降低導(dǎo)致的各部件的收縮量，在第二實(shí)施例中，設(shè)想使用熔點(diǎn)低于第一實(shí)施例的接合材料，即，將基座2、框架3、及透光性部件4的接合時(shí)的加熱溫度(接合材料的熔點(diǎn))設(shè)為220℃，將溫度降低后的光源裝置1的溫度與第一實(shí)施例同樣設(shè)為環(huán)境溫度的25℃。即，將光源裝置1的溫度的變化量δt變更為195℃。其它模擬條件與第一實(shí)施例相同。

表5～表7中示出了通過(guò)模擬得出的最大拉伸應(yīng)力。表5是框架3的寬度b為1.0mm時(shí)的最大拉伸應(yīng)力的結(jié)果，表6是框架3的寬度b為2.0mm時(shí)的最大拉伸應(yīng)力的結(jié)果，表7是框架3的寬度b為3.0mm時(shí)的最大拉伸應(yīng)力的結(jié)果。在圖6中，示出了表5～表7中所示的截面系數(shù)z與最大拉伸應(yīng)力的關(guān)系。關(guān)于表5～7中的截面系數(shù)z及最大拉伸應(yīng)力的數(shù)值，與表2～4相同，將小數(shù)點(diǎn)后第3位進(jìn)行四舍五入，精確到小數(shù)點(diǎn)后第二位。

表5

b＝1.0

表6

b＝2.0

表7

b＝3.0

如圖6所示，與第一實(shí)施例相同，在第二實(shí)施例中，最大拉伸應(yīng)力也在框架3的截面系數(shù)z為0到規(guī)定值之間存在減少的趨勢(shì)，而在截面系數(shù)z為規(guī)定值以上的范圍中存在增加的趨勢(shì)。在框架3的寬度b為1.0mm、2.0mm、3.0mm的全部情況中均可觀(guān)察到這種趨勢(shì)。此處，本實(shí)施例中的透光性部件4的材料即、石英玻璃的拉伸強(qiáng)度為60mpa。因此，如果框架3具有的截面系數(shù)滿(mǎn)足最大拉伸應(yīng)力為60mpa以下的條件，則能夠降低透光性部件4的破損和脫落。

因此，根據(jù)表5～表7的模擬結(jié)果、上述框架3的寬度及高度的各上限值以及各下限值，滿(mǎn)足最大拉伸應(yīng)力為60mpa以下的條件的截面系數(shù)z[mm³]優(yōu)選為0.5以上、7.0以下(0.5≤z≤7.0)。即，在框架3的截面形狀3d中，與基座2的第一面2a垂直的方向的長(zhǎng)度(高度h)為2.0mm以上、3.5mm以下，在框架3的截面形狀3d中，與基座2的第一面2a平行的方向的長(zhǎng)度(寬度b)為1.0mm以上、3.0mm以下的情況下，透光性部件4中的最大拉伸應(yīng)力為石英玻璃的拉伸強(qiáng)度60mpa以下。

如上所述，本實(shí)施例中的截面系數(shù)z的優(yōu)選范圍與第一實(shí)施例為相同結(jié)果。因此，可知即便在使用由強(qiáng)度小于bk7的石英玻璃構(gòu)成的透光性部件4的情況下，通過(guò)使用低熔點(diǎn)的接合材料，也能夠相較于bk7的情況減小各部件中的收縮量，從而能夠降低透光性部件4的破損和脫落。

在第一、第二實(shí)施例中，示出了使用bk7或石英玻璃作為透光性部件4的例子，但是此外，作為透光性部件4，也可使用例如鈉鈣玻璃、低膨脹硼硅酸鹽玻璃等的表面實(shí)施過(guò)強(qiáng)化加工的強(qiáng)化玻璃。另外，同樣地，還可使用拉伸強(qiáng)度大于光學(xué)玻璃(bk7)、石英玻璃的水晶、以及藍(lán)寶石。這種情況下，與第一實(shí)施例及第二實(shí)施例相同，框架3的寬度b在1.0mm以上、3.0mm以下的范圍內(nèi)，可以將框架3的高度h的上限值設(shè)定為大于3.5mm。

投影儀

以下，對(duì)涉及本實(shí)施方式的投影儀的一例進(jìn)行說(shuō)明，但是本實(shí)施方式不限定于此。

圖7是示出涉及本實(shí)施方式的投影儀1000的概略構(gòu)成圖。

如圖7所示，投影儀1000具備：照明裝置100、色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)200、作為光調(diào)制裝置的三臺(tái)液晶光閥400r、液晶光閥400g、液晶光閥400b，十字分色棱鏡500以及投射光學(xué)系統(tǒng)600。

照明裝置100具備：光源裝置1、聚光光學(xué)系統(tǒng)80、波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件90、準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)110、第一透鏡陣列120、第二透鏡陣列130、偏振光轉(zhuǎn)換元件140、以及疊加透鏡150。

光源裝置1可以使用上述的光源裝置1。光源裝置1例如朝著聚光光學(xué)系統(tǒng)80射出藍(lán)色光b。

聚光光學(xué)系統(tǒng)80具備第一透鏡82及第二透鏡84。聚光光學(xué)系統(tǒng)80配置在從光源裝置1到波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件90的光路中，作為整體將藍(lán)色光b以大致聚光的狀態(tài)入射到后述的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層92。第一透鏡82及第二透鏡84由凸透鏡構(gòu)成。

波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件90是任意的透過(guò)型的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件，在可通過(guò)電機(jī)98旋轉(zhuǎn)的圓板96的一部分上，單一的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層92沿著圓板96的圓周方向連續(xù)形成。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件90構(gòu)成為：將藍(lán)色光b轉(zhuǎn)換成包含紅色光r和綠色光g的熒光，并且將熒光朝著與藍(lán)色光b的入射側(cè)的相反側(cè)射出。

圓板96由使藍(lán)色光b透過(guò)的材料構(gòu)成。作為圓板96的材料，例如可以使用石英玻璃、水晶、藍(lán)寶石、光學(xué)玻璃、透明樹(shù)脂等。

來(lái)自光源裝置1的藍(lán)色光b從圓板96側(cè)入射到波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件90。

波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層92使藍(lán)色光b透過(guò)，隔著反射紅色光r及綠色光g的分色膜94形成在圓板96上。分色膜94例如由介質(zhì)多層薄膜構(gòu)成。

波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層92將來(lái)自光源裝置1的波長(zhǎng)約為445nm的藍(lán)色光b的一部分轉(zhuǎn)換成熒光射出，并且，未轉(zhuǎn)換藍(lán)色光b剩余的一部分而使其通過(guò)。即，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層92被從光源裝置1射出的光激發(fā)，由此射出熒光。這樣，使用用于射出激發(fā)光的光源裝置1以及波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層9，能夠得到期望的色光。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層92例如由包含yag系熒光體的一例(y、gd)3(al、ga)5o12：ce以及有機(jī)粘合劑的層構(gòu)成。

準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)110具備分別由凸透鏡構(gòu)成的第一透鏡112以及第二透鏡114。準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)110使來(lái)自波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件90的光大致平行。

第一透鏡陣列120具備多個(gè)第一小透鏡122，用于將來(lái)自準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)110的光分割成多個(gè)部分光束。第一透鏡陣列120具備在垂直于照明光軸100ax的面內(nèi)排列成矩陣狀的多個(gè)第一小透鏡122。

第二透鏡陣列130具備在垂直于照明光軸100ax的面內(nèi)排列成矩陣狀的多個(gè)第二小透鏡132。多個(gè)第二小透鏡132與第一透鏡陣列120的多個(gè)第一小透鏡122對(duì)應(yīng)設(shè)置。第二透鏡陣列130與疊加透鏡150一同將第一透鏡陣列120的各第一小透鏡122的圖像成像在液晶光閥400r、液晶光閥400g、液晶光閥400b的圖像形成區(qū)域的附近。

偏振光轉(zhuǎn)換元件140將由第一透鏡陣列120分割的各部分光束的偏振方向作為偏振方向?qū)R的大致一種直線(xiàn)偏振光射出。偏振光轉(zhuǎn)換元件140具有偏振分離層、反射層和相位差板。偏振分離層將來(lái)自波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件90的光中所包含的偏光成分中，一部分的直線(xiàn)偏振分量使其直接透過(guò)，另一部分的直線(xiàn)偏振分量沿著與照明光軸100ax垂直的方向反射。反射層將被偏振分離層反射的另一部分的直線(xiàn)偏振分量沿著與照明光軸100ax平行的方向反射。相位差板將被反射層反射的另一部分的直線(xiàn)偏振分量轉(zhuǎn)換成一部分的直線(xiàn)偏振分量。

疊加透鏡150將來(lái)自偏振光轉(zhuǎn)換元件140的各部分光束聚光，使其在液晶光閥400r、液晶光閥400g、液晶光閥400b的圖像形成區(qū)域附近重疊。

第一透鏡陣列120、第二透鏡陣列130及疊加透鏡150構(gòu)成積分光學(xué)系統(tǒng)，使來(lái)自波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件90的光的面內(nèi)光強(qiáng)度分布均勻。

色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)200具備：分光鏡210、分光鏡220、反射鏡230、反射鏡240、反射鏡250、中繼透鏡260、及中繼透鏡270。色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)200將來(lái)自照明裝置100的光分離成紅色光r、綠色光g及藍(lán)色光b，并且將紅色光r、綠色光g及藍(lán)色光b的各種色光引導(dǎo)至作為照明對(duì)象的液晶光閥400r、液晶光閥400g、液晶光閥400b。

在色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)200與液晶光閥400r、液晶光閥400g、液晶光閥400b之間，配置有場(chǎng)透鏡300r、場(chǎng)透鏡300g、以及場(chǎng)透鏡300b。

分光鏡210使紅色光r成分通過(guò)，朝著分光鏡220反射綠色光g成分及藍(lán)色光b成分。分光鏡220朝著場(chǎng)透鏡300g反射綠色光g成分，使藍(lán)色光b成分通過(guò)。

通過(guò)分光鏡210的紅色光r被反射鏡230反射，通過(guò)場(chǎng)透鏡300r入射到紅色光r用的液晶光閥400r的圖像形成區(qū)域。

被分光鏡210反射的綠色光g進(jìn)一步被分光鏡220反射，通過(guò)場(chǎng)透鏡300g入射到綠色光g用的液晶光閥400g的圖像形成區(qū)域。

通過(guò)分光鏡220的藍(lán)色光b經(jīng)由中繼透鏡260、入射側(cè)的反射鏡240、中繼透鏡270、出射側(cè)的反射鏡250、場(chǎng)透鏡300b，入射到藍(lán)色光b用的液晶光閥400b的圖像形成區(qū)域。

液晶光閥400r、液晶光閥400g、液晶光閥400b將從光源裝置1射出的光進(jìn)行調(diào)制。這些液晶光閥根據(jù)圖像信息，將入射的色光進(jìn)行調(diào)制以形成彩色圖像，成為照明裝置100的照明對(duì)象。

另外，雖然未圖示，但是在液晶光閥400r的光入射側(cè)與光射出側(cè)，分別設(shè)有入射側(cè)偏光板和射出側(cè)偏光板。關(guān)于液晶光閥400g、液晶光閥400b也一樣。

十字分色棱鏡500將分別從液晶光閥400r、液晶光閥400g、液晶光閥400b射出的圖像光進(jìn)行合成，形成彩色圖像。十字分色棱鏡500在俯視觀(guān)察中形成為由四個(gè)直角棱鏡貼合形成的大致正方形狀，在各個(gè)直角棱鏡彼此貼合的大致x字狀的界面上，形成有介質(zhì)多層薄膜。

投射光學(xué)系統(tǒng)600將通過(guò)液晶光閥400r、液晶光閥400g、液晶光閥400b形成的彩色圖像透射到屏幕scr上。

投影儀1000由于具備前述的光源裝置1，因而可靠性高，并且能夠顯示期望亮度的圖像。另外，投影儀1000由于具備波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件90，因而能夠顯示期望顏色的圖像。此外，作為熒光體，可以使用產(chǎn)生黃色以外的熒光的熒光體。例如，可以使用產(chǎn)生紅色的熒光的熒光體，或者使用產(chǎn)生綠色的熒光的熒光體。根據(jù)投影儀的用途，可以選擇產(chǎn)生任意顏色的熒光的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件。

此外，本發(fā)明的技術(shù)范圍不僅限于上述實(shí)施方式，在不脫離本發(fā)明主旨的范圍內(nèi)，可實(shí)施各種變更。

例如在上述實(shí)施方式中，示出了截面形狀3d為長(zhǎng)方形(寬度：b、高度h)的框架3的例子，但是框架的截面形狀也可以是長(zhǎng)方形以外的四邊形。例如當(dāng)框架的截面形狀具有從第一面朝向第二面變尖的錐形時(shí)，可以將截面形狀看作具有上底：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)}示出的截面系數(shù)z。但是，當(dāng)錐形的程度很小、a的值與b的值幾乎相等的情況下，則不是梯形，而可以看作寬度為a或b、高度為h的長(zhǎng)方形，大致求出截面形狀?；蛘?，也可以看作寬度為a的值與b的值的平均值、高度為h的長(zhǎng)方形，大致求出截面形狀。

另外，置換在框架3的第二面3b上接合透光性部件4的結(jié)構(gòu)，可以形成以下結(jié)構(gòu)：在框架的內(nèi)周側(cè)形成相比于第二面而向第一面?zhèn)瘸洛e(cuò)開(kāi)1級(jí)的階梯部，在透光性部件4內(nèi)嵌到該階梯部的狀態(tài)下與框架接合。這種情況下，框架的截面形狀形成為從四邊形切除一個(gè)角部的形狀。這種情況下，可以認(rèn)為框架的高度所對(duì)應(yīng)的透光性部件的厚度十分小，框架的整個(gè)截面形狀的大小所對(duì)應(yīng)的切口部分的大小十分小，因而可以忽略切口部分將其看作長(zhǎng)方形，大致求出截面形狀。

另外，整個(gè)框架可以不是一體構(gòu)成的，可以使多個(gè)部件在高度h的方向上層疊而形成。例如，可以由在插入有電極6的貫通孔的位置一分為二的兩個(gè)部件構(gòu)成。這種情況下，整個(gè)框架的截面形狀如果例如為長(zhǎng)方形，則可以根據(jù)長(zhǎng)方形所對(duì)應(yīng)的截面系數(shù)。

在上述實(shí)施方式中，說(shuō)明了在透過(guò)型的投影儀中使用本發(fā)明的情況的例子，但是本發(fā)明也可以適用于反射型的投影儀。此處，“透過(guò)型”是指，包括液晶面板等在內(nèi)的液晶光閥使光透過(guò)的類(lèi)型?！胺瓷湫汀笔侵?，液晶光閥使光反射的類(lèi)型。此外，光調(diào)制裝置不僅限于液晶光閥，例如也可以使用數(shù)字微鏡器件。

另外，在上述實(shí)施方式中，例舉了使用三個(gè)液晶面板400r、400g、400b的投影儀1000的例子，但是本發(fā)明也可以適用于僅使用一個(gè)液晶光閥的投影儀、使用四個(gè)以上的液晶光閥的投影儀。

另外，在上述實(shí)施方式中，雖然示出了具備透過(guò)型的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件的光源裝置的例子，但是也可以是具備反射型的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件的光源裝置。進(jìn)而，雖然示出了光源裝置具備波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件的例子，但是也可以不具備波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件。這種情況下，作為投影儀的光源裝置，在射出紅色光的光源裝置、射出綠色光的光源裝置、射出藍(lán)色光的光源裝置中的至少一個(gè)中使用上述光源裝置即可。

而且，在上述實(shí)施方式中，示出了在投影儀上搭載基于本發(fā)明的光源裝置的例子，但是不限定于此。本發(fā)明的光源裝置也可以適用于照明器具和汽車(chē)的前照燈等。