光源装置以及投影仪的制作方法

1.本发明涉及光源装置以及投影仪。


背景技术：

2.下述专利文献1所公开的投影仪用的光源装置具有基座部件和保持于基座部件的发光元件，使由发光元件产生的热经由基座部件以及受热板向散热部件散热。
3.专利文献1：日本特开2019-128465号公报
4.然而，在上述光源装置中，无法使发光元件充分地散热，对于发光元件的冷却效率存在改善的余地。


技术实现要素：

5.为了解决上述课题，根据本发明的第1方式，提供一种光源装置，所述光源装置具有：电路基板，其具有第1面和与所述第1面相反地设置的第2面，具有贯通所述第1面和所述第2面的第1开口部；第1发光元件，其与所述电路基板电连接，射出具有第1波段的第1光；以及热扩散元件，其设置于所述电路基板的所述第2面，所述第1发光元件设置于在所述第1开口部内露出的所述热扩散元件。
6.根据本发明的第2方式，提供一种投影仪，所述投影仪具有：第1方式的光源装置；光调制装置，其通过根据图像信息对来自所述光源装置的光进行调制，形成图像光；以及投射光学装置，其投射所述图像光。
附图说明
7.图1是第1实施方式的投影仪的概略结构图。
8.图2是表示第1实施方式的光源部的概略结构的立体图。
9.图3是示出第2实施方式的光源装置的概略结构的截面图。
10.图4是示出第2实施方式的光源装置的概略结构的截面图。
11.图5是示出第3实施方式的光源装置的概略结构的截面图。
12.图6是示出第4实施方式的光源装置的概略结构的截面图。
13.图7是示出第5实施方式的光源装置的概略结构的截面图。
14.图8是示出第6实施方式的光源装置的概略结构的截面图。
15.图9是示出第7实施方式的光源装置的概略结构的截面图。
16.标号说明
17.1：投影仪；2、2a、2b、2c、2d、2e、2f：光源装置；4：受热板；5：散热板；6：连接部件；7：反射膜；11、11d、11e：电路基板；12a：第1发光元件；12b、112b：第2发光元件；12c、112c：第3发光元件；12d：第4发光元件；14：波长转换元件；14a：反面(第1入射面)；14b：正面(第2入射面)；15、115、215：蒸气室(热扩散元件)；20：光合成光学系统；24：第3分色镜(光学元件)；26：第4分色镜(光学元件)；115a、215a：第1延伸部；115b、215b：第2延伸部；115c、215c：第3
延伸部；12a1、12b1、12c1：光射出面；400r、400g、400b：光调制装置；600：投射光学装置；bl：蓝色光(第1光)；e1：辅助激励光(第3光)；h1：第1开口部；h2：第2开口部；h3：第3开口部；h4：第4开口部；rl：红色光(第3光)；rl1：红色光(第4光)；wl：白色光(合成光)；yl：荧光(波长转换光)。
具体实施方式
18.以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。
19.需要说明的是，在以下的说明中使用的附图中，为了容易理解特征，有时为了方便而将成为特征的部分放大示出，各构成要素的尺寸比率等不一定与实际相同。
20.(第1实施方式)
21.图1是本实施方式的投影仪的概略结构图。
22.图1所示的本实施方式的投影仪1具有照明装置100、颜色分离光学系统200、光调制装置400r、400g、400b、十字分色棱镜500和投射光学装置600。照明装置100射出白色光wl。
23.照明装置100具备光源装置2、第1透镜阵列70、第2透镜阵列80、偏振转换元件92以及重叠透镜94。光源装置2朝向第1透镜阵列70射出白色光wl。
24.第1透镜阵列70具有用于将来自光源装置2的白色光wl分割成多个部分光束的多个小透镜71。多个小透镜71在与照明装置100的照明光轴100ax正交的面内排列成矩阵状。第2透镜阵列80具有与第1透镜阵列70的多个小透镜71对应的多个小透镜81。第2透镜阵列80与重叠透镜94一起使第1透镜阵列70的各个小透镜71的像成像于光调制装置400r、400g、400b的各个图像形成区域的附近。多个小透镜81在与照明光轴100ax正交的面内排列成矩阵状。
25.偏振转换元件92将由第1透镜阵列70分割的各部分光束转换为线偏振光。偏振转换元件92具有偏振分离层、反射层和相位差板。偏振转换元件92的偏振分离层使从照明装置100射出的白色光wl所包含的偏振成分中的一方的线偏振成分透过，并且将另一方的线偏振成分向与照明光轴100ax垂直的方向反射。偏振转换元件92的反射层将由偏振分离层反射的另一方的线偏振成分向与照明光轴100ax平行的方向反射。偏振转换元件92的相位差板将被反射层反射的另一方的线偏振成分转换为一方的线偏振成分。
26.重叠透镜94对来自偏振转换元件92的各部分光束进行聚光而使其重叠于各光调制装置400r、400g、400b各自的图像形成区域的附近。第1透镜阵列70、第2透镜阵列80以及重叠透镜94构成在图像形成区域中使来自照明装置100的白色光wl的面内光强度分布均匀的积分器光学系统。
27.颜色分离光学系统200具备分色镜210、220、反射镜230、240、250以及中继透镜260、270。颜色分离光学系统200将从照明装置100射出的白色光wl分离为红色光r、绿色光g以及蓝色光b，将红色光r、绿色光g以及蓝色光b引导至分别对应的光调制装置400r、400g、400b。在颜色分离光学系统200与光调制装置400r、400g、400b之间配置有场透镜300r、300g、300b。
28.分色镜210使红色光成分通过，反射绿色光成分以及蓝色光成分。分色镜220反射绿色光成分，使蓝色光成分通过。反射镜230反射红色光成分。反射镜240、250反射蓝色光成
分。
29.光调制装置400r、400g、400b分别由根据图像信息对入射的各色光进行调制而形成图像的液晶面板构成。液晶面板的动作模式可以是tn模式、va模式、横向电场模式等中的任意模式，并不限定于特定的模式。光调制装置400r、400g、400b分别具备配置在光入射面侧的入射侧偏振板(未图示)和配置在光射出面侧的射出侧偏振板(未图示)。
30.十字分色棱镜500对从各个光调制装置400r、400g、400b射出的图像光进行合成而形成彩色图像。十字分色棱镜500是将4个直角棱镜贴合而构成的，俯视时呈大致正方形状。在十字分色棱镜500中，在将直角棱镜彼此贴合而成的大致x字状的界面形成有电介质多层膜。
31.从十字分色棱镜500射出的彩色图像被投射光学装置600放大投射，在屏幕scr上形成图像。投射光学装置600具有多个投射透镜。
32.接着，对光源装置2的结构进行说明。光源装置2具备光源部10和光合成光学系统20。
33.以下，在各图中，有时使用xyz坐标系来说明各部件的配置关系。在本实施方式中，x轴方向是光源装置2中的白色光wl的射出方向，y轴方向是光源部10中发光元件排列的方向，z轴方向与x轴和y轴垂直，是光源部10中的光的射出方向。
34.图2是表示光源部10的概略结构的立体图。
35.如图2所示，光源装置2的光源部10具有电路基板11、第1发光元件12a、第2发光元件12b、第1聚光透镜13a、第2聚光透镜13b、波长转换元件14、连接器ct、蒸气室(热扩散元件)15、散热部件16、第1透镜支承部件18a以及第2透镜支承部件18b。
36.电路基板11在俯视时例如具有大致长方形等矩形状。作为电路基板11的形成材料，使用散热性高的材料，例如金属材料。电路基板11具有正面(第1面)11a和设置于正面11a相反侧的反面(第2面)11b。
37.连接器ct设置于电路基板11的正面11a。电路基板11经由连接器ct与外部设备电连接，被供给电力、驱动信号等。蒸气室(vapor chamber)15设置于电路基板11的反面11b。散热部件16设置在蒸气室15的与电路基板11相反侧的面。散热部件16是包括多个散热片16a的散热器。此外，也可以根据需要而省略散热部件16。
38.图3是表示光源装置2的概略结构的截面图。
39.如图3所示，电路基板11由将基材层110、导电层111和保护层112层叠而成的层叠体构成。基材层110是主要构成电路基板11的层。导电层111是包含与第1发光元件12a以及第2发光元件12b电连接的布线、电极等的、例如由铜图案构成的层。保护层112是用于保护导电层111的层，例如由抗蚀剂材料构成。
40.电路基板11具有贯通正面11a和反面11b的、第1开口部h1和第2开口部h2。电路基板11经由第1开口部h1和第2开口部h2使蒸气室15的一部分露出。
41.在本实施方式的情况下，第1开口部h1以及第2开口部h2在俯视的状态下例如是圆形状的开口。另外，第1开口部h1和第2开口部h2不限于圆形状，也可以是四角、三角等多边形状，还可以是将电路基板11的端部的一部分切除而成的狭缝形状。
42.第1发光元件12a设置于在第1开口部h1内露出的蒸气室15。第1发光元件12a经由未图示的支承部件设置于蒸气室15。此外，第1发光元件12a的端子部(省略图示)经由金属
线17与电路基板11的导电层111电连接。
43.第1发光元件12a是激光光源，具有射出激光的光射出面12a1。第1发光元件12a射出具有蓝色波段(第1波段)的蓝色光(第1光)bl。蓝色光bl是具有400nm～480nm的波段的光，例如，峰值波长大于455nm。
44.第2发光元件12b设置于在第2开口部h2内露出的蒸气室15。第2发光元件12b经由未图示的支承部件设置于蒸气室15。此外，第2发光元件12b的端子部(省略图示)经由金属线17与电路基板11的导电层111电连接。
45.第2发光元件12b是激光光源，具有射出激光的光射出面12b1。在本实施方式的情况下，第2发光元件12b射出具有第1波段的作为第2光的激励光。
46.蒸气室15通过从由于射出作为激光的蓝色光bl而成为高温的第1发光元件12a、以及由于射出作为激光的激励光而成为高温的第2发光元件12b扩散热而进行冷却。
47.蒸气室15具有：受热板4，其支承第1发光元件12a和第2发光元件12b；散热板5，其设置在受热板4的与第1发光元件12a和第2发光元件12b相反的一侧；以及多个连接部件6，它们将受热板4和散热板5热连接。多个连接部件6配置在收纳室sp内。
48.在本实施方式中，在俯视受热板4中的第1发光元件12a的支承面(受热部4a)时，多个连接部件6的一部分设置在与第1发光元件12a重叠的位置。在本实施方式的情况下，多个连接部件6的一部分设置在与第2发光元件12b也重叠的位置。
49.蒸气室15包括：受热部4a，其接受第1发光元件12a和第2发光元件12b的热；散热部5a，其对由受热部4a接受到的热进行散热；以及收纳室sp，其以密闭状态收纳工作流体l。受热板4和散热板5是与收纳室sp对应的部分凹陷的平板状的部件。
50.受热部4a设置在受热板4的与收纳室sp相反侧的表面。受热部4a利用来自第1发光元件12a的热使工作流体l从液体变化为气体。在本实施方式的情况下，第1发光元件12a配置于受热部4a中的在电路基板11的第1开口部h1内露出的部分。
51.散热部5a设置于散热板5的与收纳室sp相反的一侧的表面。散热部5a通过使在收纳室sp内流通的气体状的工作流体l散热而冷凝，恢复为液体。在散热板5的外表面的与散热部5a对应的部分设置有散热部件16。
52.在本实施方式中，蒸气室15在受热部4a的至少一部分设置有反射膜7。具体而言，反射膜7设置于受热部4a中的、在电路基板11的第1开口部h1和第2开口部h2内露出的部分。即，反射膜7设置于受热部4a中的配置有第1发光元件12a的区域和配置有第2发光元件12b的区域。反射膜7由反光性优异的例如ni、ag等金属膜、电介质多层膜构成。此外，反射膜7也可以设置在第1发光元件12a以及第2发光元件12b与受热部4a之间。
53.蒸气室15具有设置在收纳室sp内的芯(wick)结构k。芯结构k至少设置于受热板4和散热板5的内表面。此外，芯结构k也可以设置于多个连接部件6的表面。
54.芯结构k使封入到减压后的收纳室sp内的工作流体l渗入。芯结构k通过具有微细的网眼而能够表现毛细管力。受热部4a通过芯结构k的毛细管力向受热板4中与第1发光元件12a接触的部位供给工作流体l。
55.在本实施方式的蒸气室15中，受热部4a利用从第1发光元件12a和第2发光元件12b传递的热使渗入到芯结构k中的工作流体l蒸发。在受热部4a气化后的工作流体l在形成于收纳室sp内的流路中流通而向散热板5的散热部5a移动。散热部5a通过散热部件16的散热
片16a向外部高效地释放工作流体l的热。
56.通过在散热部5a冷凝而液化的工作流体l渗入设置于收纳室sp内的芯结构k，通过芯结构k的毛细管力供给至受热部4a，再次在受热部4a蒸发。这样，蒸气室15通过使来自第1发光元件12a和第2发光元件12b的热从受热部4a向散热部5a扩散，从而对第1发光元件12a和第2发光元件12b进行冷却。
57.从第1发光元件12a射出的蓝色光bl入射到第1聚光透镜13a。第1聚光透镜13a是拾取蓝色光bl并使其平行化的凸透镜。第1聚光透镜13a经由第1透镜支承部件18a安装于电路基板11。第1透镜支承部件18a是平面形状为环状的部件，保持第1聚光透镜13a的底部。在本实施方式的情况下，第1发光元件12a收纳于由第1聚光透镜13a、第1透镜支承部件18a、电路基板11、蒸气室15划分出的空间。需要说明的是，也可以通过在第1发光元件12a的收纳空间填充具有透光性的树脂材料来进行密封。
58.在本实施方式中，在第2发光元件12b的光射出面12b1配置有波长转换元件14。波长转换元件14具有反面14a和正面14b。反面14a与光射出面12b1接触，是从光射出面12b1射出的激励光所入射的面。正面14b是朝向与反面14a相反的方向并射出后述的荧光yl的面。另外，波长转换元件14的反面14a与第2发光元件12b的光射出面12b1可以直接接合，也可以经由光学粘接剂接合。
59.波长转换元件14例如由包含作为yag系荧光体的(y，gd)3(al，ga)5o
12
：ce的荧光体层构成。波长转换元件14被来自第2发光元件12b的激励光激励。波长转换元件14将激励光转换为具有与蓝色波段不同的黄色波段(第3波段)的荧光(波长转换光)yl。荧光yl例如是具有550nm～640nm的波段的光。
60.波长转换元件14从正面14b射出对激励光进行转换而得到的荧光yl。即，波长转换元件14的正面14b作为射出荧光yl的光射出面发挥功能。
61.从波长转换元件14射出的荧光yl入射到第2聚光透镜13b。第2聚光透镜13b是拾取荧光yl并使其平行化的凸透镜。第2聚光透镜13b经由第2透镜支承部件18b安装于电路基板11。第2透镜支承部件18b是平面形状为环状的部件，保持第2聚光透镜13b的底部。在本实施方式的情况下，第2发光元件12b和波长转换元件14收纳于由第2聚光透镜13b、第2透镜支承部件18b、电路基板11、蒸气室15划分出的密闭空间。需要说明的是，也可以通过在第2发光元件12b的收纳空间填充具有透光性的树脂材料来进行密封。
62.根据这样的结构，光源部10射出包含蓝色光bl和荧光yl的光。从光源部10射出的光入射到光合成光学系统20。光合成光学系统20对从第1发光元件12a射出的蓝色光bl和从第2发光元件12b射出的荧光yl进行合成。光合成光学系统20具有第1分色镜21和第2分色镜22。第1分色镜21和第2分色镜22沿着第1发光元件12a和第2发光元件12b排列的x轴方向配置。
63.第2分色镜22具有反射黄色波段(第3波段)的光的光学特性。第2分色镜22以与光源部10的第2聚光透镜13b对置的方式配置。第2分色镜22配置成相对于从第2聚光透镜13b射出的荧光yl的光轴成45
°
的角度。第2分色镜22将荧光yl向第1分色镜21侧(+x侧)反射。
64.第1分色镜21具有反射蓝色波段(第1波段)的光并透射黄色波段(第3波段)的光的光学特性。第1分色镜21以与光源部10的第1聚光透镜13a对置的方式配置。第1分色镜21配置成相对于从第1聚光透镜13a射出的蓝色光bl的光轴成45
°
的角度。第1分色镜21对蓝色光
bl进行反射，并且使来自第2分色镜22的荧光yl透过，从而将对蓝色光bl和荧光yl进行合成而得到的白色光(合成光)wl向+x侧射出。
65.如上所述，本实施方式的光源装置2具有：电路基板11，其具有第1开口部h1；第1发光元件12a，其与电路基板11电连接，射出蓝色光bl；以及蒸气室15，其设置于电路基板11的反面11b，第1发光元件12a设置于在第1开口部h1内露出的蒸气室15。另外，本实施方式的投影仪1还具有：第2发光元件12b，其与电路基板11电连接，射出激励光；以及波长转换元件14，其配置于第2发光元件12b的光射出面12b1，第2发光元件12b设置于在第2开口部h2内露出的蒸气室15。
66.根据本实施方式的光源装置2，由于第1发光元件12a和第2发光元件12b直接设置于蒸气室15，因此能够提高第1发光元件12a和第2发光元件12b的冷却效率。因此，通过提高第1发光元件12a和第2发光元件12b的发光效率，能够生成明亮的白色光wl。
67.在本实施方式的光源装置2中，蒸气室15具有受热板4、散热板5以及多个连接部件6。
68.根据该结构，能够从受热板4的受热部4a经由连接部件6向散热板5的散热部5a侧高效地传递热。由此，能够进一步提高第1发光元件12a以及第2发光元件12b的冷却效率。
69.另外，在本实施方式的蒸气室15中，受热板4和散热板5之间通过多个连接部件6连接，因此，与不设置连接部件6的情况相比，机械强度提高。因此，本实施方式的光源装置2通过具备耐久性优异的蒸气室15，从而长期维持冷却性能的可靠性优异。
70.在本实施方式的光源装置2中，在俯视受热板4中的第1发光元件12a的支承面时，多个连接部件6的一部分设置在与第1发光元件12a重叠的位置。
71.在此，第1发光元件12a的面积小，热通量高。因此，有可能在受热部4a中的第1发光元件12a的正下方产生工作流体l瞬间蒸发的干透(dry out)现象。若产生干透现象，则无法冷却第1发光元件12a。
72.与此相对，在本实施方式的情况下，即使假设产生了干透现象，也能够通过经由位于第1发光元件12a的正下方的连接部件6向散热板5侧散热来冷却第1发光元件12a。
73.另外，在本实施方式的情况下，连接部件6的一部分设置于与第2发光元件12b重叠的位置，因此在第2发光元件12b中也同样能够抑制由干透现象引起的冷却效率的降低。
74.本实施方式的投影仪1具有：光源装置2；光调制装置400r、400g、400b，其根据图像信息对来自光源装置2的光进行调制，由此形成图像光；以及投射光学装置600，其投射图像光。
75.根据本实施方式的投影仪1，由于具有通过提高第1发光元件12a和第2发光元件12b的发光效率而生成明亮的白色光wl的光源装置2，因此能够显示明亮的图像。
76.(第2实施方式)
77.接着，对第2实施方式的光源装置进行说明。本实施方式与第1实施方式的不同点在于，具备3个发光元件。在以下的说明中，对与第1实施方式共同的结构以及部件标注相同的附图标号，并省略详细说明。
78.图4是示出本实施方式的光源装置2a的概略结构的截面图。
79.如图4所示，光源装置2a具有光源部10a、光合成光学系统20、反射镜23和第3分色镜(光学元件)24。
80.本实施方式的光源部10a具有电路基板11、第1发光元件12a、第2发光元件12b、第3发光元件12c、第1聚光透镜13a、第2聚光透镜13b、第3聚光透镜13c、波长转换元件14、蒸气室15、散热部件16、第1透镜支承部件18a、第2透镜支承部件18b以及第3透镜支承部件18c。
81.本实施方式的电路基板11具有贯通正面11a以及反面11b的第1开口部h1、第2开口部h2以及第3开口部h3。第1开口部h1、第2开口部h2和第3开口部h3使蒸气室15的一部分露出。第3开口部h3与第1开口部h1及第2开口部h2同样，在俯视的状态下，例如是圆形状的开口。在本实施方式中，反射膜7也设置于在电路基板11的第3开口部h3内露出的受热部4a上。此外，反射膜7可以根据需要而省略，也可以设置于在第1开口部h1、第2开口部h2以及第3开口部h3内露出的任意1个以上的区域(受热部4a)。
82.第3发光元件12c设置于在第3开口部h3内露出的蒸气室15。第3发光元件12c经由未图示的支承部件设置于蒸气室15。此外，第3发光元件12c的端子部(省略图示)经由金属线17与电路基板11的导电层111电连接。在本实施方式中，多个连接部件6的一部分设置在与第3发光元件12c也重叠的位置。
83.第3发光元件12c是激光光源，具有射出激光的光射出面12c1。第3发光元件12c射出具有与蓝色波段(第1波段)不同的短波段(第2波段)的辅助激励光(第3光)e1。辅助激励光e1是比蓝色波段短的波段的光，例如是峰值波长比455nm小的光。
84.从第3发光元件12c射出的辅助激励光e1入射到第3聚光透镜13c。第3聚光透镜13c是拾取辅助激励光e1并使其平行化的凸透镜。第3聚光透镜13c经由第3透镜支承部件18c安装于电路基板11。第3透镜支承部件18c是平面形状为环状的部件，保持第3聚光透镜13c的底部。在本实施方式的情况下，第3发光元件12c收纳于由第3聚光透镜13c、第3透镜支承部件18c、电路基板11、蒸气室15划分出的空间。此外，也可以通过在第3发光元件12c的收纳空间填充具有透光性的树脂材料来进行密封。
85.根据这样的结构，本实施方式的光源部10a射出蓝色光bl、荧光yl和辅助激励光e1。从光源部10a射出的辅助激励光e1入射到反射镜23。反射镜23以与光源部10的第3聚光透镜13c对置的方式配置。反射镜23以相对于从第3聚光透镜13c射出的辅助激励光e1的光轴成45
°
的角度的方式配置。反射镜23将辅助激励光e1向x轴方向的一侧(+x侧)反射。
86.被反射镜23反射的辅助激励光e1入射到第3分色镜24。第3分色镜24具有反射蓝色波段(第1波段)或短波段(第2波段)的光并透射黄色波段(第3波段)的光的光学特性。
87.在本实施方式的情况下，第3分色镜24配置于光合成光学系统20的第2分色镜22与光源部10的第2聚光透镜13b之间。具体而言，第3分色镜24以与第2聚光透镜13b对置的方式配置。第3分色镜24配置成相对于从第2聚光透镜13b射出的荧光yl的光轴成45
°
的角度。第3分色镜24将辅助激励光e1向光源部10a侧(-z侧)反射，使荧光yl向第2分色镜22侧(+z侧)透过。
88.由第3分色镜24反射后的辅助激励光e1经由第2聚光透镜13b会聚而入射到波长转换元件14的正面14b。辅助激励光e1从与激励光(第2光)e入射的反面(第1入射面)14a不同的正面(第2入射面)14b入射到波长转换元件14，被波长转换元件14转换为荧光(波长转换光)yl。
89.在本实施方式的情况下，波长转换元件14从反面14a和正面14b双方入射激励光，因此，能够高效地生成荧光yl。
90.另外，在本实施方式的情况下，辅助激励光e1是比具有蓝色波段的激励光短波段的光，因此能够进一步提高波长转换元件14中的荧光转换效率。因此，本实施方式的波长转换元件14能够生成明亮的荧光yl。
91.本实施方式的光源部10a射出包含蓝色光bl和荧光yl的光。从光源部10a射出的光中的蓝色光bl被光合成光学系统20的第1分色镜21反射，从光源部10a射出的光中的荧光yl透过第3分色镜24，被第2分色镜22反射而在第1分色镜21中与蓝色光bl合成，由此生成白色光wl。
92.如上所述，根据本实施方式的光源装置2a，由于第1发光元件12a、第2发光元件12b以及第3发光元件12c直接设置于蒸气室15，因此能够提高第1发光元件12a、第2发光元件12b以及第3发光元件12c的冷却效率。另外，在本实施方式的情况下，能够使用从第3发光元件12c射出的辅助激励光e1来提高荧光yl的转换效率。
93.因此，根据本实施方式的光源装置2a，能够生成更明亮的白色光wl。
94.(第3实施方式)
95.接着，对第3实施方式的光源装置进行说明。本实施方式与第1实施方式的不同点在于，具备3个发光元件。在以下的说明中，对与第1实施方式共同的结构以及部件标注相同的附图标号，并省略详细说明。
96.图5是示出本实施方式的光源装置2b的概略结构的截面图。
97.如图5所示，光源装置2b具有光源部10b、光合成光学系统20和反射镜25。
98.本实施方式的光源部10b具有电路基板11、第1发光元件12a、第2发光元件12b、第3发光元件112c、第1聚光透镜13a、第2聚光透镜13b、第3聚光透镜13c、波长转换元件14、蒸气室15、散热部件16、第1透镜支承部件18a、第2透镜支承部件18b以及第3透镜支承部件18c。
99.本实施方式的第3发光元件112c相对于第2实施方式的第3发光元件12c射出不同波段的光。具体而言，本实施方式的第3发光元件112c射出具有与蓝色波段(第1波段)和短波段(第2波段)不同的红色波段(第4波段)的红色光(第3光)rl。红色光rl例如是具有640nm～770nm的波段的光。
100.本实施方式的光源部10b射出蓝色光bl、荧光yl和红色光rl。从光源部10b射出的红色光rl入射到反射镜25。反射镜25以与光源部10的第3聚光透镜13c对置的方式配置。反射镜25以相对于从第3聚光透镜13c射出的红色光rl的光轴成45
°
的角度的方式配置。反射镜25将红色光rl向x轴方向的一侧(+x侧)反射。
101.被反射镜25反射的红色光rl入射到第2分色镜22。在本实施方式中，第2分色镜22具有使红色光rl透过并反射荧光yl的光学特性。本实施方式的光合成光学系统20在第2分色镜22中使红色光rl和荧光yl向x轴方向的一侧(+x侧)透过，并且将蓝色光bl向x轴方向的一侧(+x侧)反射，由此对红色光rl、荧光yl和蓝色光bl进行合成，由此生成白色光wl1。
102.根据本实施方式的光源装置2b，由于第1发光元件12a、第2发光元件12b以及第3发光元件112c直接设置于蒸气室15，因此能够提高第1发光元件12a、第2发光元件12b以及第3发光元件112c的冷却效率。
103.另外，本实施方式的光源装置2b生成包含从第3发光元件112c射出的红色光rl的白色光wl1，因此能够弥补从第1实施方式的光源装置2射出的白色光wl中的红色成分的不足的量。即，本实施方式的光源装置2b能够生成提高了红色的再现性的白色光wl1。
104.因此，本实施方式的光源装置2b生成颜色再现性高的白色光wl1，因此根据使用了本实施方式的光源装置2b的投影仪，能够通过扩大色域来显示品质更高的图像。
105.(第4实施方式)
106.接着，对第4实施方式的光源装置进行说明。本实施方式与第1实施方式的不同点在于，具备4个发光元件。在以下的说明中，对与第1实施方式共同的结构以及部件标注相同的附图标号，并省略详细说明。
107.图6是示出本实施方式的光源装置2c的概略结构的截面图。
108.如图6所示，光源装置2c具有光源部10c、光合成光学系统20、反射镜23、第3分色镜(光学元件)24和反射镜25。即，本实施方式的光源装置2c具有组合第2实施方式的光源装置2a和第3实施方式的光源装置2b的结构而成的结构。
109.本实施方式的光源部10c具有电路基板11、第1发光元件12a、第2发光元件12b、第3发光元件12c、第4发光元件12d、第1聚光透镜13a、第2聚光透镜13b、第3聚光透镜13c、第4聚光透镜13d、波长转换元件14、蒸气室15、散热部件16、第1透镜支承部件18a、第2透镜支承部件18b、第3透镜支承部件18c以及第4透镜支承部件18d。
110.本实施方式的电路基板11具有贯通正面11a以及反面11b的第1开口部h1、第2开口部h2、第3开口部h3以及第4开口部h4。第1开口部h1、第2开口部h2、第3开口部h3和第4开口部h4使蒸气室15的一部分露出。第4开口部h4与第1开口部h1、第2开口部h2及第3开口部h3同样，在俯视的状态下，例如是圆形状的开口。在本实施方式中，反射膜7也设置于在电路基板11的第4开口部h4内露出的受热部4a上。此外，反射膜7可以根据需要省略，也可以设置于在第1开口部h1、第2开口部h2、第3开口部h3以及第4开口部h4内露出的任意1个以上的区域(受热部4a)。
111.第4发光元件12d是激光光源，具有射出激光的光射出面12d1。第4发光元件12d设置于在第4开口部h4内露出的蒸气室15上。第4发光元件12d经由未图示的支承部件设置在蒸气室15上。此外，第4发光元件12d的端子部(省略图示)经由金属线17与电路基板11的导电层111电连接。在本实施方式中，多个连接部件6的一部分设置在与第4发光元件12d也重叠的位置。
112.第4发光元件12d射出具有与蓝色波段(第1波段)和短波段(第2波段)不同的红色波段(第4波段)的红色光(第4光)rl1。
113.本实施方式的光源部10c射出蓝色光bl、荧光yl、辅助激励光e1和红色光rl1。从光源部10c射出的辅助激励光e1被用于荧光yl的生成。从光源部10c射出的红色光rl1被反射镜25反射而入射到第2分色镜22。在本实施方式中，第2分色镜22具有使红色光rl1透过并反射荧光yl的光学特性。
114.本实施方式的光源装置2c通过在光合成光学系统20中合成红色光rl1、荧光yl和蓝色光bl而生成白色光wl2。
115.根据本实施方式的光源装置2c，由于第1发光元件12a、第2发光元件12b、第3发光元件12c以及第4发光元件12d直接设置于蒸气室15，因此能够提高第1发光元件12a、第2发光元件12b、第3发光元件12c以及第4发光元件12d的冷却效率。
116.另外，本实施方式的光源装置2c通过使用从第4发光元件12d射出的红色光rl1，能够生成提高了红色的再现性的白色光wl2。
117.另外，本实施方式的光源装置2c能够使用从第3发光元件12c射出的辅助激励光e1来提高荧光yl的转换效率。
118.因此，本实施方式的光源装置2c生成颜色再现性高、明亮的白色光wl2，因此根据使用了本实施方式的光源装置2c的投影仪，能够通过扩大色域来显示更明亮且高品质的图像。
119.(第5实施方式)
120.接着，对第5实施方式的光源装置进行说明。本实施方式与第1实施方式的不同之处在于，具备3个发光元件这一点和蒸气室的形状不同这一点。在以下的说明中，对与第1实施方式共同的结构以及部件标注相同的附图标号，并省略详细说明。
121.图7是示出本实施方式的光源装置2d的概略结构的截面图。
122.如图7所示，光源装置2d具有光源部10d和光合成光学系统20。本实施方式的光源装置2d相当于第3实施方式的光源装置2b的变形例。
123.本实施方式的光源部10d具有电路基板11d、第1发光元件12a、第2发光元件12b、第3发光元件112c、第1聚光透镜13a、第2聚光透镜13b、第3聚光透镜13c、波长转换元件14、蒸气室115、散热部件16、第1透镜支承部件18a、第2透镜支承部件18b以及第3透镜支承部件18c。
124.本实施方式的蒸气室115具有大致l字状的截面形状。具体而言，蒸气室115具有：第1延伸部115a，其沿x轴方向(第1方向)延伸，设置有第1发光元件12a和第2发光元件112b；以及第2延伸部115b，其从第1延伸部115a的一端侧(-x侧的端部)沿与x轴方向交叉的z轴方向(第2方向)延伸，设置有第3发光元件112c。
125.本实施方式的电路基板11d包括：第1部分11d1，其设置于蒸气室115的第1延伸部115a；以及第2部分11d2，其设置于蒸气室115的第2延伸部115b。在第1部分11d1形成有第1开口部h1和第2开口部h2，在第2部分11d2形成有第3开口部h3。第1发光元件12a和第2发光元件12b分别设置于在第1开口部h1和第2开口部h2内露出的电路基板11d(第1部分11d1)上，第3发光元件12c设置于在第3开口部h3内露出的电路基板11d(第2部分11d2)上。
126.在本实施方式中，第3发光元件112c、第2分色镜22以及第1分色镜21在x轴方向上排列配置。在本实施方式的情况下，从第3发光元件112c射出的红色光rl在第2分色镜22中与荧光yl合成而入射到第1分色镜21。荧光yl和红色光rl在第1分色镜21中与蓝色光bl合成，从而向x轴方向射出白色光wl1。
127.本实施方式的散热部件16分别设置于蒸气室115的第1延伸部115a和第2延伸部115b的散热部5a。
128.根据本实施方式的光源装置2d，通过将蒸气室115设为l字状的截面形状，即使在设置3个发光元件的情况下，也能够使光源装置2d的x轴方向的尺寸小型化。另外，相对于第3实施方式的光源装置2b，能够省略用于反射红色光rl的反射镜25，因此能够削减部件数量。
129.(第6实施方式)
130.接着，对第6实施方式的光源装置进行说明。本实施方式与第1实施方式的不同之处在于，具备3个发光元件这一点和蒸气室的形状不同这一点。在以下的说明中，对与第1实施方式共同的结构以及部件标注相同的附图标号，并省略详细说明。
131.图8是示出本实施方式的光源装置2e的概略结构的截面图。
132.如图8所示，光源装置2e具备光源部10e和第4分色镜(光学元件)26。本实施方式的光源装置2e相当于第2实施方式的光源装置2a的变形例。
133.本实施方式的光源部10e具有电路基板11e、第1发光元件12a、第2发光元件12b、第3发光元件12c、第1聚光透镜13a、第2聚光透镜13b、第3聚光透镜13c、波长转换元件14、蒸气室215、散热部件16、第1透镜支承部件18a、第2透镜支承部件18b以及第3透镜支承部件18c。
134.本实施方式的蒸气室215具有大致u字状的截面形状。具体而言，蒸气室215具有：第1延伸部215a，其在x轴方向(第1方向)上延伸，设置有第1发光元件12a；第2延伸部215b，其与第1延伸部215a对置配置，在x轴方向上延伸，设置有第3发光元件12c；以及第3延伸部215c，其与第1延伸部115a和第2延伸部215b的一端侧(-x侧的端部)连接，设置有第2发光元件12b。
135.本实施方式的电路基板11e包括：第1部分11e1，其设置于蒸气室215的第1延伸部215a；第2部分11e2，其设置于蒸气室215的第2延伸部215b；以及第3部分11e3，其设置于蒸气室215的第3延伸部215c。
136.在第1部分11e1形成有第1开口部h1，在第2部分11e2形成有第3开口部h3，在第3部分11e3形成有第2开口部h2。
137.第1发光元件12a设置于在第1开口部h1内露出的电路基板11e(第1部分11e1)上，第2发光元件12b设置于在第2开口部h2内露出的电路基板11e(第3部分11e3)上，第3发光元件12c设置于在第3开口部h3内露出的电路基板11e(第2部分11e2)上。
138.在本实施方式中，第1发光元件12a、第2发光元件12b以及第3发光元件12c以彼此的光轴正交的方式配置，第4分色镜26以与第1发光元件12a、第2发光元件12b以及第3发光元件12c的各光轴成45
°
的角度的方式配置。
139.第4分色镜26具有反射蓝色波段和短波段的光并透射黄色波段的光的光学特性。在本实施方式中，第4分色镜26使来自波长转换元件14的荧光yl透过并且反射来自第1发光元件12a的蓝色光bl，从而将合成了蓝色光bl和荧光yl的白色光wl向x轴方向射出。另外，第4分色镜26使从第3发光元件12c射出的辅助激励光e1反射而入射到波长转换元件14。
140.本实施方式的散热部件16分别设置于蒸气室215的第1延伸部215a、第2延伸部215b以及第3延伸部215c的散热部5a。
141.根据本实施方式的光源装置2e，通过将蒸气室215设为u字状的截面形状，即使在设置3个发光元件的情况下，也能够使光源装置2e的x轴方向和z轴方向的尺寸小型化。另外，相对于第2实施方式的光源装置2a，能够省略用于使辅助激励光e1入射到波长转换元件14的反射镜23、第3分色镜24，并且能够省略1个分色镜，因此能够大幅削减部件数量。
142.另外，在本实施方式中，也可以调换第1发光元件12a和第3发光元件12c的位置。在该情况下，第4分色镜26设置为绕y轴旋转90度的朝向即可。
143.(第7实施方式)
144.接着，对第7实施方式的光源装置进行说明。本实施方式与第1实施方式的不同之处在于，具备3个发光元件这一点和蒸气室的形状不同这一点。在以下的说明中，对与第1实施方式共同的结构以及部件标注相同的附图标号，并省略详细说明。
145.图9是示出本实施方式的光源装置2f的概略结构的截面图。
146.如图9所示，光源装置2f具有光源部10f、光合成光学系统20和第3分色镜(光学元件)24。本实施方式的光源装置2f相当于第5实施方式的光源装置2d的变形例。
147.本实施方式的光源部10f具有电路基板11d、第1发光元件12a、第2发光元件12b、第3发光元件12c、第1聚光透镜13a、第2聚光透镜13b、第3聚光透镜13c、波长转换元件14、蒸气室115、散热部件16、第1透镜支承部件18a、第2透镜支承部件18b以及第3透镜支承部件18c。
148.在本实施方式的蒸气室115中，第3发光元件12c设置于第2延伸部115b。
149.在本实施方式的光源装置2e中，第3发光元件12c和第3分色镜24在x轴方向上排列配置。另外，第2发光元件12b、波长转换元件14、第3分色镜24以及第2分色镜22在z轴方向上排列配置。另外，第1发光元件12a和第1分色镜21在z轴方向上排列配置。
150.根据本实施方式的光源装置2f，通过将蒸气室115设为l字状的截面形状，能够使光源装置2f的x轴方向的尺寸小型化。另外，相对于第2实施方式的光源装置2a，能够省略用于反射辅助激励光e1的反射镜23，因此能够削减部件数量。
151.以上，对本发明所涉及的实施方式进行了说明，但本发明的方式并不限定于上述方式，在不脱离发明的主旨的范围内能够适当变更。
152.例如，在上述实施方式中，列举了作为热扩散元件使用蒸气室的情况为例，但作为热扩散元件也可以使用石墨片。
153.在第1实施方式中，列举了第2发光元件12b射出与第1发光元件12a相同的蓝色波段的激励光的情况为例，但第2发光元件12b也可以采用射出与第1发光元件12a不同的短波段的辅助激励光的结构。
154.在第2实施方式中，列举了第3发光元件12c射出比蓝色波段短的波段的辅助激励光e1的情况为例，但也可以射出与蓝色光bl相同的蓝色波段的光，使其入射到波长转换元件14。
155.另外，在上述实施方式中，作为入射到波长转换元件14的激励光，也可以使具有比蓝色波段短的波段的光入射。
156.另外，在第4实施方式中，也可以构成为将从第4发光元件12d射出的光代替红色光rl而设为与蓝色光bl、辅助激励光e1相同波段的光。
157.本发明的方式的光源装置也可以具有以下的结构。
158.本发明的一个方式的光源装置具有：电路基板，其具有第1面和与第1面相反地设置的第2面，具有贯通第1面和第2面的第1开口部；第1发光元件，其与电路基板电连接，射出具有第1波段的第1光；以及热扩散元件，其设置于电路基板的第2面，第1发光元件设置于在第1开口部内露出的热扩散元件。
159.在本发明的一个方式的光源装置中，也可以构成为，还具有：第2发光元件，其与电路基板电连接，射出具有第1波段或与第1波段不同的第2波段的第2光；以及波长转换元件，其配置于第2发光元件的光射出面，将第2光转换为具有与第1波段和第2波段不同的第3波段的波长转换光，电路基板还具有贯通第1面和第2面的第2开口部，第2发光元件设置于在第2开口部内露出的热扩散元件。
160.也可以构成为，还具备第3发光元件，其与电路基板电连接，射出具有第1波段、第2波段、或者与第1波段及第2波段不同的第4波段中的任意波段的第3光，电路基板还具有贯通第1面和第2面的第3开口部，第3发光元件设置于在第3开口部内露出的热扩散元件。
161.在本发明的一个方式的光源装置中，也可以构成为，还具有光学元件，该光学元件通过对从第3发光元件射出的具有第1波段或第2波段的第3光进行反射而使其入射到波长转换元件，使从波长转换元件射出的波长转换光透过，第3光从与波长转换元件的供第2光入射的第1入射面不同的波长转换元件的第2入射面入射到波长转换元件，第3光被波长转换元件转换为波长转换光。
162.在本发明的一个方式的光源装置中，也可以构成为，该光源装置还具有第4发光元件，该第4发光元件与电路基板电连接，射出具有第1波段、第2波段和第4波段中的任意波段的第4光，电路基板还具有贯通第1面和第2面的第4开口部，第4发光元件设置于在第4开口部内露出的热扩散元件。
163.在本发明的一个方式的光源装置中，也可以构成为，第1发光元件射出的第1光是具有第1波段的光，第2发光元件射出的第2光是具有第1波段的光，第3发光元件射出的第3光是具有第2波段的光，第4发光元件射出的第4光是具有第4波段的光。
164.在本发明的一个方式的光源装置中，也可以构成为，热扩散元件具有在第1开口部、第2开口部、第3开口部以及第4开口部的内部露出的多个区域，在多个区域中的至少任一个区域设置有反射膜。
165.在本发明的一个方式的光源装置中，也可以构成为，该光源装置还具有光合成光学系统，该光合成光学系统对从第1发光元件射出的第1光和从波长转换元件射出的波长转换光进行合成，热扩散元件具有：第1延伸部，其沿第1方向延伸，设置有第1发光元件和第2发光元件；以及第2延伸部，其从第1延伸部沿与第1方向交叉的第2方向延伸，设置有第3发光元件，光合成光学系统将至少对第1光和波长转换光进行合成而得到的合成光向第1方向或第2方向射出。
166.在本发明的一个方式的光源装置中，也可以构成为，热扩散元件具有：第1延伸部，其在第1方向上延伸，设置有第1发光元件和第3发光元件中的一方；第2延伸部，其与第1延伸部对置地配置，在第1方向上延伸，设置有第1发光元件和第3发光元件中的另一方；以及第3延伸部，其与第1延伸部的所述第1方向的端部和第2延伸部的所述第1方向的端部连接，设置有第2发光元件，光学元件使波长转换光透过并且反射第1光，从而将合成了第1光和波长转换光的合成光向第1方向射出。
167.在本发明的一个方式的光源装置中，也可以构成为，热扩散元件是蒸气室。
168.在本发明的一个方式的光源装置中，也可以构成为，蒸气室具有：受热板，其支承第1发光元件；散热板，其设置于受热板的与第1发光元件相反的一侧；以及多个连接部件，它们将受热板与散热板热连接。
169.在本发明的一个方式的光源装置中，也可以构成为，在俯视受热板中的第1发光元件的支承面时，多个连接部件的一部分设置于与第1发光元件重叠的位置。
170.本发明的方式的投影仪也可以具有以下的结构。
171.本发明的一个方式的投影仪具有：上述方式的光源装置；光调制装置，其根据图像信息对来自光源装置的光进行调制，由此形成图像光；以及投射光学装置，其投射图像光。

技术特征：
1.一种光源装置，其特征在于，所述光源装置具备：电路基板，其具有第1面和与所述第1面相反地设置的第2面，并具有贯通所述第1面和所述第2面的第1开口部；第1发光元件，其与所述电路基板电连接，射出具有第1波段的第1光；以及热扩散元件，其设置于所述电路基板的所述第2面，所述第1发光元件设置于在所述第1开口部内露出的所述热扩散元件。2.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，所述光源装置还具备：第2发光元件，其与所述电路基板电连接，射出具有所述第1波段或与所述第1波段不同的第2波段的第2光；以及波长转换元件，其配置于所述第2发光元件的光射出面，将所述第2光转换为具有与所述第1波段和所述第2波段不同的第3波段的波长转换光，所述电路基板还具有贯通所述第1面和所述第2面的第2开口部，所述第2发光元件设置于在所述第2开口部内露出的所述热扩散元件。3.根据权利要求2所述的光源装置，其特征在于，所述光源装置还具有第3发光元件，所述第3发光元件与所述电路基板电连接，射出具有所述第1波段、所述第2波段、或者与所述第1波段和所述第2波段不同的第4波段中的任意波段的第3光，所述电路基板还具有贯通所述第1面和所述第2面的第3开口部，所述第3发光元件设置于在所述第3开口部内露出的所述热扩散元件。4.根据权利要求3所述的光源装置，其特征在于，所述光源装置还具有光学元件，所述光学元件通过对从所述第3发光元件射出的具有所述第1波段或所述第2波段的所述第3光进行反射而使其入射到所述波长转换元件，使从所述波长转换元件射出的所述波长转换光透过，所述第3光从与所述波长转换元件的供所述第2光入射的第1入射面不同的所述波长转换元件的第2入射面入射到所述波长转换元件，所述第3光被所述波长转换元件转换为所述波长转换光。5.根据权利要求4所述的光源装置，其特征在于，所述光源装置还具有第4发光元件，所述第4发光元件与所述电路基板电连接，射出具有所述第1波段、所述第2波段和所述第4波段中的任意波段的第4光，所述电路基板还具有贯通所述第1面和所述第2面的第4开口部，所述第4发光元件设置于在所述第4开口部内露出的所述热扩散元件。6.根据权利要求5所述的光源装置，其特征在于，所述第1发光元件射出的所述第1光是具有所述第1波段的光，所述第2发光元件射出的所述第2光是具有所述第1波段的光，所述第3发光元件射出的所述第3光是具有所述第2波段的光，所述第4发光元件射出的所述第4光是具有所述第4波段的光。7.根据权利要求5或6所述的光源装置，其特征在于，所述热扩散元件具有在所述第1开口部、所述第2开口部、所述第3开口部以及所述第4
开口部各自的内部露出的多个区域，在所述多个区域中的至少任意一个区域设置有反射膜。8.根据权利要求3至6中的任意一项所述的光源装置，其特征在于，所述光源装置还具有光合成光学系统，所述光合成光学系统对从所述第1发光元件射出的所述第1光和从所述波长转换元件射出的所述波长转换光进行合成，所述热扩散元件具有：第1延伸部，其在第1方向上延伸，设置有所述第1发光元件和所述第2发光元件；以及第2延伸部，其从所述第1延伸部在与所述第1方向交叉的第2方向上延伸，设置有所述第3发光元件，所述光合成光学系统将至少对所述第1光和所述波长转换光进行合成而得到的合成光向所述第1方向或所述第2方向射出。9.根据权利要求4至6中的任意一项所述的光源装置，其特征在于，所述热扩散元件具有：第1延伸部，其在第1方向上延伸，设置有所述第1发光元件和所述第3发光元件中的一方；第2延伸部，其与所述第1延伸部对置地配置，在所述第1方向上延伸，设置有所述第1发光元件和所述第3发光元件中的另一方；以及第3延伸部，其与所述第1延伸部的所述第1方向的端部和所述第2延伸部的所述第1方向的端部连接，设置有所述第2发光元件，所述光学元件通过使所述波长转换光透过并且反射所述第1光，将对所述第1光和所述波长转换光进行合成而得到的合成光向所述第1方向射出。10.根据权利要求1至6中的任意一项所述的光源装置，其特征在于，所述热扩散元件是蒸气室。11.根据权利要求10所述的光源装置，其特征在于，所述蒸气室具有：受热板，其支承所述第1发光元件；散热板，其设置于所述受热板的与所述第1发光元件相反的一侧；以及多个连接部件，它们将所述受热板与所述散热板热连接。12.根据权利要求11所述的光源装置，其特征在于，在俯视所述受热板中的所述第1发光元件的支承面时，所述多个连接部件的一部分设置在与所述第1发光元件重叠的位置。13.一种投影仪，其特征在于，所述投影仪具有：权利要求1至12中的任意一项所述的光源装置；光调制装置，其通过根据图像信息对来自所述光源装置的光进行调制，形成图像光；以及投射光学装置，其投射所述图像光。

技术总结
本发明提供光源装置以及投影仪，能够高效地冷却发光元件。本发明的光源装置具有：电路基板，其具有第1面和与第1面相反地设置的第2面，具有贯通第1面和第2面的第1开口部；第1发光元件，其与电路基板电连接，射出具有第1波段的第1光；以及热扩散元件，其设置于电路基板的第2面，第1发光元件设置于在第1开口部内露出的热扩散元件。的热扩散元件。的热扩散元件。


技术研发人员：门谷典和
受保护的技术使用者：精工爱普生株式会社
技术研发日：2023.01.20
技术公布日：2023/8/1