JP2013138086A

JP2013138086A - 光源装置

Info

Publication number: JP2013138086A
Application number: JP2011287887A
Authority: JP
Inventors: Hidenori Matsuo; 英典松尾; Takeshi Sasamuro; 岳笹室
Original assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Current assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Priority date: 2011-12-28
Filing date: 2011-12-28
Publication date: 2013-07-11
Anticipated expiration: 2031-12-28
Also published as: JP5942426B2

Abstract

【課題】光源ユニットの光軸を高精度に調整できると共に、光源の放熱性に優れる光源装置を提供する。
【解決手段】本発明の光源装置(100)は、凹部(11)と該凹部に設けられた穴(15)を有するベース部材(10)と、光源(20)と該光源から光が入射される光学部品(25)を保持し、前記凹部に挿入され、前記穴(15)の開口端上で摺動可能な曲面(35)を有する光源保持部材(31)と、を備え、前記光源保持部材(31)は、前記ベース部材(10)の内部に収容されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、光源装置に関するものである。

近年、光源として半導体レーザ（ＬＤ：Laser Diode）素子や発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）素子等の発光素子を搭載した光源装置が、プロジェクタ、レーザ加工機、光記録・再生装置、光通信装置等に利用されている。このような光源装置は、通常、光源の前方にレンズや拡散板等の光学部品が設置され、その光軸やビーム平行度、配光等の光学特性が制御されるため、その光源と光学部品の相対的な位置を精度良く調整し、さらにその調整された位置を安定して維持することが重要となっている。

例えば特許文献１には、ホルダ(20)に、発光ユニット(30)とコリメータレンズ(25)が保持され、ホルダ(20)が取り付けられるベース(11)に、ホルダ(20)を支持する支持部(15)が設けられており、ホルダ(20)に凸部(26)が、支持部(15)に凹部(16)が形成され、凸部(26)と凹部(16)の一方は、その表面の少なくとも一部が、ホルダ(20)の中心軸上にその中心が位置する仮想球面上に位置し、凸部(26)の表面と凹部(16)の表面が摺動して、ホルダ(20)が、コリメータレンズ(25)の光軸が傾くように調整されて支持部(15)に固定されており、コリメータレンズ(25)が凸部(26)と凹部(16)との当接部(E)よりもベース(11)から離れる後方に位置している発光装置が記載されている。

特開２０１１−１５１３０８号公報

しかしながら、特許文献１に記載された発光装置では、ホルダ(20)がベース(11)から突出しており、発光ユニット(30)の熱引きが悪いため、装置の駆動に伴って、光出力の低下や、構成部品の熱伸縮による光軸ずれが発生しやすい問題がある。

そこで、本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、光源ユニットの光軸を高精度に調整できると共に、光源の放熱性に優れる光源装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る光源装置は、凹部と該凹部に設けられた穴を有するベース部材と、光源と該光源から光が入射される光学部品を保持し、前記凹部に挿入され、前記穴の開口端上で摺動可能な曲面を有する光源保持部材と、を備え、前記光源保持部材は、前記ベース部材の内部に収容されていることを特徴とする。

また、本発明に係る光源装置は、以下のように構成されてもよい。
前記光源保持部材は、該光源保持部材における前記曲面に近い側に、前記光源を保持していることが好ましい。
前記光源保持部材は、前記凹部内に充填された充填材を介して前記凹部の内面と接続されていることが好ましい。
前記光源保持部材を複数備える光源装置であって、前記ベース部材は前記凹部と穴の対を複数有し、隣り合う２つの穴の開口端は互いに前後方向に変位して設けられており、前記光源保持部材は各々前記凹部に挿入され且つ前記ベース部材の内部に収容されていることが好ましい。
前記光源保持部材を複数備える光源装置であって、前記ベース部材は前記凹部と穴の対を複数有し、前記凹部は該ベース部材の前面側と後面側に各々設けられており、前記光源保持部材は各々前記凹部に挿入され且つ前記ベース部材の内部に収容されていることが好ましい。
前記光源保持部材を複数備える光源装置であって、前記ベース部材は前記凹部と穴の対を複数有し、前記穴の向きは該穴が設けられた凹部の向きと略同じであって、前記凹部の少なくとも２つは、互いに異なる向きに設けられており、前記光源保持部材は各々前記凹部に挿入され且つ前記ベース部材の内部に収容されていることが好ましい。
前記凹部の少なくとも２つは、該凹部の開口が互いに向かい合う方向に向けられていることが好ましい。
前記光源は半導体レーザ素子を含み、前記光学部品はコリメータレンズであることが好ましい。

本発明によれば、光軸を高精度に調整可能で且つ放熱性の高い光源ユニットの固定構造を提供することができる。

本発明の一実施の形態に係る光源装置の概略斜視図（ａ）と、そのＡ−Ａ断面における概略断面図（ｂ）である。本発明の一実施の形態に係る光源装置における光源保持部材の向きの調整方法の一例を説明する概略断面図である。本発明の一実施の形態に係る光源装置の概略断面図である。本発明の一実施の形態に係る光源装置の概略断面図である。本発明の一実施の形態に係る光源装置の概略断面図である。本発明の一実施の形態に係る光源装置の概略斜視図である。

以下、発明の実施の形態について適宜図面を参照して説明する。但し、以下に説明する光源装置は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、特定的な記載がない限り、本発明を以下のものに限定しない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張していることがある。また、以下、光源装置の主として光が出射される側を前方、その反対側を後方として説明する。

＜実施の形態１＞
図１（ａ）は、実施の形態１に係る光源装置の概略斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面を示す概略断面図である。図１に示す例の光源装置１００は、ベース部材１０と、光源２０と該光源から光が入射される光学部品２５を保持する光源保持部材３１を含む光源ユニット３０と、を備えている。ベース部材１０は、凹部１１と、その凹部に設けられた穴１５と、を有する。光源保持部材３１は、凹部１１に挿入され、ベース部材の穴１５の開口端上で摺動可能な曲面３５を有する。そして、光源保持部材３１は、ベース部材１０の内部に収容されている。なお、本明細書において、光源保持部材３１の「向き」は、保持する光源２０の光軸で定義されるものとし、凹部１１及び穴１５の「向き」は、その中心軸で定義されるものとする。

より詳細には、光源装置１００は、光源ユニット３０を複数備えている。ベース部材１０は、前面側に設けられた凹部１１と、その凹部の底面から該ベース部材の後面（背面）に貫通した穴１５と、の対を複数有するブロック状の部材である。光源ユニット３０は、半導体レーザ装置である光源２０と、その光源２０の前方に位置するコリメータレンズである光学部品２５と、これらを保持する筒状の光源保持部材３１と、で構成されている。また、光源保持部材３１は、その後方端部の外面に曲面３５を有する。そして、光源保持部材３１は各々、凹部１１に挿入され且つベース部材１０の内部に収容されており、曲面３５が穴１５の開口端に当接した状態で、固定されている。

このように構成された光源装置１００は、光源ユニット３０の光軸すなわち光源保持部材３１の向きを調整する際、凹部１１内で光源保持部材３１を治具により支持しやすく、光源保持部材３１の向きを調整しやすい。また、光源保持部材３１からベース部材１０に熱を伝導させやすく、光源２０及び光学部品２５の放熱性の高い構成を取りやすい。さらに、光源保持部材３１がベース部材１０の内部に収容されるため、小型の光源装置とすることができる。

図１に示す例の光源装置１００において、光源保持部材３１は、その後方端部の外面に曲面３５を有しており、光源２０を後方側に保持している。光源保持部材３１は、曲面３５においてベース部材１０と当接し、また曲面３５に近い側が、ベース部材１０への接着剤や溶接による固定や充填材４０の充填などによって、ベース部材１０と物理的に接続されやすい。このため、光源保持部材３１が該光源ユニットにおける曲面３５に近い側に光源２０を保持していることで、光源２０から発生する熱をベース部材１０に効率良く伝導させやすく、光源２０の放熱性を高めやすい。

図１に示す例の光源装置１００において、光源保持部材３１の外面とベース部材の凹部１１の内面との間には、充填材４０が充填されている。このように、光源保持部材３１は、ベース部材の凹部１１内に充填された充填材４０を介して凹部１１の内面と接続されていることが好ましい。これにより、光源保持部材３１からベース部材１０に熱を伝導させやすく、光源２０及び光学部品２５の放熱性を高めることができる。

図１に示す例の光源装置１００において、ベース部材の凹部１１及び穴１５の前面視形状（以降、後面側に設けられる場合は後面視形状）は円形状である。凹部１１の前面視形状は、光源保持部材３１を挿入可能であれば、円形状のほか、矩形状、多角形状、これらの角が丸みを帯びた形状など、任意の形状であってよい。凹部１１の深さは、光源保持部材３１の全体をベース部材１０の内部に収容可能であれば、特に限定されない。凹部１１の側面は、前面に対して略垂直であってもよいし、開口側つまり外側の径が大きくなる傾斜面若しくは凹面であってもよい。凹部１１の側面が、このような傾斜面若しくは凹面であれば、充填材４０を凹部１１内に充填しやすい。凹部１１の底面は、平面であってもよいし、凹面であってもよい。穴１５の前面視形状は、矩形状、多角形状、これらの角が丸みを帯びた形状などでもよいが、円形状であることが好ましい。穴１５の前面視形状が円形状であれば、開口端の全周で光源保持部材の曲面３５と当接しやすく、光源保持部材３１の向きを精度良く調整しやすい、

図１に示す例の光源装置１００において、光源２０はＬＤ素子を含み、光学部品２５はコリメータレンズである。ＬＤ素子は指向性の高い発光が可能であり、コリメータレンズはその光を平行光化でき、周囲の部材（例えば凹部１１や穴１５の内面）による遮光を抑制することができるため、光源ユニット３０の光軸に平行な方向の設置位置を選択しやすい。一方で、ＬＤ素子は発光素子の中でも発熱量が比較的大きく、このような光源ユニット３０は、ＬＤ素子とコリメータレンズの高精度の位置調整及び高い放熱性が要求されるため、本発明が特に効果を奏する。

図２は、実施の形態１に係る光源装置における光源保持部材の向きの調整方法の一例を説明する概略断面図である。図２に示すように、まず、光源ユニット３０をベース部材の凹部１１に挿入し、その曲面３５をベース部材の穴１５の開口端に当接させ、光源保持部材３１の曲面３５が設けられた側とは反対側の外面を向き調整具５０で押圧して支持する。その後、向き調整具５０を押し引きすれば、光源保持部材の曲面３５を穴１５の開口端上で摺動させ、光源保持部材３１の向きを調整することができる。このとき、光源２０を給電により発光させ、光強度分布、スポット径、干渉縞などを観測しながら、光源保持部材３１の向きを調整してもよい。なお、向き調整具５０は、１つでもよいが、複数（特に光源保持部材３１の中心軸の周りに等配することが好ましい）あることで光源保持部材３１を安定して支持しやすく、光源保持部材３１の向きを調整しやすい。また、向き調整具５０を複数若しくは複数組備える治具を使用すれば、複数の光源保持部材３１の向きを同時に調整することもできる。そして、光源保持部材３１の向きの調整を終えた後、接着剤やレーザ溶接などにより、光源保持部材３１をベース部材１０に固定する。

ここで、図２に示すように、光源保持部材の曲面３５は、穴１５の開口端上で滑らかに摺動するように、凸曲面であることが好ましい。特に、光源ユニットの曲面３５は、光源２０の発光点、例えば発光素子（特にその発光面若しくは発光点）を略中心とする球面の一部を構成する曲面であることがより好ましい。このようにすれば、光源２０の発光点を中心として、曲面３５を穴１５の開口端上で摺動させることができ、光源２０の発光点の変位を抑制して、光源保持部材３１の向きを高精度に調整することができる。

また、図１，２に示す例の光源装置１００において、ベース部材の穴１５の開口端は、角張ったエッジとなっている。このような開口端は、フライス等により単に穴１５を掘穿したり、凹部１１及び穴１５を金型により成型したり、することにより形成することができる。このように、ベース部材の穴１５の開口端が角張ったエッジであれば、光源保持部材の曲面３５を穴１５の開口端と最も線状に当接させやすく、光源保持部材３１の向きを高精度に調整することができる。

＜実施の形態２＞
図３は、実施の形態２に係る光源装置の概略断面図である。図３に示す例の光源装置２００は、光源ユニット３０を複数備えている。ベース部材１０は、前面側に設けられた凹部１１と、その凹部の底面から該ベース部材の後面（背面）に貫通した穴１５と、の対を複数有するブロック状の部材である。光源ユニット３０は、半導体レーザ装置である光源２０と、その光源２０の前方に位置するコリメータレンズである光学部品２５と、これらを保持する筒状の光源保持部材３１と、で構成されている。また、光源保持部材３１は、その後方端部の外面に曲面３５を有する。そして、光源保持部材３１は各々、凹部１１に挿入され且つベース部材１０の内部に収容されており、曲面３５が穴１５の開口端に当接した状態で、固定されている。また、光源保持部材３１の外面とベース部材の凹部１１の内面との間には、充填材４０が充填されている。

図３に示す例の光源装置２００において、ベース部材１０は凹部１１と穴１５の対を複数有し、隣り合う２つの穴１５の開口端は互いに前後方向（例えば光源ユニット３０の光軸に略平行な方向）に変位して設けられている。これにより、隣り合う２つの光源保持部材３１が、互いに前後方向に変位して設けられる。このようにすれば、各光源保持部材３１からベース部材１０に伝導する熱を分散させやすいため、光源２０及び光学部品２５の放熱性を高めやすい。隣り合う２つの穴１５の開口端の前後方向の変位量すなわち距離は、例えば隣り合う光源ユニット３０における光源２０同士若しくはその光源保持部材３１同士が前後方向に完全に隔離するように設定することができる。

図３に示す例の光源装置２００において、ベース部材の穴１５の開口端は、傾斜した平面となっている。このような開口端は、フライス等により穴１５の縁に面取りを施したり、凹部１１及び穴１５を金型により成型したり、することにより形成することができる。このように、ベース部材の穴１５の開口端が傾斜した平面であれば、光源保持部材の曲面３５を穴１５の開口端と線状に当接させやすく、光源保持部材３１の向きを精度良く調整しやすい。このほか、ベース部材の穴１５の開口端は、光源保持部材の凸の曲面３５に沿うように湾曲する凹面であってもよい。

＜実施の形態３＞
図４は、実施の形態３に係る光源装置の概略断面図である。図４に示す例の光源装置３００は、光源ユニット３０を複数備えている。ベース部材１０は、前面側又は後面（背面）側に設けられた凹部１１と、その凹部の底面から該ベース部材の反対側の面に貫通した穴１５と、の対を複数有するブロック状の部材である。光源ユニット３０は、半導体レーザ装置である光源２０と、その光源２０の前方に位置するコリメータレンズである光学部品２５と、これらを保持する筒状の光源保持部材３１と、で構成されている。また、光源保持部材３１は、その後方端部又は前方端部の外面に曲面３５を有する。そして、光源保持部材３１は各々、凹部１１に挿入され且つベース部材１０の内部に収容されており、曲面３５が穴１５の開口端に当接した状態で、固定されている。また、光源保持部材３１の外面とベース部材の凹部１１の内面との間には、充填材４０が充填されている。

図４に示す例の光源装置３００において、ベース部材１０は凹部１１と穴１５の対を複数有し、凹部１１は該ベース部材１０の前面側と後面側に各々設けられている。これにより、光源ユニット３０を、前方と後方の両方から凹部１１に挿入することができる。このようにすれば、ベース部材１０内における光源ユニット３０の側方（横方向）の配置間隔を小さくしやすく、小型で且つ放熱性の比較的高い光源装置とすることができる。なお、ベース部材１０の後方から挿入される光源保持部材の曲面３５は、光源保持部材３１の前方端部の外面に設けられている。この場合も、上述の方法と同様にして、光源保持部材３１の向きを調整することができる。

＜実施の形態４＞
図５は、実施の形態４に係る光源装置の概略断面図である。図５に示す例の光源装置４００は、光源ユニット３０を複数備えている。ベース部材１０は、前面側に設けられた凹部１１と、その凹部の底面に設けられた非貫通の穴１５と、の対を複数有するブロック状の部材である。光源ユニット３０は、ＬＥＤである光源２０と、その光源２０の前方に位置する蛍光体板である光学部品２５と、これらを保持する箱状の光源保持部材３１と、で構成されている。また、光源保持部材３１は、その後方端部の外面に曲面３５を有する。そして、光源保持部材３１は各々、凹部１１に挿入され且つベース部材１０の内部に収容されており、曲面３５が穴１５の開口端に当接した状態で、固定されている。また、光源保持部材３１の外面とベース部材の凹部１１の内面との間には、充填材４０が充填されている。

図５に示す例の光源装置４００において、ベース部材１０は凹部１１と穴１５の対を複数有し、各凹部１１は互いに異なる向きに設けられている。また、穴１５の向きは該穴が設けられた凹部１１の向きと略同じである。これにより、その穴１５の開口端に曲面３５を当接させ、向きが調整された各光源保持部材３１もまた、互いに異なる向きに設けられている。したがって、各光源保持部材３１からベース部材１０に伝導する熱を分散させたり特定箇所に集中させたりして、好適な放熱手段を選択することができる。特に図示する例では、凹部１１は、該凹部の開口が互いに向かい合う方向に向けられている。これにより、光源保持部材３１は、各光源ユニット３０から出射される光が前方に集められる方向に向けられている。このようにすれば、各光源保持部材３１からベース部材１０に伝導する熱を分散させやすいため、光源２０及び光学部品２５の放熱性を高めやすい。このほか、逆に、凹部１１は、該凹部の開口が互いに離れる方向に向けられてもよい。これにより、光源保持部材３１は、各光源ユニット３０から出射される光が前方に拡散する方向に向けられてもよい。その場合は、各光源保持部材３１からベース部材１０に伝導する熱をベース部材１０の中央部に集めやすい。したがって、例えば、ベース部材１０の中央部を周縁部より熱伝導性の高い材料で構成したり、該中央部を充填材で被覆したり、該中央部に水冷式構造を設けたり、することで、光源保持部材３１から効率良く放熱させることができる。なお、図示する例では、全ての凹部１１が互いに異なる向きに設けられているが、互いに向きが異なる凹部１１は少なくとも２つでよい。また、凹部１５と穴１５が略同じ向きで設けられることにより、光源ユニット３０から出射される光が凹部１５の内面で遮られるのを抑制しやすい。

図５に示す例の光源装置４００において、穴１５は非貫通である。穴１５は、凹部１１内において、光源保持部材の曲面３５を当接させる開口端を提供するために設けられる。したがって、貫通穴、非貫通穴のどちらでもよい。上述のように、穴１５が貫通穴の場合には、光源２０と電気的に接続する導線などを引き出したり、光源２０からの光を取り出したり、する窓部として機能させることができる。一方、本実施の形態のように、穴１５が非貫通穴の場合には、その穴１５に充填材４０又は充填材４０とは異なる放熱部材を充填することができる。また、穴１５の開口の少なくとも一部、好ましくは略全ては、光源保持部材３１や充填材４０により閉じられる。したがって、非貫通の穴１５は、熱媒体となる気体や液体（好ましくは液体）の流路として機能させることもできる。

また、光源２０や光源保持部材３１は、その側面に加え、それらの前面又は後面を充填材４０により被覆されてもよい。これにより、光源２０及び光学部品２５の放熱性をより高めることができる。特に、光源２０や光源保持部材３１の側面及び／又は後面を被覆する充填材４０は、放熱性に優れるものが好ましく、また遮光性、特に光反射性を有するものでもよい。一方、光源保持部材３１の前面を被覆する充填材４０は、光源２０からの光を効率良く装置外部に取り出すために、透光性を有するものが好ましい。また、光源保持部材３１は、このような充填材４０によって封止されてもよい。さらに、充填材４０又は非貫通の穴１５に充填される放熱部材は、光源保持部材３１をベース部材１０に固定する接着剤として機能させてもよい。したがって、充填材４０は、被覆する光源保持部材３１の外面の部位に応じて、構成材料の異なる複数の部位で構成されてもよい。

さらに、光源ユニット３０の熱源は主として光源２０であるが、光源ユニット３０の光学特性は、光源２０と光学部品２５の両方に依存するため、光学部品２５の放熱性を高めることも重要である。特に、本例のように、光学部品２５が光源２０からの光を吸収して発光する蛍光物質を含む場合、光学部品２５の発熱量は、蛍光物質を含まない場合に比べて著しく増大する。したがって、充填材４０は、光学部品２５の側方まで至るように充填されていることが好ましく、更には透光性を有して光学部品２５の上面を被覆してもよい。

＜実施の形態５＞
図６は、実施の形態５に係る光源装置の概略斜視図である。図６に示す例の光源装置５００は、実施の形態１と同様に、複数の光源ユニット３０を備え、ベース部材１０は凹部１１と穴１５の対を複数有し、光源保持部材３１は各々ベース部材の凹部１１に挿入され且つベース部材１０の内部に収容されている。そして、本例において、２つの凹部１１は互いに略垂直な向きに設けられている。また、穴１５の向きは該穴が設けられた凹部１１の向きと略同じである。これにより、その穴１５の開口端に曲面３５を当接させ、向きが調整された各光源保持部材３１もまた、互いに略垂直な向きに設けられている。このようにすれば、各光源保持部材３１を離して配置しやすく、各光源保持部材３１から効果的に放熱させやすい。また、各光源保持部材３１の向きを調整する治具を設置しやすく、光源保持部材３１の向きを調整しやすい。さらに、図示する例では、互いに略垂直に設けられた２つの光源ユニット３０の前方に、偏光ビームスプリッタが設けられており、各光源ユニット３０から出射された光は、その偏光ビームスプリッタにより合波されて出射される。これにより、小型で高輝度ながら放熱性の比較的高い光源装置とすることができる。このようなことは、凹部１１と穴１５が略同じ向きであり、凹部１１の少なくとも２つが略平行に向かい合って、つまり互いに略１８０度の角度をなす向きに設けられる場合にも適用可能である。また、光源２０の発光波長が異なる場合には、ダイクロイックプリズム又はダイクロイックミラーなどにより合波することができる。

なお、上述の各実施の形態に係る光源装置は、光源ユニット３０を複数備えるものであるが、本発明は、１つの光源ユニットを備える光源装置にも適用することできる。また、上述の各実施の形態に係る光源装置において、曲面３５は、光源保持部材３１に設けられているが、光源ユニットの外郭を構成する他の部材に設けられてもよい。さらに、上述の各実施の形態に係る光源装置において、光源保持部材の曲面３５は、光源保持部材の前方端部、後方端部のどちらかに設けられているが、光源保持部材が側方に突出した突出部を有し、その突出部に設けられてもよい。さらに、上述の各実施の形態に係る光源装置において、１つの凹部１１に１つの穴１５が設けられているが、１つの凹部１１に複数の穴１５が設けられてもよい。

以下、本発明の光源装置の各構成要素について説明する。

（ベース部材）
ベース部材１０は、光源ユニット３０（上述の実施の形態では光源保持部材３１）が固定される部材である。ベース部材１０は、種々の形状を有するものでよく、ブロック状、板状、箱状、筒状、Ｌ字状、Ｔ字状などが挙げられる。ベース部材１０は、アルミニウム合金、銅合金、ステンレス鋼（オーステナイト系、フェライト系、マルテンサイト系）、鉄鋼材料（機械構造用炭素鋼、一般構造用圧延鋼）、スーパーインバー、コバールなどを用いることができる。特に、放熱性や固定精度の観点から、アルミニウム合金若しくは銅合金が好ましい。このほか、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ＡＢＳ、ＡＳＡ、ＰＢＴなどの樹脂材料を用いることができ、これらの樹脂材料に後述の充填材と同様の粒子が添加されたものを用いてもよい。また、ベース部材１０の外面に、複数のフィンが形成されてもよいし、別途ヒートシンクが接着されてもよい。

（光源ユニット）
光源ユニット３０は、少なくとも、光源２０と、光学部品２５と、これらを保持する光源保持部材３１と、により構成される。

（光源）
光源２０は、ＬＤ素子やＬＥＤ素子、若しくは有機ＥＬ（Electro-Luminescence）素子などの発光素子、又はこのような発光素子がステム、リードフレーム、パッケージ、配線基板などに実装された発光装置のほか、ハロゲンランプ等のランプ光源などを用いることができる。特に、紫外光や短波長の可視光を発光可能な窒化物半導体（主として、一般式Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）で表される）を用いた発光素子は、高精度、高分解能の光学系に好適な光源であるが、そのような高い性能を実現するために高精度の光学調整が必要であり、またその固定精度も重要であるため、本発明が特に効果を奏する。また、光源２０を複数備える光源装置の場合、光源２０の発光波長は、互いに略同じであってもよいし、例えば赤、緑、青など互いに異なっていてもよい。

（光学部品）
光学部品２５には、レンズ、ミラー、プリズム、光学フィルタ、拡散板などの光学素子のほか、これらの光学素子や透光性部材に蛍光物質を配合した波長変換部材、若しくはレーザロッドや波長変換用の非線形光学結晶などの光学結晶、若しくは光ファイバなどを、単体で若しくは組み合わせて用いることができる。なお、蛍光物質は、セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）、ユウロピウム及び／又はクロムで賦活された窒素含有アルミノ珪酸カルシウム（ＣａＯ−Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２）、ユウロピウムで賦活されたシリケート（（Ｓｒ，Ｂａ）_２ＳｉＯ_４）などを用いることができる。

（光源保持部材）
光源保持部材３１は、各種のホルダを用いることができる。光源保持部材３１が光源２０と光学部品２５を保持することで、光源２０と光学部品２５の相対的な位置関係を維持しやすい。光源保持部材３１は、筒状、箱状、ブロック状、板状など種々の形状を有してよいが、内部に光源２０と光学部品２５を保持し、光学部品２５への入射光を光軸方向に透過させて出射可能な筒状若しくは箱状が好ましい。また、光源保持部材３１の外面の断面形状は、ベース部材１０と当接する曲面３５を形成しやすい円形状であることが好ましい。なお、光源保持部材３１への光源２０及び光学部品２５の固定は、その内面に光源２０や光学部品２５の位置決めをするための突起を設け、該突起に光源２０や光学部品２５を当接させ、接着剤の塗布などにより行うことができる。光源保持部材３１は、前述のベース部材１０と同様の材料を用いて構成することができる。

（充填材）
充填材４０は、光源ユニット３０（主として光源保持部材３１）に接して設けられ、光源ユニット３０からベース部材１０若しくは外気への熱伝導を促進する部材である。充填材４０は、充填する際には流動性を有するものが好ましく、充填された後は流動性を有するものでも、ゲル化若しくは固化したものでもよい。充填材４０の一例としては、シリコングリス等の熱伝導性グリスが挙げられる。より具体的には、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂などの母材中に、銀、銅、アルミニウムなどの金属、若しくは酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化チタン、シリカ、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、炭化珪素、グラファイトなどの無機物、の粒子を添加したものを用いることができる。また、非貫通の穴１５に充填される放熱部材にも、これと同様のものを用いてもよい。

以下、本発明に係る実施例について詳述する。なお、本発明は以下に示す実施例のみに限定されないことは言うまでもない。

＜実施例１＞
実施例１の光源装置は、図１に示す例の構造を有する、レーザ加工機用の光源である。ベース部材１０は、直径７ｍｍの円形開口で深さ１０ｍｍの凹部１１と、その凹部の底面に設けられた直径６．３ｍｍの円筒状の貫通穴１５と、の対を４つ（２×２）有する、アルミニウム合金製のブロック状の部材である。なお、隣り合う凹部の中心間距離は１０ｍｍである。また、このベース部材１０は、凹部１１の前方に、前面視で全ての凹部１１を包含する大きさの第２の光学部品（例えば集光用のレンズなど）を固定可能になっている。

光源ユニット３０は、光源２０、光学部品２５、及びこれらを保持する光源保持部材３１で構成されている。光源保持部材３１は、アルミニウム合金製の円筒状のホルダである。光源２０は、発光中心波長４５５ｎｍ、定格出力１Ｗの窒化物半導体レーザ素子が銅合金製の直径５．６ｍｍのステムに実装された半導体レーザ装置である。光学部品２５は、ＮＡが約０．６のＢＫ７製のコリメータレンズである。この光源２０と光学部品２５は、光源保持部材３１の内部に接着剤で固定されている。また、光源保持部材３１は、光源２０の発光点を略中心とする球面の一部となるように設計された曲面３５を、その後方端部の外面に有している。

そして、光源保持部材３１は各々、ベース部材の凹部１１に挿入され且つベース部材１０の内部に収容されており、曲面３５が穴１５の開口端に当接した状態で、その向きが調整され、接着剤によりベース部材１０に固定されている。また、ベース部材の凹部１１の内面と光源保持部材３１の外面との隙間には、シリコングリスである充填材４０が充填されている。なお、光源保持部材３１の向きを調整する治具は、ベース部材１０の凹部１１が設けられた面に螺子等で一時的に固定可能であり、光源保持部材３１の前面を押圧可能なプランジャ（先端にボールやピンが付いたばねを内蔵した螺子）等の向き調整具５０を備えた平板などを使用すれば良い。

以上のように構成された本実施例１の光源装置は、光源２０及び光学部品２５の放熱性に優れ、高精度に調整された光軸やビーム平行度、光出力を安定して維持することができる。

本発明に係る光源装置は、プロジェクタ、レーザ加工機、光記録・再生装置、ディスプレイ、プリンタ、光通信デバイスなどの光源、並びに一般照明や看板照明などの種々の照明用光源、液晶表示装置などのバックライト光源のほか、信号機、光スイッチ、各種インジケータ、各種光センサなどに好適に利用することができる。

１０…ベース部材（１１…凹部、１５…穴）
３０…光源ユニット（２０…光源、２５…光学部品、３１…光源保持部材、３５…曲面）
４０…充填材
５０…光源ユニットの向き調整具
１００，２００，３００，４００，５００…光源装置

Claims

凹部と該凹部に設けられた穴を有するベース部材と、
光源と該光源から光が入射される光学部品を保持し、前記凹部に挿入され、前記穴の開口端上で摺動可能な曲面を有する光源保持部材と、を備え、
前記光源保持部材は、前記ベース部材の内部に収容されていることを特徴とする光源装置。
前記光源保持部材は、該光源保持部材における前記曲面に近い側に、前記光源を保持している請求項１に記載の光源装置。
前記光源保持部材は、前記凹部内に充填された充填材を介して前記凹部の内面と接続されている請求項１又は２に記載の光源装置。
前記光源保持部材を複数備える光源装置であって、
前記ベース部材は前記凹部と穴の対を複数有し、隣り合う２つの穴の開口端は互いに前後方向に変位して設けられており、
前記光源保持部材は各々前記凹部に挿入され且つ前記ベース部材の内部に収容されている請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光源装置。
前記光源保持部材を複数備える光源装置であって、
前記ベース部材は前記凹部と穴の対を複数有し、前記凹部は該ベース部材の前面側と後面側に各々設けられており、
前記光源保持部材は各々前記凹部に挿入され且つ前記ベース部材の内部に収容されている請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光源装置。
前記光源保持部材を複数備える光源装置であって、
前記ベース部材は前記凹部と穴の対を複数有し、前記穴の向きは該穴が設けられた凹部の向きと略同じであって、前記凹部の少なくとも２つは、互いに異なる向きに設けられており、
前記光源保持部材は各々前記凹部に挿入され且つ前記ベース部材の内部に収容されている請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光源装置。
前記凹部の少なくとも２つは、該凹部の開口が互いに向かい合う方向に向けられている請求項６に記載の光源装置。
前記光源は半導体レーザ素子を含み、前記光学部品はコリメータレンズである請求項１乃至７のいずれか一項に記載の光源装置。