JP2023018335A - Light source device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光源装置に関する。 The present invention relates to a light source device.
ディスプレイ又はスクリーン等に画像を表示するための光源装置として、空気中に出射された赤色光、緑色光及び青色光を合波して出力する三色光光源が知られている(例えば、特許文献1参照)。このような光源装置は、相互に異なる波長帯の光を出力する複数の発光素子、各発光素子を駆動するための駆動回路及び各発光素子からの光を結合する結合素子を有する。
As a light source device for displaying an image on a display, screen, or the like, a three-color light source that multiplexes and outputs red light, green light, and blue light emitted into the air is known (for example,
このような光源装置においては、複数の発光素子から出射される光の強度を制御するために、各発光素子に対応する受光素子を設け、各発光素子からの光の強度を検出することが一般的になされている。しかしながら、各受光素子が他の発光素子からの光を受光することにより、各発光素子の発光強度を正確に検出できなくなるという問題があった。他方で、各受光素子が他の発光素子からの光を受光しないように遮光壁を設けた場合、装置の製造コストが増加するという問題があった。 In such a light source device, in order to control the intensity of light emitted from a plurality of light emitting elements, it is common to provide a light receiving element corresponding to each light emitting element and detect the intensity of light from each light emitting element. It is done purposefully. However, since each light receiving element receives light from another light emitting element, there is a problem that the light emission intensity of each light emitting element cannot be accurately detected. On the other hand, if a light-shielding wall is provided so that each light-receiving element does not receive light from other light-emitting elements, there is a problem that the manufacturing cost of the device increases.
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、安価な構成により、複数の発光素子からの光の強度を正確に検出することを可能とする光源装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a light source device capable of accurately detecting the intensity of light emitted from a plurality of light emitting elements with an inexpensive structure. and
本発明に係る光源装置は、所定方向に延伸する平板状の基板と、基板に配置され、所定方向に光を出射する複数の発光素子と、複数の発光素子からの光をそれぞれ透過させる複数の光学部材と、複数の光学部材をそれぞれ支持する複数の支持部材と、基板に配置され、複数の発光素子からの光を受光して、受光した光の強度に応じた電流を出力する複数の受光素子と、を有し、複数の支持部材の下面には、所定方向に延伸する溝部が形成され、複数の受光素子は、少なくとも一部が各支持部材の溝部に収容されるように配置される、ことを特徴とする。 A light source device according to the present invention comprises a flat substrate extending in a predetermined direction, a plurality of light emitting elements arranged on the substrate and emitting light in a predetermined direction, and a plurality of light emitting elements transmitting light from the plurality of light emitting elements. An optical member, a plurality of support members that respectively support the plurality of optical members, and a plurality of light receivers arranged on a substrate for receiving light from the plurality of light emitting elements and outputting a current corresponding to the intensity of the received light. grooves extending in a predetermined direction are formed on the lower surfaces of the plurality of support members, and the plurality of light receiving elements are arranged so that at least a portion of the plurality of light receiving elements is accommodated in the grooves of the support members. , characterized in that
また、本発明に係る光源装置において、複数の受光素子は、各受光素子を収容する支持部材が支持する光学部材に対向するように配置される、ことが好ましい。 Moreover, in the light source device according to the present invention, it is preferable that the plurality of light receiving elements are arranged so as to face the optical member supported by the supporting member that accommodates each light receiving element.
また、本発明に係る光源装置において、複数の光学部材の発光素子に対向する面は、発光素子からの光を受光素子に向けて反射させるように、下方に傾斜して形成される、ことが好ましい。 Further, in the light source device according to the present invention, the surfaces of the plurality of optical members facing the light-emitting elements may be inclined downward so as to reflect the light from the light-emitting elements toward the light-receiving elements. preferable.
また、本発明に係る光源装置において、複数の光学部材は、各支持部材に所定方向に形成された貫通孔の内部に収容されることにより支持され、複数の受光素子は、貫通孔の壁面と対向するように配置される、ことが好ましい。 Further, in the light source device according to the present invention, the plurality of optical members are supported by being housed inside through holes formed in each supporting member in a predetermined direction, and the plurality of light receiving elements are arranged between the wall surfaces of the through holes. Preferably, they are arranged to face each other.
また、本発明に係る光源装置において、複数の支持部材のそれぞれは、複数の発光素子のうち、支持部材に対向する発光素子とは異なる発光素子のうちの少なくとも一つの発光素子から支持部材に収容される受光素子に向かう光を遮光する、ことが好ましい。 Further, in the light source device according to the present invention, each of the plurality of supporting members is accommodated in the supporting member from at least one light emitting element among the plurality of light emitting elements that is different from the light emitting element facing the supporting member. It is preferable to block the light directed to the light receiving element.
また、本発明に係る光源装置は、各光学部材を透過した各発光素子からの光を結合して出射する結合素子をさらに有する、ことが好ましい。 Moreover, it is preferable that the light source device according to the present invention further includes a coupling element that couples and emits light from each light emitting element that has passed through each optical member.
また、本発明に係る光源装置は、基板の上面に配置される導電性の配線パターンをさらに有し、複数の受光素子は、一部のみが各支持部材の溝部に収容されるように配置されるとともに、それぞれ複数のボンディングワイヤを介して配線パターンと電気的に接続され、複数のボンディングワイヤの一端は、各受光素子の上面の、溝部に収容されない部分に接合される、ことが好ましい。 In addition, the light source device according to the present invention further has a conductive wiring pattern arranged on the upper surface of the substrate, and the plurality of light receiving elements are arranged so that only some of them are accommodated in the grooves of the support members. In addition, it is preferable that each light receiving element is electrically connected to the wiring pattern via a plurality of bonding wires, and one end of the plurality of bonding wires is bonded to a portion of the upper surface of each light receiving element that is not accommodated in the groove.
本発明に係る光源装置は、安価な構成により、複数の発光素子からの光の強度を正確に検出することを可能とする。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The light source device according to the present invention enables accurate detection of the intensity of light emitted from a plurality of light emitting elements with an inexpensive configuration.
以下、図面を参照しつつ、本発明の様々な実施形態について説明する。本発明の技術的範囲はそれらの実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明及びその均等物に及ぶ点に留意されたい。 Various embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. It should be noted that the scope of the present invention is not limited to those embodiments, but rather extends to the invention recited in the claims and equivalents thereof.
図1は本発明の実施形態に係る光源装置1の斜視図であり、図2は筐体を取り除いた状態の光源装置1の斜視図である。図3は筐体を取り除いた状態の光源装置1の平面図であり、図4は、光源装置1の配線について説明するための、筐体、結合素子、各光学部材及び各支持部材を取り除いた状態の光源装置1の平面図である。なお、以降では、図1の矢印D1で示される方向を第1方向と称し、第1方向と直交する、矢印D2で示される方向を第2方向と称することがある。また、第1方向は所定方向の一例である。光源装置1は、第1基板11、第2基板12、配線パターン13、第1光学系14、第2光学系15、第3光学系16、結合素子17、温度センサ18及び筐体19を有する。
FIG. 1 is a perspective view of a
第1基板11及び第2基板12は、窒化アルミ又は酸化アルミ等の、剛性及び放熱性の高いセラミック材料により、第1方向に延伸する矩形の平板状に形成される。第2基板12は、第1基板11よりも小さい平面形状を有し、第1基板11の上面に接合される。第1基板11の上面には、第2基板12を囲むように、筐体19を接合するための接着部材111が配置される。接着部材111は、例えば金錫である。なお、第1基板11と第2基板12は一体であってもよい。また、第2基板12の外周が第1基板11の外周と重なる位置まで延伸されてもよい。
The
配線パターン13は、金、銅又はアルミニウム等の導電性の金属により形成され、第2基板12の上面に配置される。配線パターン13は、相互に離間して且つ絶縁される第1配線131a、第2配線131b、第3配線131c、第4配線131d、第5配線132a、第6配線132b、第7配線132c、第8配線132d、第9配線133a、第10配線133b、第11配線133c、第12配線133d、第13配線134a及び第14配線134bを有する。各配線は、第1基板11及び第2基板12の上下を貫通する貫通孔(図4において、破線により図示)を介して、外部の駆動回路に電気的に接続される。
The
第1光学系14、第2光学系15、第3光学系16は、それぞれ赤色光、緑色光及び青色光を結合素子17に向けて出射するための構成である。第1光学系14は、第1サブ基板141、第1発光素子142、第1保護素子143、第1受光素子144、第1光学部材145及び第1支持部材146を有する。第2光学系15は、第2サブ基板151、第2発光素子152、第2保護素子153、第2受光素子154、第2光学部材155及び第2支持部材156を有する。第3光学系16は、第3サブ基板161、第3発光素子162、第3保護素子163、第3受光素子164、第3光学部材165及び第3支持部材166を有する。
The first
第1サブ基板141、第2サブ基板151及び第3サブ基板161は、窒化アルミ又は酸化アルミ等の、剛性及び放熱性の高いセラミック材料により直方体状に形成され、第2基板12の上面に配置される。第1サブ基板141、第2サブ基板151及び第3サブ基板161は、絶縁性の樹脂により形成されてもよい。
The
第1サブ基板141の上面には、第1導電体141a、第2導電体141b及び第3導電体141cが配置される。第1導電体141aは第2導電体141bの上面に配置され、第1導電体141aと第2導電体141bとは、電気的に接続される。第2導電体141b及び第3導電体141cは相互に離間して且つ絶縁される。第1導電体141aは、第2導電体141bと第1発光素子142とを接合する導電性の接合剤であり、例えば、金錫である。
A
第2サブ基板151の上面には、第1導電体151a、第2導電体151b及び第3導電体151cが配置される。第1導電体151aは第2導電体151bの上面に配置され、第1導電体151aと第2導電体151bとは、電気的に接続される。第2導電体151b及び第3導電体151cは相互に離間して且つ絶縁される。第1導電体151aは、第2導電体151bと第2発光素子152とを接合する導電性の接合剤であり、例えば、金錫である。
A
第3サブ基板161の上面には、第1導電体161a、第2導電体161b及び第3導電体161cが配置される。第1導電体161aは第2導電体161bの上面に配置され、第1導電体161aと第2導電体161bとは、電気的に接続される。第2導電体161b及び第3導電体161cは相互に離間して且つ絶縁される。第1導電体161aは、第2導電体161bと第3発光素子162とを接合する導電性の接合剤であり、例えば、金錫である。
A
第1発光素子142は、ガリウムヒ素基板に形成され、赤色光を出射するレーザダイオードである。第1発光素子142は、下面にアノードを、上面にカソードを有する。第1発光素子142は第1サブ基板141の第1導電体141aの上面に配置される。第1発光素子142のアノードは、第1導電体141a、第2導電体141b及びボンディングワイヤを介して第1配線131aと電気的に接続される。第1発光素子142のカソードは、第3導電体141c及びボンディングワイヤを介して第2配線131bと電気的に接続される。第1発光素子142は、アノードとカソードとの間に外部の駆動回路から電流を供給されることに応じて、620nm-750nmの波長帯の赤色光を出射する。
The first
第2発光素子152は、窒化ガリウム基板に形成され、緑色光を出射するレーザダイオードである。第2発光素子152は、下面にアノードを、上面にカソードを有する。第2発光素子152は第2サブ基板151の第1導電体151aの上面に配置される。第2発光素子152のアノードは、第1導電体151a、第2導電体151b及びボンディングワイヤを介して第5配線132aと電気的に接続される。第2発光素子152のカソードは、第3導電体151c及びボンディングワイヤを介して第6配線132bと電気的に接続される。第2発光素子152は、アノードとカソードとの間に外部の駆動回路から電流を供給されることに応じて、490nm-570nmの波長帯の緑色光を出射する。
The second
第3発光素子162は、窒化ガリウム基板に形成され、青色光を出射するレーザダイオードである。第3発光素子162は、下面にアノードを、上面にカソードを有する。第3発光素子162は第3サブ基板161の第1導電体161aの上面に配置される。第3発光素子162のアノードは、第1導電体161a、第2導電体161b及びボンディングワイヤを介して第9配線133aと電気的に接続される。第3発光素子162のカソードは、第3導電体161c及びボンディングワイヤを介して第10配線133bと電気的に接続される。第3発光素子162は、アノードとカソードとの間に外部の駆動回路から電流を供給されることに応じて、440nm-495nmの波長帯の青色光を出射する。
The third
第1保護素子143、第2保護素子153及び第3保護素子163は、ツェナーダイオードである。第1保護素子143、第2保護素子153及び第3保護素子163は、上面にアノードを、下面にカソードをそれぞれ有する。第1保護素子143のアノードはボンディングワイヤを介して第2配線131bと電気的に接続され、第1保護素子143のカソードは第1配線131aと電気的に接続される。第2保護素子153のアノードはボンディングワイヤを介して第6配線132bと電気的に接続され、第2保護素子153のカソードは第5配線132aと電気的に接続される。第3保護素子163のアノードはボンディングワイヤを介して第10配線133bと電気的に接続され、第3保護素子163のカソードは第9配線133aと電気的に接続される。これにより、各保護素子は、各発光素子の保護回路を形成する。各保護素子は、バリスタでもよい。
The
第1受光素子144、第2受光素子154及び第3受光素子164は、フォトダイオードであり、上面にアノードを、下面にカソードをそれぞれ有する。第1受光素子144は、第1発光素子142と第1光学部材145との間に位置するように、第2基板12の上面に配置される。第1受光素子144のアノードはボンディングワイヤを介して第3配線131cと電気的に接続され、第1受光素子144のカソードは第4配線131dと電気的に接続される。第1受光素子144は、第1発光素子142から出射された赤色光を受光して、赤色光の強度に応じた電流を出力する。第2受光素子154は、第2発光素子152と第2光学部材155との間に位置するように、第2基板12の上面に配置される。第2受光素子154のアノードはボンディングワイヤを介して第7配線132cと電気的に接続され、第2受光素子154のカソードは第8配線132dと電気的に接続される。第2受光素子154は、第2発光素子152から出射された緑色光を受光して、緑色光の強度に応じた電流を出力する。第3受光素子164は、第3発光素子162と第3光学部材165との間に位置するように、第2基板12の上面に配置される。第3受光素子164のアノードはボンディングワイヤを介して第11配線133cと電気的に接続され、第3受光素子164のカソードは第12配線133dと電気的に接続される。第3受光素子164は、第3発光素子162から出射された青色光を受光して、青色光の強度に応じた電流を出力する。
The first light-receiving
各受光素子から出力された電流は、配線パターン13を介して外部の駆動回路に供給される。駆動回路は、第1発光素子142、第2発光素子152及び第3発光素子162が出射する光の強度が一定になるように、各受光素子から供給された電流の大きさに基づいて各発光素子に供給する電流の大きさを制御する。
A current output from each light-receiving element is supplied to an external drive circuit via the
第1光学部材145、第2光学部材155及び第3光学部材165は、第1発光素子142、第2発光素子152及び第3発光素子162からの光を集束させて透過させる平凸形のコリメータレンズである。各光学部材は、平凸形以外のコリメータレンズでもよく、複数のレンズから構成されていてもよい。
The first
第1支持部材146、第2支持部材156及び第3支持部材166は、絶縁性の樹脂等により形成され、第1光学部材145、第2光学部材155及び第3光学部材165をそれぞれ支持する。各光学部材は、各支持部材に第1方向に形成された円形の貫通孔の内部に収容されることにより、光軸が第1方向と平行となるように支持される。第1光学部材145は、その光軸の高さが第1発光素子142の下面の高さと一致し、かつ、その光軸が第1発光素子142の第2方向における中央部を通過するような位置に支持される。同様に、第2光学部材155は、その光軸の高さが第2発光素子152の下面の高さと一致し、かつ、その光軸が第2発光素子152の第2方向における中央部を通過するように支持される。第3光学部材165は、その光軸の高さが第3発光素子162の下面の高さと一致し、かつ、その光軸が第3発光素子162の第2方向における中央部を通過するように支持される。なお、各光学部材は透光性の樹脂により形成されてもよく、この場合は、各支持部材が各光学部材と一体になっていてもよい。
The
図1-図4に示す例では、各発光素子は、アノードが下面に位置するように配置されているため、発光層が下面の近傍に位置し、各発光素子から出射される光の多くは各発光素子の下面の近傍から出射される。したがって、各光学部材の光軸の高さが各発光素子の下面の高さと一致することにより、多くの光が結合素子17に到達するようになり、光源装置1から出射される光の強度が大きくなる。また、このとき、各発光素子が各サブ基板の上面に配置されているため、各発光素子と各光学部材との間の高さの調整が容易になる。なお、各発光素子は、発光層が上面の近傍に位置し、上面の近傍から多くの光を出射するように配置されてもよい。この場合、各光学部材は、その光軸の高さが各発光素子の上面の高さと一致するように支持されてもよい。すなわち、各光学部材は、光軸の高さが各発光素子の発光層の高さと一致するように支持される。
In the examples shown in FIGS. 1 to 4, each light-emitting element is arranged so that the anode is located on the bottom surface, so the light-emitting layer is located near the bottom surface, and most of the light emitted from each light-emitting element is The light is emitted from the vicinity of the lower surface of each light emitting element. Therefore, by matching the height of the optical axis of each optical member with the height of the lower surface of each light emitting element, a large amount of light reaches the
結合素子17は、ダイクロイックプリズムであり、図3に示すように、第1発光素子142からの赤色光L1、第2発光素子152からの緑色光L2及び第3発光素子162からの青色光L3を結合して、白色光を出射する。結合素子17は、入射する赤色光、緑色光及び青色光の進行方向と出射する白色光の進行方向とが平行になるように形成される。
The
温度センサ18は、サーミスタである。温度センサ18は、第2基板12の上面に配置され、第1基板11及び筐体19により形成される収容空間の温度変化に応じて抵抗値を変化させる。温度センサ18は、第13配線134a及び第14配線134bを介して外部の駆動回路に電気的に接続される。駆動回路は、第1発光素子142、第2発光素子152及び第3発光素子162が出射する光の強度が温度にかかわらず一定になるように、温度センサ18の抵抗値の大きさに基づいて各発光素子に供給する電流の大きさを制御する。
筐体19は、窒化アルミ又は酸化アルミ等の、剛性及び放熱性の高いセラミック材料により形成され、第1基板11の接着部材111と接合されて第2基板12及び第2基板12に配置された各部材をその内部の収容空間に収容する。筐体19の、結合素子17に対向する側面には開口部が設けられるとともに、開口部を被覆するように透光性の被覆部材191が配置される。これにより、結合素子17から出射された白色光が被覆部材191を透過して光源装置1の外部に出射される。第1基板11と第2基板12との間に段差を設けることにより、筐体19が配置しやすくなると共に、筐体19が第2基板12の上面に実装された部品に接触する可能性を低くすることができる。また、接着部材111が第2基板12の表面に到達する可能性を低くすることができる。
The
図2及び図3に示すように、第1光学系14、第2光学系15及び第3光学系16は、この順に結合素子17に近くなるように配置される。また、第1発光素子142、第2発光素子152及び第3発光素子162は、第1方向に対して傾斜した直線上に並ぶように、かつ、波長の長い光を発するものほど結合素子17に近くなるように配置される。各発光素子が第1方向に対して傾斜した直線上に並ぶように配置されることにより、各発光素子と結合素子との間の距離が相互に異なるようになる。また、各発光素子から照射された光は結合素子17に到達するまでに広がるが、一般に、その広がりの程度は波長が長い光ほど大きくなる。光源装置1において、各発光素子が波長の長い光を発するものほど結合素子17に近くなるように配置されることにより、各発光素子からの光が結合素子に到達するまでの広がりの程度が均一化され、結合素子17から一様な白色光が出射されるようになる。
As shown in FIGS. 2 and 3, the first
図5は、第1光学系14、第2光学系15及び第3光学系16の、第1方向から見たときの位置関係を説明するための、光源装置1の正面図である。図5においては、筐体19及び結合素子17の図示は省略されている。また、図5においては、各構成が透過しているものとして、各構成の奥に見える構成が破線により図示されている。図5に示すように、第1支持部材146は、第1方向から見たときに第2支持部材156と位置W1において、第2光学部材155と位置W2において、それぞれ重なるように配置される。また、第2支持部材156は、第1方向から見たときに第3支持部材166と位置W3において、第3光学部材165と位置W4において、それぞれ重なるように配置される。すなわち、複数の支持部材は、第1方向から見たときに他の支持部材及び他の支持部材が支持する光学部材と重なるように配置される。これにより、支持部材を第2方向に沿って一列に並べる場合よりも、光源装置1の第2方向の幅を小さくすることができる。
FIG. 5 is a front view of the
レーザダイオードである第1発光素子142、第2発光素子152及び第3発光素子162から出射された光の照射範囲は、通常、図5の点線Eが示すように、水平方向よりも鉛直方向において広くなる。他方で、第1光学部材145、第2光学部材155及び第3光学部材165として用いられるレンズとしては、円形のものが一般に流通している。したがって、発光素子からの光の鉛直方向の照射範囲よりも直径が大きい光学部材を選択すると、各光学部材の水平方向における両端部からは光が出射されないこととなる。この場合、各支持部材が他の支持部材が支持する光学部材の水平方向における端部と重なるように配置されたとしても、支持部材が発光素子からの光を遮光することはなく、光源装置1の発光効率が低下することはない。すなわち、支持部材が他の支持部材及び他の支持部材が支持する光学部材と重なるように配置されることにより、光源装置1は、装置の発光効率を低下させることなく装置を細くすることを可能とする。
The irradiation range of the light emitted from the first
また、図5に示す例では、第1方向から見たときに、第1光学部材145と第2光学部材155と、及び、第2光学部材155と第3光学部材165とは、それぞれ接円となり重ならないように配置されている。
In the example shown in FIG. 5, when viewed from the first direction, the first
第1サブ基板141、第2サブ基板151及び第3サブ基板161の第2方向における幅は、それぞれ第1支持部材146、第2支持部材156及び第3支持部材166の第2方向における幅と等しい。また、第1サブ基板141、第2サブ基板151及び第3サブ基板161は、第1方向から見たときに、第1支持部材146、第2支持部材156及び第3支持部材166とそれぞれ重なるように配置される。したがって、第1方向から見たときに、第1サブ基板141は位置W1において第2サブ基板151と重なるように配置され、第2サブ基板151は位置W3において第3サブ基板161と重なるように配置される。すなわち、各サブ基板は、第1方向から見たときに、他のサブ基板と重なるように配置される。これにより、光源装置1は、サブ基板の第2方向における幅を確保し、サブ基板の放熱性を低下させることなく装置を細くすることを可能とする。なお、各サブ基板の第2方向における幅は、各支持部材の第2方向における幅よりも大きくてもよい。
The widths in the second direction of the
なお、各サブ基板の第1方向における幅を大きくすることによっても、サブ基板の放熱性を向上させることが可能である。しかしながら、各発光素子は、各サブ基板の光学部材側に配置されるから、各発光素子からの熱は各サブ基板の光学部材側に遍在する。したがって、各サブ基板の第1方向における幅を大きくするよりも、第2方向における幅を大きくする方が、各発光素子からの熱に対する放熱性がより大きく向上する。 It should be noted that the heat dissipation of the sub-boards can also be improved by increasing the width of each sub-board in the first direction. However, since each light emitting element is arranged on the optical member side of each sub substrate, the heat from each light emitting element is omnipresent on the optical member side of each sub substrate. Therefore, rather than increasing the width in the first direction of each sub-substrate, increasing the width in the second direction improves the heat radiation from each light-emitting element to a greater extent.
図5に示す例では、各支持部材は他の支持部材及び他の支持部材が支持する光学部材と重なるように配置されるものとしたが、このような例に限られない。例えば、各支持部材は、他の支持部材とは重なるが、他の支持部材が支持する光学部材とは重ならないように配置されてもよい。このようにしても、装置の発光効率を低下させることなく装置を細くすることが可能となる。また、複数の支持部材のすべてではなく、そのうちの少なくとも一つの支持部材が他の支持部材と重なるように配置されればよい。また、同様に、複数のサブ基板のすべてではなく、そのうちの少なくとも一つのサブ基板型のサブ基板と重なるように配置されればよい。 In the example shown in FIG. 5, each supporting member is arranged so as to overlap other supporting members and optical members supported by other supporting members, but the present invention is not limited to such an example. For example, each support member may be arranged so as to overlap with other support members but not with optical members supported by other support members. Even in this way, the device can be made thinner without lowering the luminous efficiency of the device. Moreover, not all of the plurality of support members, but at least one of them may be arranged so as to overlap other support members. Similarly, it may be arranged so as to overlap at least one sub-substrate type sub-substrate, not all of the plurality of sub-substrates.
図6(A)は、第1支持部材146の斜視図であり、図6(B)は、光源装置1の第1支持部材146の近傍を拡大した一部拡大断面図である。図6(A)に示すように、第1支持部材146の、第1発光素子142に対向する側面には、第1方向に延伸する貫通孔146aが形成され、第1光学部材145は、貫通孔146aの内部に収容されることにより支持される。また、第1支持部材146の下面には、第1発光素子142に対向する辺の中央部から結合素子17に対向する辺の中央部まで、第1方向に延伸する溝部146bが形成される。溝部146bが貫通孔146aと接続することにより、第1光学部材145は、第2基板12と対向する。
6A is a perspective view of the
図6(B)に示すように、溝部146bが貫通孔146aと接続されることにより、第1受光素子144は、第1発光素子142の下方であって、第1光学部材145と直接に対向するように配置される。これにより、第1受光素子144は、第1発光素子142から出射されて第1光学部材145の第1発光素子142に対向する対向面で反射された光M1を受光して、第1発光素子142からの光の強度を反映した電流を出力することができる。また、溝部146bが貫通孔146aと接続されることにより、第1受光素子144は、貫通孔146aの壁面と直接に対向するように配置される。これにより、第1受光素子144は、第1発光素子142から出射されて貫通孔146aの壁面で反射された光M2を受光して、第1発光素子142からの光の強度を反映した電流を出力することができる。
As shown in FIG. 6B, by connecting the
また、図6(B)に示すように、第1受光素子144は、第2方向における両側面の一部が第1支持部材146によってそれぞれ被覆されるように配置される。すなわち、第1受光素子144は、一部が第1支持部材146の溝部146bに収容されるように配置される。これにより、第2発光素子152及び第3発光素子162から出射された光が第1支持部材146の側面によって遮光され、第1受光素子144によって受光されにくくなる。したがって、第1受光素子144は、第1発光素子142からの光の強度を正確に反映した電流を出力することができる。
Also, as shown in FIG. 6B, the first
また、第1受光素子144の一部が溝部146bに収容されることにより、第1受光素子144と第3配線131cとを接続するボンディングワイヤの一端を、第1受光素子144の上面の、溝部146bに収容されない部分に接合することができる。すなわち、図3に示すように、平面視したときに、第1受光素子144とボンディングワイヤとの接合部が第1支持部材146と重ならないようにすることができる。これにより、光源装置1の製造過程において、ボンディングワイヤを第1光学部材145又は第1支持部材146に接触させることなく各構成要素を第2基板12の上面に配置することが容易となり、光源装置1の製造効率が向上する。
Further, since a part of the first
また、各支持部材は各光学部材を支持するために不可欠な構成であるため、各支持部材に溝部を形成することにより、追加の構成を要することなく、安価な構成により各受光素子が発光素子からの光を正確に検出できるようになる。 In addition, since each support member is an essential component for supporting each optical member, by forming a groove in each support member, each light receiving element can be replaced by a light emitting element with an inexpensive configuration without requiring an additional configuration. can accurately detect light from
図6では、第1光学系14について説明したが、第2光学系15及び第3光学系16についても同様である。すなわち、第2支持部材156及び第3支持部材166の側面にはそれぞれ貫通孔が形成される。第2支持部材156及び第3支持部材166の下面にはそれぞれ溝部が形成される。第2受光素子154及び第3受光素子164は、それぞれ一部のみが溝部に収容されるように配置される。これにより、各支持部材は、各支持部材に対向する発光素子とは異なる発光素子から、各支持部材に収容される受光素子に向かう光を遮光する。また、第2受光素子154及び第3受光素子164は、第2光学部材155及び第3光学部材165と直接に対向する位置に配置される。第2受光素子154及び第3受光素子164と第7配線132c及び第11配線133cとをそれぞれ接続するボンディングワイヤの一端は、各受光素子の上面の、溝部の外側に位置する部分に接合される。
Although the first
なお、各発光素子からは、結合素子17に向かう方向(正方向)とは反対側の方向(逆方向)にも光が出射される。各受光素子が各支持部材の溝部に収容されることにより、逆方向に出射された光も各支持部材の側面によって遮光されるため、各受光素子は、各発光素子からの光の強度を正確に反映した電流を出力することができる。例えば、第1発光素子142から逆方向に出射された赤色光は、第2支持部材156の側面によって遮光されるため、第2受光素子154に受光されにくくなる。また、第2発光素子152から逆方向に出射された緑色光は、第3支持部材166の側面によって遮光されるため、第3受光素子164に受光されにくくなる。
In addition, light is emitted from each light emitting element also in a direction opposite to the direction toward the coupling element 17 (forward direction) (reverse direction). Since each light-receiving element is accommodated in the groove of each supporting member, even the light emitted in the opposite direction is blocked by the side surface of each supporting member. can output the current reflected in For example, the red light emitted in the opposite direction from the first
一般に、受光素子であるフォトダイオードは、波長の短い光に対する受光感度よりも波長の長い光に対する受光感度の方が優れている。そして、光源装置1において、各発光素子は波長の長いものほど結合素子17に近くなるように配置されている。すなわち、各受光素子において、各発光素子から正方向に出射された光に対する受光感度よりも逆方向に出射された光に対する受光感度の方が優れていることとなる。したがって、逆方向に出射された光は、各受光素子が対向する発光素子から正方向に出射された光の強度を正確に検出するための大きな妨げとなる。光源装置1において、各受光素子が支持部材の溝部に収容されることにより、このような逆方向に出射された光が支持部材によって遮光されるため、各受光素子は、各発光素子からの光の強度を正確に反映した電流を出力することができる。
In general, a photodiode, which is a light-receiving element, is more sensitive to long-wavelength light than to short-wavelength light. In the
以上説明したように、光源装置1において、複数の支持部材のうちの少なくとも一つは、第1方向から見たときに他の支持部材と重なるように第2基板12に配置される。これにより、光源装置1は、複数の発光素子を有しながら装置を小型化することを可能とする。
As described above, in the
また、光源装置1において、複数の支持部材のうちの少なくとも一つは、第1方向から見たときに他の支持部材が支持する光学部材と重なるように第2基板12に配置されてもよい。これにより、光源装置1は、複数の発光素子を有しながら装置をより小型化することを可能とする。
Further, in the
また、光源装置1において、複数の発光素子は、第1方向に対して傾斜した直線上に並ぶように、かつ、相互に異なる波長の光を発し、波長の長い光を発するものから順に結合素子17に近くなるように配置されてもよい。これにより、各発光素子からの光が結合素子に到達するまでに生じる散乱の程度が均一化され、結合素子17から一様な白色光が出射されるようになる。また、結合素子17を小型化することを可能とする。
Further, in the
また、光源装置1において、複数の支持部材の下面には第1方向に延伸する溝部が形成され、複数の受光素子は、少なくとも一部が溝部に収容されるように配置される。溝部は、光学部材を支持する支持部材に設けられる。これにより、各受光素子は、安価な構成により発光素子からの光の強度を正確に検出することができる。
Further, in the
また、光源装置1において、複数の受光素子は、各受光素子を収容する支持部材が支持する光学部材と直接に対向するように配置される。これにより、各受光素子は、対向する発光素子からの光をより多く受光するため、対向する発光素子からの光の強度をより正確に反映した電流を出力することができる。
Further, in the
また、光源装置1において、複数の受光素子は、各支持部材の貫通孔の壁面と対向するように配置される。これにより、各受光素子は、対向する発光素子から出射されて貫通孔の壁面で反射された光を受光するため、対向する発光素子からの光の強度をより正確に反映した電流を出力することができる。
Moreover, in the
また、光源装置1において、各受光素子の上面と配線パターンとを接続するボンディングワイヤの一端は、各受光素子の上面の、溝部に収容されない部分に接合される。これにより、ボンディングワイヤを各光学部材又は各支持部材に接触させることなく各構成要素を第2基板12の上面に配置することが容易となり、光源装置1の製造効率が向上する。
In the
上述した説明では、第1支持部材146の下面に溝部146bが形成されるものとしたが、第1方向に延伸する一対の側面のうち第2支持部材156側の側面にも、下面と同様に、第1方向に延伸し且つ貫通孔と接続される溝部が形成されてもよい。すなわち、第1支持部材146は、第1光学部材145の下部と側部とが開放された状態で第1光学部材145を支持してもよい。この場合、溝部は、第1方向から見たときに第1支持部材146が第2光学部材155と重ならないように、第2光学部材155と略同一の高さに形成される。これにより、第1支持部材146が第2発光素子152から出射されて第2光学部材155を透過した光を遮光する可能性が低くなる。
In the above description, the
同様に、第2支持部材156の、第1方向に延伸する一対の側面のうち第3支持部材166側の側面には、第1方向に延伸する溝部が形成されてもよい。この場合、溝部は、第1方向から見たときに第2支持部材156が第3光学部材165と重ならないように、第3光学部材165と略同一の高さに形成される。これにより、第2支持部材156が第3発光素子162から出射されて第3光学部材165を透過した光を遮光する可能性が低くなる。
Similarly, a groove portion extending in the first direction may be formed on the side surface of the
このように、支持部材の第1方向に延伸する側面には、第1方向に延伸し且つ貫通孔と接続される溝部が設けられてもよい。これにより、支持部材が他の発光素子からの光を遮光する可能性が低くなり、光源装置1の発光効率の低下が抑えられる。
Thus, the side surface of the support member extending in the first direction may be provided with a groove extending in the first direction and connected to the through hole. As a result, the support member is less likely to block light from other light emitting elements, and a decrease in luminous efficiency of the
図7は、他の実施形態に係る光源装置2の平面図である。光源装置2は、第1光学系14、第2光学系15及び第3光学系16に代えて第1光学系24、第2光学系25及び第3光学系26を有する点で光源装置1と相違する。第1光学系24、第2光学系25及び第3光学系26以外の光源装置2の構成要素は、対応する光源装置1の構成要素と同様であるため、説明を省略する。
FIG. 7 is a plan view of a
第1光学系24、第2光学系25及び第3光学系26は、第2基板12における配置においてのみ、第1光学系14、第2光学系15及び第3光学系16と相違する。第1光学系24、第2光学系25及び第3光学系26の構成要素は、対応する第1光学系14、第2光学系15及び第3光学系16の構成要素と同様であるため、同一の符号を付して説明を省略する。
The first
図7に示すように、第1光学系24及び第2光学系25は、結合素子17からの距離が同一となるように、かつ、第2方向に相互に離間して配置される。第3光学系26は、結合素子17からの距離が第1光学系24及び第2光学系25よりも大きくなるように、かつ、第2方向において第1光学系24と第2光学系25との間に位置するように配置される。
As shown in FIG. 7, the first
すなわち、光源装置2において、複数の支持部材のうちの少なくとも一つは、結合素子17からの距離が他の支持部材と同一となるように配置される。これにより、光源装置2は、第1方向のみならず第2方向においても装置を小型化することが可能となる。なお、複数の支持部材と結合素子17との距離は、厳密に同一である必要はなく、第2方向から見たときに複数の支持部材が重なるように配置されていればよい。
That is, in the
第1光学系24の第1支持部材146は、第1方向から見たときに、第3光学系26の第3支持部材166及び第3光学部材165と重なるように配置される。また、第2光学系25の第2支持部材156は、第1方向から見たときに、第3光学系26の第3支持部材166及び第3光学部材165と重なるように配置される。すなわち、光源装置2においても、複数の支持部材は、第1方向から見たときに他の支持部材と重なるように配置される。
The
このように、光源装置2において、複数の支持部材のうちの少なくとも一つは、第1方向から見たときに他の支持部材と重なるように第2基板12に配置される。また、複数の支持部材のうちの少なくとも一つは、第2方向から見たときに他の支持部材と重なるように配置される。これにより、光源装置2は、複数の発光素子を有しながら装置を第1方向及び第2方向の何れにおいても小型化することを可能とする。
Thus, in the
図8は、他の実施形態に係る光源装置3が有する第1支持部材146の近傍を拡大した一部拡大断面図である。光源装置3は、第1光学部材145、第2光学部材155及び第3光学部材165に代えて第1光学部材345、第2光学部材355及び第3光学部材365を有する点で光源装置1と相違する。第1光学部材345、第2光学部材355及び第3光学部材365以外の光源装置3の構成要素は、対応する光源装置1の構成要素と同様であるため、同一の符号を付して説明を省略する。また、第2光学部材355及び第3光学部材365の構成は、第1光学部材345と同様であるため、以下では、第1光学部材345についてのみ説明する。
FIG. 8 is a partially enlarged sectional view enlarging the vicinity of the
図8に示すように、第1光学部材345の第1発光素子142に対向する対向面345aは、下方に傾斜した平面に形成される。これにより、対向面345aは、第1発光素子142からの光を第1受光素子144に向けて反射させる。したがって、第1受光素子144は、対向面345aが鉛直面である場合よりも第1発光素子142からの光をより多く受光するため、第1発光素子142からの光の強度をより正確に反映した電流を出力することができる。なお、対向面345aは、下方に傾斜した曲面(例えば、凸面)でもよい。
As shown in FIG. 8, the facing
このように、光源装置3において、複数の受光素子は、各受光素子を収容する支持部材が支持する光学部材と直接に対向するように配置される。また、各光学部材の発光素子に対向する面は、発光素子からの光を受光素子に向けて反射させるように、下方に傾斜して形成される。これにより、各受光素子は、各発光素子からの光の強度をより正確に反映した電流を出力することができる。
Thus, in the
図9は、他の実施形態に係る光源装置4が有する第1支持部材146の近傍を拡大した一部拡大断面図である。光源装置4は、第1受光素子144、第2受光素子154及び第3受光素子164に代えて第1受光素子444、第2受光素子454及び第3受光素子464を有する点で相違する。第1受光素子444、第2受光素子454及び第3受光素子464以外の光源装置4の構成要素は、対応する光源装置1の構成要素と同様であるため、同一の符号を付して説明を省略する。また、第2受光素子454及び第3受光素子464の構成は、第1受光素子444と同様であるため、以下では、第1受光素子444についてのみ説明する。
FIG. 9 is a partially enlarged sectional view enlarging the vicinity of the
図9に示すように、第1受光素子444は、全部が第1支持部材146の溝部146bに収容されるように配置される点で第1受光素子144と相違する。すなわち、第1受光素子444は、第1受光素子444の第2方向における両側面の全部が第1支持部材146によってそれぞれ被覆されるように配置される。これにより、第1受光素子444は、第1発光素子142から下方に出射された光M3を受光する。また、第1受光素子444は、第1発光素子142から出射されて第1支持部材146の貫通孔146aの壁面で反射された光M4をより受光しやすくなる。これにより、第1受光素子444は、第1発光素子142からの光をより多く受光するため、第1発光素子142からの光の強度をより正確に反映した電流を出力することができる。
As shown in FIG. 9, the first
また、図9に示すように、第1受光素子444は、第1光学部材145の下方に位置するように配置される。これにより、第1受光素子444は、第1発光素子142から出射されて第1光学部材145に入射した光のうち、下方に漏れた光M5を受光しやすくなる。これにより、第1受光素子444は、第1発光素子142からの光をより多く受光するため、第1発光素子142からの光の強度をより正確に反映した電流を出力することができる。
Moreover, as shown in FIG. 9, the first
このように、光源装置4において、複数の受光素子は、全部が各支持部材の溝部に収容されるように配置される。これにより、各受光素子は、対向する発光素子からの光をより多く受光し、各発光素子からの光の強度をより正確に反映した電流を出力することができる。また、複数の受光素子は、各光学素子の下方に位置するように配置される。これにより、各受光素子は、対向する発光素子からの光をより多く受光し、各発光素子からの光の強度をより正確に反映した電流を出力することができる。
Thus, in the
光源装置1及び光源装置4を用いて説明したように、複数の受光素子は、一部又は全部が溝部に収容されるように配置される。すなわち、複数の受光素子は、少なくとも一部が溝部に収容されるように配置される。これにより、各受光素子は、対向する発光素子から下方に出射された光及び対向する発光素子から出射されて支持部材の内側で反射された光をより多く受光し、各発光素子からの光の強度をより正確に反映した電流を出力することができる。
As described using the
図10は、他の実施形態に係る光源装置5が有する第1支持部材546の近傍を拡大した一部拡大断面図である。光源装置5は、第1支持部材146、第2支持部材156及び第3支持部材166に代えて第1支持部材546、第2支持部材556及び第3支持部材566を有する点で光源装置1と相違する。第1支持部材546、第2支持部材556及び第3支持部材566以外の光源装置5の構成要素は、対応する光源装置1の構成要素と同様であるため、同一の符号を付して説明を省略する。また、第2支持部材556及び第3支持部材566の構成は、第1支持部材546と同様であるため、以下では、第1支持部材546についてのみ説明する。
FIG. 10 is a partially enlarged sectional view enlarging the vicinity of the
第1支持部材146と同様に、第1支持部材546の下面には、第1発光素子142に対向する辺の中央部から第1方向に延伸する溝部546bが形成される。第1支持部材546は、溝部546bが結合素子17に対向する辺まで到達していない点で第1支持部材146と相違する。すなわち、第1支持部材546の下部には、第1受光素子144と結合素子17との間に脚部546cが形成される。
Similarly to the
このように、光源装置5において、複数の支持部材の下面には、各発光素子に対向する辺から第1方向に延伸し、結合素子に対向する辺まで到達しない溝部が形成される。これにより、他の発光素子から逆方向に出射された光が脚部で遮光されて受光素子に到達しにくくなるため、各受光素子は、対向する発光素子からの光をより多く受光し、各発光素子からの光の強度をより正確に反映した電流を出力することができる。
As described above, in the
当業者は、本発明の精神および範囲から外れることなく、様々な変更、置換及び修正をこれに加えることが可能であることを理解されたい。例えば、上述した実施形態及び変形例は、本発明の範囲において、適宜に組み合わせて実施されてもよい。 It should be understood by those skilled in the art that various changes, substitutions and modifications can be made thereto without departing from the spirit and scope of the present invention. For example, the above-described embodiments and modifications may be combined as appropriate within the scope of the present invention.
1 光源装置
11 第1基板
12 第2基板
13 配線パターン
141 第1サブ基板
142 第1発光素子
144 第1受光素子
145 第1光学部材
146 第1支持部材
151 第2サブ基板
152 第2発光素子
154 第2受光素子
155 第2光学部材
156 第2支持部材
161 第3サブ基板
162 第3発光素子
164 第3受光素子
165 第3光学部材
166 第3支持部材
17 結合素子
Claims (7)
前記基板に配置され、前記所定方向に光を出射する複数の発光素子と、
前記複数の発光素子からの光をそれぞれ透過させる複数の光学部材と、
前記複数の光学部材をそれぞれ支持する複数の支持部材と、
前記基板に配置され、前記複数の発光素子からの光を受光して、前記受光した光の強度に応じた電流を出力する複数の受光素子と、を有し、
前記複数の支持部材の下面には、前記所定方向に延伸する溝部が形成され、
前記複数の受光素子は、少なくとも一部が各支持部材の溝部に収容されるように配置される、
ことを特徴とする光源装置。 a flat substrate extending in a predetermined direction;
a plurality of light emitting elements arranged on the substrate and emitting light in the predetermined direction;
a plurality of optical members that respectively transmit light from the plurality of light emitting elements;
a plurality of support members respectively supporting the plurality of optical members;
a plurality of light receiving elements arranged on the substrate for receiving light from the plurality of light emitting elements and outputting a current corresponding to the intensity of the received light;
Grooves extending in the predetermined direction are formed on the lower surfaces of the plurality of support members,
The plurality of light receiving elements are arranged such that at least a portion thereof is accommodated in the groove of each support member;
A light source device characterized by:
請求項1に記載の光源装置。 The plurality of light receiving elements are arranged so as to face an optical member supported by a support member that accommodates each light receiving element.
The light source device according to claim 1.
請求項2に記載の光源装置。 a surface of each of the plurality of optical members facing the light-emitting element is inclined downward so as to reflect light from the light-emitting element toward the light-receiving element;
The light source device according to claim 2.
前記複数の受光素子は、前記貫通孔の壁面と対向するように配置される、
請求項1-3の何れか一項に記載の光源装置。 The plurality of optical members are supported by being housed inside through holes formed in each support member in the predetermined direction,
The plurality of light receiving elements are arranged so as to face the wall surface of the through hole,
The light source device according to any one of claims 1-3.
請求項1-4の何れか一項に記載の光源装置。 Each of the plurality of supporting members directs from at least one light emitting element among the plurality of light emitting elements different from the light emitting element facing the supporting member to the light receiving element accommodated in the supporting member. block out light,
A light source device according to any one of claims 1-4.
請求項1-5の何れか一項に記載の光源装置。 further comprising a coupling element that couples and emits light from each light emitting element that has passed through each optical member;
A light source device according to any one of claims 1-5.
前記複数の受光素子は、一部のみが各支持部材の溝部に収容されるように配置されるとともに、それぞれ複数のボンディングワイヤを介して前記配線パターンと電気的に接続され、
前記複数のボンディングワイヤの一端は、各受光素子の上面の、前記溝部に収容されない部分に接合される、
請求項1-6の何れか一項に記載の光源装置。 further comprising a conductive wiring pattern disposed on the upper surface of the substrate;
the plurality of light receiving elements are arranged such that only a portion thereof is accommodated in the groove of each support member, and are electrically connected to the wiring pattern via a plurality of bonding wires, respectively;
one end of the plurality of bonding wires is bonded to a portion of the upper surface of each light receiving element that is not accommodated in the groove;
A light source device according to any one of claims 1-6.
Priority Applications (1)
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