JP2011065979A - 光源装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光源装置101は、可視領域の波長の第1レーザ光11Aを発振する第1半導体レーザ素子10Aと、可視領域の波長の第2レーザ光11Bを発振する第2半導体レーザ素子10Bと、第1レーザ光11Aおよび第2レーザ光11Bが照射され、照射された第1レーザ光11Aおよび第2レーザ光11Bを波長を変えずに散乱させる光散乱体30とを備えている。波長が変換されないため、第1半導体レーザ素子10Aおよび第2半導体レーザ素子10Bが発振した第1レーザ光11Aおよび第2レーザ光11Bのエネルギーは損失されることなく放出される。
【選択図】図4
Description
(構成)
図1を参照して、本実施の形態における光源装置100について説明する。この光源装置100は、第1半導体レーザ素子10Aと、第2半導体レーザ素子10Bと、光散乱体30と、略凹面形状の反射鏡40とを備えている。
第1半導体レーザ素子10Aは、可視領域の波長の第1レーザ光11Aを発振する。第2半導体レーザ素子10Bは、可視領域の波長の第2レーザ光11Bを発振する。第1半導体レーザ素子10Aは、青色の波長の第1レーザ光11Aを発振し、第2半導体レーザ素子10Bは、第1レーザ光11Aとは異なる、黄色の波長の第2レーザ光11Bを発振するとよい。なお、色の組合せは青色と黄色とに限定されるものではない。発振されるレーザ光の種類または構成について、特に制限は無い。
光散乱体30について、第1レーザ光11Aに基づき説明する。第2レーザ光11Bについても同様である。光散乱体30は、照射された第1レーザ光11Aを、波長を変えずに散乱させる。波長を変えずにとは、光散乱体30が照射された第1レーザ光11Aの波長を全く変えずに散乱させることを示し、蛍光物質によりレーザ光の波長が変換される場合を含まない。
第1レーザ光11Aおよび第2レーザ光11Bは、光散乱体30により散乱されるとき、混光されて照射対象物の視認が可能な光色を形成しているとよい。たとえば、白色のレーザ光を形成するため、光源装置100は、青色のレーザ光を発振する半導体レーザ素子と、黄色のレーザ光を発振する半導体レーザ素子とを備えているとよい。白色のレーザ光を形成するため、光源装置100は、赤色のレーザ光を発振する半導体レーザ素子と、青緑色のレーザ光を発振する半導体レーザ素子とを備えていてもよい。
反射鏡40は焦点を有しているとよい。光散乱体30は、反射鏡40の焦点を含むように配置されているとよい。光散乱体30が反射鏡40の焦点を含むように配置されていると、反射鏡40の投光効率が高くなる。
本実施の形態における光源装置100の作用および効果について説明する。光源装置100は、第1半導体レーザ素子10Aおよび第2半導体レーザ素子10Bを備えている。第1半導体レーザ素子10Aおよび第2半導体レーザ素子10Bが任意の色のレーザ光をそれぞれ発振し、発振されたレーザ光は光散乱体30を用いて混光され、光源装置100は任意の色の光を放出する光源として用いられることができる。
(構成)
図2を参照して、本実施の形態における光源装置100aについて説明する。この光源装置100aは、第1半導体レーザ素子10Aと、第2半導体レーザ素子10Bと、第3半導体レーザ素子10Cと、光散乱体30と、パッケージ50とを備えている。
本実施の形態における光源装置100aの作用および効果について説明する。光源装置100aは、各半導体レーザ素子10A,10B,10Cが任意の色のレーザ光をそれぞれ発振する。各レーザ光は、光散乱体30の内部において多重散乱を繰り返す。多重散乱を繰り返した各レーザ光は、光散乱体30の内部において合成され、光散乱体30の表面から放射状に任意の方向に向かう散乱光31A〜31Eとなって散乱する。光散乱体30は、散乱光31A〜31Eを放出する光源を形成する。
図3を参照して、本実施の形態における光源装置100bについて説明する。ここでは、上述の実施の形態2における光源装置100aとの相違点についてのみ説明する。光源装置100bは、実施の形態1の光源装置100と同様に、略凹面形状の反射鏡40をさらに備えている。
本実施の形態における光源装置100bの作用および効果について説明する。光源装置100bは、光散乱体30により各レーザ光の波長を変換すること無く散乱光31A〜31Eを放出する。光源装置100bは、所望の明るさを得ることを、蛍光物質を備えた発光装置に比べてより小さなエネルギーを有するレーザ光により実現することができる。
(構成)
図4を参照して、本実施の形態における光源装置101の構成について説明する。光源装置101は、第1半導体レーザ素子10Aと、第2半導体レーザ素子10Bと、光散乱体30とを備えている。
第1半導体レーザ素子10Aは、可視領域の波長の第1レーザ光11Aを発振する。第2半導体レーザ素子10Bは、可視領域の波長の第2レーザ光11Bを発振する。第1半導体レーザ素子10Aは、青色の波長の第1レーザ光11Aを発振し、第2半導体レーザ素子10Bは、第1レーザ光11Aとは異なる、黄色の波長の第2レーザ光11Bを発振するとよい。なお、色の組合せは青色と黄色とに限定されるものではない。発振されるレーザ光の種類または構成について、特に制限は無い。
光散乱体30について、第1レーザ光11Aに基づき説明する。第2レーザ光11Bについても同様である。光散乱体30は、照射された第1レーザ光11Aを、波長を変えずに散乱させる。波長を変えずにとは、光散乱体30が照射された第1レーザ光11Aの波長を全く変えずに散乱させることを示し、蛍光物質によりレーザ光の波長が変換される場合を含まない。
第1レーザ光11Aおよび第2レーザ光11Bは、光散乱体30により散乱されるとき、混光されて照射対象物の視認が可能な光色を形成しているとよい。たとえば、白色のレーザ光を形成するため、光源装置101は、青色のレーザ光を発振する半導体レーザ素子と、黄色のレーザ光を発振する半導体レーザ素子とを備えているとよい。白色のレーザ光を形成するため、光源装置101は、赤色のレーザ光を発振する半導体レーザ素子と、青緑色のレーザ光を発振する半導体レーザ素子とを備えていてもよい。
図4を再び参照して、本実施の形態における光源装置101の作用および効果について説明する。光源装置101は、第1半導体レーザ素子10Aおよび第2半導体レーザ素子10Bを備えている。第1半導体レーザ素子10Aおよび第2半導体レーザ素子10Bが任意の色のレーザ光をそれぞれ発振し、発振されたレーザ光は光散乱体30を用いて混光され、光源装置101は任意の色の光を放出する光源として用いることができる。光散乱体30の大きさは小さければ小さいほど、光散乱体30は理想的な点光源を形成するため非常に有用である。
(構成)
図5を参照して、本実施の形態における光源装置102について説明する。光源装置102は、合成手段20を備えている。より具体的に、光源装置102は、第1半導体レーザ素子10A、第2半導体レーザ素子10Bおよび第3半導体レーザ素子10Cと、光散乱体30と、合成手段20とを備えている。光源装置102は、実施の形態4の光源装置101と同様に、第1コリメータレンズ15A、第2コリメータレンズ15B、および第3コリメータレンズ15Cを備えているとよい。
第1レーザ光11A、第2レーザ光11Bおよび第3レーザ光11Cは、光散乱体30により散乱されるとき、混光されて照射対象物の視認が可能な光色を形成しているとよい。照射対象物の視認が可能な光色は、たとえば、白色であるとよい。散乱されたレーザ光が混光されて照射対象物の視認が可能な光色を形成するため、光源装置102は、第1半導体レーザ素子10Aに青色のレーザ光を発振する半導体レーザ素子を用い、第2半導体レーザ素子10Bに赤色のレーザ光を発振する半導体レーザ素子を用い、第3半導体レーザ素子10Cに緑色のレーザ光を発振する半導体レーザ素子を用いる。したがって、第1レーザ光11Aが青色レーザ光であり、第2レーザ光11Bは赤色レーザ光であり、第3レーザ光11Cが緑色レーザ光である。
本実施の形態における光源装置102によれば、合成手段20によって第1レーザ光11A、第2レーザ光11B、および第3レーザ光11Cが合成されてレーザ光12となっても、第1レーザ光11A、第2レーザ光11B、および第3レーザ光11Cのエネルギーは損失しない。合成手段20によって第1レーザ光11A、第2レーザ光11B、および第3レーザ光11Cのエネルギーが損失したとしても、エネルギーの損失量は、蛍光物質を備えた発光装置が波長を変換するときのエネルギーの損失量に比べて極めて低い。
(構成)
図6を参照して、本実施の形態における光源装置103について説明する。光源装置103は、導光手段13を備えている。より具体的に、光源装置103は、第1半導体レーザ素子10A、第2半導体レーザ素子10B、および第3半導体レーザ素子10Cと、光散乱体30と、導光手段13とを備えている。
本実施の形態における光源装置103によれば、第1レーザ光14A、第2レーザ光14B、および第3レーザ光14Cは、相互に独立した状態で、導光手段13によって光散乱体30に向かってそれぞれ照射される。光源装置103によれば、導光手段13によって第1レーザ光11A、第2レーザ光11B、および第3レーザ光11Cが導光されて第1レーザ光14A、第2レーザ光14B、および第3レーザ光14Cとなっても、第1レーザ光11A、第2レーザ光11B、および第3レーザ光11Cのエネルギーは損失しない。導光手段13によって第1レーザ光11A、第2レーザ光11B、および第3レーザ光11Cのエネルギーが損失したとしても、エネルギーの損失量は、蛍光物質を備えた発光装置が波長を変換するときのエネルギーの損失量に比べて極めて低い。
(構成)
図7を参照して、本実施の形態における光源装置201について説明する。光源装置201は、実施の形態4における光源装置101の構成に加え、略凹面形状の反射鏡40をさらに備えている。より具体的に、光源装置201は、第1半導体レーザ素子10Aおよび第2半導体レーザ素子10Bと、光散乱体30と、反射鏡40とを備えている。
実施の形態4と同様に、光散乱体30に向かって照射された第1レーザ光11Aおよび第2レーザ光11Bは、光散乱体30の内部において多重散乱を繰り返す。多重散乱を繰り返した第1レーザ光11Aおよび第2レーザ光11Bは、光散乱体30の内部において合成され、光散乱体30の表面から放射状に任意の方向に向かう散乱光31A〜31Fとなって散乱する。光散乱体30は、散乱光31A〜31Fを放出する光源を形成する。
(構成)
図8を参照して、本実施の形態における光源装置202について説明する。光源装置202は、合成手段20を有する実施の形態5の光源装置102の構成に加え、実施の形態7で説明した略凹面形状の反射鏡40をさらに備えている。
実施の形態5と同様に、光源装置202によれば、合成手段20によって第1レーザ光11A、第2レーザ光11B、第3レーザ光11Cが合成されてレーザ光12となっても、第1レーザ光11A、第2レーザ光11B、および第3レーザ光11Cのエネルギーは損失しない。光源装置202は、第1半導体レーザ素子10A、第2半導体レーザ素子10Bおよび第3半導体レーザ素子10Cが発振したそれぞれの第1レーザ光11A、第2レーザ光11B、および第3レーザ光11Cのエネルギーを損失させることなく放出することができる。
(構成)
図9を参照して、本実施の形態における光源装置203ついて説明する。光源装置203は、導光手段13を有する実施の形態6の光源装置103の構成に加え、実施の形態7で説明した略凹面形状の反射鏡40をさらに備えている。より具体的に、光源装置203は、第1半導体レーザ素子10A、第2半導体レーザ素子10B、および第3半導体レーザ素子10Cと、光散乱体30と、導光手段13と、反射鏡40とを備えている。
本実施の形態における光源装置203によれば、実施の形態6の構成と同様に、各レーザ光14A,14B,14Cは、相互に独立した状態で、導光手段13によって光散乱体30に向かってそれぞれ照射される。光源装置203によれば、導光手段13によって各レーザ光11A,11B,11Cが導光されて各レーザ光14A,14B,14Cとなっても、各レーザ光11A,11B,11Cのエネルギーは損失しない。
図10を参照して、本実施の形態における光源装置203aついて説明する。光源装置203aは、実施の形態9における光源装置203に対して、反射鏡40に開口部41C2を設けずに、第1レーザ光14A、第2レーザ光14B、および第3レーザ光14Cを、反射鏡40の出射口がある側(図10紙面、反射鏡40より右側)から光散乱体30に向かって照射するように、導光手段13を配設している。その他の構成は、実施の形態9における光源装置203と同じである。
(構成)
図11および図12を参照して、本実施の形態における光源装置301について説明する。図11を参照して、この光源装置301は、第1半導体レーザ素子10Aと、第2半導体レーザ素子10Bと、第3半導体レーザ素子10Cと、光散乱体30と、導光手段としての導光部材60とを備えている。
本実施の形態における光源装置301の作用および効果について説明する。光源装置301は、各半導体レーザ素子10A,10B,10Cが任意の色のレーザ光11A,11B,11Cをそれぞれ発振する。各レーザ光11A,11B,11Cは、導光部材60の内部を(全)反射しながら、出光面64に向かって導波する。各レーザ光11A,11B,11Cは、出光面64を通って光散乱体30に到達する。導光部材60の斜面側の傾斜角は、各レーザ光11A,11B,11Cが全反射しながら導波するように設計されているとよい。
図13を参照して、本実施の形態における光源装置301aについて説明する。ここでは、上述の実施の形態11における光源装置301との相違点についてのみ説明する。光源装置301aにおいては、各半導体レーザ素子10A,10B,10Cが、各半導体レーザ素子10A,10B,10Cから発振される各レーザ光11A,11B,11Cの光軸が、すべて光散乱体30に向くように配置されている。
図14を参照して、本実施の形態における光源装置301bについて説明する。ここでは、上述の実施の形態12における光源装置301aとの相違点についてのみ説明する。光源装置301bにおいては、光散乱体30が、出光面64側において導光部材60と一体化(接合)されている。光散乱体30は、導光部材60の出光面64側に対して作りつけられることにより、導光部材60と一体化されている。
図15を参照して、実施の形態14における光源装置302について説明する。ここでは、上述の実施の形態12における光源装置301aとの相違点についてのみ説明する。光源装置302は、実施の形態1と同様な略凹面形状の反射鏡40をさらに備えている。反射鏡40は焦点を有しているとよい。光散乱体30は、反射鏡40の焦点を含むように配置されているとよい。
図16を参照して、本実施の形態における光源装置303について説明する。この光源装置303は、第1半導体レーザ素子10Aと、第2半導体レーザ素子10Bと、第3半導体レーザ素子10Cと、光散乱体30と、パッケージ50と、導光部材60とを備えている。
光源装置303においては、光散乱体30の大きさを、上述の実施の形態2の光源装置100a(図2参照)における光散乱体30の大きさに比べて小さくすることが可能となる。光源装置303においては、たとえば各半導体レーザ素子10A,10B,10Cの間隔よりも小さな光散乱体30を採用することが可能となる。光散乱体30の大きさとしてより小さいものを採用することにより、光散乱体30は理想的な点光源を形成することが可能となる。
図17を参照して、本実施の形態における光源装置303aについて説明する。ここでは、上述の実施の形態15における光源装置303との相違点についてのみ説明する。光源装置303aにおいては、実施の形態1と同様な略凹面形状の反射鏡40をさらに備えている。反射鏡40は焦点を有しているとよい。光散乱体30は、反射鏡40の焦点を含むように配置されているとよい。
(構成)
図18を参照して、本実施の形態における光源装置401について説明する。光源装置401は、第1半導体レーザ素子10Aと、第2半導体レーザ素子10Bと、第3半導体レーザ素子10Cと、導光手段としての導光部材60とを備えている。
本実施の形態における光源装置401の作用および効果について説明する。光源装置401は、各半導体レーザ素子10A,10B,10Cが任意の色のレーザ光11A,11B,11Cをそれぞれ発振する。各レーザ光11A,11B,11Cは、導光部材60の内部を(全)反射しながら、出光面64に向かって導波する。導光部材60の斜面側の傾斜角は、各レーザ光11A,11B,11Cが全反射しながら導波するように設計されているとよい。
図19を参照して、本実施の形態における光源装置401aについて説明する。ここでは、上述の実施の形態17における光源装置401との相違点についてのみ説明する。光源装置401aにおいては、各半導体レーザ素子10A,10B,10Cが、各半導体レーザ素子10A,10B,10Cから発振される各レーザ光11A,11B,11Cの光軸が、すべて出光面64に向くように配置されている。好適には、各半導体レーザ素子10A,10B,10Cが、各半導体レーザ素子10A,10B,10Cから発振される各レーザ光11A,11B,11Cの光軸が、すべて出光面64の略中央に向くように配置されているとよい。
図20を参照して、本実施の形態における光源装置402について説明する。光源装置402は、第1半導体レーザ素子10Aと、実施の形態17および実施の形態18と同様に構成される導光部材60とを備えている。
Claims (22)
- 可視領域の波長のレーザ光を発振する2以上の半導体レーザ素子と、
前記レーザ光が照射され、照射された前記レーザ光を波長を変えずに散乱させる光散乱体と、を備え、
2以上の前記半導体レーザ素子から発振された前記レーザ光は、それぞれ異なる色である、光源装置。 - 2以上の前記半導体レーザ素子から発振された前記レーザ光は、そのまま前記光散乱体に照射される、
請求項1に記載の光源装置。 - 1つのパッケージをさらに備え、
2以上の前記半導体レーザ素子は、前記パッケージの内部に実装され、
前記光散乱体は、前記パッケージと一体的に構成されている、
請求項1に記載の光源装置。 - 前記パッケージは窓部を有し、
前記窓部には透光性を有する透光部材が取り付けられており、
前記光散乱体は、前記透光部材に密着するように配置されている、
請求項3に記載の光源装置。 - 2以上の前記半導体レーザ素子からそれぞれ発振された前記レーザ光が平行光線に変換され、相互に独立した状態で前記光散乱体に向かってそれぞれ照射される、
請求項1に記載の光源装置。 - 2以上の前記半導体レーザ素子からそれぞれ発振された前記レーザ光を合成させる合成手段をさらに備え、
前記レーザ光は、前記合成手段によって相互に合成された状態で、前記光散乱体に向かって照射される、
請求項1に記載の光源装置。 - 2以上の前記半導体レーザ素子からそれぞれ発振された前記レーザ光を前記光散乱体まで導光し、導光された前記レーザ光を前記光散乱体に向かって照射する導光手段をさらに備える、
請求項1に記載の光源装置。 - 前記導光手段は、光ファイバである、
請求項7に記載の光源装置。 - 前記導光手段は、外形が略錐台状に形成され、入光面と前記入光面より面積が小さい出光面とを有する導光部材であり、
前記導光部材は、可視光に対して透明な材料から構成され、
前記入光面側に2以上の前記半導体レーザ素子が配置され、
前記出光面側に前記光散乱体が配置される、
請求項7に記載の光源装置。 - 2以上の前記半導体レーザ素子は、2以上の前記半導体レーザ素子から発振された前記レーザ光が、前記導光部材の内部において全反射を繰り返しながら、前記入光面側から前記出光面側に向かって導波するように配置されている、
請求項9に記載の光源装置。 - 2以上の前記半導体レーザ素子は、2以上の前記半導体レーザ素子から発振される前記レーザ光の光軸が前記光散乱体に向くように配置されている、
請求項9に記載の光源装置。 - 前記光散乱体は、前記導光部材と一体的に構成されている、
請求項9から請求項11のいずれかに記載の光源装置。 - 前記光散乱体は、透明な樹脂またはガラス材から構成される母材と、前記母材と異なる屈折率を有し前記母材の内部に分散された透明な光散乱粒子と、を含む、
請求項1から12のいずれかに記載の光源装置。 - 前記光散乱体により波長を変えずに散乱された前記レーザ光は、混光されて白色光を形成している、
請求項1から13のいずれかに記載の光源装置。 - 前記白色光を形成するため、2以上の前記半導体レーザ素子は、
3以上の前記半導体レーザ素子であり、
青色の前記レーザ光を発振する前記半導体レーザ素子と、
赤色の前記レーザ光を発振する前記半導体レーザ素子と、
緑色の前記レーザ光を発振する前記半導体レーザ素子と、を含む、
請求項14に記載の光源装置。 - 前記白色光を形成するため、2以上の前記半導体レーザ素子は、
黄色の前記レーザ光を発振する前記半導体レーザ素子と、
青色の前記レーザ光を発振する前記半導体レーザ素子と、を含む、
請求項14に記載の光源装置。 - 前記白色光を形成するため、2以上の前記半導体レーザ素子は、
赤色の前記レーザ光を発振する前記半導体レーザ素子と、
青緑色の前記レーザ光を発振する前記半導体レーザ素子と、を含む、
請求項14に記載の光源装置。 - 焦点を有する略凹面形状の反射鏡をさらに備え、
前記光散乱体は、前記焦点の位置に配置される、
請求項1から17のいずれかに記載の光源装置。 - 前記反射鏡は開口部を有しており、
2以上の前記半導体レーザ素子からそれぞれ発振された前記レーザ光は、前記開口部を通して前記光散乱体に向かって照射される、
請求項18に記載の光源装置。 - 外形が略錐台状に形成され、入光面と前記入光面より面積が小さい出光面とを有し、レーザ光に対して透明な材料から構成された導光部材と、
レーザ光を発振し、前記レーザ光が前記入光面側から前記導光部材の内部に向かうように配置された半導体レーザ素子と、を備え、
前記半導体レーザ素子から発振された前記レーザ光は、前記出光面側において集光される、光源装置。 - 前記半導体レーザ素子は、前記半導体レーザ素子から発振された前記レーザ光が、前記導光部材の内部において全反射を繰り返しながら、前記入光面側から前記出光面側に向かって導波するように配置されている、
請求項20に記載の光源装置。 - 前記半導体レーザ素子は、前記半導体レーザ素子から発振される前記レーザ光の光軸が前記出光面に向くように配置されている、
請求項20に記載の光源装置。
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