CN103511883A - 光源装置 - Google Patents

Abstract

光源装置。本发明关于光源装置提供一种用于实现提高维护性、低成本化、小型化等的技术。光源装置（1）包含：多个光源模块（200M），其各自至少包含1个光源单元（200U）；导光线（300），其与光源单元（200U）分别连接；以及壳体（100），其收纳多个光源模块以及多个导光线（300）。从与多个光源模块（200M）的排列方向（X）垂直的方向（Y）观察，导光线（300）以不与多个光源模块（200M）重叠的方式从光源单元（200U）引出。多个光源模块（200M）能够从上述方向（Y）单独地进行拆装。

Description

光源装置

技术领域

本发明涉及光源装置。

背景技术

作为现有的高输出激光装置，具有在下述专利文献1中记载的激光装置。在该激光装置中，在1个设置板（兼作冷却板）上配置多个激光射出单元，各激光射出单元与光纤连接，将这些光纤捆束后从主体引出。

另外，该激光装置具有滑动单元，该滑动单元用于使搭载有多个激光射出单元的设置板在与激光射出单元的排列方向垂直的方向（水平方向）移动。设置板可利用该滑动单元在主体内部的设置位置与主体外部的引出位置之间移动。具体地说，在进行各激光射出单元的维护时，使设置板向引出位置移动。

另外，各个光纤从激光射出单元向相对于设置板的长边倾斜的方向引出，并逐渐弯曲以使在设置板上与该长边平行。并且，对相互平行的多个光纤进行捆束来形成光纤的管束部。将光纤的弯曲设定在容许弯曲角度以内，并且从激光射出单元起的导出端部与管束部的距离变短。根据这样的弯曲，可实现装置的小型化。另外，各个光纤的导出部分构成为可随着设置板的移动而变形。

【专利文献1】日本特开2009-253074号公报

但是，根据上述的现有技术，即使在维护1个激光射出单元时，也必须使搭载有多个激光射出单元的设置板整体向引出位置移动。因此，需要在主体外部确保广阔的维护空间。另外，由于在设置板整体上设置有多个激光射出单元，因而用于其移动的上述滑动单元需要大型的滑动单元，这样大型的滑动单元将会导致装置的成本上升。

另外，向搭载有激光射出单元的设置板上引出光纤，并将其在该设置板上进行捆束。因此，在设置板上不仅需要确保激光射出单元的配置空间，而且需要确保用于使光纤弯曲的空间（有时称作成形空间）。因此，设置板变得大型，妨碍激光装置的小型化。

发明内容

本发明的目的在于，对于光源装置提供一种用于实现提高维护性、低成本化、小型化等的技术。

本发明一个方式的光源装置包含：多个光源模块，其各自至少包含1个光源单元；导光线，其与上述光源单元分别连接；以及壳体，其收纳上述多个光源模块以及上述导光线，从与上述多个光源模块的排列方向垂直的方向观察，上述导光线以不与上述多个光源模块重叠的方式从上述光源单元引出，上述多个光源模块能够从与上述多个光源模块的上述排列方向垂直的上述方向单独地进行拆装。

根据上述一个方式，可获得良好的维护性。另外，能够实现小型化、低成本化等。

通过以下的详细说明和附图，本发明的目的、特征、方面以及优点将会变得更加清楚。

附图说明

图1是说明实施方式的光源装置的主视图。

图2是说明实施方式的光源装置的俯视图。

图3是说明实施方式的光源装置的侧视图。

图4是说明实施方式的光源单元的外观图。

图5是说明实施方式的光源单元的分解图。

图6是说明实施方式的光源模块的外观图。

图7是说明实施方式的导光线的外观图。

图8是针对实施方式说明卸下1个光源模块的状态的俯视图。

图9是针对实施方式说明卸下1个光源模块的状态的侧视图。

符号说明

1光源装置；100壳体；100b壳体底面部；200M激光射出模块（光源模块）；200U激光射出单元（光源单元）；202激光源（光源部）；208热管单元（冷却部）；208d框部（冷媒流路）；214驱动电路基板；300光纤（导光线）；304、308外装管；X激光射出模块的排列方向；Y与激光射出模块的排列方向垂直的方向。

具体实施方式

以下，假定将实施方式的光源装置1用作作为显示器装置的投影仪的光源的情况，但光源装置1的用途不仅限于此。

在图1～图3中例示出光源装置1的构造。图1是主视图，图2是俯视图，图3是侧视图。此外，为了能看到内部构造而适当地研究图示。这里，将图1称作主视图，将图3称作侧视图，不过也可以相反地称呼它们。

光源装置1包含壳体100、多个光源模块200M和多个导光线300。此外，各种要素的数量不仅限于图示的例子。例如，各光源模块200M在图1～图3的例子中包含2个光源单元200U，但各光源模块200M也可以仅包含1个光源单元200U，或者还可以包含3个以上的光源单元200U。

<壳体100>

壳体100是收纳多个光源模块200M以及多个导光线300的部件，在图示的例子中大致呈长方体。此外，为了能看到内部构造，在图1、图3中省略壳体100的侧面部的图示，在图2中省略壳体100的上表面部的图示。壳体100具有管道102和风扇104。

管道102在壳体内部沿着壳体100的长度方向X（以下，还称作X方向）延伸，位于壳体100的宽度方向Y（以下，还称作Y方向）的中央。这里，例示出X方向和Y方向相互垂直且与水平面平行的情况。另外，如图2、图3所示，有时以管道102的位置为基准将Y方向区别成+Y方向以及-Y方向。

在管道102的一个端部安装有风扇104。另外，风扇104配置在壳体100的与X方向垂直的一个侧面部100a，在图2、图3中如单点划线所示从壳体内部向壳体外部进行送风。此外，也可以反向地设定送风方向。

在图示的例子中，在壳体100内以悬挂状态的方式设置管道102。也可以构成为使管道102到达壳体100的底面部100b和上表面部（省略图示）的一方或双方，以取代该例子。

此外，在本实施方式中例示出空冷式，但例如也可以采用空气以外的气体或液体作为冷媒。鉴于这一点，可将管道102称作冷媒流路102，将风扇104称作流动生成部104。此外，如后所述，管道102提供多个激光射出模块200M共用的冷媒流路。

壳体100在Y方向的两侧即+Y方向侧以及-Y方向侧具有开口部100c。各开口部100c在维护（还包含部件更换等）时可用作作业窗。这些开口部100c在使用光源装置1时被壳体100的未图示的盖部件覆盖。即，壳体100具有能够使壳体100的内侧空间在+Y方向以及-Y方向向壳体外部开放的构造。

此外，两侧的开口部100c也可以在壳体100的上方连接，利用这样的一连串开口部，也可提供能够使壳体100的内侧空间在+Y方向以及-Y方向向壳体外部开放的构造。

<光源单元200U以及光源模块200M>

作为光源单元200U例示出采用激光源的激光射出单元，还将光源单元200U称作激光射出单元200U。另外，与其相应地还将光源模块200M称作激光射出模块200M。其中，光源单元200U的光源部不仅限于激光源。

在图4、图5中分别例示出激光射出单元200U的外观图以及分解图。根据图4、图5的例子，激光射出单元200U包含激光源202、镜筒204、塞孔206、热管单元208、子基板210、挠性印刷基板（FPC基板）212和驱动电路基板214。

激光源202例如是高输出多发射极激光器，其通过对从芯柱部202a延伸的引线部202b进行通电，从前端射出发散光。镜筒204内置有聚光透镜204a、204b，在镜筒204的前端安装有用于连接光纤300的塞孔206。调整并固定聚光透镜204a、204b的位置等，以使从激光源202射出的激光会聚到与塞孔206连接的光纤300的端面。

热管单元208是用于对激光源202进行散热的冷却部的一例，在图示的例子中，包含基座部208a、热管部208b、散热片部208c和框部208d。

基座部208a例如经由未图示的导热油（grease）而粘合固定于激光源202的芯柱部202a。基座部208a具有使激光源202的通电用引线部202b通过的孔。热管部208b直立于基座部208a，在此状态下热管部208b与基座部208a接合。构成散热片部208c的多个散热片与热管部208b接合。框部208d包围散热片部208c。框部208d如后所述地构成冷媒流路。

即，在框部208d内设置有多个散热片，以使冷媒（这里是空气）能够在框部208d内通过，贯通这些散热片来设置热管部208b。

激光源202的引线部202b通过基座部208a的孔到达子基板210，经由该子基板210和挠性印刷基板212与搭载于驱动电路基板214的激光驱动电路（省略图示）电连接。子基板210和挠性印刷基板212例如通过直接的焊锡或者连接器进行连接。挠性印刷基板212与驱动电路基板214的连接也是同样的。

子基板210例如经由未图示的导热油而粘合固定于基座部208a。挠性印刷基板212优选由高导热性的FPC基板构成。高导热性FPC例如通过在一般的FPC基板的表面附着导热片等高导热材料而构成，散热性良好。

驱动电路基板214被配置成与热管单元208的框部208d相对。驱动电路基板214经由未图示的导热材料（例如导热片）利用螺钉等固定于框部208d。此外，驱动电路基板214可以不经由导热材料而直接与框部208d接触。这样，驱动电路基板214与热管单元208的框部208d相对，在能够导热的状态下固定于框部208d。

在该构造的激光射出单元200U中，由驱动电路基板214的驱动电路生成所需的电流，经由高导热性挠性印刷基板212和子基板210向激光源202提供该电流。由此射出激光。激光源202由于搭载有高输出多发射极激光器，因而流过几安培到几十安培的大电流，但通过高导热性挠性印刷基板212能够高效地散出该电流引起的发热。

另外，激光源202中的发热可经由基座部208a利用热管单元208散出。另外，驱动电路基板214中的发热可经由框部208d利用热管单元208散出。

这样，在激光源202和驱动电路基板214中共有热管单元208。由此，与在激光源202和驱动电路基板214分别设置冷却部的构造相比，能够实现激光射出单元200U的构造简化、小型化、低成本化等。

这里，在激光源202与驱动电路基板214之间的电连接中夹设着挠性印刷基板212。例如，还可以直接连接激光源202和驱动电路基板214，但与上述结构相比，激光射出单元200U变得大型化。具体地说，虽然使驱动电路基板214与基座部208a接触，但为此必须将驱动电路基板214配置成向框部208d的相反侧延伸。即，无法使驱动电路基板214与框部208d相对。

与此相对，当利用挠性印刷基板212时，可在远离基座部208a的位置配置驱动电路基板214。由此能够使驱动电路基板214与框部208d相对，结果，能够实现激光射出单元200U的小型化。

另外，例如在将驱动电路基板214固定于框部208d，然后对驱动电路基板214和挠性印刷基板212进行锡焊的情况下，不需要在焊锡时利用夹具等保持驱动电路基板214。因此，能够提供良好的组装性。

图6例示出激光射出模块200M的外观图。在图6的例子中，激光射出模块200M由2个激光射出单元200U构成，通过接合热管单元208的框部208d彼此之间来接合这些单元200U。例如，通过跨过2个框部208d配置未图示的接合用钣金部件，用螺钉等将该钣金部件固定于各个框部208d，由此可接合2个单元200U。还可以利用其它的接合手法。

在激光射出模块200M中，2个框部208d连接彼此的开口端，由此2个框部208d形成连贯的冷媒流路。该连贯的冷媒流路与作为共用冷媒流路的管道102接合，空气如在图2、图3中用单点划线所示进行流动。

更具体地说，如图1～图3所示，从管道102观察在-Y方向一侧5个激光射出模块200M排列在X方向，在各模块200M中2个激光射出单元200U排列在Y方向（-Y方向）。接近管道102一侧的激光射出单元200U的框部208d的开口部与管道102的未图示的开口部连接。

例如，可通过在管道102的该开口部嵌入框部208d来接合激光射出单元200U和管道102。或者，例如还可以通过在管道102的上述开口部的缘部卡合在框部208d的开口部设置的未图示的爪部，接合激光射出单元200U和管道102。或者，例如还可以用螺钉等将框部208d的法兰部分固定于管道102的外壁102a。

虽然能够采用各种接合手法，但激光射出模块200M相对于管道102的拆装，换言之激光射出模块200M相对于壳体100的搬入搬出可按照每个模块200M单独地实施。另外，可通过使模块200M向Y方向移动来实施拆装。

此外，在覆盖壳体100的开口部100c的未图示的盖部，在远离管道102一侧的激光射出单元200U的框部208d相对的位置设置有开口部。由此，如在图2、图3中用单点划线所示，在壳体外部与管道102之间可确保经由连贯的框部208d的流路。

从管道102观察，在+Y方向一侧也采用与上述相同的结构。

在图1的例子中，在壳体100内以塞孔206即激光射出口位于壳体底面部100b的附近，散热片部208c位于远离壳体底面部100b的位置的方向配置激光射出单元200U。

特别是激光射出口朝向壳体底面部100b，在从Y方向观察时（参照图1），激光射出方向U（以下，还称作U方向）相对于X方向倾斜预定角度Θ。决定该角度Θ以满足如下的条件：例如，激光射出方向U与其它激光射出单元200U不重叠；以及从塞孔206向壳体底面部100b上引出的光纤300不产生过度弯曲。另外，从Y方向观察，相互平行地设定各激光射出单元200U的激光射出方向U。

此外，在各激光射出单元200U中，例如激光源202的规格（输出波长等）既可以是相同的也可以是不同的。例如在光源装置1是投影仪的光源时，可组合红色、绿色以及蓝色波长的激光源202。关于镜筒204、热管单元208、驱动电路基板214等的规格，在各单元200U之间既可以是相同的也可以是不同的。这一点不取决于是否是包含在同一模块200M的单元200U。

<导光线300>

作为导光线300例示出光纤，也可以将导光线300称作光纤300。但是，导光线300不仅限于光纤。例如也可以在导光线300中采用在内壁形成有反射膜的中空管。

图7例示出说明光纤300的外观图。根据图7、图1以及图3可知，从各激光射出单元200U引出光纤300，将这些光纤300在壳体100内进行捆束后引出到壳体100的外部。

更具体地说，光纤300的一个端部与激光射出单元200U的塞孔206（参照图5）连接。各个光纤300在图7的例子中作为光纤主体部300a进行图示。光纤主体部300a例如由石英玻璃形成，由芯部和包围芯部的包覆部构成。为了保护该主体部300a免受损伤等，光纤主体部300a采用例如聚氯乙烯制的保护管302进行包覆。

此外，将各光纤300在带有保护管302的状态下插入例如不锈钢制的外装管304。这里，外装管304例示出挠性管。更具体地说，为了限制内部的光纤300（更具体地说是光纤主体部300a）比所容许的弯曲程度更加弯曲的情况，选定具有与之相应的弯曲程度的范围的挠性管。

即，光纤主体部300a在弯曲到比根据外径、材质等决定的预定半径（R）小的情况下，例如弯折，产生针对激光传输的可靠性降低。因此，可通过将光纤300插入不弯曲到比上述预定半径（R）小的外装管304，防止上述的弯折等。另外，由于可防止弯折等，因而能够提高光纤300的操作性。

将从各激光射出单元200U引出的光纤300进行捆束后，例如用聚氯乙烯制的保护管306进行包覆。将该光纤300的束在带有保护管306的状态下插入例如不锈钢制的外装管308。该共用的外装管308也选定能够限制内部的光纤300产生过度弯曲的挠性管。由此，对于光纤300的束，也能够得到防止弯折等的效果。

外装管304、308与捆束部件310连接，利用该捆束部件310对光纤300进行捆束。捆束部件310例如由不锈钢制的中空壳体构成，在该壳体的一个表面（在图7中是下侧表面）安装单独的外装管302，在与其相对的表面（在图7中是上侧表面）安装共用的外装管306。各光纤300经由捆束部件310跨过两个外装管304、308，由此对光纤300进行捆束。

如图1所示，各光纤300从激光射出单元200U沿着X方向被引出到多个光源模块200M与壳体底面部100b之间的空间。更具体地说，使光纤300与激光射出方向U相应地以上述预定角度Θ从激光射出单元200U向壳体底面部100b引出，逐渐弯曲至壳体底面部100b上。然后，在壳体底面部100b上，各光纤300向X方向延伸。

由此，能够有效地利用激光射出单元200U与壳体底面部100b之间的间隙，光纤300的配置空间（成形空间）很小即可。结果，有助于光源装置1的小型化。

例如在专利文献1所述的装置中，在设置板上设置有多个激光射出单元的配置空间与光纤的配置空间（成形空间）双方。更具体地说，在设置板的中央区域设置光纤的配置空间，从该中央区域的两侧向该中央区域引出光纤。因此，随着激光射出单元的个数增大，还必须另行确保光纤的配置空间。这会使装置设置面积大幅增加。

与此相对，根据本实施方式的光源装置1，例如即使比较激光射出模块200M包含2个单元200U的情况和仅包含1个单元200U的情况，装置设置面积也与激光射出单元200U的个数对应。特别是即使激光射出单元200U的个数增加，光源装置1的高度也不改变。因此，在小型化方面，本实施方式的光源装置1更加有利。

在壳体底面部100b上延伸的光纤300逐渐弯曲后汇集，如上所述利用捆束部件310进行捆束。在图1～图3的例子中，捆束部件310设置在与安装有风扇104的侧面部100a相对的侧面部100d的上部中央，从壳体100的上部向壳体外部引出共用的挠性管308即光纤300的束。固定光纤300的束的前端，以便向未图示的投影仪的杆部入射激光。

<模块200M的拆装>

图8、图9例示出卸下1个激光射出模块200M的状态。图8是与图2对应的俯视图，图9是与图3对应的侧视图。

根据上述结构，各激光射出模块200M可通过Y方向的移动经由壳体100的开口部100c进行拆装。特别是如图8、图9所示，能够以1个单位即单独地拆装各激光射出模块200M。另外，从Y方向观察，以不与任何激光射出模块200M重叠的方式引出光纤300，因而光纤300不会妨碍激光射出模块200M的拆装。另外，只要能够如图8、图9所示在激光射出模块200M存在于壳体100外部的状态下进行光纤300的拆装，则其作业就是容易的。这样，根据光源装置1，可得到良好的维护性。

另外，与专利文献1所述的装置不同，不需要用于拆装激光射出模块200M的大型的滑动单元。因此，能够实现小型化、低成本化等。

另外，由于按照每个激光射出单元200U来设置热管单元208，因而在这一点上，也能够得到良好的维护性。

<变形例>

与上述例子不同，还可以采用不设置管道102的结构。在此情况下，在与管道102不同的部位例如专用的支持部件安装激光射出模块200M。另外，在没有管道102的情况下，在模块200M中，热管单元208也可以不接合框部208d的开口部彼此之间。

另外，根据光源部等的发热量，还可以省略风扇104和热管单元208的一方或双方。

另外，通过层叠上述光源装置1，还可以采用2层、3层、…的结构。

本发明在其发明的范围内可适当地变形、省略实施方式。

Claims (13)

1.一种光源装置，其中，该光源装置具有：

多个光源模块，其各自至少包含1个光源单元；

导光线，其与所述光源单元分别连接；以及

壳体，其收纳所述多个光源模块以及所述导光线，

从与所述多个光源模块的排列方向垂直的方向观察，所述导光线以不与所述多个光源模块重叠的方式从所述光源单元引出，

所述多个光源模块能够从与所述多个光源模块的所述排列方向垂直的所述方向单独地进行拆装。

2.根据权利要求1所述的光源装置，其中，

所述导光线从所述光源单元沿着所述多个光源模块的所述排列方向引出至所述多个光源模块与所述壳体的底面部之间的空间，在所述壳体的所述底面部上延伸。

3.根据权利要求1或2所述的光源装置，其中，

所述多个光源模块分别包含在与所述多个光源模块的所述排列方向垂直的所述方向上接合的多个光源单元。

4.根据权利要求1或2所述的光源装置，其中，

所述光源单元包含用于对光源部进行散热的冷却部。

5.根据权利要求3所述的光源装置，其中，

所述光源单元包含用于对光源部进行散热的冷却部。

6.根据权利要求3所述的光源装置，其中，

所述光源单元包含用于对光源部进行散热的冷却部，所述冷却部具有冷媒流路，

所述多个光源单元的所述冷媒流路形成连贯的流路。

7.根据权利要求4所述的光源装置，其中，

所述光源单元还包含搭载有所述光源部的驱动电路的基板，

所述基板与所述冷却部相对，在能够导热的状态下固定于所述冷却部。

8.根据权利要求5或6所述的光源装置，其中，

所述光源单元还包含搭载有所述光源部的驱动电路的基板，

所述基板与所述冷却部相对，在能够导热的状态下固定于所述冷却部。

9.根据权利要求1或2所述的光源装置，其中，

所述导光线被插入在外装管中，该外装管限制所述导光线比所容许的弯曲程度更加弯曲的情况。

10.根据权利要求3所述的光源装置，其中，

所述导光线被插入在外装管中，该外装管限制所述导光线比所容许的弯曲程度更加弯曲的情况。

11.根据权利要求4所述的光源装置，其中，

所述导光线被插入在外装管中，该外装管限制所述导光线比所容许的弯曲程度更加弯曲的情况。

12.根据权利要求5～7中的任意一项所述的光源装置，其中，

所述导光线被插入在外装管中，该外装管限制所述导光线比所容许的弯曲程度更加弯曲的情况。

13.根据权利要求8所述的光源装置，其中，

所述导光线被插入在外装管中，该外装管限制所述导光线比所容许的弯曲程度更加弯曲的情况。

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