CN103187683B - 光源装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种使用了多个半导体激光器装置的且散热良好的光源装置。该光源装置使用了多个半导体激光器装置，且具备配置有所述多个半导体激光器装置的保持构件，所述多个半导体激光器装置之中的至少一个半导体激光器装置，按照与在正视所述保持构件时相邻的半导体激光器装置在光轴方向上的相对位置、比与所述相邻的半导体激光器装置在垂直于所述光轴方向的方向上的相对位置大的方式，被配置在所述保持构件上。

Description

光源装置
技术领域
本发明涉及光源装置，特别是涉及使用了多个半导体激光器装置的光源装置。
背景技术
历来，提出有使用了多个半导体激光器装置的光源装置(参照专利文献1)。
【先行技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】特开2005-203663号公报
但是，在上述现有的光源装置中，热散逸差，半导体激光器装置的温度随着使用时间的流逝而上升，光输出功率大幅下降这样的问题存在。
发明内容
因此，本发明其目的在于，提供一种使用了多个半导体激光器装置的热散逸良好的光源装置。
根据本发明，上述课题通过以下手段解决。
本发明是使用了多个半导体激光器装置的光源装置，其特征在于，具备配置有所述多个半导体激光器装置的保持构件，所述多个半导体激光器装置之中的至少一个半导体激光器装置，按照与在正视所述保持构件时相邻的半导体激光器装置在光轴方向上的相对位置、比与与所述相邻的半导体激光器装置在垂直于所述光轴方向的方向上的相对位置大的方式，被配置在所述保持构件上。
另外，本发明根据上述的光源装置，其特征在于，所述半导体激光器装置是准直透镜一体型。
另外，本发明根据上述的光源装置，其特征在于，在所述保持构件的前面和后面分别设有凹部，所述多个半导体激光器装置被分别配置于所述凹部。
另外，本发明根据上述的光源装置，其特征在于，所述凹部的至少一个，其内径依据半导体激光器装置的外径而形成。
另外，本发明根据上述的光源装置，其特征在于，所述凹部的至少一个，其深度依据半导体激光器装置的厚度而形成。
另外，本发明根据上述的光源装置，其特征在于，在所述保持构件的前面和后面的至少一方安装有散热构件。
另外，本发明根据上述的光源装置，其特征在于，所述半导体激光器装置具有芯柱，所述散热构件与所述半导体激光器装置的芯柱抵接。
另外，本发明根据上述的光源装置，其特征在于，所述半导体激光器装置，通过由所述散热构件压住所述芯柱，被保持在所述保持构件上。
根据本发明，能够提供一种使用了多个半导体激光器装置的且热散逸良好的光源装置。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的光源装置的概略正面立体图。
图2是本发明的第一实施方式的光源装置的概略剖面立体图(图1中的A-A剖面)。
图3是本发明的第一实施方式的光源装置的概略剖面图(图1中的A-A剖面)。
图4是说明两个半导体激光器装置的相对位置的概略图。
图5是表示本发明的第二实施方式的光源装置的外观的概略立体图。
图6是表示本发明的第二实施方式的光源装置的构成的概略立体图。
图7是表示本发明的第二实施方式的半导体激光器装置的概略顶视图(a)、和表示其B-B剖面的概略剖面图(b)。
图8是放大表示本发明的第二实施方式的光源装置的一部分的构造的概略顶视图(a)、和表示其C-C剖面的概略剖面图(b)。
图9是表示本发明的第三实施方式的光源装置的外观的概略立体图 (a)、和表示其构成的概略立体图(b)。
【符号说明】
1011…光源装置，1013…半导体激光器装置，1131…半导体激光器装置，1132…半导体激光器装置，1015…保持构件，1017…芯柱，1019…半导体激光器元件，1021…封盖，1023…引脚，1025…准直透镜，1027…凹部，1029…贯通孔，1031…散热构件，1033…贯通孔，1035…槽，1037…软电缆，2010、2011、2012、2013...半导体激光器装置(2010...第一半导体激光器装置，2011...第二半导体激光器装置，2012…第三半导体激光器装置，2013…第四半导体激光器装置，2015…半导体激光器元件，2020…芯柱(2021…元件装配部，2022…端子，2023…基部(2024…上面，2025…下面，2026…侧面)，2027…光学零件，2028…封盖)，2030、2031…保持构件(2030…第一保持构件，2031…第二保持构件，2033…窗孔部(2037…宽度狭窄部)，2035…凹部)，2040…粘接构件，2050、2051…散热构件(2050…第一散热构件，2051…第二散热构件(2053…窗孔部))，2100、2150…光源装置
具体实施方式
以下，一边参照附图，一边对用于实施本发明的方式进行说明。
<第一实施方式>
图1是本发明的第一实施方式的光源装置的概略正面立体图，图2是本发明的第一实施方式的光源装置的概略剖面立体图(图1中的A-A剖面)。另外，图3是本发明的第一实施方式的光源装置的概略剖面图(图1中的A-A剖面)，图3(a)是表示将各种构件安装到保持构件之前的概略的图，图3(b)是将各种构件安装到保持构件之后的概略的图。
如图1、图2、图3所示，本发明的第一实施方式的光源装置1011，是使用了多个半导体激光器装置1013的光源装置1011，且具备多个半导体激光器装置1013、和配置有多个半导体激光器装置1013的保持构件1015。
就多个半导体激光器装置1013而言，按照与在正视保持构件1015时的相邻的半导体激光器装置1013在光轴方向上的相对位置，比与相邻的 半导体激光器装置1013在垂直于光轴方向的方向上的相对位置大的方式，被配置在保持构件1015上。
所谓“光轴方向”，就是用于测量与相邻的半导体激光器装置的相对位置所采取的半导体激光器装置的光轴平行的方向。半导体激光器装置的光轴能够定义为，与该半导体激光器装置含有的半导体激光器元件的光出射端面垂直的轴。
图4是说明两个半导体激光器装置的相对位置的概略图，图4(a)是表示两个半导体激光器装置的光轴方向平行时的图，图4(b)是表示不平行时的图。
首先，对于两个半导体激光器装置的光轴方向平行的情况进行说明。
在图4(a)中，半导体激光器装置1131和半导体激光器装置1132，在正视保持构件1015时处于相邻的关系。半导体激光器装置1131的光轴方向X1和半导体激光器装置1132的光轴方向X2平行。
半导体激光器装置1131与半导体激光器装置1132在光轴方向X1(半导体激光器装置1131的光轴方向)上的相对位置为A。另外，半导体激光器装置1131与半导体激光器装置1132在垂直于光轴方向X1(半导体激光器装置1131的光轴方向)的方向上的相对位置为B。
其次，对于两个半导体激光器装置的光轴方向不平行的情况进行说明。
在图4(b)中，半导体激光器装置1131和半导体激光器装置1132，在正视保持构件1015时处于相邻的关系。半导体激光器装置1131的光轴方向X1和半导体激光器装置1132的光轴方向X2不平行。
半导体激光器装置1131与半导体激光器装置1132在光轴方向X1(半导体激光器装置1131的光轴方向)上的相对位置为A。另外，半导体激光器装置1131与半导体激光器装置1132在垂直于光轴方向X1(半导体激光器装置1131的光轴方向)的方向上的相对位置为B。
以上，对于两个半导体激光器装置的光轴方向平行和不平行的情况进行了说明，但在本发明的第一实施方式中，无论哪种情况，均将半导体激光器装置1131按照与半导体激光器装置1132的相对位置A比相对位置B大的方式配置在保持构件1015上。
还有，在本发明的第一实施方式中，虽然是对于以半导体激光器装置具备的芯柱的底面的中心为基准而求得半导体激光器装置的相对位置A、B的方式进行说明，但在本发明中，也包括以其他部位为基准而求得半导体激光器装置的相对位置的方式。
以上，对于本发明的第一实施方式的光源装置1011进行说明，根据本发明的第一实施方式的光源装置1011，能够提供使用了多个半导体激光器装置1013的且热散逸良好的光源装置1011，因为多个半导体激光器装置1013，在与光从光源装置1011出射的方向垂直的方向上配置得紧密，而在光从光源装置1011出射的方向上配置得稀疏，所以能够将半导体激光器装置1013所产生的热高效率地释放到外部。
还有，在以上的说明中，是对于多个半导体激光器装置1013全部遵循上述的相对位置而进行配置的方式进行了说明，但也包括多个半导体激光器装置1013的至少一个遵循上述的相对位置进行配置的方式。
以下，更详细地进行说明。
[半导体激光器装置]
半导体激光器装置1013具备如下：芯柱(ステム)1017；载置于芯柱1017的半导体激光器元件1019；包封半导体激光器元件1019的封盖1021；引脚(リ一ドピン)1023。
作为半导体激光器元件1019，能够选择可视光、紫外光、红外光等任意的振动波长(发光色)的。例如，作为可以振荡紫外光、蓝色、绿色的可视光的半导体激光器元件，可列举使用了II-VI族化合物半导体(ZnSe等)、氮化物半导体(InXAlYGa1-X-YN，0≤X，0≤Y，X+Y≤1)和GaP的。另外，作为可以振荡红色光的半导体激光器元件，可列举使用了GaAlAs、AlInGaP等的。此外，也能够使用由此以外的材料构成的半导体激光器元件，能够根据目的和用途，适宜选择振动波长和个数等。
还有，如后述，本发明的第一实施方式的半导体激光器装置1013，是将准直透镜1025包含在封盖1021内的准直透镜一体型的半导体激光器装置1013。准直透镜一体型的半导体激光器装置1013，是可以出射平行光的半导体激光器装置1013的一例。
[准直透镜]
准直透镜1025，是使从半导体激光器元件1019出射的光成为平行光的构件的一例。
如果使用准直透镜1025等的使从半导体激光器元件1019出射的光成为平行光的构件，则能够使从半导体激光器元件1019出射的光成为平行光，抑制由周围的构件(后述的贯通孔1029、1033的内壁)等造成的光损失，因此容易使半导体激光器装置1013在光轴方向错开。
在本发明的第一实施方式中，准直透镜1025被包含在半导体激光器装置1013的封盖1021中。因此，没必要设置调整装置(例如，进行半导体激光器装置1013和准直透镜1025的相对位置调整的装置等)，不需要将保持准直透镜1025的机构设于保持构件1015等之上，所以能够在既定的配置位置简单地配置多个半导体激光器装置1013。
作为准直透镜1025，例如，能够使用由BK7等的玻璃材料构成的透镜。
[保持构件]
作为保持构件1015，例如，能够使用铝、铜、不锈钢等的金属材料。
在保持构件1015的前面和后面，分别设有凹部1027，多个半导体激光器装置1013分别配置在这些凹部1027中。若更详细地说明，则在保持构件1015设有多个贯通孔1029，在这些贯通孔1029的端部形成有凹部1027。
在保持构件1015的前面的凹部1027所配置的半导体激光器装置1013的引脚1023，通过贯通孔1029。在保持构件1015的后面的凹部1027所配置的半导体激光器装置1013的封盖1021，插入贯通孔1029。
就凹部1027而言，其内径形成得与芯柱1017的外径大体相同(凹部1027的内径依据半导体激光器装置1013的外径而形成的方式的一例)。因此，就在保持构件1015的前面所设置的凹部1027而言，其底面与半导体激光器装置1013的芯柱1017的背面抵接，优选其底面和侧面分别与半导体激光器装置1013的芯柱1017的背面和侧面抵接。另外，就在保持构件1015的后面所设置的凹部1027而言，其底面与半导体激光器装置1013的芯柱1017的表面抵接，优选其底面和侧面分别与半导体激光器装置1013的芯柱1017的表面和侧面抵接。
另外，就凹部1027而言，其深度形成得与芯柱1017的厚度大体相同(凹部1027的深度依据半导体激光器装置1013的厚度而形成的方式的一例)。因此，半导体激光器装置1013的芯柱1017以恰好装进凹部1027内的方式被收容，在保持构件1015中，在凹部1027所收容的芯柱1017的表面与散热构件1031抵接，在保持构件1015的后面，在凹部1027所收容的芯柱1017的背面与散热构件1031抵接。还有，例如芯柱1017具有圆盘状的基座部和元件载置部等时，成为圆盘状的基座部的厚度为芯柱1017的厚度的一例。
如此，本发明的第一实施方式，通过使半导体激光器装置1013的芯柱1017与凹部1027和/或散热构件1031抵接，能够增大半导体激光器装置1013与保持构件1015或散热构件1031的接触面积，将半导体激光器装置1013所产生的热量高效率地释放到外部。
还有，在本发明的第一实施方式中，关于就全部的凹部1027而言、其内径依据半导体激光器装置1013的外径而形成的方式的一例进行了说明，但在本发明中，也包括就凹部1027的至少一个而言、其内径依据半导体激光器装置1013的外径而形成的方式。
另外，在本发明的第一实施方式中，关于就全部的凹部1027而言、其深度依据半导体激光器装置1013的厚度而形成的方式的一例进行了说明，但在本发明中，也包括就凹部1027的至少一个而言、其深度依据半导体激光器装置1013的厚度而形成的方式。
[散热构件]
在保持构件1015的前面和后面，使散热构件1031通过螺钉的紧固或粘接剂的粘接等的技术手段被分别安装。作为散热构件1031，能够使用铝、铜、不锈钢等的金属材料。散热构件1031具有多个翅片。
在散热构件1031和保持构件1015之间，能够涂布散热树脂等。如果这样，则能够更高效果地将半导体激光器装置1013所产生的热量释放到外部。
散热构件1031按压半导体激光器装置1013的芯柱1017，并且半导体激光器装置1013，通过由散热构件1031压住该芯柱1017，被保持在保持构件1015上。
在安装于保持构件1015的前面的散热构件1031上，设有贯通孔1033。贯通孔1033以通向设于保持构件1015上的贯通孔1029的方式形成。配置在保持构件1015的前面的凹部1027的半导体激光器装置1013的封盖1021被插入贯通孔1033。
在保持构件1015的前面的凹部1027所配置的半导体激光器装置1013的出射光，通过设于散热构件1031的贯通孔1033；在保持构件1015的后面的凹部1027所配置的半导体激光器装置1013的出射光，通过设于保持构件1015的贯通孔1029和设于散热构件1031的贯通孔1033，从光源装置1011的前面出射。
在安装于保持构件1015的后面的散热构件1031上，设有使与半导体激光器装置1013的引脚1023连接的软电缆1037等通过的槽1035。
还有，在本发明的第一实施方式中，对于在保持构件1015的前面和后面这两面安装有散热构件1031的方式的一例进行了说明，但在本发明中，也包括在保持构件1015的前面和后面的至少一方安装有散热构件1031的方式。
[其他]
还有，虽未特别图示，但在本发明的第一实施方式的光源装置1011，还能够设有使从多个半导体激光器装置1013出射的光合波地出射的聚光透镜等。
<第二实施方式>
图5和图6分别是表示第二实施方式的光源装置的外观和构成的概略立体图。图7(a)是表示第二实施方式的半导体激光器装置的概略顶视图，图7(b)是表示图7(a)的B-B剖面的概略剖面图。图8(a)是放大表示第二实施方式的光源装置的一部分的构造的概略顶视图，图8(b)是表示图8(a)的C-C剖面的概略剖面图。
还有以下，沿着光源装置的光轴的方向(光轴方向)，主要将光被出射的一侧作为前方，其相反侧作为后方，相对于光轴垂直的方向作为横向。另外，主要将各构件的构成光源装置的前方的一侧作为上方，构成光源装置的后方的一侧作为下方。
如图5、6所示，第二实施方式的光源装置2100，主要而言其构成为， 在分别保持多个半导体激光器装置的第一保持构件2030上，设有第二保持构件2031，并且在其前方和后方连接第一散热构件2050和第二散热构件2051。如此，通过第一散热构件2050和第二散热构件2051分别设于第一保持构件2030侧和第二保持构件2031侧，能够从各保持构件2030、2031使热量分散地吸引，易于提高半导体激光器装置的散热性。另外，其结果还使光源装置容易小型化。
还有，各保持构件2030、2031，至少保持一个半导体激光器装置即可。另外，在半导体激光器装置的散热性和光源装置的小型化的观点上，保持构件优选为2个，但也可以是3个以上。此外，并不限于保持构件2030、2031彼此、和保持构件2030、2031与散热构件2050、2051相互接触而设置的方式，也可以使其间夹设散热膏、散热片、粘接剂等其他的构件。
如图7(a)、(b)所示，各半导体激光器装置具有芯柱2020。芯柱2020具有如下：装配有半导体激光器元件2015的元件装配部2021；与半导体激光器元件2015电连接的端子2022；将元件装配部2021保持在上表面2024侧、且使端子2022从下表面2025侧露出地得以保持的基部2023。还有，基部2023也可以将元件装配部2021以与自身一体化的方式保持。
在此，如图8(a)、(b)所示，第一保持构件2030保持的一个半导体激光器装置，为第一半导体激光器装置2010。另外，第二保持构件2031保持的一个半导体激光器装置，为第二半导体激光器装置2011。此外，第二保持构件2031以从第二半导体激光器装置2011隔离的方式所保持的一个半导体激光器装置，为第三半导体激光器装置2012。此外，第一保持构件2030以从第一半导体激光器装置2010隔离的方式所保持的一个半导体激光器装置，为第四半导体激光器装置2013。还有，各半导体激光器装置，通过压入后述的凹部3035、如后述这样的基于粘接构件的粘接或溶接等，被固定在保持构件2030、2031上。
然后，如图8(a)、(b)所示，就第二保持构件2031而言，其具有出射来自第一半导体激光器装置2010的光的窗孔部2033，且能够将从第一半导体激光器装置2010出射的光高效率地引出到光源装置外部。窗孔部2033按照对应于由第一保持构件2030所保持的全部的半导体激光器装置的方式设置。还有，“窗孔部”主要是贯通孔，但只要是能够使从各半导 体激光器装置出射的光透射并引出到光源装置外部的部位即可。例如，在窗孔部设有树脂和玻璃等的透光性构件也可，另外该透光性构件与插入窗孔部的半导体激光器装置接触地设置也可。
另外，如图8(a)、(b)所示，第二保持构件2031，按照从其光出射侧(即前方或上方)观看而第二半导体激光器装置2011与第一半导体激光器装置2010的一部分重叠的方式，保持第二半导体激光器装置2011。即，这是指从前方看，第一半导体激光器装置2010的一部分，位于第二半导体激光器装置2011的一部分的正后方的状态。还有，这时从光出射侧看所重叠的，主要是构成半导体激光器装置的横向的最外围的部位，在本例中是芯柱2020，更详细的说是其的基部2023。
如此，第二实施方式的光源装置2100具有以下构成，即：将保持半导体激光器装置的保持构件，分为分别保持半导体激光器装置2010、2011的多个构件2030、2031，且使其重叠。由此，能够使半导体激光器装置2010、11彼此的横向的间隔，很容易地比半导体激光器装置2010、2011的横向的宽度小。因此，能够使多个半导体激光器装置2010、2011在横向配置得紧密，实现光源装置的小型化。另外，第一半导体激光器装置2010和第二半导体激光器装置2011，被互相在光轴方向隔离地保持，因此能够确保各半导体激光器装置2010、2011的高散热性。这时，在大部分情况下，第一半导体激光器装置2010与第二半导体激光器装置2011在光轴方向的间隔，比其在横向的间隔大。即，能够将多个半导体激光器装置2010、2011配置为在横向紧密而在光轴方向稀疏的位置关系。因此，可抑制从光源装置2100出射的光的扩展，所以能够实现在光源装置前方所配置的光学系统的小型化。
以下，对于光源装置2100的优选的构成进行阐述。
如图8(b)所示，第一保持构件2030和第二保持构件2031，分别具有凹部3035。而且，第一半导体激光器装置2010的芯柱2020的至少一部分被收容在凹部3035内。另外，第二半导体激光器装置2011的芯柱2020的至少一部分被收容在凹部3035内。由此，容易使半导体激光器装置2010、2011与保持构件2030、2031的接合面积增大，容易提高半导体激光器装置2010、2011的散热性。还有，就凹部3035而言，收容半导体激 光器装置的芯柱2020的基部2023的至少一部分即可，但为了通过保持构件2030、2031使从半导体激光器装置2010、11发生的热更高效率地传导，优选收容芯柱的基部2023的全部。此外，凹部3035也可以收容半导体激光器装置的芯柱的基部2023和封盖2028全部。另外，为了高精度地设置半导体激光器装置2010，优选凹部3035的形状为大体上沿着芯柱的基部2023的形状。凹部3035的底面可以是平面。凹部3035的侧面可以相对于底面大致垂直，但也可以是上方侧的开口直径很大的倾斜面(例如倾斜角5°以上、45°以下)。一个保持构件的各凹部3035的深度可以大致等同，也可以不同。还有，凹部3035不是保持构件2030、2031所必须的构成，保持构件2030、2031也可以将半导体激光器装置以载置在其平坦的上表面的方式进行保持。
如图8(b)所示，第一半导体激光器装置2010的一部分，插入第二保持构件2031的窗孔部2033。由此，容易将第一半导体激光器装置2010以靠近第二保持构件2031的方式保持，容易使光源装置小型化。另外，容易使从第一半导体激光器装置2010发生的热量，传导至第二保持构件2031，进一步传导至第二散热构件2051，容易提高第一半导体激光器装置2010的散热性。还有，插入第二保持构件的窗孔部2033的第一半导体激光器装置2010的部位，主要是封盖2028的一部分，但也可以是芯柱的基部2023，进而也可以是第一半导体激光器装置2010的全部。
如图8(b)所示，第二保持构件2031的窗孔部2033，包含其宽度比第一半导体激光器装置2010的宽度小的宽度狭窄部2037。在第一保持构件2030上设置第二保持构件2031的构成中，能够不用通过第二保持构件2031的窗孔部2033，将第一半导体激光器装置2010设置在第一保持构件2030上。因此，能够在窗孔部2033设置宽度狭窄部2037。因此，容易使第二保持构件2031的热容维持得大，所以容易使从半导体激光器装置2010、11发生的热量，传导至第二保持构件2031，进而传导至第二散热构件2051，容易提高半导体激光器装置2010、11的散热性。宽度狭窄部2037可以是窗孔部2033的一部分，也可以是窗孔部2033的全部。还有，在此所说的“宽度”，也称为“直径”，是横向的大小，主要指其最大值。
如图8(a)、(b)所示，光源装置2100具备与第二保持构件2031连 接的第二散热构件2051。第二散热构件2051具有窗孔部2053，且能够将从第二半导体激光器装置2011出射的光高效率地引出到光源装置外部。而且，第二半导体激光器装置2011的一部分插入第二散热构件的窗孔部2053。由此，容易使第二半导体激光器装置2011以靠近第二散热构件2051的方式保持，容易使光源装置小型化。另外，容易使从第二半导体激光器装置2011发生的热量传导到第二散热构件2051，容易提高第二半导体激光器装置2011的散热性。还有，插入第二散热构件的窗孔部2053的第二半导体激光器装置2011的部位，主要是封盖2028的一部分，但也可以至芯柱的基部2023，进而也可以是第二半导体激光器装置2011的全部。另外，窗孔部2053按照对应于由第二保持构件2031所保持的全部的半导体激光器装置的方式设置。此外，第二散热构件2051也具有按照对应于由第一保持构件2030所保持的全部的半导体激光器装置的方式设置的其他窗孔部。
如图8(b)所示，光源装置2100具备按照对应各半导体激光器装置的方式设置的粘接构件2040。而且，各半导体激光器装置的芯柱2020的基部2023的下表面2025，通过粘接构件2040而与保持构件2030、31粘接。如此经由粘接构件2040，能够提高半导体激光器装置2010、11和保持构件2030、31的密接性，使从半导体激光器装置2010、11所发生的热量高效率地传导到保持构件2030、31，能够提高半导体激光器装置2010、11的散热性。另外，除了各半导体激光器装置的芯柱的基部的下表面2025以外，将侧面2026也通过粘接构件2040与保持构件2030、31粘接。由此，容易使从半导体激光器装置2010、11发生的热量，经由粘接构件2040，通过保持构件2030、31高效率地传导，能够进一步提高半导体激光器装置2010、11的散热性。此外，半导体激光器装置2011的芯柱的基部的上表面2024也可以通过粘接构件2040与第二散热构件2051粘接。由此，半导体激光器装置2011的芯柱的基部2023夹在第二保持构件2031和第二散热构件2051间而与两个构件粘接。因此，能够经由粘接构件2040，通过第二散热构件2051更高效率地传导从半导体激光器装置2011发生的热量，能够进一步提高半导体激光器装置2011的散热性。
此外，如上述，通过粘接构件2040将半导体激光器装置2010、11坚 固地粘接在保持构件2030、31上，能够使半导体激光器装置2010、11难以取下，能够防止拆下半导体激光器装置2010、11而挪用到其他的光源装置上。还有，就芯柱而言，在基部的下表面和/或侧面设有凹坑，粘接构件也可以进入该凹坑而设。借助在该芯柱的凹坑中放入的粘接构件的锚定效果，能够由保持构件坚固地粘接半导体激光器装置。因此，能够使半导体激光器装置的取下更加困难。
如图8(a)、(b)所示，第二保持构件2031，按照从光出射侧观看而第三半导体激光器装置2012的芯柱2020与第一半导体激光器装置2010的芯柱2020的一部分重叠的方式，保持第三半导体激光器装置2012。由此，容易在横向更密集地配置多个半导体激光器装置2010、11、12，而使光源装置进一步小型化。另外，第一保持构件2030，按照从光出射侧观看而第四半导体激光器装置2013的芯柱2020与第二半导体激光器装置2011的芯柱2020的一部分重叠的方式，保持第四半导体激光器装置2013。由此，容易在横向更密集地配置多个半导体激光器装置2010、2011、2012、2013，而使光源装置更进一步小型化。此外，就半导体激光器装置而言，为了使散热性均等化，优选规则地配置。例如，能够将半导体激光器装置配置为从光出射侧观看而大体等间隔的网格点和放射状。具体来说，如图示，第一保持构件2030所保持的半导体激光器装置、和第二保持构件2031所保持的半导体激光器装置，从光出射侧观看，被纵横交替地配置。
另外，如图7(a)、(b)和图8(a)、(b)所示，半导体激光器装置2010、2011具备如下：从半导体激光器元件2015使光入射的光学零件2027；保持该光学零件2027并包封半导体激光器元件2015的封盖2028。这样的半导体激光器装置2010、2011，通过提高其散热性，容易保持半导体激光器元件2015和光学零件2027的相对的位置关系，维持优异的光学特性。特别是半导体激光器装置2010、2011包含准直透镜，即光学零件2027为准直透镜或包含它，从而可以出射平行光，能够在对光源装置2100的光学特性几乎不造成影响下改变半导体激光器装置2010、2011的光轴方向的设置位置，容易取得半导体激光器装置2010、2011的散热性优异的配置。
<第三实施方式>
图9(a)是表示第三实施方式的光源装置的外观的概略立体图，图9(b)表示其构成的概略立体图。如图9(a)和(b)所示，第三实施方式的光源装置2150除了不具备散热构件2050、2051这一点以外，具有与第二实施方式的光源装置2100实质上相同的构成。如该光源装置2150，散热构件2050、2051也可以省略，可以作为更小型的光源装置。这种情况下，第一保持构件2030的后面(下表面)和第二保持构件2031的前面(上表面)分别构成该光源装置2150的外面。因此，能够在第一保持构件2030的后面侧和第二保持构件2031的前面侧设置螺丝孔等，直接连接其他的散热构件。
以上，就本发明的第二实施方式和第三实施方式的半导体激光器装置进行了说明，据此，能够一边确保各半导体激光器装置的高散热性，一边实现光源装置的小型化。
即近年来，例如作为投影机用的光源，将多个的蓝色发光的半导体激光器装置以矩阵状配置的光源装置得到利用(例如参照特开2012-8549号公报)。
但是，如特开2012-8549号公报所述，将多个半导体激光器装置在同一平面上紧密排列时，从各半导体激光器装置发生的热量容易积存，容易引起光输出功率的下降和光学特性的恶化。另一方面，若为了对其加以改善，而将半导体激光器装置之间的间隔加大地进行排列，则光源装置和设置在其前方的光学系统大型化。
因此，本发明的第二实施方式和第三实施方式的半导体激光器装置，鉴于这样的情况而形成，其目的在于，提供一种一边保持多个半导体激光器装置，同时又比较小型且各半导体激光器装置的散热性优异的光源装置。
以下，对于各构成要素进行说明。
(半导体激光器元件2015)
半导体激光器元件，可以包括由各种的半导体构成的元件构造。其中，使用了可以发出紫外光和短波长的可视光的氮化物半导体(主要由通式InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，x+y≤1)表示)的激光器元件，虽然指向性优异，但是热量比较容易积存，因此对于本发明来说特别适合。 还有，具备多个半导体激光器元件(或半导体激光器装置)的光源装置的情况下，各半导体激光器元件(或各半导体激光器装置)的发光波长(发光色)可以相互大体相同，也可以互不相同，例如红、绿、蓝等。
(芯柱2020)
芯柱是粘接有半导体激光器元件的构件。芯柱的元件装配部和基部，从热传导性的观点出发，除了对端子进行电绝缘的部位以外，优选以铜、钢铁(碳钢等)、铝、金或其合金等的金属为主要成分构成。另外，优选芯柱实施使其最表面为金的镀金。就芯柱而言，能够使用沿着基部的顶视形状为大体圆形的，及其一部分被切割的(称为“I-cut芯柱”或“D-cut芯柱”)等。另外，端子主要是棒状的引线端子，也可以是经由基部的通孔、导孔等而形成的膜状或柱状的电极。
(光学零件2027)
就光学零件而言，除了透镜、反射镜、棱镜、光学滤光片、扩散板、保护玻璃等的光学元件以外，还能够使在这些光学元件或透光性构件中调合有荧光物质的波长转换构件、或者激光器棒和波长转换用的非线性光学晶体等的光学晶体、或光纤等以单体或组合方式加以使用。还有，光学零件不仅与设于封盖的内面的定位用的突起抵接，并且通过粘接构件(第二粘接构件)的涂布、热压接、压入等被固定于封盖。
还有，荧光物质能够使用由铈活化的钇铝石榴石(YAG)，由铕和/或铬活化的含氮铝硅酸钙(CaO-Al2O3-SiO2)，由铕活化的硅酸盐((Sr、Ba)2SiO4)等。例如，通过将发出蓝色光的半导体激光器元件、吸收该蓝色光的一部分而发出黄色光的荧光物质加以组合，能够成为发出白色光的光源装置。
(封盖2028)
就封盖而言，其是与芯柱的基部连接、且保持光学零件、并包封半导体激光器元件而进行保护的构件，但根据光源装置的构成和用途也可以省略。封盖具有可以在光轴方向透射来自光学零件的出射光的构造即可。封盖能够使用与后述的保持构件同样的材料构成。封盖的形状可以是筒状或箱状，优选为在顶视下使芯柱的基部的上表面的周边部露出、且大体沿着该芯柱的基部的形状。
(保持构件2030、2031)
保持构件是保持半导体激光器装置的构件。保持构件可以具有各种形状，可列举板状、块状、箱状、筒状、L状、T状等。保持构件的母材能够使用铝、铝合金、铜、铜合金、不锈钢(奥氏体系、铁素体系、马氏体系)、钢铁(机械构造用碳钢、一般构造用轧制钢)、超因瓦合金(ス一パ一ィンバ一)、科瓦铁镍钴合金(コバ一ル)等。保持构件特别优选热传导性优异的铝或铝合金。其次优选铜或铜合金。保持构件以铝或铝合金或钢铁为母材时，为了改善与粘接构件的接合性，优选对于与粘接构件接触的面实施金属镀敷。金属镀敷能够由金、锡、镍、银、钯、铜等的单层膜或其多层膜构成。从接合性的观点出发，特别优选至少在最表面具有锡或银的。另外，也能够使用氧化铝、氮化铝、碳化硅等的陶瓷。此外，也能够使用聚碳酸酯树脂、丙烯酸树脂、聚酰胺树脂、环氧树脂、ABS、ASA、PBT等的树脂材料，也可以使用在这些树脂材料中添加有氧化镁、氧化铝、氮化铝、碳化硅、石墨、氧化钛等的填充材的。还有，保持构件也可以在其外面形成有翅片。
(粘接构件2040)
粘接构件是使半导体激光器装置与保持构件粘接的构件。粘接构件经由加热装置等加热而使之软化后使其冷却而固化(之后，有记述为“软化-固化”的情况)，从而能够使半导体激光器装置与保持构件粘接。粘接构件在使之软化之前，是固体状和膏状的哪一种都可以。优选粘接构件含有金属。例如，可列举金、锡、银、铋、铜、铟、锑等。此外，虽然粘接构件也可以至少在使之软化前含有树脂和有机溶剂，但优选在软化-固化后以上述金属为主成分。具体来说，可列举锡-铋系、锡-铜系、锡-银系、金-锡系等的各种的焊料和金属膏体。另外，也可以添加有氧化镁、氧化铝、氮化铝、碳化硅、石墨等的填充材的树脂。粘接构件优选若一次加热而软化-固化，则软化点(软化温度)比使之软化前高的。特别是该软化点的差优选为30℃以上，更优选为50℃以上，进一步优选为100℃以上。作为这样的粘接构件(使之软化前)，可以使用添加有铜粉末的锡系焊料(例如千住金属工业社制RAM系列)，和含有银粒子和醇(alcohol)等的有机溶剂的烧结型的膏体(固化后主要成为多孔质的银粒子的烧结体，例如参照 WO2009/090915公报)等。还有，在此所说的“软化”能够定义为，使之软化之前的粘接构件无论是固体状还是膏体状，通过构成材料的熔融、玻璃转变等，都会发生液状化或粘度的下降。对于粘接构件的构成材料来说，也能够作为熔点。
(散热构件2050、2051)
散热构件是与保持构件连接、且可以促进来自保持构件进而来自半导体激光器装置的散热的构件。散热构件是散热器或散热板，为了有效地进行散热，优选具有翅片。翅片的形状可列举板状、花插状(剣山状)、圆筒状、螺旋状等。散热构件能够使用与前述的保持构件同样的材料构成。还有，散热构件在其邻近设置风扇，可以更有效地散热。还有，散热构件不是必须的构成要素，也能够省略。
以上，对于本发明的第一实施方式～第三实施方式进行了说明，但这些实施方式全部基于本发明的技术思想，一个实施方式的“保持构件”和“半导体激光器装置”等的各构成要素，与其他的实施方式的这些相关联。
【实施例1】
接下来，对于本发明的实施例1的光源装置进行说明。
本发明的实施例1的光源装置，以如下方式具体特定本发明的第一实施方式的光源装置1011的构成。还有，多个半导体激光器装置1013的光轴方向相互平行。
A＝20mm，B＝8mm，F＝5mm
在此，A是在正视保持构件1015时相邻的半导体激光器装置1013在光轴方向的相对位置，B是在正视保持构件1015时相邻的两个半导体激光器装置1013在与光轴方向垂直的方向上的相对位置，F是准直透镜1025的焦距。
在本发明的实施例1的光源装置中，在正视保持构件1015时相邻的两个半导体激光器装置1013，在光轴方向的相对位置是垂直于光轴方向的方向上的相对位置的2倍以上大。
因此，根据本发明的实施例1的光源装置，多个半导体激光器装置在与光从光源装置出射的方向垂直的方向上被紧密地配置，另一方面，在光从光源装置出射的方向被稀疏地配置，因此能够使半导体激光器装置所产 生的热量高效率地释放到外部，可以提供能够耐受投影机等的映像照射装置使用的、使用多个半导体激光器装置的热散逸良好的光源装置。另外，能够使光源装置小型化(能够减小与光从光源装置出射的方向垂直的方向的光源装置的宽度(横宽))。此外，能够减小从光源装置出射的光的平面面积，其后的聚光等的光控制容易进行。
【实施例2】
实施例2的光源装置，是具有图5、6所示的例子的构成的投影机用的光源，以如下方式构成。
实施例2的光源装置，具备相互重叠并由螺钉固定的两个保持构件(LD架)。两个保持构件分别是对于铝合金制的母材的外面实施了镀锡的。
就后方的保持构件而言，其是厚12.5mm的大体板状的构件，且具有：由直径9.1mm的圆形开口、深7mm的凹部和设于该凹部的底面、用于通过引线端子的椭圆形开口的贯通孔成对地构成的8个孔洞。该孔洞配置为4行4列，各行的两个孔洞的中心间距离为15mm，各行的间隔为7.5mm，在第奇数行和第偶数行，孔洞的配置相同，第奇数行和第偶数行的孔洞横向错开7.5mm。另外，后方的保持构件，具有8个椭圆形状的贯通孔，其用于通过与由前方的保持构件所保持的半导体激光器装置的引线端子连接的导线。还有，后方的保持构件，使与各半导体激光器装置的引线端子电连接的电路基板在横向延伸地保持。
就前方的保持构件而言，其是厚8.5mm的大致板状的构件，且具有：由直径9.1mm的圆形开口、深2mm的凹部和设于该凹部的底面、用于通过引线端子的椭圆形开口的贯通孔成对地构成的8个孔洞。该孔洞按照与后方的保持构件的孔洞交替的方式配置成4行4列。另外，前方的保持构件具有8个圆形开口的贯通孔(窗孔部)，其用于后方的保持构件所保持的半导体激光器装置的封盖的一部分插入且使来自于该半导体激光器装置的光通过。该贯通孔由如下构成：前方(上方)侧的直径5.3mm、长度(深度)3.5mm的宽度狭窄部；后方(下方)侧的直径7.5mm的宽度宽阔部。
就半导体激光器装置而言，按照在芯柱装配有半导体激光器元件、且 固定保持有光学零件的封盖的方式构成。芯柱具有如下：分别对于铜合金的母材的表面实施了镀金的块状的元件装配部；2根引线端子；直径9mm、厚1.5mm的圆盘状的基部。在芯柱的元件装配部，经由基台(サブマゥント：submount)，粘接有发光中心波长455nm、额定输出功率3W的氮化物半导体激光器元件。封盖是不锈钢制、直径6.85mm的圆筒状的构件，其下端的檐状部焊接在芯柱的基部的上表面。在封盖的上部，NA为0.5的BK7制的准直透镜即光学零件被压入固定。还有，在芯柱的基部的侧面，设有从上表面贯通至下表面在顶视下大致三角形状的凹坑(切口)。
而且，在两个保持构件的各凹部，收容有上述的半导体激光器装置的芯柱的基部，半导体激光器装置的基部的下表面和侧面、和与之分别对置的凹部的底面和侧面，通过介入其间的粘接构件粘接。另外，粘接构件也进入芯柱的基部的侧面的凹坑。还有，粘接构件是锡-铋系的焊料。
就散热构件而言，以从前方和后方夹住重叠的两个保持构件的方式设有2个。两个散热构件分别是铝合金制的、且向外侧突出的板状的翅片被排列而设的散热板，由螺钉固定在保持构件上。还有，前方的散热构件的中央部没有翅片，而是设有用于使来自各半导体激光器装置的光出射到装置外部的16个圆形开口的贯通孔。另外，在其中的一半贯通孔中，插入有前方的保持构件所保持的半导体激光器装置的封盖的一部分。
以上这样的光源装置，即使长时间驱动，也能够抑制半导体激光器装置的温度上升，维持稳定的光输出功率和光轴等的光学特性。
(附记)
本发明具有以下附记。
一种光源装置，其具备：保持具有芯柱的第一半导体激光器装置的第一保持构件；保持具有芯柱的第二半导体激光器装置，且设置在所述第一保持构件上的第二保持构件，并且，所述第二保持构件具有出射来自所述第一半导体激光器装置的光的窗孔部，并且按照从该光出射侧观看而所述第二半导体激光器装置的芯柱与所述第一半导体激光器装置的芯柱的一部分重叠的方式保持所述第二半导体激光器装置。
在所述附记的光源装置中，优选所述第一保持构件和所述第二保持构件具备凹部，所述第一半导体激光器装置的芯柱的至少一部分、和所述第 二半导体激光器装置的芯柱的至少一部分，被收容在所述凹部内。
在所述附记的光源装置中，优选所述第一半导体激光器装置的至少一部分，被插入所述第二保持构件的窗孔部。
在所述附记的光源装置中，优选所述第二保持构件的窗孔部包含：其宽度比所述第一半导体激光器装置的宽度小的宽度狭窄部。
在所述附记的光源装置中，优选具备：具有窗孔部、且与所述第二保持构件连接的散热构件，所述第二半导体激光器装置的至少一部分，被插入所述散热构件的窗孔部。
在所述附记的光源装置中，优选所述第二保持构件将具有芯柱的第三半导体激光器装置按照从所述第二半导体激光器装置隔离、且从所述光出射侧观看而该第三半导体激光器装置的芯柱与所述第一半导体激光器装置的芯柱的一部分重叠的方式进行保持。
在所述附记的光源装置中，优选所述芯柱具有如下：装配有半导体激光器元件的元件装配部；与所述半导体激光器元件电连接的端子；将所述元件装配部在上表面侧进行保持且使所述端子以在下表面侧露出的方式进行保持的基部，所述半导体激光器装置的芯柱的基部的下表面，经由粘接构件被粘接于所述保持构件。
在所述附记的光源装置中，优选所述半导体激光器装置包含准直透镜。
【产业上的可利用性】
本发明的光源装置，能够适合利用于投影机、激光加工机、光记录/再生装置、显示器、打印机、光通信设备等的光源，以及汽车的前照灯等各种照明的光源等。
以上，对于本发明的实施方式和实施例进行了说明，但这些说明只是涉及本发明的一例，本发明不受这些说明的任何限定。

Claims (18)

1.一种光源装置，其使用了多个半导体激光器装置，其中，
所述光源装置具备：配置有所述多个半导体激光器装置的保持构件，
所述多个半导体激光器装置之中的至少一个半导体激光器装置，按照与在正视所述保持构件时相邻的半导体激光器装置在光轴方向上的相对位置、比与所述相邻的半导体激光器装置在垂直于所述光轴方向的方向上的相对位置大的方式，被配置在所述保持构件上，
所述保持构件具有多个贯通孔，所述多个贯通孔在所述光轴方向贯通所述保持构件，
所述多个半导体激光器装置在所述光轴方向及与所述光轴方向垂直的方向被交替地设置在所述多个贯通孔的前面侧的凹部和后面侧的凹部。
2.根据权利要求1所述的光源装置，其中，
所述半导体激光器装置是准直透镜一体型。
3.根据权利要求1所述的光源装置，其中，
所述凹部的至少一个，其内径依据半导体激光器装置的外径而形成。
4.根据权利要求1所述的光源装置，其中，
所述凹部的至少一个，其深度依据半导体激光器装置的厚度而形成。
5.根据权利要求1所述的光源装置，其中，
在所述保持构件的前面和后面的至少一方安装有散热构件。
6.根据权利要求5所述的光源装置，其中，
所述半导体激光器装置具有芯柱，
所述散热构件与所述半导体激光器装置的芯柱抵接。
7.根据权利要求6所述的光源装置，其中，
所述半导体激光器装置，通过由所述散热构件压住所述芯柱，被保持在所述保持构件上。
8.一种光源装置，其中，
具备：
保持具有芯柱的第一半导体激光器装置的第一保持构件；
保持具有芯柱的第二半导体激光器装置，且设置在所述第一保持构件上的第二保持构件，
并且，所述第二保持构件具有出射来自所述第一半导体激光器装置的光的窗孔部，并且按照从该光出射侧观看而所述第二半导体激光器装置的芯柱与所述第一半导体激光器装置的芯柱的一部分重叠的方式保持所述第二半导体激光器装置，
所述第二保持构件的窗孔部包含：其宽度比所述第一半导体激光器装置的宽度小的宽度狭窄部。
9.根据权利要求8所述的光源装置，其中，
所述半导体激光器装置包含准直透镜。
10.根据权利要求8或9所述的光源装置，其中，
所述第一保持构件和所述第二保持构件具备凹部，
所述第一半导体激光器装置的芯柱的至少一部分、和所述第二半导体激光器装置的芯柱的至少一部分，被收容在所述凹部内。
11.根据权利要求10所述的光源装置，其中，
所述第一半导体激光器装置的至少一部分，被插入所述第二保持构件的窗孔部。
12.根据权利要求10所述的光源装置，其中，
还具备：具有窗孔部、且与所述第二保持构件连接的散热构件，
所述第二半导体激光器装置的至少一部分，被插入所述散热构件的窗孔部。
13.根据权利要求8所述的光源装置，其中，
所述第二保持构件将具有芯柱的第三半导体激光器装置按照从所述第二半导体激光器装置隔离、且从所述光出射侧观看而该第三半导体激光器装置的芯柱与所述第一半导体激光器装置的芯柱的一部分重叠的方式进行保持。
14.根据权利要求10所述的光源装置，其中，
所述芯柱具有：装配有半导体激光器元件的元件装配部；与所述半导体激光器元件电连接的端子；将所述元件装配部在上表面侧进行保持且使所述端子以在下表面侧露出的方式进行保持的基部，
所述半导体激光器装置的芯柱的基部的下表面，经由粘接构件被粘接于所述保持构件。
15.根据权利要求14所述的光源装置，其中，
所述芯柱在所述基部的下表面和/或侧面设有凹坑，
所述粘接构件以进入该凹坑的方式设置。
16.根据权利要求14或15所述的光源装置，其中，
所述保持构件在与所述粘接构件接触的面实施金属镀敷，
所述粘接构件含有金属。
17.根据权利要求16所述的光源装置，其中，
所述保持构件是铝或铝合金，
所述金属镀敷至少最表面是锡或银，
所述粘接构件是焊料。
18.根据权利要求1或8所述的光源装置，其中，
所述半导体激光器装置具备氮化物半导体的激光器元件。
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