JP2023018335A - 光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】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。
【解決手段】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。
【選択図】図５

Description

本発明は、光源装置に関する。

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。

特開２０１６－１５４１５号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

光源装置１の斜視図である。 光源装置１の斜視図である。 光源装置１の平面図である。 光源装置１の平面図である。 光源装置１の正面図である。 （Ａ）は第１支持部材１４６の斜視図であり、（Ｂ）は光源装置１の一部拡大断面図である。 光源装置２の平面図である。 光源装置３の一部拡大断面図である。 光源装置４の一部拡大断面図である。 光源装置５の一部拡大断面図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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)

1. 所定方向に延伸する平板状の基板と、
   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。
2. 前記複数の受光素子は、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、
   請求項１に記載の光源装置。
3. 前記複数の光学部材の前記発光素子に対向する面は、当該発光素子からの光を前記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、
   請求項２に記載の光源装置。
4. 前記複数の光学部材は、各支持部材に前記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、
   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。
5. 前記複数の支持部材のそれぞれは、前記複数の発光素子のうち、当該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当該支持部材に収容される受光素子に向かう光を遮光する、
   請求項１－４の何れか一項に記載の光源装置。
6. 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、
   請求項１－５の何れか一項に記載の光源装置。
7. 前記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、
   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。

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