CN115413391A - 光源装置、投影仪、机械加工装置、光源单元以及光源装置的调整方法 - Google Patents

光源装置、投影仪、机械加工装置、光源单元以及光源装置的调整方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种在需要更换光源单元的情况下，使其更换变得容易的光源装置、投影仪、机械加工装置、光源单元以及光源装置的调整方法。光源装置(1)具备：多个光源单元(2)，以二维阵列状排列，具有多个光源部(21)与支承板(22)，所述多个光源部(21)分别具有发射激光的发光元件与收纳发光元件的封装，所述支承板(22)支承多个光源部(21)；基底基板(31)，具有配置有多个光源单元(2)的表面(311)；固定部件(4)，相对于基底基板(31)拆装自如地固定支承板(22)。

Description

光源装置、投影仪、机械加工装置、光源单元以及光源装置的 调整方法
技术领域
本发明涉及一种光源装置、投影仪、机械加工装置、光源单元以及光源装置的调整方法。
背景技术
已知有用于激光加工机或照明装置等的激光装置(例如参照专利文献1)。专利文献1所记载的激光装置具备：多个LD准直单元，具有半导体激光光源；LD支架，固定有多个LD准直单元；散热器，使来自半导体激光光源的热被放出。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2017-085021号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
在专利文献1所记载的激光装置中，各LD准直单元通过熔接等被固定于LD支架，因此例如在1个半导体激光光源发生故障而变得无法使用的情况下，必须更换激光装置整体。因此，存在更换作业变得庞大这样的问题。
本发明的目的在于提供一种在需要更换光源单元的情况下，使其更换变得容易的光源装置、投影仪、机械加工装置、光源单元以及光源装置的调整方法。
用于解决上述技术问题的方案
本发明的方案涉及一种光源装置，具备：
多个光源单元，以二维阵列状排列，具有多个光源部与支承板，所述多个光源部分别具有发射激光的发光元件与收纳该发光元件的封装，所述支承板支承多个该光源部；
基底基板，具有配置有所述多个光源单元的表面；
固定部件，相对于所述基底基板拆装自如地固定所述支承板。
本发明的方案涉及一种具备上述光源装置的投影仪。
本发明的方案涉及一种具备上述光源装置的机械加工装置。
本发明的方案涉及一种光源单元，具有：
光源部，具有发射激光的发光元件与收纳该发光元件的封装；
支承板，支承多个所述光源部，
所述支承板具有供固定部件通过的贯通孔，所述固定部件用于固定所述支承板。
本发明的方案涉及一种光源装置的调整方法，是对具备射出激光的多个光源单元、具有配置有所述多个光源单元的表面的基底基板、以及对从所述光源单元射出的激光进行整形的光学系统的光源装置进行调整的方法，
所述多个光源单元分别具有多个光源部与支承该多个光源部的支承板，
所述光源装置的调整方法具有将所述支承板从所述基底基板卸下从而更换所述光源单元的工序。
发明效果
例如若在发光元件发生故障等不良状况，则有变得难以或无法将激光照射至目标部位的风险。在这样的情况下，需要更换发生了不良状况的光源单元。根据本发明，在进行对该光源单元的更换时，能够通过操作固定部件这样的简单的作业而容易地进行该更换。
附图说明
图1是示出本发明的光源装置的实施方式的概略构成图。
图2是图1所示的光源装置的主要部分的立体图。
图3是图1所示的光源装置的主要部分的分解立体图。
图4是图3的由双点划线包围的区域[A]的放大图。
图5是图4中的B-B线截面图。
图6是依次示出在本发明的光源装置的调整方法中的各工序的图。
具体实施方式
参照图1～图6，对本发明的光源装置、投影仪、机械加工装置、光源单元以及光源装置的调整方法的实施方式进行说明。另外，以下为了方便说明，将图1中的右侧及图2～图5中的下侧称为“光轴方向上游侧(或左侧)”，将图1中的左侧及图2～图5中的上侧称为“光轴方向下游侧(或右侧)”。此外，有对光轴方向上游侧简称为“上游侧”，对光轴方向下游侧简称为“下游侧”的情况。此外，在图1～图5中，相互正交的3轴被设定为X轴、Y轴及Z轴。作为一例，包含X轴与Y轴的XY平面与基底基板平行，Z轴为发光元件的光轴方向。
图1所示的光源装置1具备从光轴方向上游侧向下游侧依次配置的装置主体10与光学系统20。如下文所述，光源装置1例如能够应用于投影仪或机械加工装置。以下，对各部分的构成进行说明。
装置主体10具备：多个光源单元2；壳体3，将多个光源单元2一并收纳并配置；固定部件4，将各光源单元2相对于壳体3固定。
各光源单元2除了配置部位不同之外，是相同的构成，因此对于1个光源单元2进行代表性说明。
光源单元2以射出激光LB的方式构成。具体而言，如图4、图5所示，光源单元2具有多个光源部21与一并支承多个光源部21的支承板22。
如图5所示，各光源部21具有发光元件23、封装24、准直器25与连结部26。
发光元件23例如具有激光二极管(LD)，能够发射激光LB。发光元件23具有与外部电源等电连接的端子231。端子231向Z轴方向负侧突出。
发光元件23被收纳在封装24内。封装24即所谓的CAN型封装，形成为具有与发光元件23(光源部21)的光轴方向平行的中心轴的圆筒状。这样的封装24例如有助于光源部21在后述的支承板22上的稠密配置。
在发光元件23的光路中即在发光元件23的下游侧，配置有准直器25。准直器25是将激光LB设为与Z轴方向平行的平行光的透镜。另外，在光源单元2中，将发光元件23的光轴与准直器25的光轴调整为大致一致，以使来自各发光元件23的激光LB成为规定的光束直径。该调整在光源单元2被收纳至壳体3内之前进行。
连结部26是将封装24与准直器25连结的部件。连结部26呈圆筒状，与封装24同心地配置在该封装24的内侧。
如图3、图4所示，三个光源部21被支承在支承板22上。被支承板22支承的光源部21的配置数除了是3个的情况以外，如图1、图2所示，也有是2个的情况。另外，被支承板22所支承的光源部21的配置数不限定于2个或3个，例如根据支承板22的大小或光源部21的大小等各条件，也可以为4个以上。
从光轴方向即Z轴方向正侧观察时，支承板22是矩形状，特别是在本实施方式中，是具有一对长边221与一对短边222的长方形。此外，各长边221与X轴方向平行，各短边222与Y轴方向平行。
并且，从光轴方向观察时，全部光源部21沿着支承板22的平行的2边即一对长边221被稠密地配置于支承板22上。由此，能够尽可能地增加每块支承板22上的光源部21的配置数，而实现光源单元2的小型化。此外，小型化的光源单元2成为容易被握持的程度的大小。由此，例如能够容易地进行相对于壳体3的基底基板31的光源单元2的更换作业。
支承板22由金属材料构成。由此，能够将在发光元件23发射激光LB时产生的热经由支承板22放出至基底基板31。由此，光源单元2的散热性优异。另外，作为构成支承板22的金属材料没有特别地限定，例如能够使用铝或铜等导热率(导热性)比较高的金属材料。
另外，支承板22优选构成为可调整准直器25相对于发光元件23的位置。由此，能够调整从准直器25射出的平行光的射出角度。
如图1所示，壳体3具有基底基板31与侧壁部32。
基底基板31呈平板状，被配置为使其厚度方向与Z轴平行。由此，基底基板31具有面向Z轴方向正侧的表面311。并且，在表面311上以二维阵列状排列有多个光源单元2。此外，相邻的光源单元2彼此在基底基板31上紧密接合而配置。进一步地，在基底基板31上的全部光源部21呈以蜂窝状(即六边形稠密地)排列的状态。通过这样的配置(排列)，光源装置1成为高输出的激光照射装置。
另外，支承板22比基底基板31更薄。由此，来自发光元件23的热经由支承板22被迅速地传递至基底基板31。因此，变得能够进行迅速的散热。
基底基板31形成为从缘部向Z轴方向侧突出。从光轴方向即Z轴方向正侧观察时，侧壁部32包围多个光源单元2。
如图2、图3所示，光源单元2的支承板22相对于基底基板31通过固定部件4被拆装自如地固定。如图4所示，固定部件4为紧固部件，在本实施方式中为内六角螺栓(以下简称为“螺栓”)41。螺栓41具有头部(螺纹头)42与螺纹部(外螺纹部)43。
此外，支承板22具有供固定部件4即螺栓41的螺纹部43通过的贯通孔223。并且，在使螺栓41的螺纹部43通过贯通孔223的状态下，能够使该螺纹部43与基底基板31的内螺纹(未图示)螺合。由此，能够将光源单元2固定至基底基板31。此外，通过拧松螺栓41，可解除螺栓41的螺纹部43与基底基板31的所述内螺纹的螺合。由此，能够使光源单元2从基底基板31脱离。另外，例如通过使用六角扳手，可容易地进行紧固螺栓41或拧松螺栓41的作业。
如图4所示，螺栓41以不干扰光源部21的方式在邻接的光源部21的间隙配置有4个。由此，能够稠密地配置光源部21，并且将光源单元2稳定且牢固地固定至基底基板31。另外，螺栓41的配置数(使用数)不限定于4个，例如根据支承板22的大小等，也可以是2个、3个或者5个以上。
光学系统20能够对从各光源单元2射出的各激光LB进行整形。如图1所示，光学系统20具备聚光透镜201与光纤202。
在壳体3的外侧，相对于各准直器25的下游侧配置有聚光透镜201。聚光透镜201是使各激光LB向光纤202聚光的透镜。聚光透镜201具有供激光LB入射的入射面201a与供激光LB射出的射出面201b。入射面201a由弯曲的凸面构成。射出面201b由平面构成。
在激光LB的光路上且相对于聚光透镜201的下游侧配置有光纤202。光纤202呈长条状，具有作为入射面202a的上游侧的端面与作为射出面202b的下游侧的端面。被聚光透镜201聚光的各激光LB一并入射至入射面202a。该激光LB能够通过光纤202内而被引导至射出面202b并从该射出面202b射出。作为光纤202没有特别地限定，例如能够使用光纤、光波导等。
例如若在发光元件23发生故障或在准直器25产生损伤等不良状况，则有激光LB难以或无法入射至光纤202的风险。在这种情况下，需要更换产生不良状况的光源单元2。在进行对该光源单元2的更换时，能够通过拧松并取下所述螺栓41这样简单的作业，容易地将该光源单元2从壳体3卸下(使脱离)。
然后，能够将新的、即未使用的光源单元2安装(装配)至上述产生了不良状况的光源单元2的位置。该未使用的光源单元2以与上述产生了不良状况的光源单元2同样的状态被固定至壳体3内。由此，能够省略对更换后的光源单元2的位置调整等，固定状态的再现性较高。因此，能够在光源单元2的更换后，迅速地重新开始光源装置1的使用。另外，也能够通过拧紧所述螺栓41这样简单的作业来容易地进行未使用的光源单元2的装配。
通过如上所述的拆装构成，例如与逐个更换发光元件23或准直器25即光源部21相比，能够容易且迅速地进行更换作业。
如上所述的光源装置1例如可应用于投影仪或机械加工装置。接着，对光源装置1的应用例进行说明。
<应用例1>
光源装置1能够应用于将图像等投影到幕布上的投影仪。投影仪具备光源装置1。在该情况下，光源装置1构成为分别照射波长互不相同的红色系、绿色系及蓝色系的激光LB。由此，光源装置1能够投影彩色图像。
<应用例2>
光源装置1能够应用于进行激光加工的机械加工装置。机械加工装置具备光源装置1。在该情况下，光源装置1构成为分别照射波长互不相同的例如蓝色系的激光LB。由此，光源装置1例如能够进行激光加工。
接着，对调整光源装置1的方法进行说明。例如在光源装置1发生故障时进行光源装置1的调整。
如图6所示，本调整方法具有工作工序与判定工序并依次进行这些工序。
工作工序是使光源装置1工作而使用的工序。
判定工序是判定光源单元2的故障或者劣化的工序。作为该判定方法，没有特别限定，例如能够例举基于光源单元2的亮度的降低或更换光源单元2以来的经过时间等的方法等。此外，在判定为光源单元2存在故障或劣化的情况下，优选为将该意旨通过语音(警报)等进行告知。由此，能够提醒光源单元2的更换。
并且，判定工序包括在判定为光源单元2发生了故障或劣化时更换光源单元2的更换工序。在更换工序中，如上所述地从基底基板31卸下支承板22，由此更换光源单元2。因此，通过该调整方法，能够判定需要更换的光源单元2并更换该被判定的光源单元2。
以上，对本发明的光源装置、投影仪、机械加工装置、光源单元以及光源装置的调整方法以图示的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于此。此外，能够将构成光源装置、投影仪、机械加工装置以及光源单元的各部分取代为可以发挥同样的功能的任意的构成。此外，也可以附加任意的构成物。
[方案]
本领域技术人员可以理解，上述多个示例性的实施方式是以下的方案的具体例。
(第1项)一方案的光源装置具备：
多个光源单元，以二维阵列状排列，具有多个光源部与支承板，所述多个光源部分别具有发射激光的发光元件与收纳该发光元件的封装，所述支承板支承多个该光源部；
基底基板，具有配置有所述多个光源单元的表面；
固定部件，相对于所述基底基板拆装自如地固定所述支承板。
例如若在发光元件发生故障等不良状况，则有变得难以或无法将激光照射至目标部位的风险。在这样的情况下，需要更换发生了不良状况的光源单元。根据第1项所述的光源装置，在进行对该光源单元的更换时，能够通过操作固定部件这样的简单的作业而容易地进行该更换。
(第2项)在第1项所述的光源装置中，
所述多个光源单元在所述基底基板上紧密接合而配置，
在从所述光源部的光轴方向观察时，全部的所述光源部被稠密地配置。
根据第2项所述的光源装置，能够尽可能地增加每块支承板上的光源部的配置数，从而实现光源单元的小型化。
(第3项)在第1项或第2项所述的光源装置中，
在从所述光源部的光轴方向观察时，所述支承板为矩形状，
所述多个光源部沿着所述支承板的平行的2边而被稠密地配置。
根据第3项所述的光源装置，光源单元成为容易被握持的程度的大小，例如能够容易地进行相对于基底基板的光源单元的更换作业。
(第4项)在第3项所述的光源装置中，
所述固定部件为配置于邻接的所述光源部间的紧固部件。
根据第4项所述的光源装置，例如在使用螺栓作为紧固部件的情况下，能够容易地进行相对于基底基板的支承板的拆装作业。
(第5项)在第1项～第4项的任一项所述的光源装置中，
所述支承板比所述基底基板更薄。
根据第5项所述的光源装置，来自发光元件的热经由支承板被迅速地传递至基底基板。因此，变得能够进行迅速的散热。
(第6项)在第1项～第5项的任一项所述的光源装置中，
所述支承板由金属材料构成。
根据第6项所述的光源装置，能够将在发光元件发射激光时产生的热经由支承板放出至基底基板。由此，光源单元的散热性优异。
(第7项)在第1项～第6项的任一项所述的光源装置中，
所述封装为CAN型封装。
根据第7项所述的光源装置，例如有助于光源部在支承板上的稠密配置。
(第8项)在第1项～第7项的任一项所述的光源装置中，
具有配置于所述发光元件的光路中的准直器。
根据第8项所述的光源装置，能够将激光设为平行光，并且能够朝向前方充分地照射该激光。
(第9项)在第8项所述的光源装置中，具备：
聚光透镜，相对于所述准直器配置在光轴方向下游侧，对所述各激光进行聚光；
光纤，相对于所述聚光透镜配置在所述光轴方向下游侧，对被所述聚光透镜聚光的所述各激光进行导光并射出。
根据第9项所述的光源装置，例如能够将光源装置应用于投影仪或机械加工装置。
(第10项)一方案的投影仪具备第1项～第9项的任一项所述的光源装置。
例如若在发光元件发生故障等不良状况，则有变得难以或无法将激光照射至目标部位的风险。在这样的情况下，需要更换发生了不良状况的光源单元。根据第10项所述的投影仪，在进行对该光源单元的更换时，能够通过操作固定部件这样的简单的作业而容易地进行该更换。
(第11项)一方案的机械加工装置具备第1项～第9项的任一项所述的光源装置。
例如若在发光元件发生故障等不良状况，则有变得难以或无法将激光照射至目标部位的风险。在这样的情况下，需要更换发生了不良状况的光源单元。根据第11项所述的机械加工装置，在进行对该光源单元的更换时，能够通过操作固定部件这样的简单的作业而容易地进行该更换。
(第12项)一方案的光源单元具有：
光源部，具有发射激光的发光元件与收纳该发光元件的封装；
支承板，支承多个所述光源部，
所述支承板具有供固定部件通过的贯通孔，所述固定部件用于固定所述支承板。
例如若在发光元件发生故障等不良状况，则有变得难以或无法将激光照射至目标部位的风险。在这样的情况下，需要更换发生了不良状况的光源单元。根据第12项所述的光源装置，在进行对该光源单元的更换时，能够通过操作固定部件这样的简单的作业而容易地进行该更换。
(第13项)一方案的光源装置的调整方法是对具备射出激光的多个光源单元、具有配置有所述多个光源单元的表面的基底基板、以及对从所述光源单元射出的激光进行整形的光学系统的光源装置进行调整的方法，
所述多个光源单元分别具有多个光源部与支承该多个光源部的支承板，
所述光源装置的调整方法具有将所述支承板从所述基底基板卸下从而更换所述光源单元的工序。
例如若在发光元件发生故障等不良状况，则有变得难以或无法将激光照射至目标部位的风险。在这样的情况下，需要更换发生了不良状况的光源单元。根据第13项所述的光源装置的调整方法，在进行对该光源单元的更换时，能够通过从基底基板卸下支承板这样的简单的作业而容易地进行该更换。
(第14项)在第13项所述的光源装置的调整方法中，
进一步具有对所述光源单元的故障或者劣化进行判定的工序，
在对所述光源单元的故障或者劣化进行判定的工序中，包括在判定为所述光源单元发生了故障或劣化时，更换所述光源单元的工序。
根据第14项所述的光源装置的调整方法，能够没有浪费地更换光源单元。
附图标记说明
1 光源装置
2 光源单元
21 光源部
22 支承板
221 长边
222 短边
223 贯通孔
231 发光元件
231 端子
24 封装
25 准直器
26 连结部
3 壳体
31 基底基板
311 表面
32 侧壁部
4 固定部件
41 内六角螺栓(螺栓)
42 头部(螺纹头)
43 螺纹部(外螺纹部)
10 装置主体
20 光学系统
201 聚光透镜
201a 入射面
201b 射出面
202 光纤
202a 入射面
202b 射出面
LB 激光

Claims (14)

1.一种光源装置，其特征在于，具备：
多个光源单元，以二维阵列状排列，具有多个光源部与支承板，所述多个光源部分别具有发射激光的发光元件与收纳该发光元件的封装，所述支承板支承多个该光源部；
基底基板，具有配置有所述多个光源单元的表面；
固定部件，相对于所述基底基板拆装自如地固定所述支承板。
2.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，
所述多个光源单元在所述基底基板上紧密接合而配置，
在从所述光源部的光轴方向观察时，全部的所述光源部被稠密地配置。
3.如权利要求1或2所述的光源装置，其特征在于，
在从所述光源部的光轴方向观察时，所述支承板为矩形状，
所述多个光源部沿着所述支承板的平行的2边而被稠密地配置。
4.如权利要求3所述的光源装置，其特征在于，
所述固定部件为配置于邻接的所述光源部间的紧固部件。
5.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，
所述支承板比所述基底基板更薄。
6.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，
所述支承板由金属材料构成。
7.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，
所述封装为CAN型封装。
8.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，
具有配置于所述发光元件的光路中的准直器。
9.如权利要求8所述的光源装置，其特征在于，具备：
聚光透镜，相对于所述准直器配置在光轴方向下游侧，对各个所述激光进行聚光；
光纤，相对于所述聚光透镜配置在所述光轴方向下游侧，对被所述聚光透镜聚光的各个所述激光进行导光并射出。
10.一种投影仪，其特征在于，具备权利要求1所述的光源装置。
11.一种机械加工装置，其特征在于，具备权利要求1所述的光源装置。
12.一种光源单元，其特征在于，具有：
光源部，具有发射激光的发光元件与收纳该发光元件的封装；
支承板，支承多个所述光源部，
所述支承板具有供固定部件通过的贯通孔，所述固定部件用于固定所述支承板。
13.一种光源装置的调整方法，是对具备射出激光的多个光源单元、具有配置有所述多个光源单元的表面的基底基板、以及对从所述光源单元射出的激光进行整形的光学系统的光源装置进行调整的方法，其特征在于，
所述多个光源单元分别具有多个光源部与支承该多个光源部的支承板，
所述光源装置的调整方法具有将所述支承板从所述基底基板卸下从而更换所述光源单元的工序。
14.如权利要求13所述的光源装置的调整方法，其特征在于，
进一步具有对所述光源单元的故障或者劣化进行判定的工序，
在对所述光源单元的故障或者劣化进行判定的工序中，包括在判定为所述光源单元发生了故障或劣化时，更换所述光源单元的工序。
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